Série 1 – Quadcopter – Epílogo

Chegamos ao epílogo da nossa primeira série, onde finalmente fazemos o voo inaugural do nosso quadcopter.

Antes de fazermos o voo propriamente dito, há que montar as hélices no nosso quadcopter, tendo em atenção o sentido das mesmas, tal como já tinha sido explicado num vídeo anterior. Procedemos ao pre-flight check e vamos voar.

Depois conversamos com o nosso convidado especial Luís Sismeiro, onde fazemos uma retrospectiva de todos os passos desta série e do que correu bem ou mal.

De facto, o nosso quad está ao mesmo nível do quad que o Luís montou há dois anos atrás. Ele necessita de algumas ligeiras alterações e afinações, tais como o equilibrio das hélices e a afinação do parâmetro EXPO do comando, efectuado com o MultiWiiConf.

A câmara que o Luís Sismeiro tem montada no quadcopter dele é uma SJ4000.

Como tudo correu muito bem no voo inaugural resolvemos ir voar novamente, de forma completamente adhoc, mas desta vez montámos a nossa GoPro no quadcopter com braçadeiras (zip ties plásticas), de forma a tentar obter filmagens mais engraçadas.

Claro que a inexperiência do piloto e o facto de não se conseguir ver bem o lado da frente do quadcopter fez com que se perdesse a referência do sentido de voo e, completamente perdido, resolvemos baixar o throttle para ver se o quad não causava danos a ninguém.

Inevitavelmente tivemos o nosso primeiro crash. Os danos foram mínimos, com apenas duas hélices partidas. Sorte de principiante fez com que o quadcopter ficasse pendurado numa árvore, mas felizmente num ramo baixo o que permitiu a sua recolha sem problemas.

Terminado o voo, aconselhamos que registem num livro de registos (logbook) a duração do mesmo, baterias usadas, eventos inesperados, para manter um historial do quadcopter que possibilite a sua análise posterior e o registo da sua (e nossa, enquanto pilotos) evolução.

De seguida fazemos um resumo da série onde explicamos alguns dos passos e decisões que tomámos de forma a ter a certeza que o quadcopter conseguiria voar sem qualquer problema de maior.

Tendo concluído esta série, esperamos os vossos comentários e sugestões para outro tipo de montagens. Nós estamos já a preparar uma nova série sobre outro tema completamente diferente deste mas queremos sugestões para séries futuras.

E não se esqueçam, sempre que se sintam um pouco perdidos podem sempre recorrer ao Glossário de termos técnicos usados ao longo de toda a série!

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Resumo da série 1

Série 1 – Quadcopter – Equilibrar Hélices

Neste vídeo o Nuno Correia e o Luís Sismeiro demonstram como equilibrar hélices para o nosso quadcopter.

A necessidade de equilibrar as hélices prende-se com as falhas introduzidas no processo de manufactura das mesmas. Especialmente nas hélices mais baratas–que recomendamos que se utilizem no início–existem diferenças de densidade de material que se vão traduzir em diferenças de peso ao longo da hélice.

Estas diferenças de peso, em altas rotações, provocam desequilíbrios que se traduzem em vibrações. Vibrações estas que vão ser transferidas para a frame e que, por sua vez, vão causar erros de leitura nos sensores do nosso quad.

Como podem ver no vídeo, este processo é um pouco tentativa e erro. O mais importante é conseguirmos encontrar um suporte que nos permita colocar a hélice de forma a poder rodar livremente.

O nosso convidado especial usa duas caixas lado a lado juntamente com uma carga de caneta a fazer de eixo, nós utilizamos um trem de aterragem que tínhamos no nosso “arsenal”. Existem produtos que facilitam o equilibrio das hélices, dos quais podem encontrar o link mais abaixo no artigo.

O equilíbrio consegue-se colocando pequenos pedaços de fita isoladora para contrabalançar as diferenças de peso existentes na própria hélice. Assim que a hélice não se mover para nenhum dos lados, podemos dizer que está equilibrada.

Devemos equilibrar todas as hélices que tivermos em nossa posse, pois mais cedo ou mais tarde iremos precisar delas para substituir as que se partiram entretanto e se o fizermos no campo, uma hélice não equilibrada pode causar comportamentos erróneos bastante pronunciados num quad que estava a voar bem antes da troca da hélice.

 

Links para sites e artigos relevantes:

 

E não se esqueçam, sempre que se sintam um pouco perdidos podem sempre recorrer ao Glossário de termos técnicos usados ao longo de toda a série!

