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jueves, 23 de octubre de 2014

El Sketch Firmware de MultiWii

Multiwii es un software de propósito general para el control de modelos multirrotores de radio control.

En el estado actual del proyecto se pueden usar varios sensores pero inicialmente fue concebido para soportar giróscopos y acelerómetros de la consola Nintendo Wii.

Estos sensores los podemos encontrar  en las extensiones de la Nintendo WiiMote: Wii Motion Plus y Wii Nunchuk.

Este proyecto le dio, al autor, la oportunidad de desarrollar su propio software en una plataforma Arduino.

La estabilidad lograda es excelente para vuelos FPV y permite cualquier tipo de acrobacias.

El software es, por el momento, capaz de controlar un tricóptero, un cuadricóptero o un hexacóptero.

De hecho, la primer nave en la que se probó fue un tricóptero que el mismo autor construyó.

Lo que sigue es una traducción libre de la página principal del sitio
Sitio de Multiwii


Componentes de Wii

Wii Motion Plus


Un controlador de juegos de Wii se compone de tres acelerómetros para determinar una posición angular, y medir aceleraciones laterales.
Es suficiente para la mayoría de los juegos, pero un acelerómetro no es muy preciso para medir las pequeñas variaciones.
Para los juegos más exigentes, Nintendo desarrolló el movimiento de Wii Plus (WMP) de extensión que utiliza tres giróscopos y se conecta en el extremo del dispositivo de juego.
Estos tres giróscopos, junto con tres acelerómetros puede determinar con mayor precisión la actitud del controlador.
Existe una amplia información sobre todas las extensiones aquí:
http://wiibrew.org/wiki/Wiimote/Extension_Controllers

En un multicóptero, el uso de los acelerómetros es una ventaja, pero no es necesario si usted no desea mantener estrictamente su posición angular en el espacio.
La medición de la velocidad angular es suficiente para asegurar una buena estabilidad.
La extensión Wii Motion Plus tiene numerosas ventajas en comparación con otros sensores de giróscopo:


Su costo

Invensense es un fabricante de componentes electrónicos, en especial giróscopos.
Por lo general, estos componentes se distribuyen de forma independiente y son relativamente caros.

Invensense fabrica (al menos 1 de 2) giróscopos de la Wii Motion Plus:. IDG600 o IDG650. Ellos parecen haber sido diseñado específicamente con un precio al por mayor, probablemente muy bajo nos beneficiamos directamente de esta situación en el costo de la ampliación, sobre todo porque hay muchas copias chinas que se pueden encontrar por U$S 10 o U$S 15


Sus dimensiones

La extensión Wii Motion Plus se compone de dos pares de giróscopos 2 ejes, (sólo uno de los ejes se utiliza en una giróscopo).
Finalmente, una vez que el PCB se extrae de la caja de WMP, hay un conjunto de giróscopos de 3 ejes en un pequeño espacio.

Más importante aún, van montados sobre una superficie plana y sin PCB adicional.
Copias no todos son iguales, pero las dimensiones son las mismas.


Su ADC integrado

Cuando queremos interpretar el valor de los sensores, se utiliza una entrada analógica y después convertirlo a un formato digital utilizable por un programa. Extensión Wii Motion Plus incluye un convertidor analógico-digital de 14 bits.


Su protocolo de comunicación

Esta extensión se comunica con el controlador en un bus I2C en modo rápido a 400kbit/s.
Es interesante porque este autobús junto a la ADC integrado permite realizar la conversión que no se abordará más adelante por el microcontrolador.
Además este bus utiliza sólo 2 datos cables.


Su desempeño

A ese precio, sus prestaciones no son los mejores entre el giróscopo moderna existente. Ruido (señales espurias en la ausencia de movimiento) es importante, pero podemos encontrar sensores MEMS 3 que superan los giróscopos piezoeléctricos que todavía se encuentran en muchos giróscopos RC.
correctamente filtrada, la señal es bastante exacto.


Nunchuk

El Nunchuk (NK) es una extensión de un WiiMote que está compuesto de tres acelerómetros para determinar una posición angular, y medir aceleraciones laterales.
En un multicóptero, el uso de acelerómetros permite conocer con precisión la posición angular del modelo.
Con cálculos matemáticos se asocian sensores giroscópicos (DCM, Kalman o similares), es posible determinar muy rápidamente un lanzamiento y un ángulo de balanceo.
Esta característica se utiliza para tener un modo estable automático que mantiene el modelo en posición horizontal.
Al igual que el movimiento de Wii Además, el Nunchuk tiene también numerosas ventajas:


Su costo

Es incluso más barato que una extensión de Wii Motion Plus. Podemos encontrar la extensión NK por alrededor de U$S 10 en eBay.


Sus dimensiones

El tamaño de PCB de un Nunchuk es un poco más importante que una Wii Motion Plus. Pero el componente se montan todavía es una posición plana.
En algunas versiones (genuinos por ejemplo), también es posible cortar el circuito de botón (no utilizada para este proyecto).


Su protocolo de comunicaciones

Cuando un Wii Motion Plus ya está conectado a un WiiMote, el Nunchuk se puede conectar directamente a la Wii Motion Plus en un "modo de desviación media".
También se comunica con WMP través de un bus I2C.
De este modo, los tiradores de movimiento Wii Plus los valores de los sensores de comunicación y de abastecimiento (de giróscopos y acelerómetros de) en una forma alternativa de entrelazado.
Uno de los beneficios: el Arduino tiene que manejar sólo una extensión, el Wii Motion Plus.
Sería posible recuperar directamente los datos de un lado a otro WMP y NK con el mismo bus I2C.
Debido a que comparten las mismas direcciones I2C, sería necesario algún PIN adicional para seleccionar los cables.


