03 декабря 2019

BetaFPV F4 1S - новое сердце MCHeliWhoop

Настало время заменить сердце моего лучшего тинивупа MCHeliWhoop! Нет, не так.... Настало время собрать очередной тинивуп из новых комплектующих:) В борьбе за вес рассудок мутнеет, как говорят авиамоделисты. Ниже этому есть подтверждение. Вас ждет очередной виток безумных решений по уменьшению веса и так одного из самых легких тинивупов на 75-й раме. Состав MCHeliWhoop остался почти без изменений: рама Happymodel Mobula V2, перемотанные 0802-моторы от BetaFPV, камера Caddx Beetle и HQ-пропеллеры на 40мм под вал 1мм. Полетный контроллер - самый легкий на сегодняшний день, новинка BetaFPV F4 1S!


Краткие характеристики полетного контроллера BetaFPV F4 1S:
  • Процессор STM32F411
  • Гироскопы MPU6000 на SPI-шине
  • BetaFlight OSD AT7456E
  • Приемник CC2500 (FrSky D8/D16, Futaba S-FHSS)
  • Питание 1S 4.35В
  • Разъем питания PH2.0 с цельными пинами
  • Максимальный ток 5А, в пике (3с) 6А
  • Прошивка регуляторов O_L_5_REV16_7
  • Поддержка SmartAudio
  • Вес без силового провода 2.6 грамм
Полетный контроллер был упакован в классическую для BetaFPV коробочку.


Внутри есть все, что нужно для установки: комплект демпферов и два набора болтиков: M1.4 и M1.2.


Сразу обратил внимание на силовой разъем.В небольшую плату впаяны цельные пины, на них насажена пластиковая часть PH2.0-разъема.


С одной стороны все хорошо, но после анонса BT2.0-разъема, PH2.0 не хочется оставлять. Как только умрет очередная горсть аккумуляторов, возьму новых и сразу переделаю у всех силовой разъем на BT2.0. Он более соответствует современным реалиям по степени прожорливости тинивупов:)

Вес полетного контроллера BetaFPV F4 1S с силовым разъемом составляет 3.29 грамма. Без силового разъема - 2.6 грамма, вес силового провода - 0.69 грамма.


Но, если убрать коннекторы подключения моторов, вес полетного контроллера снизится до рекордных 2.25 грамма! После подобной модификации CrazyBee F3 весил 2.87 грамма. На полетном контроллере осталась одна очень тяжелая деталь - USB-разъем. Наверняка весит целый грамм:) Нет, удалять его не буду, но подумаю, что с ним можно сделать.


Схема подключения BetaFPV F4 1S довольно проста. Можно подключить только камеру и управление передатчиком через SmartAudio. Ни UART-портов, ни выводов под пищалку и управляемые светодиоды - ничего этого нет. Производитель мог бы интегрировать на плату несколько управляемых светодиодов. Все таки тинивупные гонки - довольно зрелищное мероприятие и наличие подсветки было бы кстати. Питание на передатчик и камеру не поступает, если подключить полетный контроллер через USB-разъем к компьютеру.

Установка полетного контроллера не составила труда. Только заменил стоковый силовой провод своим, с угловым разъемом, и антенну сделал из МГТФ-провода.


Раму Happymodel Mobula V2 почти 2 часа варил в воде с добавлением чернил для печатей. Рама приобрела слегка фиолетовый оттенок, как раз под цвет пропеллеров.

Вначале взял и перемотал 0802-моторы на 12000kV от Beta75Pro 2. Решил сделать их немного мощнее, уложил по 9 витков на зуб проводом 0.2мм. Сделал разноцветные выводы, больше для красоты.


Канопу напечатал из нового материала TITI Flex Hard от PrintProduct. Он не настолько гибкий, как обычный флекс, но и не настолько жесткий, как нейлон. Зато печатается легко и без проблем. В общем, то, что надо. Файл с моделью канопы прилагается.

Антенну передатчика так же пришлось модернизировать. Заменил диполь обычным монополем. Это плохо, и скажется на качестве передачи видео. Да и передатчик начнет потреблять больше, но зато убрал 0.3 грамма веса.


Получилось все классно, очень понравился результат, а особенно итоговый вес модели - ровно 20 грамм! Ура, на сегодняшний день это самый легкий тинивуп на 75-й раме!


