APM 2.5 +
Краткое руководство
Добро пожаловать в руководство по ArduPlane. Тут вы найдете, как превратить любой радиоуправляемый самолет в полностью автономный БПЛА! Просто добавьте ArduPilot Mega автопилот, чтобы любой радиоуправляемый самолет преаратился в полностью программируемый летающий робот с наземной станцией под управлением мощной программы "планировщик миссий".
Следуйте за элементами меню слева.
ArduPilot Mega (apm 2.5) автопилот
ArduPilotMega 2.5 (APM 2.5) один из самых продвинутых, основанных на IMU (инерционное измерительное устройство) автопилотов с открытым исходным кодом (по невероятно низкой цене $179)
Особенности:
Бесплатное программное обеспечение устанавливается в различных версиях, которое поддерживают самолеты ("ArduPlane"), мультикоптеры (QUAID, HEX, OCT, и т.д.) и классические вертолеты ("ArduCopter"), и автомодели ("ArduRover")!
Простой процесс установки и загрузки прошивки через программу "Планировщик миссий". Программирования не требуется! (Но если вы захотите переписать код, то можете это легко сделать с инструментарием программирования Arduino)
Полноценное визуальное планирование маршрута
Поддержка сотен 3D точек
Возврат к точке старта, удержание позиции, режим "следуй за мной" или просто нажмите на карту и скажите ему "идти сюда" (это возможно с телеметрией)
Автоматический взлет и посадка
Двусторонняя телеметрия и команды в полете, используя универсальный и мощный протокол MAVLink
Бесплатное программное обеспечение наземной станции, в том числе программа "APM Mission Planner", которая включает в себя планирование миссий, изменение параметров на лету(в прямом смысле), дисплей-табло полета, голосовое озвучивание событий, и полная регистрации данных с возможностью воспроизведения.
Кросс-платформенность. Поддерживаются операционные системы Windows, Mac и Linux. Используйте графическую утилиту установки "APM Mission Planner" в Windows (работает под Parallels на Mac или Mono на Linux) или используйте интерфейс командной строки на любой другой операционной системе. Наземные станции доступны для всех трех операционных систем. Возможность персонализировать прошивку под свои нужды на основе среды программирования Arduino, которая также является полностью кросс-платформенной.
специальные команды, действия, такие как управление видео и фото камерой
Поддержка полной схемы взаимодействия "программно-аппаратно-цикла" с симуляторами XPlane и Flight Gear
Оборудование включает в себя следующее:
3-осевой гироскоп
3-осевой акселерометр
3-осевой компас
Датчик атмосферного давления для определения высоты
GPS модуль с интенсивностью обновления данных 5 раз в секунду
Датчик напряжения для определения состояния батареи
4 Мб встроенной памяти регистрации данных (черный ящик). Миссии будут автоматически записаны в энергонезависимую память и могут быть впоследствии экспортированы в KML
Встроенный аппаратный процессор отказоустойчивости, может вернуть модель к точку старта при потере сигнала радиоуправления.
(Опционально) Датчик воздушной скорости полета
(По желанию) датчик тока
Предостережения
Когда-нибудь автопилоты станут устройствами "включил и полетел" как те игрушки, которые вы можете купить в супермаркете, но не сейчас. Все планеры разные, и, как проект с открытым кодом, мы стараемся поддерживать широкий спектр аппаратных опций, это означает, что вы должны настроить автопилот, прежде чем вы отправить модель в полет.
Хотя APM работает "из коробки" на большинстве стандартных самолета RC, от простейших! EasyStars к высокоскоростному Funjets, вам может потребоваться настроить его немного, если у вас есть что-то необычное (очень маленькие или необычного конфигурации, таких как модели с V-образным хвостом). Мы стараемся сделать также просто.
И если у вас есть сомнения, то следует сначала попробовать полетать в симуляторе перед вылетом в реальной жизни!
Что нового в контроллере APM 2.5
APM 2.5 контроллер, который был выпущен в июле 2012, программно совместим с Контроллером APM 2.0, это означает что программный код предназначенный для APM 2.0 не требует каких либо модификаций для APM 2.5. Однако, аппаратная часть включает ряд усовершенствований, направленных на повышение ее надежности и устранение наиболее распространенных источников пользовательских ошибок:
добавлены элементы защиты от подключения в обратной полярности в силовых и сигнальных цепях на всех основных портах ввода / вывода, для повышения устойчивости и надежности.
