QUADRIROTOR UAVP

Création le 24 Novembre 2007

Dernière mise à jour le 8 Aout 20008

I made a software to configure the UAVP under window CE instead of using a laptop. This software called UAVPsetCE, is available at the end of this web page. Please check the bottom of the page to see a picture ( under emulation ) of it and get it. It is for window CE 2003 at least and for ARM processor for the moment. this software support a Bluetooth module (tested on my IPAQ H3970)

Background:

Voulant réaliser un engin qui puisse décoller de mon jardin sans faire trop de bruit je me suis porté sur la solution quadricoptère. L'hélicoptère aurait pus être également la solution mais pour les tests que j'ai a faire (drone), l'hélicoptère reste cher pour ce qui est des pièces détachées, alors que le quadrirotor la mécanique est tellement "simpliste" qu' il est facile de le réparer et surtout cela coute beaucoup mois cher en maintenance. A aujourd'hui (2007) il existe deux grand projets pour fabriquer son quadri : la solution UAVP concue par Wolfgang Mahringer, basée sur un PIC et la solution mikrokopter basée sur un ATMEL. Ces deux solutions sont des projets allemand. Si on compare les deux projets l'UAVP me semble mieux adapté pour un bricoleur qui voudrait faire des changements dans le soft. En effet contrairement à la solution mikrokopter, l'UAVP est un projet open source et donc tous les sources sont disponibles pour faire les modifications que l'ont souhaite dans le soft. De plus ayant testé le support du concepteur, il répond et rapidement en anglais, et ne parlant pas allemand la solution mikrokopter est bloquante pour moi. De plus étant orienté PIC plutot que ATMEL cela facilite pour moi les choses. Les pages web du mikrokopter sont a 99% en allemand alors que celle de l'UAVP sont en anglais. Bref vous direz que tous porte a croire que la solution UAVP est la meilleur : oui et non car l'UAVP ne comporte pas de capteur de pression pour maintenir une altitude stable, contrairement a mikrokopter et UAVP n'a pas de GPS embarqué ( à aujourd'hui). Ces deux sensors, capteur barométrique et GPS sont à l'étude chez UAVP, mais le concepteur montant sa société prend un peux de retard. Par contre dans les sources ( version 3.13) il y a déja des bouts de soft pour le capteur de pression et le GPS. L'avantage encore de l'UAVP est qu'il utilise des gyroscopes beaucoup plus récent que la solution mikrokopter ( ADXR300 contre ENC-03 dans mikrokopter). Pourtant lorsque l'ont surf sur le net, les vidéos de mikrokopter semble êetre meilleur, au point de vue de la stabilité et de la maneuvrabilité que l'UAVP. Ceci est très certainement du au GPS mais aussi au capteur de pression qui n'existe pas sur l'UAVP ( à ce jour) . Le modèle UAVP est configurable par le logiciel UAVPset. Les sources de ce soft sont disponible également sur internet. Si j'ai le temp je ferais une version PDA car prendre à chaque fois un PC pour aller sur le terrain dur dur.

Bref j'ai opté pour la solution UAVP pour toutes ces raisons. Par contre les premiers vols, enfin si on peux appeler ca "vol", étaient très décevant. Le paramétrage de celui-ci est vraiment pas simple: i l y a 26 paramêtres à gérer, et i lfaut trouver la bonne combinaison de ceux-ci. Mais une fois trouvé c'est plutot sympa ! Vous trouverez ci-dessous, et en vrac au fil du temp, des infos sur le projet UAVP que j'ai récupérées ou trouvées moi même. un bon forum qui parle de l'uavp est XBIRD, le forum des quadrirotors. la section UAVP est plus précisément à cette adresse : http://forum.xbird.org/index.php/topic,323.0.html.

Informations général:

• Les LEDS en vol ( donc moteur en marche): Si vous activez le paramêtre "normal mode" / "integration mode" dans UAVPset alors les 4 LEDs rouge/vert/bleue/jaune indique l'inclinaison detectée par le soft. Si vous ne cochez pas cette option la LED verte indique une réception valide de votre éméteur.

JAUNE à l'avant

VERT à droite

ROUGE à gauche

BLEU à l'arrière

• option compas : si cette option est instalée, alors l'UAVP maintient un cap constant ( pas de dérive sur l'axe yaw). mais en plus pour cela il faut mettre une valeur différente de 0 dans le registre compass de UAVPset. En fait l'éméteur envoyant un signal analogique il ce produit un leger glissement a mesure du temp, sur un servo cela ne se voit pas, mais sur la commande des gaz ( et compensé par les gyros) ca dérive. Le principe est simple si vous restez plus de 3 secondes avec un cap précis alors l'UAVP mesure la valeur du compas et essaye de le maintenir. Si vous donnez un coup de manche sur l'axe yaw, alors le compas est inhibé pendant 3 secondes. Puis si vous avez laché le manche alors le compass remprends la main. Ce parametre est en général compris entre 4 et 8 d'après Wolfgang ( positif ou négatif).

