TFOmeran1415_5AEL_MarkusMueller_Zwischenbericht_Dezember by TFOmeran_MarkusMueller1996

Zwischenbericht – Dezember Maturaklasse 2014/2015 Technologischer Fachoberschule Meran

Projekt:

Quadrocopter

Projektmanager:

Markus Müller

Zwischenbericht-Dezember

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5. Klasse Elektronik / Elektrotechnik Unterlage der TFO „Oskar von Miller“ – Meran

Inhalt 1.

Projektbeschreibung ................................................................................................................... 2

Mechanik ..................................................................................................................................... 3

2.1. 3.

Löt- & Testplan ........................................................................................................................ 3 Software ...................................................................................................................................... 4

3.1.

Serielle Kommunikation .......................................................................................................... 4

3.2.

Testprogaramme ..................................................................................................................... 4

3.3.

Gyro und Beschleunigungssensor MPU 6050 ......................................................................... 4

Zukünftige Schritte ...................................................................................................................... 5 5.

Gantt Diagramm ...................................................................................................................... 6

Projektstatusberichte .............................................................................................................. 6

6.1.

Woche 13............................................................................................................................. 7

6.2.

Woche 14............................................................................................................................. 8

6.3.

Woche 15............................................................................................................................. 9

6.4.

Woche 16........................................................................................................................... 10

1. Projektbeschreibung Mein Maturaprojekt im heurigen Schuljahr für das Fach TPS ist ein selbstkreierter Quadrocopter. Ein Quadrocopter ist ein Flugobjekt ähnlich wie ein Helikopter, der Unterschied liegt dabei bei den Propellern. Ein Helikopter hat zwei, einen ober für den auftrieb und einen an der Seite, um eine Rotation um der eigenen Achse zu verhindern. Bei einem Quadrocopter gibt es diesen Propeller nicht. Dafür sind, statt den einen an der Oberseite, vier aufzufinden. Durch variieren des Drehmomentes der Propeller kann der Quadrocopter gesteuert werden. Die Steuerung erfolgt durch meiner Bodenstation, mit anderen Worten meinen Laptop. Dabei wird der Quadrocopter entweder durch der Tastatur oder einen eingesteckten Controller bedient. An der Bodenstation erkennt man auch den Akkustand des LithiumPolymer-Akkumulator angezeigt und die ungefähre restliche Flugzeit.

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2. Mechanik Alle Bauteile sind angekommen und ich habe sie schon getestet. Mir sind ein paar Fehler aufgefallen die ich gemacht habe, deswegen muss ich ein neues Netzteil für das LiPoLadegerät kaufen. Außerdem habe ich schon Versucht einen Motor zum Laufen zu bringen, hatte aber kein Erfolg. Danach habe ich herausgefunden das ein ESC mit pulse-positionmodulation (PPM) und nicht pulse-width modulation (PWM) angesteuert wird. Deswegen muss ich eine eigenes Programm schreiben um ein PPM-Signal zu erstellen, anstatt die PWM Software die ich schon habe zu verwenden.

2.1.Löt- & Testplan Das Ziel dieses Planes liegt darin nach einer gewissen Reihenfolge zu Löten und an bestimmten Punkten zu testen ob die Hardware funktioniert oder falsch aufgelötet wurde bzw. ein Platinen Layout Fehler vorhanden ist. Diese Liste besteht aus einer Aneinanderreihungen von Aktivitäten die ich nach dem Ausführen, abhaken kann. Momentan sieht sie so aus: □ Auf Kurzschlüsse bei heiklen Stellen durchpiepsen □ Spannungsversorgung bis zum LM1117-5V löten □ Messen ob ~6,5V bei „Vout“ anliegen □ bis LM1117-3,3V löten □ +5V messen & ob sie bei alle Bauteile anliegen □ LM1117-3,3V löten □ 3,3V messen & ob sie bei alle Bauteile anliegen □ µC und Quarz + 1 LED (PortA #7) auflöten □ Software raufschreiben und LED zum blinken bringen □ alle LEDs und Taster rauflöten □ Software Taster+LEDs durchtesten □ Motorsteuerung(Steckerleiste) anlöten □ PPM Signal generieren □ mit Oszilloskop messen □ I2C Bus löten □ Software des I2C Buses raufspielen □ SCL mit Oszilloskop messen □ Schield raufstecken □ SCL nochmal messen □ xBee rauflöten □ (testen bei der Bodenstation) □ baugruppe Balancer löten □ Software mit den ADCs raufschreiben und testen □ Buzzer rauflöten □ mit Buzzersoftware testen

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3. Software In diesen Monat habe ich fast ausschließlich programmiert und recherchiert. Bin aber leider nicht so weit gekommen wie ich erhofft hatte.

