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PLACA MULTIWII PRO COM GPS MTK
CONFIGURAÇÃO, MONTAGEM E VOO
Autor: Cássio Agnaldo Onodera
E-mail: [email protected]
Este tutorial tem o objetivo de orientar pessoas leigas que desejam montar um Multi-Rotor com esta excelente placa a MultiWii Pro com GPS MTK da Hextronic , vendida na HobbyKing.
Esta é uma excelente placa controladora para diversos tipos de Multi-rotores, tais como: Quadri (4 motores), Tri (3 motores), Hexa (6 motores), etc; pois possui diversas funcionalidades avançadas que antes estavam disponíveis somente em placas controladores de preços bem salgados.
Para realizar estas funcionalidades avançadas, esta placa possui alguns sensores:
ACC – Acelerometro – permite identificar a posição do multi-rotor em 3 eixos: x, y e z.
Gyro – Giroscópio – permite identificar que tipo de movimento está sendo feito em 3 eixos: x, y e z
Baro – Barometro – permite identificar a altitude
Mag - Magnetometro – é um tipo de bússola -
Além desses sensores ainda é possível adicionar à placa:
GPS – Esta placa vem com o módulo GPS MTK 3329. Permite saber qual a posição do multi-rotor sabendo as coordenadas de latitude e longitude
Buzzer – Utilizado para emitir um som quando alguns recursos forem acionados
Bluetooth – Permite a configuração e monitoramento durante o voo através de aparelhos com Bluetooth, inclusive por celulares om Android
Sonar – O sonar é um sensor de distância ultrasônico, ele mede apenas pequenas distâncias, de alguns centímetros até no máximo 4 metros. Utilizado para a função de Alt Hold (altitude fixa) mais precisa.
Com todos estes recursos, a placa dà a possibilidade de ativarmos algumas funções avançadas, tais como:
ACC (Level) – mantém o multi-rotor nivelado, ou seja, se ele estiver inclinado para um dos lados, a placa irá corrigir e mante-lo nivelado. Esta função deixa o multi meio travado.
Baro (Alt. Hold) – mantém o multi-rotor em uma mesma altura. Como a medida da altura é feita usando o barômetro (mede a pressão atmosférica), o valor encontrado não é totalmente precisa. Para ter uma altitude mais precisa em relação ao solo, é possível incluir um sonar à placa Multiwii, mas o sonar só mede altitudes abaixo de 4 metros, mas para pouso é mais recomendado o sonar. Exemplo: Sonar HC-SR04.
Mag – magnetometro – ou bússola, permite que a placa MultiWii identifique onde está o norte magnético. Este informação é usada para saber para que lado o multi está virado e possa se movimentar para o lado correta ao usar a função RTH.
GPS Home (RTH – Return To Home) – Return to Home ou Retorne para casa – esta função faz com que o multi-rotor retorne para o local marcado como home. Para realizar esta função a placa MultiWii utiliza o GPS.
GPS Hold (Pos. Hold) – Trava em uma posição. Ao ativar esta função o multi ficará fixo na posição atual. Esta função também utiliza o GPS.
A tela abaixo demonstra a ativação ou desativação dessas funções:
Inicialmente vamos configurar a placa controladora sem efetuar as conexões do receptor e dos ESCs dos motores.
Vamos conectar ao conectar ao computador através do cabo USB que acompanha a placa, editar o firmware no software Arduino e gravá-lo em nossa placa.
Com o firmware gravado, vamos executar o programa MultiWiiConf para efetuar algumas configurações e testar se os sensores estão funcionando corretamente.
Depois disso, vamos conectar o GPS à placa MultiWii Prof e utilizar o programa MultiWiiGui para testar se as conexões estão corretas e se o GPS está encontrando os satélites e conseguindo efetuar o posicionamento.
Quando terminar de efetuar todos esses testes, vamos efetuar as conexões da placa com o receptor e ESCs dos motores.
Testado o que fizemos até agora, vamos tentar conectar um Buzzer e depois uma placa Bluetooth que vai nos permitir configurar e monitorar nosso Quadricoptero em tempo real.
Tudo isso será feito detalhadamente passo-a-passo.
ETAPA A – Efetuar o download do Firmware Multiwii 2 .1
1 – Entrar no site:
https://code.google.com/p/multiwii/dowloads/list
2 – Clique no link/menu Downloads
3 – Clique no link Multiwii_2_1.zip
4 – Clique com o botão do direito do mouse sobre o arquivo Multiwii_2_1.zip
5 – Escolha a opção Salvar link como...