S01VA14_-_Equilibrar_Hélices_-_ThumbResumo da série 1

Série 1 – Quadcopter – Pre-flight check

Neste vídeo o Luís Correia explica os passos do pre-flight check que devemos fazer de cada vez que formos voar com o nosso quadcopter.

Um dos procedimentos que devemos fazer de cada vez que formos para o terreno voar com o nosso quadcopter é o que damos o nome de “pre-flight check“.

Esta lista de operações é bastante importante, pois ajuda-nos a evitar alguns problemas que possam surgir, especialmente se o último voo terminou num crash ou se tiver havido alguma alteração significativa no quadcopter.

No nosso caso passa por validar se temos as hélices em condições e bem presas aos motores, se a frame está firme e coesa, pois apesar de estarmos a utilizar porcas com nylock, as vibrações dos motores são suficientes para provocar o desaperto.

Nunca esquecer de ligar primeiro o comando e só depois ligar a bateria, isto evita que os motores sejam ligados sem qualquer controlo, o que pode causar danos.

Segurando o quadcopter, executar a sequencia de armar e desarmar para garantir que tudo está ok.

Se tudo estiver conforme, vamos voar!

 

E não se esqueçam, sempre que se sintam um pouco perdidos podem sempre recorrer ao Glossário de termos técnicos usados ao longo de toda a série!

S01VA09_-_Pre-Flight_Check_-_ThumbResumo da série 1

Série 1 – Quadcopter – Alcance do Comando

Neste vídeo o Nuno Nunes e o Luís Correia demonstram como devemos testar o alcance do comando do nosso quadcopter.

Nesta fase em que já temos tudo pronto, resta-nos ir para a rua e fazer um teste ao alcance do comando. Devemos usar um meio de comunicação qualquer, seja por telefone, sinais combinados previamente ou no nosso caso walkie-talkies. O objectivo deste teste é assegurar que temos alcance suficiente para conseguir controlar o quadcopter, mesmo quando ele estiver muito afastado de nós.

Como já vimos em vídeos anteriores, a colocação do receptor no quad afecta muito a capacidade de recepção do mesmo e por vezes o local mais desimpedido da frame pode ser um local que tenha interferências dos motores ou da restante electrónica do próprio quad, diminuindo a capacidade do receptor para receber os nossos comandos.

Sendo assim é importante antes do primeiro voo, pelo menos, fazer este simples teste. Uma pessoa afasta-se com o receptor enquanto outra pessoa mantém o quad sob observação, de preferência sem hélices montadas. Depois deve-se tentar armar e desarmar o quad. Se este procedimento for bem sucedido pode-se testar um pouco mais, armando o quad e subindo o stick do throttle um pouco.

Se fizermos este teste com uma distância igual ou superior àquela que contamos atingir durante o nosso voo, podemos ficar descansados que tudo correrá bem e que manteremos sempre o controlo da nossa máquina voadora.

Links para sites e artigos relevantes:

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S01VA08_-_Alcance_Do_Comando_-_ThumbResumo da série 1

Custo do nosso quadcopter

Alguns de vocês têm-nos perguntado sobre os custos que um projecto como o quadcopter tem.

Esta é uma questão que é algo complexa de responder, pois há muitas variáveis envolvidas, pelo que o melhor que podemos fazer é apresentar os custos que nós tivemos com o nosso quad e remeter-vos para as explicações que vamos dando ao longo da série sobre as opções que fizemos e que vocês podem fazer de forma diferente. Os custos eram válidos à data em que comprámos o material, mas ainda assim servem de referência.

Vamos então por partes e comecemos pelo material genérico. Este material serve para qualquer tipo de aeronave, ou mesmo para outros veículos tele-comandados. É material necessário à utilização do quad, mas não está estritamente associado ao custo dele. Se já tiverem um par emissor/transmissor de um avião tele-comandado, por exemplo, podem utilizá-lo neste projecto. Igualmente com o carregador de baterias. De qualquer forma, apresentamos a seguir os custos com o material que nós utilizámos neste projecto, para informação de quem tem de começar do zero.

Material genérico de RC
Elemento Preço
Total (sem portes) €91.55
Emissor (TX) – Turnigy 6X (mode2) €29.99
Receptor (RX) – Turnigy XR7000S €9.49
Carregador de baterias – IMAX B6 €22.23
Adaptador USB-FTDI €7.59
Bateria nano-tech 3S 30C €19.27
Avisador de bateria fraca 2s-4s €2.98

Passemos agora ao material específico ao quadcopter. Este material é mais provável que tenham de adquirir de novo para este projecto e ficará todo “agarrado” ao quad.