изменен разъем порта телеметрии на 5-контактный разъем, который не может быть включен в обратном направлении, устраняя распространенный источником ошибки пользователя в APM 2.0. (Адаптер для подключения к стандартному 3DR и Xbee радио включен в комплект поставки).
Возможность использования внешнего компаса, при желании возможно разместить дополнительный датчик вдали от источников электромагнитных помех. Чтобы использовать это, разрезать перемычку отмеченную выше и подключить внешний компас в порт I2C. См. эту страницу для дополнительной информации.
Были добавлены дополнительные светодиоды для использования в будущем
GPS модуль больше не размещен на плате, APM 2.5 поддерживает только внешний модуль GPS (3DR uBlox 6 рекомендуется). Это сделано для того, что пользователь мог разместить GPS в наиболее оптимальном положении, выше электроники, в точке с открытым небом и вдали от источников электромагнитных помех, таких как ESC и радио передающих устройств.
Чип DataFlash теперь встроен в плату, а не слот карт SD. Это позволит избежать проблем, некоторые пользователи сталкивались при использовании APM 2,0 с отсутствием контакта при вставке карты.
Добавлен новый разъем "PM" для подключения модуля работы с электропитанием (3-в-одном источник питания контроллера, сенсор тока, сенсор напряжения ) .
В остальном эти платы соответствуют APM 2.0 . Пожалуйста, см. APM 2.0 инструкции для получения информации о назначении контактов и другой информации о платах APM 2.x поколения.
Примечание: APM 2.5 Плата поставляется в корпусе с прокладкой защиты барометрического датчика давления, как показано здесь.
Однако, если вы не используете корпус, прикройте датчик "ватным диском" (используются дамами для снятия макияжа) или несколькими слоями другой ткани, как показано здесь:
Электропитание контроллера
3DR Power Module
APM 2.5 имеет специальный разъем для подачи питания, со входами с сенсоров тока и напряжения. Модуль 3DR Power Module имеет встроенный бортовой импульсный регулятор, который обеспечивает 5.3V и 2.25A. Обратите внимание, что максимальное входное напряжение преобразователя ограничено 18V. это означает что нельзя подключать к батареями имеющим количество последовательных банок больше чем четыре (LIPO 4S)
подключение 3DR Power Module к APM 2.5 board
6-проводной кабель подключается к 6-контактному разъему, как на модуле питания так и на APM. Батарея подключается к разъему силового модуля, и его разъем подключается к ESC или плате распределения питания.
ВАЖНО: Вы должны снять перемычку JP1 на APM 2.5 при использовании 3DR Power Module
На иллюстрации как снимать JP1 изображен контроллер APM 2.0; но принцип тот же и в APM 2.5.
Инструкция по настройке сенсора тока и напряжения находится тут
Свод требований к электропитанию
Один источник (допустимо при "настольных" испытаниях, не рекомендуется в полете)
Куда подключен |
Номинальное напряжение |
Абсолютный максимум |
положение JP1 |
К "Output PWM connector" |
5.37V +-0.5 |
6V |
JP1 установлен |
К "Input PWM connector" |
5.00V +-0.5 |
6V |
JP1 установлен |
Два источника
Примечание: Если JP1 снят, Два источника напряжения должны обеспечивать питание входов и выходов
Куда подключен |
Номинальное напряжение |
Абсолютный максимум |
положение JP1 |
К "Output PWM connector" |
5.00V +-0.5 |
6V |
JP1 снят |
К "Input PWM connector" |
5.00V +-0.5 |
6V |
JP1 снят |
Рекомендуется использовать два различных источника питания, один обеспечивает питание приемника радиоуправления и автопилота (например 3DR Power Module), а другой обеспечивает питание сервоприводов на стороне "output". При этом перемычка JP1 должна быть снята (см. ниже). При выборе альтернативы "3DR Power Module" для питания автопилота следует подыскать источник с напряжением 5.30v +/-0.0v при подключении в гнездо PM или с напряжением 5.00v +/-0.0v для подключения к рейке INPUTS или к боковой рейке дополнительных сенсоров.