6 – Crie/Escolha uma pasta para gravar o arquivo Multiwii_2_1.zip
7 – Descompacte este arquivo em uma pasta
ETAPA B – Efetuar o download do Arduino
1 – Entrar no site:
http://www.arduino.cc
2 – Clique na guia/menu Download
3 – Para efetuar o download do Arduino clique sobre o link Windows (ou outra plataforma) com o botão direito do mouse
4 – Crie/escolha uma pasta para gravar o arquivo arduino-1.0.3-windows.zip
5 – Descompacte o arquivo arduino-1.0.3-windows.zip
ETAPA C – Efetuando o download do driver da placa M ultiwii – Instalação do driver
1 – Entrar no site da Hobbyking e entrar na página da placa Multiwii:
http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__26588__MultiWii_PRO_Flight_Controller_w_MTK_GPS_Module.html
2 – Localize e clique na guia Files
3 – Clique com o botão direito do mouse sobre o link Multiwii USB Driver
4 – Escolha a opção Salvar link como...
5 – Crie/selecione uma pasta para gravar o driver
6 – Descompacte o driver
7 – Pegue o cabo USB que acompanha a placa Multiwii
8 – Conecte o cabo à uma porta USB do computador
9 – Conecte com cuidado o conector menor do cabo ao conector da placa Multiwii
10 – Após a conexão, deverá surgir a janela “Assistente para adicionar novo hardware” – nesta janela clique na opção “Não, não agora” – para não permitir que o Windows procure um driver na internet
11 – Clique no botão Avançar
12 – Na próxima tela, clique na opção “Instalar de uma lista ou local específico (avançado)”
13 – Na próxima tela, clique no botão Procurar
14 – Selecione a pasta onde você descompactou o driver (passo 6) e clique no botão Avançar
15 – Aguarde o término da instalação e clique no botão Concluir
Obs: pode ser necessário reiniciar o computador após a instalação do driver
ETAPA D – Verificando se o Driver foi instalado cor retamente e identificando o número da porta serial (COM)
1 – Mantenha a placa Multiwii conectada ao computador pela porta USB
2 - Abra o Painel de Controle do Windows
3 – Abra o ícone Sistemas
4 – Abra o Gerenciador de Dispositivos
5 – Abra o item Portas (COM & LPT) e verifique se aparece o nome do Driver “Silicon Labs CP210x USB TO UART Bridge (COM4)”
6 – Anote o número da porta serial. No nosso exemplo é COM4. Poderia ser COM2 ou COM6 ou COM12, etc
ETAPA E – Configurando e gravando o Firmware
1 – Abra a pasta onde você descompactou o Arduino (\arduino-1.0.3)
2 – Execute o arquivo arduino.exe
3 – No programa Arduino 1.0.3 clique no menu File e escolha a opção Open
4 – Procure a pasta onde você descompactou o arquivo Multiwii_2_1.zip
5 – Dentro desta pasta, abra a sub-pasta MultiWii_2_1
6 – Selecione o arquivo MultiWii_2_1.ino e clique em Abrir
7 – Observe que vários arquivos foram abertos em suas respectivas abas. Selecione a aba com o arquivo config.h
Definindo a placa Controladora que Você está utiliz ando
8 – Localize o texto “//#define FFIMUv2” e retire os comentários (//). Este placa controladora possui características semelhanda da MultiWii Pro da HobbyKing
#define FFIMUv2
ATIVANDO GPS – devemos retirar o comentário de algu mas linhas
9 – Localize o texto “//#define GPS_SERIAL 2” e retire os caracteres “//”. O número 2 indica que estamos usando a porta serial 2 da placa Multiwii
#define GPS_SERIAL 2
10 - Localize o texto “//#define GPS_BAUD 115200”, se necessário retire os caracteres “//”. O valor 115200 indica que a velocidade de comunicação da placa MultiWii com o GPS
#define GPS_BAUD 115200
Definindo a DECLINAÇÃO MAGNÉTICA – devemos definir um valor para ajustar o posicionamento da bússola inte rna da placa MultiWii com o Norte real.