Arduino

Arduino Pro Mini
Es una versión muy reducida de la conocida clásica Arduino Duemilanove.
Sin embargo, todas las posibilidades siguen siendo las mismas.
Ahora integra un Atmel 328p y existe en varias versiones de 3.3V o de 5V y de 8MHz o 16MHz.

Elegí la versión más conveniente y potente: 5V / 16MHz

Se hecha de menos la conexión USB para la inyección de un programa, pero siempre es posible programar con un pequeño adaptador USB-serie que se vende por separado.

Este tablero es el corazón del multicóptero. Usa el software e interactúa con todo: sensores RC, CES, etc. Tenga en cuenta que también es posible utilizar otras tarjetas Arduino si incluyen un Atmel 328p funcionando a 16MHz: Arduino Nano, Arduino Pro, Arduino Duemilanove. Al día de hoy, podemos agregar a la lista, Arduino Uno, Arduino Mega, Arduino Leonardo, Arduino Nano, Arduino Micro, etc.


Placas Arduino Mega

Agregan mayor funcionalidad y tienen más pines de Entrada/Salida, MultiWii fue portado en los tablones de Arduino Mega.


Tablero completo

Recientemente, podemos encontrar placas totalmente integrados, con FTDI + Acelerómetro + Giróscopo + GPS (algunas marcas) en la misma placa.


Integración de terceros

La visualización en pantalla
Algunos OSDs ahora son compatibles con código MultiWii y puede mostrar horizonte artificial basada en el cálculo del ángulo MultiWii + muchas más características.

http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1393857



lunes, 13 de octubre de 2014

Más placas de control electrónico

Como todo en la vida, para gustos están los colores, lo mismo ocurre con las placas controladoras.
Salvo algunas placas de producción comercial, de marcas reconocidas por sus productos voladores como DJI, por ejemplo, todas derivan de agregarle sensores a una Arduino.
La oferta se divide entre agregar una Arduino o traerla incorporada. Un ejemplo del primer género es la famosa adaptación de los productos de Nintendo Wii. Tomamos un mando llamado Motion Plus, lo canibalizamos y usamos su acelerómetro con plaquita y todo. Tomamos un mando Nunchuck y hacemos algo similar. No me voy a explayar mucho en esto porque en toda la red sobra información al respecto y de como se hace.

Eso fué el puntapié inicial para que un grupo de entusiastas y con conocimientos de electrónica digital y programación Arduino, generaran el proyecto Multiwii. Según su página oficial http://www.multiwii.com/


MultiWii es un software de propósito general para controlar un modelo multirotor RC. Ahora puede usar varios sensores, pero fue desarrollado inicialmente para apoyar giroscopios y acelerómetros de la consola Nintendo Wii. Podemos encontrar estos sensores en las extensiones de la Nintendo WiiMote: Wii Motion Plus y Wii Nunchuk. Este proyecto fue una oportunidad para desarrollar mi propio software en una plataforma Arduino. La estabilidad lograda es excelente para FPV y permite cualquier tipo de acrobacias.
Configurando con MultiWii


Una placa compatible con este soft (a modo de ejemplo) es la GY-80, también se puede usar la Crius y muchas otras más:

Ardupilot

GY-80

CC3D de Open Pilot
Crius - WMC





Ardupilot

Sitio oficial

APM 3.0



Es un proyecto de hardware y firmware, las últimas versiones se denominan APM (ArduPilot Mega) por tener dentro una placa Arduino MEGA y sus correspondientes sensores. El firmware es fácilmente actualizable y se puede cargar lo que necesitemos, para auto, para avión, para barco, para multi rotores y para helicópteros.

El proyecto también ofrece un software que no sólo sirve para calibrar la placa con nuestra nave, también hay soft para crear una misión, aunque yo prefiero decirle programador del piloto automático, aunque seguramente sea algo más que eso.

Se le pueden marcar varios puntos por donde queremos que el multicóptero pase, o se quede, o ascienda, o descienda, que vuelva al punto de partida y todo lo que se nos pueda imaginar, por supuesto, para hacer uso de esta opción hay que conectar un módulo GPS a la APM.

Generador de Plan de Vuelo


domingo, 12 de octubre de 2014

Otros controladores de vuelo

Otros controladores de vuelo

Acá voy a mencionar sólo algunos, los más conocidos.

El CC3D de OpenPilot

De este controlador hablé en el tema anterior, pero muy por arriba.

Resulta que esta plaquita tiene lo mínimo indispensable para levantar vuelo y mantener recta a la nave. Lo mismo para hacer un estacionario.

Tiene acelerómetro, giróscopo y el microprocesador que es compatible con ARM de 32 bits. Desde mi punto de vista es una placa demasiado potente para que no tenga barómetro ni la posibilidad de conectarle un módulo de GPS. Justamente, por su potencia y velocidad de cálculo es mi favorita, pero sólo si los vuelos serán en tercera persona, lo veo poco apto para vuelos FPV (visión en primera persona).


Ardupilot

Esta es una placa controladora de vuelo más completa  que la anterior, tiene acelerómetro, giróscopo, sensor de presión, magnetómetro, conversor analógico-digital con una resolución de 12 bits y posibilidades de expansión, se le puede agregar GPS. Tal como la CC3D tiene conexión directa por puerto USB para cargar nuestro propio programa o el programa original de la placa que viene en varias versiones, hay quienes dicen que luego de la versión 2.5 no funciona tan bien, por eso vuelven a instalar esta versión.

Por supuesto, al ser más completa su valor también es más alto.