Контроллер APM 2.5 гарантирует стабильную работу от чистого, хорошо отфильтрованного источника питания. Допустимо питание постоянным напряжением, без пульсаций в диапазоне от 5.00v до 5.37v
ПРЕДОСТЕРЖЕНИЕ: НЕ ДОПУСКАЙТЕ ПРЕВЫШЕНИЯ ПИТАНИЯ СВЫШЕ 6.0V, ДАЖЕ КРАТКОВРЕМЕННО, ЭТО ВЫВЕДЕТ КОНТРОЛЛЕР ИЗ СТРОЯ.
Сам по себе APM 2.5 контроллер потребляет относительно небольшой ток (в пределах 200ma) соответственно его источник питания должен обеспечивать порядка 300 - 500ma . Тем не менее следует учитывать что впоследствии вы возможно захотите подключить телеметрию, ОСД и прочее оборудование, а это означает что выбирая источник питания следует сделать запас по току. В случае возникновения кратковременных просадок напряжения в цепи питания автопилота это неизбежно приводит к катастрофе.
В качестве второго источника, для питания рейки выходов с подключенными сервоприводами и другими энергоемкими исполнительными устройствами понадобится источник питания с гораздо большими возможностями по выходному току. Например КАЖДЫЙ из цифровых сервоприводов может потреблять порядка 1-5 ампер в зависимости от размера и прилагаемой нагрузки. (Прим: ESC не потребляют тока от планки выходов, а наоборот питают ее, исключение составляет тип OPTO) Если источник питания вашего ESC не в состоянии обеспечить необходимый запас обратите внимание на регуляторы подобные этим или одному из этих.
Готовые стандартные линейные регуляторы плохи тем что перегреваются и неэффективно используют заряд батареи (переводят энергию в тепло) при высоком питающем напряжении и высоком потребляемом токе. А вот комбинированные регуляторы содержащие импульсный преобразователь и LDO (стабилизатор обеспечивающий низкий уровень обрезки по напряжению) регулятор предпочтительны. Они обеспечивают и экономичность и высокую стабильность одновременно. APM2.5 не может быть запитан непосредственно от батареи любого типа.
Проблемы питания являются общими, могут быть коварны и вызвать разочарование в автопилоте. Будьте дотошны. Любой автопилот или полетный контроллер бесполезны и потенциально опасны без хорошего чистого источника энергии.
назначение разрезных перемычек на нижней части платы
MISO LVL выбор уровень выходного напряжения, для трехвольтовых устройств, таких как оптический датчик движения следует разрезать перемычку между соединенными контактами и запаять противоположную пару каплей припоя
AUTO MUX позволяет использовать изменить номер порта с 0 на 2 для разъема телеметрии, это может понадобиться для возможности одновременного использования USB соединения с компьютером и телеметрии/ОСД. (Подключение телеметрии на порт 2 требует изменения настроек)
PPM переключатель используемого входного сигнала, если вместо множества входных проводов с приемника у вас есть желание и возможность подать суммарный PPM сигнал на процессор напрямую разрежте перемычку и соедините противоположную пару. Сигнал следует подавать на вход IN 5 (далеко не все приемники имеют выход этого типа сигнала)
OUT 9,10,11 позволяют использовать разъемы расширения в качестве дополнительных выходных каналов PWM для подключения сервоприводов, по умолчанию разъемы используются как аналоговые входы.
замечание от переводчика на русский язык
точность Wiki
В англоязычном оригинале статьи по состоянию на 21.12.2012 отметились "эксперты в области электроники", чем внесли разброд и шатания в умы обычных пользователей. я приложил усилия чтобы оформить статью таким образом чтобы она была понятна и не допускала двусмысленности. используем принцип: стараемся делать хорошо, плохо получится само по себе.
Просто хочется приступить к работе как можно быстрее? Вот что следует изучить в первую очередь. У ArduPlane гораздо больше возможностей, но эти материалы дадут вам возможность войти во вкус!:
Установка программного обеспечения "Mission Planner" и загрузка прошивки в контроллер APM
Подключение аппаратуры радио управления
настройка параметров
подготовка первого полета
Планирование автоматического полета
Шаг первый: Скачайте и установите программу "Mission Planner"
1. скачать инсталлятор "Mission Planner". Вы можете найти его в нашем разделе загрузок. Он будет называться APMPlanner [версия]. MSI. Выберите для 64-битной или 32-битной версии, в зависимости, что вы используете 64-разрядную ОС Windows или 32-битную Windows.