11 – Entre no site:
http://magnetic-declination.com/
12 – Localize a sua cidade no mapa e clique sobre ela. Você deve clicar sobre o local mais próximo possível de onde você efetuará seus voos
13 – Anote o valor apresentado no mapa da “Magnetic declination”, no nosso caso é: -19 15º
14 – O valor deve ser convertido para um valor decimal através da fórmula: grau + minutos * (1/60)
No nosso caso:
Grau = 19
Minutos = 15
O resultado do nosso cálculo seria: 19,25
Como no nosso exemplo estamos no Oeste (WEST), este valor deve ser negativo, ou seja: -19,25
15 – Localize o texto “#define MAG_DECLINIATION 0.0f” e altere o valor 0.0f para o valor que você calculou seguido de f, no nosso exemplo ficaria:
#define MAG_DECLINIATION -19.25f
16 – O valor definido em “#define GPS_WP_RADIUS” é a distância mínima (em centímetros) para considerar que o Multi-Rotor atingiu o seu Way Point (ponto de origem)
#define GPS_WP_RADIUS 200
Alterando Velocidades de navegação no modo RTH
17 – Clique na aba do arquino GPS.INO para acessar as próximas configurações
18 – O valor definido em “#define NAV_SPEED_MIN” indica da velocidade (em centímetro por segundo) do Multi-Rotor quando ele estiver próximo de atingir o Way Point (ponto de origem)
#define NAV_SPEED_MIN 100 // cm/sec
19 - O valor definido em “#define NAV_SPEED_MAX” indica da velocidade (em centímetro por segundo) máxima de navegação do Multi-Rotor. Recomendamos reduzir para 200 no início e depois aumentar gradualmente.
#define NAV_SPEED_MAX 200 // cm/sec
20 – O valor definido em “#define NAV_SLOW_NAV” indica se o Multi-Rotor poderá reduzir a sua velocidade quando estiver próximo do Way Point.
#define NAV_SLOW_NAV true
Escolhendo o tipo de Multi-Rotor utilizado
21 – Existe vários padrões que podem ser utilizados, identifique o seu padrão e retire o comentário referente à este padrão. Exemplos:
TRI : para tricoptero
QUADX: para quadricoptero no modo “X”
No nosso caso:
#define QUADX
Obs: existem vários outros parâmetros que não foram alterados
22 – Grave os arquivos que sofrerão alterações
Gravando o firmware na placa MultiWii
23 – Selecione a porta serial em que a sua placa está ligada entrando no menu Tools , escolhendo a opção Serial Port e escolhendo a porta correta. No nosso caso COM4
24 – Selecione a placa correta entrando no menu Tools , escolhendo a opção Board e a placa Arduno Mega 2560 or Mega ADK
25 – Clique no botão Upload do programa Arduino
26 – Aguarde o término da gravação e transferência para a placa
27 – Ao terminar a transferência do firmware para a placa, será mostrada a mensagem:
Done uploading
ETAPA F – Executando o MultiWiiConf para conferir o s sensores e alterar configurações
1 – Abra a pasta \MultiWiiConf_2_1 que deve estar dentro da pasta \MultiWii_2_1
2 – Abra a pasta com o seu sistema operacional. Neste exemplo a pasta \application.windows32
3 – Execute o aplicativo MultiWiiConf_2_1.exe
4 – Em PORT COM selecione a porta serial que você está utilizando. Neste exemplo: COM4
5 – Ao clicar sobre a porta, a conexão será aberta automaticamente.
6 – Clique no botão START para iniciar a leitura dos sensores da placa MultiWii.
7 – Observe os valores lidos e movimente a placa para visualizar os valores vendo alterados.
8 – Para alterar qualquer um dos valores de PID, clique sobre o valor desejado e arraste o mouse
9 – Depois de fazer as alterações desejadas, clique no botão Write.
10 – Define as funcionalidades para as chaves auxiliares: AUX1, AUX2, AUX3 e AUX4
11 – Não se esqueça de gravar as alterações clicando no botão Write.
ETAPA G – Conectando o módulo GPS MTK-3329 à placa MultiWii
1 – Pegue os fios que acompanha o GPS e conecte a placa GPS
2 – Observe as cores dos fios com a função escrita na placa do GPS. As cores dos fios podem variar, portanto anote a função e a cor do fio. No meu caso, ficou assim:
• Fio Azul – PPS • Fio Verde – GND • Fio Branco – RXA • Fio Amarelo – TXA • Fio Preto – VDD • Fio Vermelho - PEN
3 – Antes de conectar os fios, observe a placa MultiWii e anote a sequência dos conectores da entrada da porta Serial2. Anotando da esquerda para à direita, temos:
• GND • TX2 • RX2 • 5V
4 – Efetue as seguintes conexões:
GPS – MTK-3329 Cor do fio MultiWii PRO PPS Azul ** NÃO USAR GND Verde GND RXA Branco TX2 TXA Amarelo RX2 VDD Preto 5V PEN Vermelho ** NÃO USAR
Obs: lembrando que as cores dos fios podem variar. Portanto não esqueça que conferir a cor do fio com a função
ETAPA H – Efetuando o download e instalando o aplic ativo MultiWiiGUI
Depois de conectar o GPS na placa controladora MultiWii PRO podemos utilizar o software MultiWiiGUI para testar o GPS verificando se as conexões estão corretas e se ele consegue efetuar a localização.
