Kakute F4 - полетный контроллер с внешними гироскопами

Как вы могли заметить, я имею страсть ко всему новому:) По этой причине отслеживаю появление новых прогрессивных моделей полетных контроллеров с быстрыми гироскопами. Первой опробованной моделью был Matek F405-OSD. Настала очередь следующей модели - Holybro Kakute F4!

Примечательной особенностью данного полетного контроллера является отдельная плата гироскопов, установленная на виброразвязку.

Краткие характеристики полетного контроллера Holybro Kakute F4:

• Процессор STM32F405RGT6 на 168МГц
• Шести-осевой гироскоп ICM20689
• BetaFlight OSD
• 16MB памяти для записи логов
• Три UART-порта
• Шесть выходов на моторы
• Гироскопы могут работать с частотой 32кГц
• Отдельный Smart port
• BEC 5В/1.5А
• BEC 3.3В/200мА
• Питание до 6S

Полетный контроллер Holybro Kakute F4 приехал в пластиковой коробочке, что порадовало.

Внутри обнаружился сам полетный контроллер, запасной шлейф для подключения гироскопов и три запасных демпфера.

Все необходимые выводы расположены на одной стороне полетного контроллера, там же стоят и гироскопы.

С обратной стороны стоит процессор и микросхема OSD. Сначала был обескуражен тем, что для OSD используется микросхема MAX7456. С ней было много проблем, связанных с питанием от пяти вольт, о чем рассказывал раньше.

Но здесь немного другая схема. Микросхема питается не от общего импульсного BEC на 5 вольт, а от отдельного линейного стабилизатора на 200mA. Это обеспечит стабильную работу OSD, но из-за такого решения плата полетного контроллера довольно сильно нагревается. Странное решение. Что помешало поставить AT7456E с питанием от 3.3 вольта? Кстати, для питания гироскопов так же стоит отдельный линейный стабилизатор.

Гироскопы установлены на мягкий демпфер и ощутимо возвышаются над платой полетного контроллера. Из-за них общая высота блока получается порядка восьми миллиметров. Используются гироскопы ICM20686, чуть менее чувствительные, чем ICM20602, которые стоят на Matek F405-OSD.

Чем хороша или плоха установка гироскопов на отдельный демпфер? Хороша тем, что полетный контроллер можно устанавливать на жесткие стойки. На этом преимущества заканчиваются:) Теперь о плохом. На мой взгляд, демпфер мягковат. В ранних версиях Kakute F4-AIO был еще более мягкий демпфер. Это чревато тем, что при резких маневрах плата гироскопов будет уплывать на демпфере и управление квадриком местами будет не совсем такое, как ожидалось. Демпфер предназначен для фильтрации только низкочастотных шумов. То есть, его можно сделать намного более жестким. Даже тонкий слой силикона или обычный толстый двухсторонний скотч будут работать. Зато не будет проблем с уплыванием гироскопа. Следующая проблема - плата гироскопов может отклеиться. Из-за установки микросхемы MAX7456, полетный контроллер ощутимо нагревается, местами аж до 53-54 градусов! Из-за такой температуры клеевой слой демпфера теряет часть своих свойств. Да и в холодном состоянии я без проблем отклеивал плату гироскопов. При авариях плата может легко отвалиться, поэтому в комплекте есть запасной шлейф:) Чтобы такого не произошло, надо как-то еще и сверху зафиксировать плату гироскопов. Можно резинкой от денег, но это уж совсем колхозно. А можно поставить полетный контроллер гироскопами вниз и снизу сделать еще один мягкий демпфер, который будет упираться в PDB или блок регуляторов - гироскопы будут висеть между двух демпферов. Или сделать еще проще - жестко приклеить гироскопы к плате, а плату установить на обычные резиновые стойки, как Matek F405-OSD. В общем, с внешними гироскопами получается больше проблем, чем пользы:)

Не стал испытывать судьбу, убрал стоковый демпфер, промазал контактным клеем текстолит на плате и гироскопах, сделал демпфер из обычного толстого двухстороннего скотча. Уверен, что этого будет достаточно для нормальной работы гироскопов и они не отвалятся при аварии.