Material específico ao nosso quadcopter
Elemento Preço
Total (sem portes) €146.97
Motores 750kV (x4) €55.76
Q-Brain 20A €29.78
Bullet connectors (3.5mm) €4.45
Flight Board MultiWii Standard SE V2.5 €27
Kit de frame X525 €17.15
Conectores de bateria tipo XT60 €3.98
Hélices direitas 11×4.7 €4.47
Hélices inversas 11×4.7 €4.47

A estes valores acresceu um total de €70.51 em portes! (Pois…)

Estes foram os valores que nós gastámos no total. Há opções que tomámos por material um pouco mais caro, mas com mais qualidade ou possibilidade de evolução futura, mas parece-nos que as escolhas que fizemos foram equilibradas. Também não gastamos efectivamente algum deste dinheiro porque já tínhamos entre nós transmissores e receptores, por exemplo. Não há neste artigo referência a material desconhecido dos nossos leitores, todo este material foi ou será apresentado e discutido no decorrer da série, mas é claro que podem sempre enviar as vossas questões e faremos o nosso melhor por vos ajudar com as vossas escolhas.

Série 1 – Quadcopter – Hélices e Motores

Neste vídeo o Nuno Correia e o Luís Correia explicam a relação entre as hélices e os motores do nosso quadcopter.

As hélices que usamos no nosso quadcopter têm dois tipo, as “esquerdas” e “direitas”, e tem a ver apenas com o sentido de rotação. Usamos duas de cada tipo, conforme o sentido de rotação do motor respectivo. Curiosamente o sentido “reverse” é o sentido horário.

Como já tinhamos explicado no video da atitude, os motores são controlados aos pares e para evitar o efeito de torque e permitir estabilidade de voo.

As hélices que usamos no nosso quadcopter são de 11 polegadas e têm um passo de 4.7, também conhecidas por “slow fly” por serem de passo pequeno.

O Nuno explica como funciona o passo que quer dizer é que em cada rotação completa da hélice, há um avanço “no ar” de 4.7 polegadas.

Devem verificar sempre as hélices após cada voo para ver se não existem mazelas, o que irá provocar desiquilibrio, algo que explicaremos num vídeo futuro. Se existirem manchas esbranquiçadas, significa que a hélice dobrou e que deve ser substituida imediatamente.

Passamos depois à montagem das hélices nos motores. Estas em particular usam um pequeno anel plástico que faz a adaptação entre o veio do motor e a hélice.

O veio do nosso motor é demasiado grande para o tipo de aperto que usamos, mas escolhemos não os cortar nesta montagem. Caso optem por escolher motores destes e os quiserem cortar, advertimos apenas que devem proteger o motor para que as limalhas não sejam atraídas pelos imans.

Após termos tudo montado, fazemos um pequeno teste tendo todo o cuidado em segurar o quad. Estamos quase quase prontos para voaaaaaaaar.

 

Links para sites e artigos relevantes:

 

E não se esqueçam, sempre que se sintam um pouco perdidos podem sempre recorrer ao Glossário de termos técnicos usados ao longo de toda a série!

S01VA12_-_Hélices_e_Motores_-_ThumbResumo da série 1

Série 1 – Quadcopter – Programação, parte 2

Neste vídeo o Nuno Nunes e o Luís Correia explicam como se procede à configuração de software do nosso quadcopter.

Nesta segunda parte, tratamos da programação do nosso quadcopter, utilizando a outra parte do software MultiWii, que dá pelo nome de MultiWiiConf. Felizmente que o projecto MultiWii segue o conceito OpenSource, disponibilizando binários para os tipos de sistema operativos mais comuns, Windows, Mac OSX e Linux.

Devem escolher a versão do programa que corresponda ao sistema operativo do vosso computador. No nosso caso vamos usar a versão para Mac OS/X.

Após lançar o MultiWiiConf e escolher a porta série, demonstramos como se obtém telemetria a partir da flightboard. Passamos depois pela primeira parte da configuração, que passa por “calibrar” o acelerómetro.

Os modos possíveis no MultiWii versão 2.3 são:

  • ACRO
  • HORIZON
  • ANGLE

Aconselhamos que usem o modo HORIZON porque é o que melhor nos ajuda numa fase inicial a pilotar o nosso multicopter, pois a flightboard vai manter sempre a posição alinhada com o horizonte.

O truque para forçar o modo HORIZON é seleccionar todas as três caixas do AUX4 (L, M ou H), um canal que não estamos a usar no nosso comando. Desta forma o que acontece é que dizemos ao MultiWii que se o AUX3 estiver em qualquer uma das três posições possíveis, activar o modo HORIZON.