Para isso devemos efetuar o download do software. Para executar este software é necessário que o seu computador tenha o .Net Framework instalado.
1 – Entre no site:
https://code.google.com/p/mw-wingui/
Caso você não tenha o .Net Framework instalado em seu computador, a página acima fornece um link para que você efetue o download e a instalação do .Net.
2 – Clique na guia downloads
3 – Efetue o download do arquivo Mw-WinGUI-2.1.zip ou outra versão mais recente
4 – Após efetuar o download, descompacte o arquivo.
5 – Para executar o software, entre na pasta que foi criada após a descompactação e execute o arquivo MultiWiiWinGUI.exe
ETAPA I – Testando a placa o GPS no software MultiW iiGUI
1 – Abra a pasta \Mw-WinGUI-2.1
2 – Execute o aplicativo MultiWinWiiGUI.exe
3 – Em Port selecione a porta serial que você está utilizando e em Speed selecione a velocidade de comunicação, normalmente é 115200. Clique no botão Connect .
4 – Ao conectar, os valores de configuração (Parameters) serão mostrados.
5 – Clique na guia RC Control Settings para visualizar e/ou alterar a funções em relação os botões auxiliares do rádio (Aux1, Aux2, Aux3 ou Aux4)
6 – Clique na guia Realtime Data para visualizar dados enviados da placa MultiWii. Movimente a placa MultiWii e observe os valores e os movimentos sendo representados na tela do software.
7 – Observe que o software informa a conexão com os satélites. Caso o ícone do satélite fique vermelho, significa que ele não encontrou o satélite. Neste caso, vá para um local mais livre (em teto) e verifique se ele consegue detectar alguns satélites. No exemplo abaixo, ele conseguiu detectar 6 satélites.
8 – Clique na aba Map e visualize o local que você está. Esta operação exige que você esteja conectado á Internet, pois o mapa é retirado do Google Maps.
9 – Se possível, caminhe com a placa MultiWii, com o GPS e o computador e perceba o movimento sendo detectado pelo GPS. Observe que os valores da latitude e longitude são mostrados na canto superior direito da tela.
ETAPA J – Instalando a placa MultiWii no Multi-Roto r
Os passos à seguir, demonstram como conectar a placa MultiWii no receptor e como conectar os motores de um quadricoptero na placa MultiWii. Também vou mostrar como serão feitas as ligações do placa em outros tipos de multi-rotores.
1 – Observe o esquema de conexões:
2 – As conexões do receptor com a placa MultiWii deve ficar assim (estou usando os canais no padrão Futaba):
Receptor MultiWii PRO – Conector Acelerador - canal 3 A8 Aileron – canal 1 A9 Profundor – canal 2 A10 Leme – canal 4 A11 Aux 1 – canal 5 A12 Aux 2 – canal 6 A13 Controle de câmera – pitch A14 Controle de câmera – roll A15
3 – Escolha o tipo de multi-rotor que você está montando:
4 – De acordo com o tipo de multi-rotor escolhido na figura acima, efetue as conexões. A tabela abaixo mostra as conexões para um quadricoptero no formato “X”:
Motor / ESC MultiWii PRO – Conector Frente / Esquerdo D2 Frente / Direito D5 Trás / Esquerdo D6 Trás / Direito D3
ETAPA K – Configuração antes do primeiro voo
É interessante conferir as configurações e se necessário alterar algumas configurações antes do primeiro voo.
1 – Conecte o cabo USB do computador até a placa MultiWii
2 – Abra a pasta \Mw-WinGUI-2.1
3 – Execute o aplicativo MultiWinWiiGUI.exe
4 – Selecione a porta serial e a velocidade que você está utilizando e clique no botão Connect .
5 – Ao conectar, os valores de configuração (Parameters) serão mostrados. No meu caso, não alterei nenhum parâmetro. Deixei os valores default.
6 – Clique na guia RC Control Settings para alterar as configurações das chaves auxiliares. Para o primeiro voo, configurei da seguinte maneira:
Aux1 – ativado: LEVEL
Aux 2 – ativado: ALTHOLD, POSHOLD
A imagem abaixo é apenas ilustrativa, não é a configuração que usei.
7 – Após a configuração, não se esqueça de clicar no botão Write Settings que irá gravar as configurações na placa MultiWii.
