Гонки по FPV - установка Matek F405-OSD и FCHUB-6S

Раз уж большая часть комплектующих на экспериментальный квадрик приехала, решил приступить к его сборке. Начал с установки комплекта из PDB Matek FCHUB-6S и полетного контроллера Matek F405-OSD.

Сначала немного расскажу об этих двух платах. Характеристики Matek F405-OSD:

• Процессор STM32F405RGT6 на 168МГц
• Шести-осевой гироскоп ICM20602
• BetaFlight OSD
• Запись логов на SD-карту
• Пять UART-портов
• Шесть выходов на моторы
• Гироскопы могут работать с частотой 32кГц

Характеристики Matek FCHUB-6S:

• Входящее напряжение: 9-27В (3-6S)
• Защита от неправильного подключения аккумулятора
• Выводы под регуляторы выдерживают ток до 30А (в пике - до 46А)
• BEC 5В/2А
• BEC 10В/2А
• Датчик тока до 184А

С платами в комплекте был шлейф для соединения, мягкие стойки и набор пластикового крепежа. Силового разъема в комплекте не было! И конденсатора - тоже.

С лицевой стороны полетного контроллера Matek F405-OSD расположен процессор STM32F405RGT6, микросхема OSD AT7456E с питанием от 3.3В, гироскопы ICM20602. Здесь же видна кнопка перевода в DFU-режим и USB-разъем. Все выводы подписаны, все понятно. Выводы под 5-й и 6-й моторы расположены справа, над надписью MATEKSYS. Не ищите выводы TX5-RX5, они присутствуют только на разъеме для шлейфа с обратной стороны платы и как их использовать - непонятно.

У PDB Matek FCHUB-6S все выводы и элементы расположены только с одной стороны. Причем, плату с полетным контроллером можно соединять как шлейфом, так и просто проводами. Кроме выводов по краям платы, рядом с разъемом под шлейф продублированы сигнальные выводы под регуляторы и напряжение с BEC-ов. Регуляторы вместе с сигнальными проводами можно подпаивать прямо к PDB - удобно.

С обратной стороны полетного контроллера Matek F405-OSD большую часть занимает слот для SD-карт. Слева внизу продублированы сигнальные выводы на моторы.

Попробовал установить Matek FCHUB-6S на пластину от рамы RealAcc X210. Чтобы демпферы прижали плату, пришлось укоротить пластиковые болтики, которые были в комплекте, где-то на полтора миллиметра.

Силовой разъем XT60 немного подпилил, как и планировал. Подклеил под него пару слоев изоленты и слегка припаял к плате, предварительно вставив в разъем и пазы платы скрученные обрезки силового провода. Не на одном же олове оно будет держаться:) Потом снял плату и окончательно пропаял все с обоих сторон мощным паяльником. На разъем снизу подклеил толстый двухсторонний скотч. В пазы рамы вставил ремешок для аккумулятора и зафиксировал плату демпферами. Кроме регуляторов, к плате PDB будет припаяно всего два провода для питания видео-передатчика. Все остальное пойдет через шлейф.

С установкой полетного контроллера Matek F405-OSD возникла маленькая проблема. Вырез под USB-разъем в кабинке от Lumenier находится с другой стороны! Сам-то полетный контроллер развернуть не проблема, но как быть со шлейфом? Пришлось сворачивать его в бараний рог. Уж очень не хотелось все проводами обвешивать. Хорошо, что длины шлейфа еще хватило!

Зато USB-разъем и кнопка перевода в DFU-режим оказались точно в вырезе кабинки!

Целый день ломал голову, куда установить приемник FrSky XSR-M. Сначала планировал поставить между PDB и полетным контроллером, но приемник оказался не таким уж и плоским, чтобы пролезть между ними. Оставалось единственное место - поверх полетного контроллера. Очень не хотелось туда его ставить, так как лишняя деталь в такой близости к гироскопам может давать паразитные вибрации. Но делать нечего, пришлось ставить.

Приемник закатал в прозрачную термоусадку, снизу подклеил два слоя толстого двухстороннего скотча и установил. Ерунда выходит - оторвет приемник при авариях, ненадежно он стоит. В голову не пришло ничего более интересного, чем вырезать полоску из пластиковой бутылки, сделать отверстия и прижать ей приемник к плате. Теперь точно не отклеится! Обратите внимание на зеленый провод, идущий от Smart-порта приемника. Его подпаял к сигнальному выходу под пятый мотор. Почему так - расскажу ниже. Под камеру установил пищалку от Matek - тут ей самое место.

Схема соединения всех элементов квадрика была на официальном сайте в разделе "Connection Guide". Там же есть и другие варианты. При подключении к компьютеру на приемник так же подается питание через USB-разъем. Удобно, можно настраивать квадрик без подключения силового аккумулятора.

Установил в кабинку камеру Foxeer Arrow V3 и передатчик Eachine ET526. Антенна, как обычно, самодельная:) Пока не буду все это подпаивать. Все равно придется разбирать, когда регуляторы буду устанавливать. Настрою хотя бы то, что уже сделано.

Сначала сделал сопряжение приемника с передатчиком. Пока что буду настраивать под привычный пульт Devo10 с Deviation и установленным модулем 4-в-1. Просто копирую модель с предыдущего квадрика и меняю протокол управления на FrSkyX, немного подправляю и вот результат.

Сразу же столкнулся с проблемами в новом приемнике FrSky XSR-M. Не срабатывал FailSafe при отключении передатчика и не работала S.Port-телеметрия. Приемник передает только RSSI и собственное напряжение питания. На пару секунд телеметрия появляется, если перезагрузить полетный контроллер, но потом исчезает. Функция FailSafe просто не запоминает необходимые значения на каналах и при потере сигнала приемник просто ничего не выдает. Пробовал обновить прошивку приемника - не помогло.