Стал проводить тестовые полеты и был несколько разочарован. Уровень газа при зависании на месте был выше, чем у предыдущей сборки, моторы стали немного нагреваться и аккумулятор стал заметно теплым. Время полета сократилось. Ну как так-то!? Аппарат получился легче предыдущего. Я надеялся использовать более тяжелые аккумуляторы на 350мА/ч, а тут такой подвох. Предполагаю, что новые моторы получились в районе 22000kV, соответственно увеличилась их прожорливость, но почему тогда не прибавилась мощность? Не понимаю. Ладно, решил попробовать другие моторы. Лежал комплект Happymodel SE0802 на 25000kV, решил их перемотать. Сложности возникли, когда разобрал первый мотор - обмотка залита лаком! Пришлось размачивать лак в спирте некоторое время и потом уже разматывать. Так вот, 25000kV - это 7 витков на зуб проводом 0.25мм! Черт возьми, чем такие моторы кормить?! Перемотал их, как и в прошлый раз, по 10 витков проводом 0.2мм, получив примерно 19500kV. Заодно придумал, как закрепить антенны, чтобы не болтались - подрисовал к канопе пару выступов с отверстиями. Обновленный файл с моделью канопы прилагается.


Итоговый вес квадрика поднял планку на новый уровень - 19.77 грамм! Это абсолютный рекорд! Взлетный вес с аккумулятором Infinity LiHV 300mAh/40C получился 27.44 грамм.


Стал думать, почему вес уменьшился. На канопе появились дополнительные элементы, моторы вроде бы почти такие же. Что-то меня дернуло проверить наружный диаметр ротора у моторов. Так вот, диаметр ротора у 0802-моторов от BetaFPV составляет 10.7мм, а у Happymodel SE0802 - 10.5мм! А внешне выглядели одинаково. Ротор у моторов от BetaFPV оказался тяжелее, поэтому они и не выдавали ожидаемую мощность.


С новыми моторами квадрик полетел вполне ожидаемо - на отлично! Кстати, ради уменьшения веса на 0.3 грамма, закрепил моторы только одним ботиком, а два других заменил самой обычной рыболовной леской.


Уже месяц так летаю на предыдущем варианте MCHeliWhoop - никаких проблем. Узелок попадает в выступ рамы и надежно там фиксируется. Леска, если память не изменяет, была диаметром 0.7мм.


Была идея заменить болтики крепления моторов на пластиковые с резьбой M1.4. Это позволило бы уменьшить общий вес на 0.4 грамма. Заказать такие можно только в Америке, в Китае не нашел. Мы с другом попытались это сделать, 20 долларов - не такая большая цена, но стоимость доставки в 65 долларов немного охладила пыл. Как-нибудь и на леске полетаю:)

Камеру Caddx Beetle, как обычно, немного доработал. Во первых, спилил выступ крепления антенны, снял лак чуть ниже и вывел кабель антенны вниз.


Во вторых, удалил нижний пин справа и в разрыв подпаял провода, идущие от камеры и передатчика к полетному контроллеру.


Провода от моторов подпаивал прямо в отверстия на плате полетного контроллера. Получилось красиво и надежно:)


Вот еще вид, с более близкого расстояния. Хорошо видно, что полетный контроллер зафиксирован только в трех точках - всё во имя уменьшения веса:)


Если сравнивать по весу эту модель с предыдущей, то получается разница всего в 0.7 грамма - это разница в весе полетных контроллеров.


В новом полетном контроллере BetaFPV F4 1S уже была установлена прошивка BetaFlight-3.5.7 для MATEK411RX. Лучше на ней остаться и не обновлять до самой свежей. Дефолтные параметры сохранил, но их же можно найти на сайте техподдержки BetaFPV.

Блок регуляторов построен с использованием старых BB1-чипов. Это значит, что в них невозможно залить новомодную JESC-прошивку с поддержкой телеметрии и не получится использовать RPM-фильтры в BetaFlight. Этот момент производитель обещал исправить в следующих версиях. С учетом прошлого опыта, в регуляторах поднимаю тайминг, Startup Power и Demag Compensation на максимум.