• Dans la doc il est dit que l'on peux connecter 7 LEDs supplémentaire : c'est vrai mais le soft les gère pas, donc ca sert à rien. Par contre 4 de ces sorties sont en parrallele sur les 4 LEDs du circuit imprimé, donc on peux les déportées. Perso j'ai activé l'option "normal mode" / "integration mode" dans UAVPset et j'ai mis deux LED sur chaque bras du quadri ( chaqu'une des deux LED sont montées en série avec une résistance de 100 ohms). Cette option m'indique dans qu'elle sens ce déplace l'UAVP.

• Il est dit dans la doc que vous pouvez reprogrammer le PIC par le soft UAVPset. C'est vrai uniquement sie le PIC est un modèle 16F876. Ceci ne marche pas si vous avez un PIC 16F876A et vous ètes donc forcé de reflasher le PIC avec un programmateur.

• Le buzzer livré par lipoly ne fonctionnait pas. J'ai l'impression qu'il m'ont livré un buzzer ou il faut envoyer un signal alternatif qui reproduit la fréquence. L'UAVP envoie qu'une tension continu lorsque il est actif. Il faut donc un modèle de buzzer qui "bip" de lui même.

• Wolfgang, le concepteur m'a informé que la version 3.13 ne gérait toujours pas les paramètres ACC-sensor left/right, ACC-sensor fore/aft mix et ACC-sensorup/down mix dans UAVPset. Il apparait que pourtant ces paramètres changent quelque chose hein Michel ?( il comprendra LOL). Wolfgang m'a dit me laisser ces paramêtres à zéro impérativement.

• Il y a deux configuration stockées dans l'UAVP. La voie 5 étant le basculeur de l'une à l'autre. Lorsque vous utilisez UAVPset et que la radio est allumée l'UAVP stocke ces nouveaux paramètres dans la config active (1 ou 2 en fonction de la position de la voie numéro 5). Si l'émétteur est éteint alors les paramètres vont forcément dans la config numéro un.

• Si vous n'avez pas coché l'option "normal mode" / "integration mode" dans UAVPset alors, si la LED rouge clignote cela veux dire que la batterie est passée sous le seuil fatidique que vous avez programmé dans UAVPset, même si ce n'est que pendant une très faible période. La LED continue de clignoter dans que vous ne débranché pas la batterie ( même si vous basculez l'interrupteur ON/OFF du quadrirotor).

• La version 3.13 ne fonctionne pas en mode "X" i lfaut au moins la version 3.14beta9

• Quelques photo du (des) quadrirotor(s):

• La première version de mon quadrirotor: ( 660 grammes). En fait la seconde car j'avais réalisé une version avec des tubes de carbonne qui fléchissait en vol dans l'axe des hélices (torsion de ceux-ci). Sur les photos ci-dessous c'est la version suivante; avec des carrés alu.

Celui-ci n'a jamais "bien" voler ! soit le problème venait de la petite taille de celui-ci soit des régulateurs. ou tout simplement des paramètres.

ci dessous le même quadri. Moi même aux commandes, pas fiière, et Ludo, le pilote d'éssai du projet du drone qui surveille !

le même en plein pâramétrages:

Toujours le meme avec celui de Michel en fond ( pseudo PAX sous XBIRD)

Toujours le même, gros plan sur l'électronique. On voit les modules gyros sciés ( pour enlever les modules accéléromêtres, car ayant acheté les modules chez Lextronic ils n'avaient pas la version gyros seules. Vous pouvez voir également les anciens controlleurs qui ont été remplacés par des nouveaux depuis.

Ci-dessous la deuxième version: plus grand avec une protection autour des pales, des nouveaux variateurs ainsi que les LEDs déportées sur les 4 axes ( 2 LEDs sur chaque axe qui pointent légèrement vers le bas pour bien les voir en vol.

Pour les vidéos ca donne ca au début, puis après ca donne ca . lorsque qu'on commence à avoir des paramêtres un peu plus sérieux ca donne cela car à la fin le téléphone sonne ! puis enfin cela . Lorsque tout est paramétré cela donne un OVNI pas mal en salle vue du sol puis vue du quadrirotor lui même! Une autre vidéo vue du quadrirotor mais sur un parking cette fois ci.