Чтобы разобраться, что и как подключается, пришлось заглянуть в инструкцию. Кстати, там есть еще много полезных советов по использованию полетного контроллера Holybro Kakute F4.

Выводов UART-T1/R1 нет на плате. Они используются для Smartport-телеметрии приемников FrSky. Вывод SP уже инвертирован, так что использовать SOFTSERIAL не нужно - это плюс. Приемник рекомендуется подключать к UART3, а для управления передатчиком использовать UART6.

Полетный контроллер Holybro Kakute F4 питается непосредственно от аккумулятора. Это очень хорошее решение, потому что позволяет обойтись без PDB и использовать любой блок регуляторов 4-в-1. То есть, отдельный BEC на 5 вольт не нужен. Встроенный BEC на 5 вольт может выдержать ток до 1.5А. Этого хватит для питания приемника, светодиодов и пищалки. На камеру лучше подавать питание с передатчика. Как правило, у большинства из них есть выход на 5 вольт.

К полетному контроллеру Holybro Kakute F4 можно подключить светодиоды, пищалку, есть вход RSSI и вход для данных с датчика тока. Из шести выводов под моторы, два свободных можно использовать по своему усмотрению. Например, для управления настройками курсовой камеры, о чем расскажу как нибудь позже.

В полетный контроллер Holybro Kakute F4 лучше заливать тестовую версию прошивки BetaFlight 3.2.0, тогда он сможет максимально показать, на что способен! И регуляторы на BLHeli_32 с DShot1200 будут не лишними:) Прошивку надо заливать с полным стиранием памяти!

Коротко пробегусь по настройкам. Просто использовал часть текущих настроек от прошлого квадрика на Matek F405-OSD.

В портах, если планируется использовать приемник FrSky с телеметрией, надо включить SmartPort на UART1. Сам приемник по S.BUS подключается на UART3. На UART6 надо включить TBS SmartAudio для управления передатчиком, типа Matek VTX HV.

Сразу же реверсировал вращение моторов и выставил DShot1200. Частоту включил 16/16, при этом загрузка процессора всего 21%. Пробовал 32/16, но загрузка сразу же улетала на 100%, 32/32 даже не пытался ставить, и так понятно, что не заработает. С оверклогингом при 32/16 загрузка процессора всего 33%, а вот 32/32 даже с оверклогингом дает 100% загрузки. Так что, оптимально для Holybro Kakute F4 будет 16/16 или 32/16 с оверклогингом, но на свой страх и риск.

В настройках PID поднял Anti Gravity Gain и немного увеличил D Setpoint Weight.

Включил тип D-Term фильтра PT1 и обнулил все режекторные фильтры. Пусть динамические работают:)

OSD заработало без проблем при подключении полетного контроллера к USB-разъему. Причем, напряжение на чипе MAX7456 было 4.91 вольта.

Один параметр не хотел устанавливаться из конфигуратора, видимо это небольшой баг. Нужно выбрать для черного ящика тип "Onboard Flash" и поставить частоту в 1кГц, не больше.

set blackbox_device = SPIFLASH

Остальные настройки сугубо индивидуальны. На всякий случай, приведу свой файл предварительной конфигурации.

Полетный контроллер Holybro Kakute F4 пойдет на какой-нибудь квадрик с блоком регуляторов 4-в-1. Скорее всего, это будет очередной крест с кабинкой Lumenier. Из всего многообразия регуляторов подойдут пока что только X-Racer Quadrant 2-6S 35A. И под кабинку влезут, и DShot1200 могут, и телеметрию с датчиков тока смогут отдавать. Других вариантов пока не нашел. Просто хочется сравнить два квадрика на одинаковой раме, но с разной начинкой. Особенно интересно, получится ли заметить разницу в работе гироскопов ICM20686 и ICM20602.