Изначально в полетном контроллере Matek F405-OSD уже установлена последняя прошивка BetaFlight 3.1.7. Эту прошивку пока нельзя найти на сайте BetaFlight, прошивка появилась уже после выхода версии 3.1.7. Скачать прошивку можно на официальном сайте Matek в разделе "Firmware & Downloads".

Начну с подключения телеметрии на приемнике FrSky XSR-M. Многие полетные контроллеры на F4-процессоре имеют не инвертированные выходы UART-TX. Matek F405-OSD не исключение. А на S.Port-порт приемника нужно подавать инвертированный сигнал, чтобы телеметрия заработала. Производитель предлагает два способа решения проблемы. Оба способа представлены на официальном сайте в разделе "FrSky Smartport". Первый способ подразумевает найти инвертирующий транзистор на приемнике и подключиться в обход его к любому UART-TX. Потом на этом порту включить SmartPort-телеметрию.

На приемнике FrSky XSR это сделать легко, а вот на FrSky XSR-M я не смог найти этот инвертирующий транзистор. Поэтому доступен только второй способ - через включение SoftSerial. Можно организовать SoftSerial-порт на пятом или шестом выходе под моторы. Сделаю на пятый выход, шестой позже тоже использую не по прямому назначению. В консоли ввожу:

resource MOTOR 5 NONE
resource SERIAL_TX 11 A15

Затем включаю в настройках опции SOFTSERIAL и TELEMETRY. И в последнюю очередь включаю SmartPort-телеметрию на SoftSerial-порту. Делаю прямо по инструкции с официального сайта:

После этих процедур на пульт должны приходить 12 значений телеметрии. Но пока приходят только два: мощность принимаемого сигнала RSSI и напряжение питания приемника. Как я уже говорил, с приемником FrSky XSR-M SmartPort-телеметрия пока не работает, требуется ждать от разработчиков обновления прошивки.

С настройкой BetaFlight OSD на полетном контроллере столкнулся первый раз. Оказалось, ничего сложного. Сначала надо выбрать понравившийся шрифт и загрузить его. Потом выбрать необходимые элементы и расставить их мышкой прямо на экране. В этом деле очень помог старый ТВ-тюнер, который специально держу для подключения различного FPV-оборудования. Подключил выход VTX с полетного контроллера на вход ТВ-тюнера и прямо на экране вижу результат:) Кстати, проблема с пропаданием видео исключена, так как OSD построено на микросхеме AT7456E с питанием от 3.3В, как и на PDB Matek HUBOSD8-SE.

В разделе "Tips" на официальном сайте даны еще некоторые рекомендации по настройке полетного контроллера Matek F405-OSD. Если используется протокол DShot, то рекомендуется поднять минимальный газ до 5-6.5%. Обязательна установка полетного контроллера на мягкие демпферы. Если используется частота работы 32/16кГц, то максимальная частота работы черного ящика 1кГц. Этого достаточно, чтобы увидеть шумы от моторов. Рекомендуется максимального быстрая SD-карта для записи логов, не ниже 10-го класса.

А теперь настрою все остальное. Остановлюсь на ключевых моментах. Плата развернута на 180 градусов. Максимальное напряжение поднято до 4.4 на банку, так как использую несколько хайвольтных аккумуляторов. Отключен акселерометр - не летаю в стабилизации. Частоту можно было поставить 32/16кГц, но при этом нагрузка на процессор поднимается до 70% и полетный контроллер изрядно греется! Не надо оно такого, да еще и срывы синхронизации могут быть. Так что, поставил 16/16кГц и получил нагрузку процессора всего 17%. Включен SERVO_TILT для переключения частоты работы видео-передатчика. Ниже вернусь к этому вопросу. Выставил минимальный газ 5%. Делитель для датчика тока надо выставлять 179.

PID-ы пока не настраивал, только поднял RC Rate до 1.3. Этих данных достаточно, чтобы взлететь.

На вкладке приемника только указал 16-й канал для RSSI.

На вкладке Modes задал тумблеры на ARM, включение пищалки и включение пары тестовых режимов.

На вкладке Servos назначил для первого сервопривода управление от канала AUX5 приемника. Это необходимо для переключения частоты работы видео-передатчика.

В консоли выполнил ряд команд. Сделал вывод PWM-сигнала с канала AUX5 приемника на шестой вывод моторов. Вот к нему и подпаяю проводок PWM от видео-передатчика:)

resource MOTOR 6 NONE
resource SERVO 1 A08

Установил запись отладочной информации до применения фильтров. Выставил возможность арминга при любом угле установки квадрика - удобно с деревьев стряхивать, если не сильно застрял. Инвертировал вращение моторов, чтобы пропеллеры не загребали траву в камеру, а наоборот отбрасывали. Установил более щадящий тип фильтра низких частот.

set debug_mode = NOTCH
set small_angle = 180
set yaw_motor_direction = -1
set d_lowpass_type = PT1

В итоге получился вот такой файл конфигурации.

На официальном сайте в разделе "BF3.2 & DShot1200" есть информация по установке тестовой прошивки BetaFlight версии 3.2.0 с поддержкой протокола управления регуляторами DShot1200. Я попробовал установить тестовую прошивку, но пока что там слишком много глюков. Снова вернулся на версию 3.1.7.

На сегодня пока все. Продолжу сборку, когда приедут регуляторы RacerStar Tattoo 35A и немного других деталей.