( Примечание для пользователей Windows XP : На вашем компьютере должен быть установлен DOT NET Framework версии 3.5 Скачать можно здесь. (Старшие версии не подойдут, именно 3.5)
( Примечание для пользователей Windows 8 : Поддержка пользователей на английском языке пока тут)
Утилита установки автоматически установит необходимые драйверы. Вы, вероятно, получите следующее предупреждение. Выберите "Установить программное обеспечение этого драйвера".
(Примечание:. Если во время установки вы получите ошибку DirectX , это означает, что ваша Windows, имеет устаревшую версию DirectX. Скачать здесь.)
Теперь вы можете подключить ваш APM контроллер к компьютеру и ждать пока Windows обнаружит оборудование и установит нужный драйвер. Если вы получите сообщение что подключаемое устройство не распознано - Не подключайте его к концентратору USB, удлинителю или к разъему на передней панели системного блока - вместо этого следует подключить USB кабель к порту на задней части корпуса
APM теперь должен определиться и отображаться в Windows Device Manger (который вы можете найти в панели управления Windows), как показано ниже (ваш COM порт, вероятно, будет с другим номером, т.к. он присваивается Windows, в зависимости от количества других устройств, которые вы уже подключали). Этот номер COM порта вы будете использовать во всех взаимодействиях с APM при подключении по USB.
(Заметим, что если вы также используете Xbee беспроводной модуль на этом компьютере, Windows присвоит этому модулю другой порт, который вы сможете также увидеть в панели управления.)
Если ваш APM подключен к компьютеру, номер порта COM назначен, то этот номер должен появиться в выпадающем списке в "Mission Planner". Убедитесь, что скорость передачи данных установлена на 115200.
Не нажимайте кнопку "Подключить" сразу! Сначала вы должны загрузить правильную прошивку для вашего самолета.
Чтобы сделать это, выберите значок в экране ниже. Выберите синий значок самолета. "Mission Planner" сам определит тип подключенного контроллера, скачает последнюю версию кода из Интернета и загрузит ее в контроллер.
Примечание: если вы хотите загрузить предыдущие версии прошивки выбирайте ее в выпадающее списке в правом нижнем углу, это позволит вам выбрать любую предыдущую версию. Цифры означают Git версию, но если выбрать любую из них, то будет изменяться номер версии прошивки под значком самолета.
После установки "Mission Planner", при каждом запуске он будет проверять наличие обновлений и запрашивать вашего разрешения на выполнение загрузки.
(Примечание: Если вы хотите использовать Arduino для персонализации прошивки APM под свои нужды , Прочтите инструкции которые находятся здесь.)
Подключение приемника радиоуправления
Превращение радиоуправляемого самолета в БПЛА по сути, это вопрос подключения автопилота между RC приемником и сервоприводами самолета, такое подключение позволит автопилоту взять на себя управление.
Для того чтобы это сделать, понадобятся несколько кабелей типа female-to-female (мама-мама, гнезда) чтобы соединить выходы RC приемника со входами APM2.
Что вам понадобится:
Как минимум, 5-канальное RC радиоуправление. Рекомендуется 7 каналов или более.
female-to-female кабель для каждого канала, который вы будете использовать. Такие как эти.
Источник питания для исполнительных устройств. (Для электрического самолета, это, как правило ESC)
Отдельный источник питания для Автопилота
Примечание: Для тестирования можно также использовать питание с USB. Однако, однако в этом случае сервоприводы работать не будут, если вы хотите увидеть перемещения сервоприводов во время тестирования APM 2 "на стенде", вам необходимо подключить аккумулятор (через ESC) в один из выходных каналов. Допустимо использовать питание от ESC и кабеля USB одновременно.
