Matek F405-AIO - обновка для квадрика

Решил привести все квадрики к единому знаменателю - перевести на полетные контроллеры с F4-процессором и с быстрыми гироскопами. Один экземпляр уже собран на Matek F450-OSD, второй тоже решил переделать, только на Matek F405-AIO.

Будет квадрик для съемок прекрасных крымских пейзажей, так как поставлю на него еще и RunCam Split V2! Рама все та же старая Star Power SP215X, которой уже и в продаже-то нет. Но она оказалась живучей! Второй год на ней летаю. И под камеру удобная - пропеллеры не будут в кадре мелькать.

При выборе полетного контроллера учитывал то, что стек будет на один этаж выше из-за платы камеры RunCam Split V2, поэтому вариант "PDB + полетный контроллер" не очень-то подходил, а AIO-вариант - в самый раз. Мне нравятся полетные контроллеры Matek с быстрыми чувствительными гироскопами ICM20602. Да, есть особенности по работе с ними, но все решаемо: конденсатор по питанию, мягкие стойки или кольца-демпферы и подкладки под моторы. Последнее непонятно как, но работает!

Краткие характеристики полетного контроллера Matek F405-AIO:

• Процессор 168МГц STM32F405
• Гироскопы 32K ICM20602 на SPI-шине
• BetaFlight OSD на чипе AT7456E
• Слот для MicroSD-карты (SD/SDHC)
• Порты: VCP, UART1, UART2, UART3, UART4, UART5
• Встроенный инвертор для S.BUS на UART2-RX
• SoftSerial на S5-S6 выводах под моторы
• Управление светодиодами
• Управление пищалкой
• Вход RSSI
• Входное напряжение 9-27В (3-6S)
• Ток на каждый вывод моторов 30А (максимальный 50А)
• Двойной BEC: 5В/2А и 9В/2А
• Датчик тока до 200А (делитель 165)
• Датчик напряжения 1:10 (делитель 110)
• 6 выводов под моторы с поддержкой протокола DShot
• 5 UART-портов
• Размеры 36x51мм, посадочные отверстия 30.5x30.5мм
• Вес 12г

Полетный контроллер Matek F405-AIO приехал в уже привычном пакетике с фирменной наклейкой Matek.

В комплекте были четыре мягкие стойки высотой 7мм, конденсатор на 470мкФ/35В и площадка для установки приемника или передатчика следующим этажом в стек. Силового XT60-разъема в комплекте нет!

Первое, что бросилось в глаза - полетный контроллер не очень-то и низкий! Даже если делать стек в два этажа, поставить полетный контроллер максимально близко к нижней платине рамы не получится.

Снизу бугром торчит разъем для SD-карты. У полетного контроллера Matek F450-OSD слот был невысокий и не мешал. Хотел поставить полетный контроллер на силиконовые демпферы прямо над рамой, но из-за слота так и придется ставить на стоковые мягкие стойки. Из-за этого высоту между пластинами рамы придется увеличить с 15мм до 20мм.

Полетный контроллер Matek F405-AIO предполагает установку так, чтобы силовой разъем располагался сбоку. Только в этом случае USB-разъем для настройки будет легко доступен с противоположной стороны. И отверстия под силовой разъем предполагают его установку вертикально. Можно использовать полетный контроллер с блоком регуляторов 4-в-1, но это сопряжено с некоторыми трудностями - надо пустить плюсовой провод на блок регуляторов через датчик тока на полетном контроллере, чтобы данные по току учитывались. Тогда силовые провода будут совсем короткими и через них могут передаваться вибрации, даже мягкие стойки не помогут! Даже при использовании отдельных регуляторов, надо делать силовые провода от полетного контроллера к регуляторам с небольшой слабиной, чтобы через них не шли вибрации. Все схемы соединения есть на официальном сайте Matek в разделе Connection Guide. Обратите внимание, что при использовании схемы "C" соединения полетного контроллера с блоком регуляторов 4-в-1, данные по току учитываться не будут!

"Железо" на плате полетного контроллера уже привычное и знакомое по Matek F450-OSD - процессор STM32F405RGT6, микросхема OSD AT7456E с питанием от 3.3В и гироскопы ICM20602. Дополнительно на плате есть BEC на 5В и на 9В.

С обратной стороны стоит слот для SD-карты, расположены сигнальные выводы для блока регуляторов 4-в-1, вывод UART1, совмещенный с USB-разъемом, вывод UART3 и удобные выводы для подключения светодиодов - все три в одном месте. Точки SDA-SCL - I2C-шина. Например, к ним можно подключить внешний барометр GY-BMP280, если потребуется. С этой стороны мне понадобятся только выводы под светодиоды.

С верхней стороны находятся площадки под регуляторы и их сигнальные провода, аналоговый вход RSSI, выводы UART4 и UART5, вход S.BUS, вывод на пищалку, видео вход/выход. Дополнительные выводы S5-S6 можно использовать под свои нужды. Например, для управления настройками камеры и для передачи телеметрии на приемник.