3.1. Serielle Kommunikation Da ich anfangs, weder Platine noch Sensoren zum Testen gehabt habe, begann ich die Serielle Kommunikation zwischen PC und µC auszuprobieren. Dieses Programm habe ich vor allem in den ersten 2 Wochen des Monats gemacht und habe es mit einen Arduino Mega 2560 realisiert und getestet. Das Ziel war es nur Daten hin und her zu schicken, nur um die Programmstruktur zu lehren, damit werde ich mir viel Zeit und Probleme sparen. Dabei habe ich noch nichts programmiert was für meinen Quadrocopter relevant wäre, dies erfolgt an einem späteren Zeitpunkt.

3.2.Testprogaramme Für den vorher genannte Löt- & Testplan, sind auch gewisse Testprogramme notwendig. Hier ist eine Liste davon - µC und 1 LED - PortA 0-3 LEDs & 4-7 Taster - PortA 0-3 Taster & 4-7 LEDs - PPM generator - I2C Bus - Buzzer software 4 von den 6 Programmen habe ich schon geschrieben. Fehlen tun noch ein Programm für das generieren von einen PPM-Signales und für den Buzzer. Die PPM Include wird noch viel Arbeit benötigen und wird nicht leicht zum Realisieren werden. Hingegen die Buzzer Include ist für die Funktion des Quadrocopters nicht essenziell und deswegen lass ich ihn mal außen vor.

3.3.Gyro und Beschleunigungssensor MPU 6050 Der MPU 6050 ist womöglich der wichtigste Teil der Elektronik in meinen Quadrocopter, da er mir alle wichtigen Informationen über die Position des Quadrocopter gibt, deswegen war es mir wichtig ihn zum Laufen zu bringen, habe es aber noch nicht geschafft. Moment kommen mir nur noch 2 mögliche Fehlerquellen im Kopf. Ein Fehler könnte sein das ich keine Steckerleiste angelötet habe und deswegen die Verbindungen nicht richtig ©96MueMar 2014

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Kontakt machen. Sonst kann es nur noch ein Fehler bei dem Spannung Pegeln sein, da mein die I2C Schnittstelle meines Arduinos auf 5V basiert und nicht auf die 3,3V auf denen der Sensor konzipiert ist. Persönlich glaube ich nicht, dass es dies der Fall ist, da ich eine Youtube-Video gesehen habe, der genau den gleichen Arduino benutzte wie ich. Abgesehen vom testen des Sensors mit den Arduino habe ich eine Include zum Auslesen der Werte geschrieben, dies beinhaltet auch das ansteuern der I2C Schnittstelle. Da ich noch keine Möglichkeit hatte dieses Programm auf irgendeiner Weise zu teste, besteht dieses Programm nur aus Informationen eines PDFs. Deshalb wird es wahrscheinlich nicht auf Anhieb funktionieren und wird deshalb noch viele Arbeitsstunden kosten und mindestens einen Besuch des offenen Laboren um mit den Logic Analyzer die I2C Schnittstelle zu testen und Fehler auszumerzen.

4. Zukünftige Schritte Alle höchstwichtige Softwareteile schreiben. Dazu gehören die MPU6050 Include, PDI Regler Include, PPM Include und die Include für die Serielle Kommunikation. Platinen bestücken und testen. Sobald die Platine ankommt werde ich alle Bauteile rauflöten und daraufhin mit der Testsoftware testen.

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5. Gantt Diagramm

6. Projektstatusberichte Auf den nächsten Seiten sind alle Projektstatusberichte dies Monats zu finden.

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6.1. Woche 13

Optionen

PROJEKTSTATUSBERICHT Woche 13 Projekttitel:

Quadrocopter

ProjektmanagerIn:

Markus Müller

Aktuelles Datum:

07.12.2014

Berichtszeitraum:

von 01.12 bis 07.12

Status:

planmäßig Kurzbeschreibung Status:

Alles in grünen Bereich.

Letzter Wochenplan erfüllt?