Что касательно настроек тинивупа, на эту тему попалось преинтереснейшее видео. На его основе и сделал настройки. MCHeliWhoop полетел просто идеально. Наконец-то по оси Yaw стало удобно поворачивать, как я раньше не догадался избавиться от экспоненты:) Вот мои текущие настройки, с которыми летал на прошедших соревнованиях:

# Betaflight / MATEKF411RX (M41R) 3.5.7 Mar 15 2019 / 22:05:33 (e9130527c) MSP API: 1.40
# feature
feature -TELEMETRY
feature -ANTI_GRAVITY

# beeper
beeper -ALL

# beacon
beacon RX_LOST
beacon RX_SET

# serial
serial 1 2048 115200 57600 0 115200

# master
set gyro_lowpass_hz = 200
set gyro_lowpass2_hz = 250
set min_check = 1100
set rc_interp_ch = RPY
set rc_smoothing_type = FILTER
set rx_spi_protocol = FRSKY_D
set blackbox_device = NONE
set dshot_idle_value = 800
set motor_pwm_protocol = DSHOT300
set bat_capacity = 300
set vbat_max_cell_voltage = 46
set vbat_min_cell_voltage = 31
set vbat_warning_cell_voltage = 33
set current_meter = NONE
set beeper_dshot_beacon_tone = 4
set yaw_motors_reversed = ON
set small_angle = 180
set deadband = 5
set yaw_deadband = 5
set pid_process_denom = 1
set runaway_takeoff_prevention = OFF

# profile
profile 0

set dterm_lowpass2_hz = 150
set dterm_notch_cutoff = 0
set anti_gravity_gain = 7000
set feedforward_transition = 1
set iterm_rotation = OFF
set iterm_relax = RP
set iterm_relax_type = SETPOINT
set iterm_limit = 500
set pidsum_limit = 1000
set pidsum_limit_yaw = 1000
set throttle_boost = 0
set p_pitch = 70
set i_pitch = 25
set d_pitch = 90
set f_pitch = 250
set p_roll = 70
set i_roll = 25
set d_roll = 90
set f_roll = 250
set p_yaw = 120
set i_yaw = 90
set f_yaw = 0
set p_level = 110
set i_level = 110
set level_limit = 85

# rateprofile
rateprofile 0

set roll_rc_rate = 130
set pitch_rc_rate = 130
set yaw_rc_rate = 210
set roll_expo = 30
set pitch_expo = 30
set roll_srate = 69
set pitch_srate = 69
set yaw_srate = 13
set tpa_rate = 30
set tpa_breakpoint = 1200


Выпилил из дампа все персональные настройки, можно просто копировать и заливать в любой аппарат.

Немного порассуждаем. Для полетов я использую аккумуляторы на 300мА/ч. Это значит, что данный аккумулятор способен питать нагрузку током в 300мА в течении часа. А нам необходимо отлетать на таком аккумуляторе хотя бы 4 минуты. Сделав примитивные вычисления, получается, что аккумулятор на 300мА/ч должен отдавать ток в 4.5А в течении 4-х минут или иметь токотдачу всего 15С. На практике так и получается. Если разряжать аккумулятор более высокими токами, он нагревается, раздувается и приходит в негодность. А то, что на современных аккумуляторах пишут 80C/160C - это абсолютная маркетинговая бредятина. Не может аккумулятор на 300мА/ч отдавать 24А, а тем более 48А. Да его порвет за доли секунды!

MCHeliWhoop очень экономично расходует энергию. Во время полета ток не превышает 4А, если наваливать, может подскочить до 5А. Квадрик прилетает с абсолютно холодными моторами и едва теплым аккумулятором. Полетное время с нововым аккумулятором как раз и составляет те самые 4 минуты. Даже к концу заряда аккумулятора, когда напряжение составляет 3.3В, квадрик не теряет динамики. Честно сказать, я не знаю, возможно ли такого же результата добиться на 65-й раме. Позже попробую.


Мне удалось закончить сборку новой версии MCHeliWhoop вечером перед соревнованиями. Только и успел, что по квартире пролететь три аккумулятора. На соревнованиях, как говорится, начал за здравие, а кончил за упокой. Ну, хотя бы отдохнул в веселой компании:)

На следующем этапе попробую новый полетный контроллер на NFE Silverware. Что-то долго он до меня добирается...

5 комментариев :

  1. Саша, пиши китайцам. Пусть запускают твой вуп в производство. Клиенты уже ждут

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Я им предлагал сделать хотя бы раму весом в 4 грамма, но из более прочного материала.

      Удалить
  2. Отличная работа, Саша! Как думаешь, для мобулы 7 (плата f4pro v2.0 на 2S), стоит попробовать твои настройки? Спасибо.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Конечно стоит. На одну банку однозначно зайдут, на две - под вопросом. D слишком высокое, если поменьше сделать, то норм будет.

      Удалить
  3. Риквестирую аналогичные настройки под 4.1 с фильтрами итд) сборки от joelucid с разгоном по ф3 всё ждут своего часа

    ОтветитьУдалить