Após termos gravado a configuração na flightboard, fazemos um teste simples da operação de “arm/disarm” que valida o bom funcionamento de todo o sistema. Testamos também (sem as hélices montadas) se conseguimos ou não comandar a velocidade dos motores.

Demostramos também como é que o nosso quadcopter reage às variações de posição da frame fazendo variar a velocidade dos motores. Não conseguimos mostrar visualmente as variações, mas consegue-se ouvir de forma bem clara.

 

Links para sites e artigos relevantes:

 

E não se esqueçam, sempre que se sintam um pouco perdidos podem sempre recorrer ao Glossário de termos técnicos usados ao longo de toda a série!

S01E07_-_Programação_-_Parte_2_-_ThumbResumo da série 1

Anda comigo ver os aviões… Com um Raspberry Pi

Não… não é sobre a música de “Os Azeitonas” que estamos a falar, mas como conseguir ver os aviões em nossa casa recorrendo a um Raspberry Pi e um dongle usb cuja utilização inicial seria para ver TV digital no computador.

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Aparentemente, estes dispositivos possuem um sintonizador, que usando drivers ligeiramente alterados permitem transformá-lo num rádio definido por software (em inglês: Software Defined Radio ou SDR) e com o qual podemos “espreitar” as ondas do éter compreendidas entre os 24 e os 1766MHz (chipset RTL2832U + sintonizador Rafael Micro R820T), o que nos permite por menos de 20€ ter um rádio definido por software a um preço bem acessivel.

“Então e a cena dos aviões, pah!?!”, ok, ok… Então como é que vamos conseguir ver os aviões? Os aviões transmitem na frequência 1090MHz a sua identificação, altitude, velocidade, direção, latitude, longitude, o que nos permite colocá-lo no mapa e vermos a sua progressão.

Depois de finalizarmos a instalação inicial do Raspbian no nosso Raspberry Pi (expansão do espaço no cartão sd e alteração da password que vem por defeito para o utlizador pi) devemos actualizar o nosso sistema operativo com as ultimas actualizações através dos seguintes comandos:

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade

Tendo o nosso Raspberry Pi com o software fresquinho, vamos adicionar mais uns pózinhos:

sudo apt-get install git cmake libusb-1.0-0-dev build-essential

Terminada a instalação, já nos vai ser possível clonar o repositório onde se encontram os drivers e aplicações que nos irão permitir aceder a todas as frequências que o sintonizador consegue “ouvir”.

sudo git clone git://git.osmocom.org/rtl-sdr.git

Tchanan! Agora vamos passar à instalação;

cd rtl-sdr/
mkdir build
cd build
cmake ../ -DINSTALL_UDEV_RULES=ON
make
sudo make install
sudo ldconfig
cd ~
sudo cp ./rtl-sdr/rtl-sdr.rules /etc/udev/rules.d/

Agora vamos criar um ficheiro novo com

sudo nano /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf

e adicionam as linhas seguintes:

blacklist dvb_usb_rtl28xxu
blacklist rtl2832
blacklist rtl2830

Para gravar e sair Ctrl+X e depois

sudo reboot

Se tudo correu como era suposto correr… bem… então quando executarmos o próximo comando o dongle será detectado

rtl_test

Pois bem, se o Raspberry Pi já detecta o nosso dongle DVB-T, vamos então descodificar os sinais que andam pelos 1090MHz e para isso vamos instalar o dump1090 que nos vai permitir descodificar o sinal bem como visualizarmos em qualquer browser os aviões num mapa. Então vamos lá…

cd ~ (goes to your home directory)
git clone git://github.com/mutability/dump1090.git

cd dump1090
make

Portanto, quando a compilação do programa terminar já o podemos executar usando
./dump1090 --interactive
Se a antena do dongle estiver perto de uma janela e não houver muitos obstáculos à volta devem começar a aparecer no ecran alguns aviões, mas ainda vamos afinar mais um bocadinho o nosso setup.
Antes de continuarmos à procura dos aviões, vamos verificar qual a margem de erro do nosso sintonizador, e para isso vamos fazer mais uns testes e vamos executar o próximo comando e deixá-lo correr durante uns 5 minutos
rtl_test -p
Passados os 5 minutos façam Ctrl+C e anotem o valor de erro acumulado (no meu caso é de 55ppm) e agora sim, vamos executar o dump1090 com tudo e mais um par de botas (mais ou menos)

cd ~/dump1090/
./dump1090 --enable-agc --net --aggressive --fix --metric --ppm 55

Agora sim, em principio devemos “ver” mais aviões (desde que eles estejam lá), embora a antena stock não esteja optimizada para a frequência em causa e seja bastante fácil fazer uma.
Agora é só abrir um browser e colocar o endereço de ip do Raspberry Pi e a porta 8080

http://endereco.ip.do.raspberry.pi:8080

2015-02-22-184115_1024x744_scrot
Et voilá! O vosso próprio Flightradar24 ou Flight Aware, projectos para os quais podem participar, como podem ver aqui e aqui.

Série 1 – Quadcopter – Comando vs MultiWii

Neste vídeo o Nuno Nunes e o Luís Correia explicam a relação Comando vs MultiWii e como se ajustam os valores entre estes dois elementos.

Existem diversos tipos de equipamentos emissores e receptores. O facto de estes equipamentos terem controlos analógicos exige que olhemos para os valores que eles transmitem para prever alguns problemas que possam ocorrer.

Neste caso mostramos dois comandos que usam duas tecnologias completamente diferentes para transmitir as posições dos sticks.

Ao ligar apenas a flightboard com o receptor ao computador, podemos visualizar que tipo de valores é que chegam ao software MultiWii.

Para analisar os valores do comando, usamos o MultiWiiConf

Mais uma vez, os valores relevantes devem estar entre 1000 e 2000 para o mínimo e máximo respectivamente. No caso do ROLL, PITCH e YAW o centro tem que estar sempre perto de 1500 (mais ou menos 10).

Se os valores do vosso comando forem bastante mais curtos (próximo dos 1500), devem alterar o ficheiro MultiWii.h e alterar as duas variáveis MINCHECK e MAXCHECK de acordo com os valores do vosso comando.

O THROTTLE é um canal especial pois não tem a sua posição normal no centro (que seria 1500), mas tem o valor mais baixo, tipicamente a rondar os 900/1000.

De notar que caso mexam substancialmente no trim do THROTTLE, vão ter que ajustar os limites do ESC’s, tal como podem ver no vídeo Limites do QBrain.

 

Links para sites e artigos relevantes:

 

E não se esqueçam, sempre que se sintam um pouco perdidos podem sempre recorrer ao Glossário de termos técnicos usados ao longo de toda a série!

S01VA13_-_Comando_vs_MultiWii_-_ThumbResumo da série 1

Série 1 – Quadcopter – Limites do QBrain

Neste vídeo o Nuno Nunes e o Luís Correia explicam como se programam os limites do QBrain do nosso quadcopter.

Há um procedimento fundamental que passa por “casarmos” o comando com o QBrain, o controlador de velocidade do nosso quadcopter.

A razão para a necessidade deste processo tem a ver com o facto do comando ser um dispositivo analógico e com variações possíveis nos valores que são enviados.

Temos que programar o QBrain (segundo as instruções, para perceber onde fornecemos os valores de “máximo e mínimo”), por forma a que o QBrain perceba qual é o intervalo de valores que tem para trabalhar, para que possa controlar a velocidade do motor entre 0 e 100%.

O procedimento é específico de cada controlador de velocidade e devem consultar sempre o manual do mesmo.

No caso do QBrain, por ser um dispositivo com quatro ESC’s integrados, traz um pequeno adaptador que permite a programação de todos os ESC’s ao mesmo tempo.

Para começarmos com o processo é importante garantir que estamos a usar uma bateria carregada, que temos o avisador de bateria fraca ligado e que não temos as hélices montadas.

Depois ligamos o transmissor, ligamos a bateria no QBrain, esperamos que este inicialize (ouvir os apitos) e testamos se conseguimos comandar os motores, mexendo levemente no throttle.

Após termos confirmado que está tudo a funcionar como pretendido, desligamos a bateria. Movemos o stick do throttle para o máximo, ligamos a bateria e seguimos a sequencia sonora até ao momento em que temos que colocar o stick do throttle no mínimo.

Esta operação fica concluida, devendo ser testado logo de seguida o bom funcionamento do mínimo e máximo dos motores, que deve corresponder com o movimento do stick do throttle.

Se a operação parecer algo confusa nesta descrição, o vídeo torna tudo muito mais claro.

 

Links para sites e artigos relevantes:

  • Manual de instruções do QBrain

 

E não se esqueçam, sempre que se sintam um pouco perdidos podem sempre recorrer ao Glossário de termos técnicos usados ao longo de toda a série!

S01VA10_-_Limites_QBrain_-_ThumbResumo da série 1