 

01.12-Mo 03.12-Mi

Zwischenbericht November schreiben Bauteilliste aller benötigten Bauteile erstellen

Wochenplan:

   

08.12-Mo 09.12-Di 10.12-Mi 12.12-Fr

Hardware testen (LiPo-Loder, Qbrain) 4. Testsoftware schreiben (PWM) 5. Testsoftware schreiben (I2C) C# Programm zum erfassen Serieller Kommunikation zwischen µC und PC

Geleistete Stunden und evt. Ausgaben

 

8:15 h, davon 4:10 h in der Schule Keine Ausgaben

Zukünftige Schritte:

  

Ganze schon vorhandene Hardware testen Testsoftwaren abschließen Teile des Hauptprogrammes beginnen



Keine

Probleme, Kompromisse und Entscheidungen:

Markus Müller, 07.12.2014

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5. Klasse Elektronik / Elektrotechnik

6.2. Woche 14

Unterlage der TFO „Oskar von Miller“ – Meran

Optionen

PROJEKTSTATUSBERICHT Woche 14 Projekttitel:

Quadrocopter

ProjektmanagerIn:

Markus Müller

Aktuelles Datum:

14.12.2014

Berichtszeitraum:

von 08.12 bis 14.12

Status:

kritisch

Kurzbeschreibung Status:

Sehr problematisch, weiß nicht ob ich alle Probleme lösen so schnell lösen kann.

Letzter Wochenplan erfüllt?

   

08.12-Mo 09.12-Di 10.12-Mi 12.12-Fr

Hardware testen (LiPo-Loder, Qbrain) 4. Testsoftware schreiben (PWM) 5. Testsoftware schreiben (I2C) C# Programm zum erfassen Serieller Kommunikation zwischen µC und PC (wichtiger Teil fertig, optionaler noch nicht)

Wochenplan:



19.12-Fr



21.12-So

Gyro – Beschleunigungssensor mit Arduino auslesen und es auf Asemblercode umschreiben ESCs Betriebsart herausfinden (theoretisch)

Geleistete Stunden und evt. Ausgaben

 

13:00 h, davon 5:50 h in der Schule Keine Ausgaben

Zukünftige Schritte:

 

ESCs herausfinden warum sie nicht funktionieren I2C Schnittstelle selber auf Aselber schreiben

Probleme, Kompromisse und Entscheidungen:



Mein Laptop war zeitweilig unbrauchbar und konnte deswegen zeitweise nur in der Schule arbeiten ESC funktionierte mit einen PWM Signal Netzteil für den Akkulader ist zu schwach, muss einen Neuen kaufen.

 

Markus Müller, 14.12.2014

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6.3. Woche 15

Optionen

PROJEKTSTATUSBERICHT Woche 15 Projekttitel:

Quadrocopter

ProjektmanagerIn:

Markus Müller

Aktuelles Datum:

21.12.2014

Berichtszeitraum:

von 15.12 bis 21.12

Status: teilweise kritisch

Kurzbeschreibung Status:

Diese Woche hatte ich Schulstress, konnte deswegen nicht viel erledigen, konnte aber schon mal Problemlösungen suchen und finden. 

19.12-Fr



21.12-So

Wochenplan:



Weihnachtsferien

Geleistete Stunden und evt. Ausgaben

 

6:45 h, davon 6:00 h in der Schule Keine Ausgaben

Zukünftige Schritte:

 

Nächste Woche mal die Weihnachtsferien genießen Danach Software schreiben

Probleme, Kompromisse und Entscheidungen:



Konnte diese Woche nicht zuhause arbeiten, da viel zu viel Schularbeiten waren Musste deswegen alles was Programmieren anging auf die Weihnachtsferien verlegen

Letzter Wochenplan erfüllt?



Gyro – Beschleunigungssensor mit Arduino auslesen und es auf Asemblercode umschreiben ESCs Betriebsart herausfinden (theoretisch)

Markus Müller, 21.12.2014

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6.4. Woche 16

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PROJEKTSTATUSBERICHT Woche 16 Projekttitel:

Quadrocopter

ProjektmanagerIn:

Markus Müller

Aktuelles Datum:

28.12.2014

Berichtszeitraum:

von 22.12 bis 28.12

Status: teilweise kritisch

Kurzbeschreibung Status:

Konnte diese Woche „entspannen“, ich werde nun so gut es geht fortschritte während der Weihnachtsferien erzielen. Ab jetzt wird viel zu tun sein.

Letzter Wochenplan erfüllt?



Weihnachtsferien

Wochenplan:

   

30.12-Di 01.01-Do 04.01-So Wenn Zeit

Geleistete Stunden und evt. Ausgaben

 

0:25 h, davon 0:00 h in der Schule Keine Ausgaben

Zukünftige Schritte:

  

Jegliche Software schreiben ESC mit neuen Programm testen Evt Frame aufbauen

Probleme, Kompromisse und Entscheidungen:



War eine Sorgenlose Woche, zumindest was das Maturaprojekt angeht

Gyro mit Arduino auslesen I2C Include für µC schreiben Zwischenbericht Dezember schreiben Gyro Include beginnen zu schreiben

Markus Müller, 28.12.2014

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