PLACA MULTIWII PRO COM GPS MTK CONFIGURAO, MONTAGEM E VOO

Autor: Cssio Agnaldo Onodera E-mail: caonodera@uol.com.br

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 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 avanadas que antes estavam disponveis somente em placas controladores de preos bem salgados.

Para realizar estas funcionalidades avanadas, esta placa possui alguns sensores:

ACC Acelerometro permite identificar a posio do multi-rotor em 3 eixos: x, y e z.

Gyro Giroscpio permite identificar que tipo de movimento est sendo feito em 3 eixos: x, y e z

Baro Barometro permite identificar a altitude

Mag - Magnetometro um tipo de bssola -

Alm desses sensores ainda possvel adicionar placa:

GPS Esta placa vem com o mdulo GPS MTK 3329. Permite saber qual a posio do multi-rotor sabendo as coordenadas de latitude e longitude

Buzzer Utilizado para emitir um som quando alguns recursos forem acionados

Bluetooth Permite a configurao e monitoramento durante o voo atravs de aparelhos com Bluetooth, inclusive por celulares om Android

Sonar O sonar um sensor de distncia ultrasnico, ele mede apenas pequenas distncias, de alguns centmetros at no mximo 4 metros. Utilizado para a funo de Alt Hold (altitude fixa) mais precisa.

Com todos estes recursos, a placa d a possibilidade de ativarmos algumas funes avanadas, tais como:

ACC (Level) mantm o multi-rotor nivelado, ou seja, se ele estiver inclinado para um dos lados, a placa ir corrigir e mante-lo nivelado. Esta funo deixa o multi meio travado.

Baro (Alt. Hold) mantm o multi-rotor em uma mesma altura. Como a medida da altura feita usando o barmetro (mede a presso atmosfrica), o valor encontrado no totalmente precisa. Para ter uma altitude mais precisa em relao ao solo, possvel incluir um sonar placa Multiwii, mas o sonar s mede altitudes abaixo de 4 metros, mas para pouso mais recomendado o sonar. Exemplo: Sonar HC-SR04.

Mag magnetometro ou bssola, permite que a placa MultiWii identifique onde est o norte magntico. Este informao usada para saber para que lado o multi est virado e possa se movimentar para o lado correta ao usar a funo RTH.

GPS Home (RTH Return To Home) Return to Home ou Retorne para casa esta funo faz com que o multi-rotor retorne para o local marcado como home. Para realizar esta funo a placa MultiWii utiliza o GPS.

GPS Hold (Pos. Hold) Trava em uma posio. Ao ativar esta funo o multi ficar fixo na posio atual. Esta funo tambm utiliza o GPS.

A tela abaixo demonstra a ativao ou desativao dessas funes:

Inicialmente vamos configurar a placa controladora sem efetuar as conexes do receptor e dos ESCs dos motores.

Vamos conectar ao conectar ao computador atravs do cabo USB que acompanha a placa, editar o firmware no software Arduino e grav-lo em nossa placa.

Com o firmware gravado, vamos executar o programa MultiWiiConf para efetuar algumas configuraes e testar se os sensores esto funcionando corretamente.

Depois disso, vamos conectar o GPS placa MultiWii Prof e utilizar o programa MultiWiiGui para testar se as conexes esto corretas e se o GPS est encontrando os satlites e conseguindo efetuar o posicionamento.

Quando terminar de efetuar todos esses testes, vamos efetuar as conexes da placa com o receptor e ESCs dos motores.

Testado o que fizemos at 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 ser 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 boto do direito do mouse sobre o arquivo Multiwii_2_1.zip

5 Escolha a opo 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 boto 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 Multiwii Instalao do driver

1 Entrar no site da Hobbyking e entrar na pgina 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 boto direito do mouse sobre o link Multiwii USB Driver

4 Escolha a opo 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 uma porta USB do computador

9 Conecte com cuidado o conector menor do cabo ao conector da placa Multiwii

10 Aps a conexo, dever surgir a janela Assistente para adicionar novo hardware nesta janela clique na opo No, no agora para no permitir que o Windows procure um driver na internet

11 Clique no boto Avanar

12 Na prxima tela, clique na opo Instalar de uma lista ou local especfico (avanado)

13 Na prxima tela, clique no boto Procurar

14 Selecione a pasta onde voc descompactou o driver (passo 6) e clique no boto Avanar

15 Aguarde o trmino da instalao e clique no boto Concluir

Obs: pode ser necessrio reiniciar o computador aps a instalao do driver

ETAPA D Verificando se o Driver foi instalado corretamente e identificando o nmero 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 cone 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 nmero da porta serial. No nosso exemplo COM4. Poderia ser COM2 ou COM6 ou COM12, etc

ETAPA E Configurando e gravando o Firmware

1 Abra a pasta onde voc 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 opo Open

4 Procure a pasta onde voc 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 vrios arquivos foram abertos em suas respectivas abas. Selecione a aba com o arquivo config.h

Definindo a placa Controladora que Voc est utilizando

8 Localize o texto //#define FFIMUv2 e retire os comentrios (//). Este placa controladora possui caractersticas semelhanda da MultiWii Pro da HobbyKing

#define FFIMUv2

ATIVANDO GPS devemos retirar o comentrio de algumas linhas

9 Localize o texto //#define GPS_SERIAL 2 e retire os caracteres //. O nmero 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 necessrio retire os caracteres //. O valor 115200 indica que a velocidade de comunicao da placa MultiWii com o GPS

#define GPS_BAUD 115200

Definindo a DECLINAO MAGNTICA devemos definir um valor para ajustar o posicionamento da bssola interna 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. Voc deve clicar sobre o local mais prximo possvel de onde voc efetuar seus voos

13 Anote o valor apresentado no mapa da Magnetic declination, no nosso caso : -19 15

14 O valor deve ser convertido para um valor decimal atravs da frmula: grau + minutos * (1/60) No nosso caso:

Grau = 19

Minutos = 15

O resultado do nosso clculo 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 voc calculou seguido de f, no nosso exemplo ficaria:

#define MAG_DECLINIATION -19.25f

16 O valor definido em #define GPS_WP_RADIUS a distncia mnima (em centmetros) para considerar que o Multi-Rotor atingiu o seu Way Point (ponto de origem)

#define GPS_WP_RADIUS 200

Alterando Velocidades de navegao no modo RTH

17 Clique na aba do arquino GPS.INO para acessar as prximas configuraes

18 O valor definido em #define NAV_SPEED_MIN indica da velocidade (em centmetro por segundo) do Multi-Rotor quando ele estiver prximo 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 centmetro por segundo) mxima de navegao do Multi-Rotor. Recomendamos reduzir para 200 no incio 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 poder reduzir a sua velocidade quando estiver prximo do Way Point.

#define NAV_SLOW_NAV true

Escolhendo o tipo de Multi-Rotor utilizado

21 Existe vrios padres que podem ser utilizados, identifique o seu padro e retire o comentrio referente este padro. Exemplos:

TRI : para tricoptero

QUADX: para quadricoptero no modo X

No nosso caso:

#define QUADX

Obs: existem vrios outros parmetros que no foram alterados

22 Grave os arquivos que sofrero alteraes

Gravando o firmware na placa MultiWii

23 Selecione a porta serial em que a sua placa est ligada entrando no menu Tools, escolhendo a opo Serial Port e escolhendo a porta correta. No nosso caso COM4

24 Selecione a placa correta entrando no menu Tools, escolhendo a opo Board e a placa Arduno Mega 2560 or Mega ADK

25 Clique no boto Upload do programa Arduino

26 Aguarde o trmino da gravao e transferncia para a placa

27 Ao terminar a transferncia do firmware para a placa, ser mostrada a mensagem:

Done uploading

ETAPA F Executando o MultiWiiConf para conferir os sensores e alterar configuraes

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 voc est utilizando. Neste exemplo: COM4

5 Ao clicar sobre a porta, a conexo ser aberta automaticamente.

6 Clique no boto 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 alteraes desejadas, clique no boto Write.

10 Define as funcionalidades para as chaves auxiliares: AUX1, AUX2, AUX3 e AUX4

11 No se esquea de gravar as alteraes clicando no boto Write.

ETAPA G Conectando o mdulo GPS MTK-3329 placa MultiWii

1 Pegue os fios que acompanha o GPS e conecte a placa GPS

2 Observe as cores dos fios com a funo escrita na placa do GPS. As cores dos fios podem variar, portanto anote a funo 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 sequncia dos conectores da entrada da porta Serial2. Anotando da esquerda para direita, temos:

GND TX2 RX2 5V

4 Efetue as seguintes conexes:

GPS MTK-3329 Cor do fio MultiWii PRO PPS Azul ** NO USAR GND Verde GND RXA Branco TX2 TXA Amarelo RX2 VDD Preto 5V PEN Vermelho ** NO USAR

Obs: lembrando que as cores dos fios podem variar. Portanto no esquea que conferir a cor do fio com a funo

ETAPA H Efetuando o download e instalando o aplicativo MultiWiiGUI

Depois de conectar o GPS na placa controladora MultiWii PRO podemos utilizar o software MultiWiiGUI para testar o GPS verificando se as conexes esto corretas e se ele consegue efetuar a localizao.

Para isso devemos efetuar o download do software. Para executar este software necessrio que o seu computador tenha o .Net Framework instalado.

1 Entre no site:

https://code.google.com/p/mw-wingui/

Caso voc no tenha o .Net Framework instalado em seu computador, a pgina acima fornece um link para que voc efetue o download e a instalao do .Net.

2 Clique na guia downloads

3 Efetue o download do arquivo Mw-WinGUI-2.1.zip ou outra verso mais recente

4 Aps efetuar o download, descompacte o arquivo.

5 Para executar o software, entre na pasta que foi criada aps a descompactao e execute o arquivo MultiWiiWinGUI.exe

ETAPA I Testando a placa o GPS no software MultiWiiGUI

1 Abra a pasta \Mw-WinGUI-2.1

2 Execute o aplicativo MultiWinWiiGUI.exe

3 Em Port selecione a porta serial que voc est utilizando e em Speed selecione a velocidade de comunicao, normalmente 115200. Clique no boto Connect.

4 Ao conectar, os valores de configurao (Parameters) sero mostrados.

5 Clique na guia RC Control Settings para visualizar e/ou alterar a funes em relao os botes auxiliares do rdio (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 conexo com os satlites. Caso o cone do satlite fique vermelho, significa que ele no encontrou o satlite. Neste caso, v para um local mais livre (em teto) e verifique se ele consegue detectar alguns satlites. No exemplo abaixo, ele conseguiu detectar 6 satlites.

8 Clique na aba Map e visualize o local que voc est. Esta operao exige que voc esteja conectado Internet, pois o mapa retirado do Google Maps.

9 Se possvel, 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 so mostrados na canto superior direito da tela.

ETAPA J Instalando a placa MultiWii no Multi-Rotor

Os passos seguir, demonstram como conectar a placa MultiWii no receptor e como conectar os motores de um quadricoptero na placa MultiWii. Tambm vou mostrar como sero feitas as ligaes do placa em outros tipos de multi-rotores.

1 Observe o esquema de conexes:

2 As conexes do receptor com a placa MultiWii deve ficar assim (estou usando os canais no padro 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 cmera pitch A14 Controle de cmera roll A15

3 Escolha o tipo de multi-rotor que voc est montando:

4 De acordo com o tipo de multi-rotor escolhido na figura acima, efetue as conexes. A tabela abaixo mostra as conexes para um quadricoptero no formato X:

Motor / ESC MultiWii PRO Conector Frente / Esquerdo D2 Frente / Direito D5 Trs / Esquerdo D6 Trs / Direito D3

ETAPA K Configurao antes do primeiro voo

interessante conferir as configuraes e se necessrio alterar algumas configuraes antes do primeiro voo.

1 Conecte o cabo USB do computador at 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 voc est utilizando e clique no boto Connect.

5 Ao conectar, os valores de configurao (Parameters) sero mostrados. No meu caso, no alterei nenhum parmetro. Deixei os valores default.

6 Clique na guia RC Control Settings para alterar as configuraes das chaves auxiliares. Para o primeiro voo, configurei da seguinte maneira:

Aux1 ativado: LEVEL

Aux 2 ativado: ALTHOLD, POSHOLD

A imagem abaixo apenas ilustrativa, no a configurao que usei.

7 Aps a configurao, no se esquea de clicar no boto Write Settings que ir gravar as configuraes na placa MultiWii.

ETAPA L Primeiro voo e Teste da funo AUTO LEVEL

1 Confira as conexes dos fios

2 Confira se todos os componentes (motor, esc, placa, receptor, GPS) esto bem presos 3 Posicione a bateria e forma que o multi-rotor fique equilibrado

4 Ligue o rdio 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 comearo a girar. Arme movendo o stick da esquerda para baixo e para a direita. Caso no consiga armar, pode ser necessrio alterar a configurao dos limites no rdio, configurando o leme para 120% no lado esquerdo e no lado direito.

8 Acelere lentamente at o multi-rotor sair do cho, at uns 0,5 metro.

9 Caso o multi-rotor estiver muito instvel, 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 faa o teste novamente. Se o multi-rotor ficar oscilando rapidamente (tremendo), diminua o valor de P.

10 Quando o voo estiver estvel e sem oscilaes, acione a Chave AUX1 para acionar a funo AUTO LEVEL.

11 Faa pequenos movimentos com o aileron e com o profundor, soltando o stick rapidamente e observe que o multi-rotor nivelado automaticamente. Esta a funo AUTO LEVEL.

12 possvel fazer voos com o AUTO LEVEL. Algumas pessoas menos experientes, preferem voar com o AUTO LEVEL ativado.

Outras pessoas no 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 funes ALTHOLD e POSHOLD

Anteriormente j deixamos a chave AUX2 configurao com as funes ALTHOLD e POSHOLD. Caso a sua placa no 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 funo AUTO LEVEL ligada

3 Ligue a chave AUX2 para acionar as funes ALTHOLD E POSHOLD

4 Observe que o multi-rotor sobe alguns centmetros e desce alguns centmetros sozinho. Isto ocorre pois a medio da altura feita para Barmetro que utiliza a presso atmosfrica para medir a altura que o multi-rotor est e ele no totalmente preciso, por isso ele sobe e desce. Esta a funo ALTHOLD. Voc pode interferir movendo o stick do acelerador.

5 Observe que o multi-rotor vai alguns centmetros para um lado depois volta alguns centmetros para o outro lado, as vezes para frente e para traz. Isto ocorre porque o GPS no extremamente preciso e possui alguns metros de erro. Est a funo POSHOLD. Mesmo estando no modo POSHOLD (posio travada), voc pode movimentar e controlar o multi-rotor, a funo s ser executada se voc no estiver movendo os sticks.

ETAPA N Teste da funo RTH (Return To Home)

1 Execute o programa MultiWiiWinGUI e altere as configuraes 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 ser 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 posio atual como HOME, ou seja, o local de destino quando funo 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 funo AUTO LEVEL ligada

7 Voe com o multi-rotor uns 50 metros distantes da posio inicial, deixando-o em uma altura segura (no muito prximo ao solo) 8 Ligue a chave AUX2 para ativar a funo RTH

9 Observe que no incio o multi-rotor pode se mover alguns poucos metros para o lado oposto ao destino (home), depois de alguns segundos, ele iniciar o seu caminho em direo ao seu destino (HOME) 10 O local no ser exatamente o mesmo em que ele marcou para destino, pode ter alguns metros de diferena.

11 Durante o voo, vc pode interferir nos comandos. Caso mova os sticks, voc estar controlando o multi-rotor.

12 Quando estiver prximo 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 fantstica placa que a MultiWii Pro.

Abs

Cssio Agnaldo Onodera

E-mail: caonodera@uol.com.br