Le troisiéme Quadrirotor à été réalisé et testé en vol. Cette fois ci avec des bras en carbone et il est prévu pour intégré un appareil photo. Voir photo ci-dessous

• Les prises de vues avec l'UAVP:

Au début avec un appareil photo Pentax Optio A30, toutes mes photos étaient floues. Voir les premieres photos ci-dessous:

En fait le problème venait des vibrations moteurs. Depuis que j'utilisais un chassis carbone, les vibrations étaient transmisses à l'appareil photo ( même en l'isolant avec de la mousse). Depuis j'ai fixé l'appareil photo par quatre ressorts à chaque coins de celui-ci est le problême est résolu. Voir ci-dessous:

• Module Barométrique SMD500:

A partir de la version 3.14 de l'UAVP la gestion "altimétrique" est activée. Pour cela il faut rajouter principalement un capteur de préssion SMD500 associé avec son oscillateur de 32.876Khz ( ne pas mettre d'oscillateur 1Mhz, le soft ne le supporte pas). Vu les delais avec Lipoly j'ai commandé un SMD500 aux USA chez Component electronic. Livré en 3 jours ! Génial. Comme il y a que deux composants "majeur", j'ai "soudé" ceux ci sur le module spark fun du compas ! Attention à ne pas vous faire avoir comme moi : il faut impérativement mettre une résistance "pull up" sur le reset ( de 10K). C'est marqué nul part sur la doc du SMD500, mais si vous ne la mettez pas, ca fonctionne pas ! De plus si vous utilisez un SG3030 à la place d'un SG3032 il faut relier la patte 1 à la patte 4, sinon , pareil ca ne marche pas ! Mon scanner étant en panne j'ai fait une photo du schéma avec le module modifié. A oui dernier point important : on pourrait croire que la face "cuivre" du module est reliée à la masse, eh bien non c'est relié au VCC, alors faite attention !

Pour vérifier si votre montage fonctionne il faut mettre le soft de test et taper la commande "i" pour scanner tous les périphériques I2C ( car le soft opérationnel 3?14, n'a pas de commande pour verifier la presence du module Barométrique. Le soft doit vous répondre qu'il a trouvé quelquechose à l'adresse 0xEE. Si vous avez le compas de monté ce module répond à l'adresse 0X42. Pour résumer si vous avez le compas et le module Barométrique il doit y avoir deux modules qui répondent !

Avec les parametres par défaut ( temperature=14, P=1 et D=4) mon UAVP n'aime pas! A 2 mêtres du sol il a brusquement réagi en montant à plus de 8 mêtres, puis il a du se rendre compte qu'il était trop haut alors il a coupé les moteurs ! Résultat : 2 branches completement tordues !

• Adaptation Bluetooth pour programmer l'UAVP:

Afin de permettre une programmation sans fil de l'UAVP ( ou de récupérer les données DEBUG en vol) j'ai installé un module Bluettoth F2M03GLA de chez free2move ( distributeur en France Lextronic). Pour cela il a fallu couper une piste entre le connecteur K19 patte 2, concu pour le GPS et la résistance R27, puis connecter le module Bluetooth sur le connecteur GPS K19. C'était à mon avis le plus simple car de toute facon il faudra dans le futur faire une modification pour implémenter le module GPS. Je n'ai aucune idée comment Wolfgang va faire mais même sans le module Bluetooth, avec la liaison série actuelle il faudra faire une modif...... Donc première étape couper la piste indiquée ci-dessous et connecter un interrupteur de chaque coté de la piste couper.

Aprés cette modification il va falloir connecter le module Bluetooth sur le connecteur K19 ( GPS) avec une régulation 3.3 volts, deux découpages pour l'alimentation et une résistance pour adapter la tension du PIC sur sa broche Tx ( le PIC fonctionne en 5 volts, le module Bluetooth en 3.3V). Vous trouverez ci-dessous le schéma de cette adaptation:

Voila c'est tout simple !

• Logiciel pour programmer l'UAVP:

Il existe un logiciel ( UAVPset) pour programmer l'UAVP. Ce logiciel tournant sous windows oblige l'utilisateur d'emporter avec lui un laptop pour configurer l'UAVP. Un peux encombrant.... Donc j'ai écris un logiciel identitique mais tournant sous windows CE ( PDA genre IPAQ). Voici ci-dessous, une photo de celui-ci sous émulateur: Ce logiciel reprend le nom du logiciel original mais pour windows CE donc le nom sera : UAVPsetCE !

Comme vous avez pu voir ci-dessus j'ai interfacé un module Bluetooth F2M03GLA et ce logiciel fonctionne avec le com port standard ( filaire) et la liaison sans fil.

Ce logiciel est disponible pour processor ARM

Here is the software for the UAVP 3.13 release!

Here is the software for the UAVP 3.14 release!

Here is the software for the UAVP 3.15 release!

( a new release will be available soon, a bug discovered by Wolfgang on slow PDA and with Windows 3.0)

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