ETAPA L – Primeiro voo e Teste da função AUTO LEVEL
1 – Confira as conexões dos fios
2 – Confira se todos os componentes (motor, esc, placa, receptor, GPS) estão bem presos
3 – Posicione a bateria e forma que o multi-rotor fique equilibrado
4 – Ligue o rádio transmissor (TX)
5 – Ligue a bateria do multi-rotor
6 – Deixa as duas chaves auxiliares desativadas
7 – Cuidado, ao armar a placa MultiWii, os motores começarão a girar. Arme movendo o stick da esquerda para baixo e para a direita. Caso não consiga armar, pode ser necessário alterar a configuração dos limites no rádio, configurando o leme para 120% no lado esquerdo e no lado direito.
8 – Acelere lentamente até o multi-rotor sair do chão, até uns 0,5 metro.
9 – Caso o multi-rotor estiver muito instável, desacelere, pouse e desligue e retorne ao software MuitiWiiGui e aumente o valor de P do Roll e do Pitch. Altere em pequenos intervalos e faça o teste novamente. Se o multi-rotor ficar oscilando rapidamente (tremendo), diminua o valor de P.
10 – Quando o voo estiver estável e sem oscilações, acione a Chave AUX1 para acionar a função AUTO LEVEL.
11 – Faça pequenos movimentos com o aileron e com o profundor, soltando o stick rapidamente e observe que o multi-rotor é nivelado automaticamente. Esta é a função AUTO LEVEL.
12 – É possível fazer voos com o AUTO LEVEL. Algumas pessoas menos experientes, preferem voar com o AUTO LEVEL ativado.
Outras pessoas não gostam de voar com o AUTO LEVEL, pois o voo se torna muito travado.
13 – Pouse e desligue o multi-rotor.
ETAPA M – Teste das funções ALTHOLD e POSHOLD
Anteriormente já deixamos a chave AUX2 configuração com as funções ALTHOLD e POSHOLD. Caso a sua placa não esteja configurada desta forma, retorne para a ETAPA K.
1 – Inicie o voo normalmente com as chaves AUX1 e AUX2 desligadas.
2 – Se desejar, ligue a chave AUX1 para deixar a função AUTO LEVEL ligada
3 – Ligue a chave AUX2 para acionar as funções ALTHOLD E POSHOLD
4 – Observe que o multi-rotor sobe alguns centímetros e desce alguns centímetros sozinho. Isto ocorre pois a medição da altura é feita para Barômetro que utiliza a pressão atmosférica para medir a altura que o multi-rotor está e ele não é totalmente preciso, por isso ele sobe e desce. Esta é a função ALTHOLD. Você pode interferir movendo o stick do acelerador.
5 – Observe que o multi-rotor vai alguns centímetros para um lado depois volta alguns centímetros para o outro lado, as vezes para frente e para traz. Isto ocorre porque o GPS não é extremamente preciso e possui alguns metros de erro. Está é a função POSHOLD. Mesmo estando no modo POSHOLD (posição travada), você pode movimentar e controlar o multi-rotor, a função só será executada se você não estiver movendo os sticks.
ETAPA N – Teste da função RTH (Return To Home)
1 – Execute o programa MultiWiiWinGUI e altere as configurações das chaves auxiliares:
Aux1 – ativado: LEVEL
Aux 2 – ativado: RTH
2 – Deixe as chaves AUX1 e AUX2 desligadas.
3 – Antes de iniciar o voo, coloque o multi-rotor em um local seguro onde será definido como HOME (ponto de destino)
4 – Arme a placa movendo o stick do lado esquerdo para baixo e para a direita. Neste momento a placa MultiWii gravou a posição atual como HOME, ou seja, o local de destino quando função RTH for ativada.
5 – Inicie o voo normalmente com as chaves AUX1 e AUX2 desligadas.
6 – Se desejar, ligue a chave AUX1 para deixar a função AUTO LEVEL ligada
7 – Voe com o multi-rotor uns 50 metros distantes da posição inicial, deixando-o em uma altura segura (não muito próximo ao solo)
8 – Ligue a chave AUX2 para ativar a função RTH
9 – Observe que no início o multi-rotor pode se mover alguns poucos metros para o lado oposto ao destino (home), depois de alguns segundos, ele iniciará o seu caminho em direção ao seu destino (HOME)
10 – O local não será exatamente o mesmo em que ele marcou para destino, pode ter alguns metros de diferença.
11 – Durante o voo, vc pode interferir nos comandos. Caso mova os sticks, você estará controlando o multi-rotor.
12 – Quando estiver próximo ao local de destino (home), desligue a chave AUX2
Espero que este pequeno tutorial ajude as pessoas a montarem, configurarem e voarem seus multi-rotores com esta fantástica placa que é a MultiWii Pro.
Abçs
Cássio Agnaldo Onodera
E-mail: [email protected]