требования к электропитанию
Один источник (допустимо при "стендовых" испытаниях, не рекомендуется в полете)
Куда подключен |
Номинальное напряжение |
Абсолютный максимум |
положение JP1 |
К "Output PWM connector" |
5.37V +-0.5 |
6V |
JP1 установлен |
К "Input PWM connector" |
5.00V +-0.5 |
6V |
JP1 установлен |
Два источника
Примечание: Если JP1 снят, Два источника напряжения должны обеспечивать питание входов и выходов
Куда подключен |
Номинальное напряжение |
Абсолютный максимум |
положение JP1 |
К "Output PWM connector" |
5.00V +-0.5 |
6V |
JP1 снят |
К "Output PWM connector" |
5.00V +-0.5 |
6V |
JP1 снят |
подробнее об электропитании тут
Входы
ROLL - крен, канал элеронов
PITCH - руль высоты
THROTTLE - канал газа
YAW - руль направления
MODE SWITCH - выбор режима автопилота
Подключите RC приемник ко входам (IN_1 - IN_8) APM2 используя female-to-female провода, в порядке, указанном выше. Каждый канал, который вы хотите использовать для управления APM должен быть подключен к входу на плате APM. Как правило, переключатель режима (APM вход №8 для ArduPlane) подключается к любому каналу RC приемника, который вы назначили на трех-позиционный переключатель на пульте передатчика (для большинства случаев это канал 5).
(Примечание: Эти инструкции предназначены для ArduPlane переключатель режима для ArduCopter подключается на вход №5 APM вместо №8, см. тут.!)
На первой иллюстрации плата с прямыми штырями, черная сторона каждого разъема должна быть на внешней стороне, ближе к краю платы, на второй иллюстрации плата угловыми разъемами:
Инструкции по подключению PPM-Sum приемника тут.
Примечание: элевоны (сочетание элерон/руль высоты, используемые в "летающем крыле") также поддерживаются "просто подключите их к первым двум каналам, точно так как это было подключено в RC приемник. Перед калибровкой радио укажите включить элевон-перемешивание в настройках "Mission Planner", перезагрузите программу и плату и вернитесь к процедуре калибровки RC.
Если ваш аппарат имеет V-хвост, это в настоящее время не поддерживает APM на уровне программного обеспечения. Вместо этого, вы можете смешать ваши каналы крена и руля высоты при помощи внешнего аппаратного микшера. Вот хороший и очень недорогой ($ 3) за шт.
Выходы
Подключите управление сервоприводами и другими устройствами, к APM в соответствующие выходные разъемы, как показано выше.
Четырехканальная конфигурация:
1. aileron - элероны
2. elevator - руль высоты
3. throttle - канал газа
4. rudder - руль направления
элевонная конфигурация: в англоязычной вики значится по состоянию на 10.04.2013
1. starboard (right) elevon - правый элевон2. port (left) elevon - левый элевон3. throttle - канал газа
правильно так:
1. port (left) elevon - левый элевон (№1 на картинке )
2. starboard (right) elevon - правый элевон (№2 на картинке )
3. throttle - канал газа
Установка контроллера в фюзеляж
Когда вы размещаете APM в самолете, очень важно убедиться, что его лицо смотрит в правильном направлении. Какие приметы: Разъемы GPS и приемника должны быть обращен вперед, а серво-кабели обращены назад.
(примечание: есть небольшая стрелка на нижней части платы, которая указывает вперед, на всякий случай)
Советы по монтажу
При установке APM в самолете, важно, чтобы убедиться, что он надежно установлен и не сдвинется в полете. Он также должен быть как можно ближе к горизонтали, при положении самолета в своем летном положении. В идеале, его разместить как можно ближе к центру тяжести, на демпфирующую вибрации платформу.
на автопилоте установлен барометрический датчик, это означает что вентиляционные отверстия должны обеспечивать атмосферное давление внутри кабины при любом возможном обдуве
на автопилоте установлен компас, это значит что силовые провода должны быть как можно дальше от контроллера (как минимум 10-15см) постоянный ток большой величины создает магнитное поле, влияющее на компас.
GPS модуль
Антенна GPS модуля должна быть ориентирована строго вверх
Место для установки следует выбрать GPS максимально далеко от радиопередающего оборудования (например, телеметрии и видео передатчиков и ESC).
В идеале, модуль GPS не должен быть прикрыт нечем от неба. Самая верхняя точка самолета является хорошим выбором.
Вот пример того, как монтировать APM (и модуль GPS) в EasyStar с использованием шасси 3D Robotics Electronics, доступными с наклонно-поворотным узлом для монтажа камеры или без. Аналогичное шасси также доступно для HobbyKing Bixler.
Шасси:
