Netduino Sensor & Controller Shield für den Quadrocopter

Servo Test am neuen Neduino Shield

Irgendwann kommt die Zeit, dass man sich von Altem trennen muss. Besonders dann, wenn man einen Prototypen Shield hat, der aus zusammengesteckten Leiterbahnen besteht und dadurch viele Fehlerquellen haben kann. Zudem musste ich über eine weitere Schaltung das PWM Signal verstärken. So baumelte noch bis vor kurzem eine weitere Platine mit 4 Pegelwandlern am Shield. Eine wackelige Angelegenheit kann ich euch nur sagen...

Prototypen Shield mit zusätzlichen Pegelwandler

Am letzten Donnerstag kamen endlich die bestellten Arduino/Netduino Platinen aus China. Die Verarbeitung ist vernünftig und das Geld wert. Ich habe hier 4€ pro Stück bezahlt, zusätzlich Porto und Versand. Hier ist es sinnvoll gleich ein paar mehr zu bestellen. Den richtigen Pegelwandler habe ich erst aussuchen müssen. Ich habe zwei verschiedene bestellt, zum probieren. Entschieden habe ich mich für den 74HCT125N. Der Pegelwandler soll später das Pulssignal bzw. PWM von 3,3V auf 5V anheben. Zwar geht es auch mit 3,3V, aber ich habe öfters keine Reaktion beim Steuern der Servos oder Regler gehabt. Erst mit dem selbstgebastelten Pegelwandler war das Signal stabil.

Links ist der 74HCT125N und rechts der 74HCT245N

Ich überlegte zunächst, wie ich meine Sensoren anordne und wo ich später den Pegelwandler mit den Anschlüssen positioniere. Hinzu kam noch ein Anschluss für den Lithium Polymer Akkumulator, der den Mikrocontroller mit Strom versorgt. Später soll auch die Kapazität gemessen werden, sobald ich damit ein paar Versuche durchgeführt habe. Am Ende habe ich dann für mein Netduino folgende Bauteile verwendet:

- Arduino Platine - Buchsenleisten - Stiftleisten - einen Pegelwandler (74HCT125N) - Buchse für einen 3S LiPo Akku - Gelbe 3mm LED mit 20mcd Leuchtkraft - 150Ohm Widerstand - Druckknopf.

Zusätzlich kamen natürlich auch Kabel und Überbrückungstücke hinzu, um den richtigen Schaltkreis herzustellen. Nachdem ich mit dem Löten fertig war, musste ich noch das Lötfett entfernen. Das ging am besten mit heiß Wasser und Seife (mit anschließendem ausreichenden Trocknen, versteht sich).

Mein fertiges Netduino Shield, (oder fast fertig)

Das was nicht so schön ist habe ich auf der Unterseite verlötet.

Gelb sind die Signalleitungen. Rot für anliegende Spannung, wie z.B. +5V.

Nun kurz zur Erklärung der Funktionsweise des Shields:

• Die LED soll später die Aktivität des Controllers wiedergeben.
• Auf den Buchsen wird der Beschleunigungssensor gesteckt, um die Lage des Quadrocopter zu stabilisieren.
• Auf die vier 3-Pin Anschlüsse kommen jeweils die Regler für die Brushless Motoren. Das PWM Signal wird zuvor mit dem Pegelwandler von 3,3V auf 5V angehoben.
• Die weisse Buchse ist der Anschluss für einen 3S LiPo Akku, um den Netduino mit Strom zu versorgen.

Das sind noch nicht alle Funktionen, die ich für dieses Shield geplant habe. Wenn ich mit den Tests soweit durch bin, kann ich sicher ohne weiteres die Platine mit den erforderlichen Bauteilen ergänzen.
Geplant sind noch:

• Magnetsensor
• Gyroskop
• Akkukapazitätsmessung
• Anschluss für ein Display

Provisorischer Pegelwandler von 3,3V auf 5V

PWM Signal über den Pegelwandler und Inverter

Heute morgen habe ich meine Bestellung von ein paar Pegelwandlern abgesendet. Obwohl ich mir sicher bin, dass es dann mit der Ansteuerung der Regler funktioniert, habe ich testweise einen Pegelwandler aus zwei Transistoren, 3 Widerständen und einem Inverter zusammengesteckt.
Es funktioniert! Zuvor ging es mit dem großen Servo nur teilweise und eigentlich wackelte der Arm nur ein wenig hin und her. Das gleiche dürfte auch bei den Reglern der Fall gewesen sein, so dass sich die Motoren nur ungenau und fast nur auf Vollgas drehten.

Der provisorische Pegelwandler wandelt den Impuls von 3,3V auf 5V. Zumindest sollte das so sein. Es kamen hier jedoch nur 3,8V an, reichte allerdings, dass der Servo nun mit dem PWM Signal etwas anfangen konnte. Besser wäre es, wenn ich das vorher ausgerechnet hätte, dann wäre ich näher an der gewünschten Signalstärke.
Wenn meine bestellten Teile ankommen, dann kann ich erst mal einen neuen Netduino Shield löten.