Схема соединения всех элементов с полетным контроллером Matek F405-AIO была на официальном сайте.

Первым делом установил периферию: приемник, пищалку и светодиоды. Пищалку выбирал самую громкую из тех, что пробовал. Под светодиоды быстренько нарисовал и распечатал крепление. Ничего так получилось:) Все таки 3D-принтер дома - это здорово!

С приемником FrSky XSR-M пришлось повозиться. Вроде он и маленький, но к раме его не за что было закрепить. Пришлось и для него нарисовать и напечатать подставку, которая крепится стяжкой к раме, а на нее уже устанавливается приемник. И тут не обошлось без проблем. На приемнике так плотно расположены элементы, что только за два отверстия удалось закрепить болтиками, а за два других закрепил просто дугой из пластика для печати.

Телеметрийный провод приемника бросил на S5-вывод полетного контроллера, как на схеме выше. И да, перед установкой обновил прошивку на приемнике до последней версии. Без этого телеметрия не будет работать.

Для полетных контроллеров с быстрыми гироскопами установка конденсатора по питанию не просто рекомендуется, а обязательна. Не стал ставить конденсатор, который был в комплекте, поставил большей емкости, на 820мкФ/25В. Вряд ли на 5-6S буду летать:)

Конденсатор пришлось вешать на провода. Припаял его не к силовому разъему, а к диоду, который стоит дальше по цепи питания. Так показалось удобнее.

Моторы EMax RS2205S установил с силиконовыми подкладками на алюминиевые болтики M3x10. Регуляторы RacerStar Tattoo 35A снял с экспериментального квадрика.

С силовыми проводами от регуляторов пришлось попотеть. Их надо было сделать с некоторой слабиной, а они толстые, еле гнутся. К площадке силового минусового провода припаял и минус с сигнального. Многие спорят, нужно ли вообще минусовой провод перекручивать с сигнальным? Джошуа Бардвелл в своем видео подвел под этот вопрос теоретическую базу и таки да, нужно.

Передатчик Matek VTX-HV пока не стал подпаивать к полетному контроллеру, только все подготовил. Получается, что он будет стоять под верхней пластиной рамы. Другого места просто не нашлось.

Антенну оставил стоковую. Как показала практика, с ней качество сигнала просто отличное, ничего другого не надо. Для защиты антенны использовал "змеиную кожу". Осталось дождаться получения камеры RunCam Split V2 чтобы закончить сборку. А пока можно сделать предварительные настройки квадрика.

Сначала залил свежую версию прошивки BetaFlight. Для полетных контроллеров Matek F450-OSD и Matek F405-AIO используется одна и та же прошивка.

Прошивку надо заливать с полным стиранием чипа. Пока ничего не настраивал, а сразу же решил заняться регуляторами. Скачал свежую версию BLHeliSuite32, обновил прошивку в регуляторах, задал направление вращения моторов. Получилось примерно так:

Видно, что версия прошивки обновилась до ревизии 32.1. Особо параметры не менял, уменьшил только время простоя и увеличил частоту работы до 48кГц.

Теперь, собственно настройка полетного контроллера. Перво-наперво в консоли переназначил S5-вывод на SoftSerial командами:

resource MOTOR 5 NONE
resource SERIAL_TX 11 A15

В портах появился дополнительный порт SOFTSERIAL1, на котором указал, что он будет использоваться под SmartPort-телеметрию.

Здесь же сразу указал, что UART4 будет использован под управление передатчиком Matek VTX-HV по протоколу 'IRC Tramp', а UART5 - под управление камерой RunCam Split V2.

В настройках включил реверс вращения моторов, выбрал протокол управления регуляторами DShot1200, выставил частоту работы гироскопов 16/16кГц. Указал, что гироскопы развернуты по оси Yaw на 270 градусов, как заявлено в документации на официальном сайте Matek.

В разделе 'Power & Battery' подкорректировал делитель напряжения по тестеру, выставил делитель тока в значение 165, как рекомендовано в документации, и увеличил максимальное напряжение на банку до 4.4В - вдруг хайвольтные аккумуляторы попадутся:)

С настройкой BetaFlight OSD я уже знаком по полетному контроллеру Matek F450-OSD. Здесь ничего нового. Как хорошо, что я не выкинул на помойку старый TV-тюнер. Через него очень удобно настраивать OSD - сразу результат виден на экране.

Остальные параметры выставляются индивидуально, не буду на них заострять внимание. На всякий случай, вот мой файл предварительной конфигурации.

После настройки попробовал приподнять квадрик в комнате. Летит! Никакого дерганья по оси Yaw, никаких вибраций, все гладко и четко. PID-ы настрою уже в поле при первых полетах. Осталось дождаться приезда камеры RunCam Split V2. Поехала она через ETS, более того - через Казахстан! Первый раз такое вижу. Ладно, вроде как уже вылетела на Москву, жду...