Nastavení Betaflight

Nejpoužívanější firmware pro řidicí jednotky na závodních FPV koptérách je Betaflight. Pro nastavení řidicí jednotky s betaflight firmwarem a update firmware se používá Betaflight Configurator. V této kapitole si projdeme, jak nastavit řidicí jednotku s Betaflightem, konkrétně desku Airbot Omnibus F4 Pro V3.

Nejdříve je třeba si stáhnout a nainstalovat nejnovější verzi Betaflight Configuratoru. V této kapitole budeme pracovat s verzí 10.5.1. Po spuštění konfigurátoru se vám zobrazí úvodní obrazovka.

Po levé straně jsou záložky konfigurátoru. V záložce Documentation & Support jsou odkazy na další informace o betaflightu a řidicích jednotkách. Po kliknutí na záložku Firmware Flasher se vám otevře rozhraní pro nahrání firmware betaflight do řidicí jednotky. V pravém horním rohu volíte číslo sériové linky (COM), ke které je připojena řidicí jednotka. Pod COM portem je rychlost sériové linky (baudrate), ten necháváte nastavený na 115200. Tlačítkem Connect se připojíte do řidicí jednotky a můžete začít s nastavováním. Tlačítkem Update Firmware se dostanete do záložky Firmware Flasher pro nahrávání nového firmware.

Při vybalení nové řidicí jednotky doporučujeme nahrát do ní nejnovější verzi betaflightu. Než do desky začnete nahrávat firmware, je třeba zjistit, firmware pro jakou desku patří do té vaší. Připojte se k řidicí jednotce pomocí tlačítka Connect. Na levé straně zvolte záložku CLI, dole do příkazového řádku napište „version“ a stikněte enter.  Objeví se vám výpis s názvem firmwate (Betaflight), názvem desky (OmnibusF4SD), zkratkou desky (OBSD) a verzí firmware spolu s datem vydání (Verze 4.0.0 z 11. dubna 2019). Nyní můžete kliknout na tlačítko Update Firmware a pustit se do nahrání nového firmware. Aby se do desky nahrál úspěšně firmware, je třeba mít desku v boot režimu – místo COM portu se objeví DFU. K tomu je třeba mít nainstalované správně ovladače. Výborný program, který sám nainstaluje potřebné ovladače je ImpulseRC Driver Fixer. Při prvním spuštění stáhne potřebné ovladače. Pokud jsou ovladače nainstalovné, přepne desku do boot režimu. Během spouštění programu je třeba mít desku připojenou k PC. Deska lze také uvést do boot režimu podržením tlačítka na desce, během připojování USB kabelu, ale zpusoby se mohou na různých deskách lišit.

Pro úspěšné nahrání firmware je třeba mít desku v boot režimu (zobrazí se vám DFU vpravo nahoře), zvolenou správnou desku, pro kterou je firmware vytvořen (v našem případě OmnibusF4SD) a verzi firmware, kterou chcete použít. Doporučujeme nahrávat vždy nejnovější stabilní verzi (zaškrtnutím Show unstable releases se zobrazí i nové testovací verze firmware). Je možné si zaškrtnout i volbu Full chip erase, která smaže veškeré nastavení v řidicí jednotce a uvede ho do továrního nastavení. Nyní stačí kliknout na tlačítko Load Firmware [Online] a poté Flash Firmware. Firmware lze také stáhnout ze stránek Betaflightu a vybrat ho manuálně pomocí tlačítka Load Firmware [Local].

 

Pokud se firmware podařilo úspěšně nahrát, můžeme se k řidicí jednotce připojit a pustit se do nastavování. Veškeré nastavování koptéry dělejte bez připojené baterie nebo bez vrtulí. Nikdy nemějte koptéru připojenou k počítači s připojenou baterií, když máte nasazené vrtule.

V levé horním rohu vidíte verzi firmware a verzi konfigurátoru. V pravém horním rohu vidíte napětí baterie (pokud je připojena), připojené senzory (zpravidla gyroskop a akcelerometr) a zaplnění vnitřní flash paměti desky (pokud ji deska má). Po připojení se nám otevře první ze záložek, záložka Setup. Nejužitečnějším prvkem na záložce je model koptéry na kterém si ověříte, zda-li je správně nastavena orientace řidicí jednotky. Pokud budete otáčet koptérou připojenou k PC, model koptéry by se měl naklápět stejným způsobem.

 

Další záložkou je záložka Ports.

V této záložce se nastavují sériové porty řidicí jednotky (UARTy). Lze nastavit, na který UART je připojen přijímač, na kterém UARTu se má posílat telemetrie nebo povely pro video vysílač a na kterém UARTu je připojen senzor jako GPS nebo regulátor s telemetrií. Na řidicích jednotkách s F4 procesorem bývá z pravidla přijímač připojen na UART1 (u F3 desek to je UART3). Tedy u UARTu 1 je třeba zaškrtnout volbu Serial Rx. V našem případě je na UART3 připojeno ovládání video vysílače TBS Unify a na UART6 je připojen telemetrický výstup z regulátorů.

Další záložka Configuration je nejrozsáhlejší. V této záložce si nastavujete veškeré funkce, které má koptéra umět.

V nastavení Mixer si volíte typ vaší koptéry. Ve většině případů budete létat s kvadrokoptérou, která je nastavena jako výchozí. V nastavení ESC/Motor Features vybíráte komunikační protokol mezi řidicí jednotkou a regulátory a nastavujete minimální (idle) otáčky motorů. Více o prokolech si můžete přečíst v kapitole věnované regulátorům. V současné době již většina regulátorů podporuje digitální protokol DShot. Nejčastěji se používá DShot600. V okně System configuration nastavujete frekvenci výpočetní smyčky řidicí jednotky a frekvenci vyčítání dat z gyroskopu. Pro desky s F4 procesorem se obvykle nastavuje obojí na 8kHz, u desek s F3 procesorem pak 4kHz. Pod nastavením frekvencí je zapínání a vypínání senzorů řidicí jednotky. Gyroskop je zapnutý vždy. Akcelerometr je používaný pro létání v módu angle. Lze tedy vypnout pokud létáte pouze v akrobatické módu. Některé desky obsahují barometr pro měření výšky. Ten se hodí zejména pro automatický návrat na místo vzletu, pokud máte připojenou GPS nebo pro zobrazování výšky v OSD. Magnetometr je na řidicí jednotce málokdy. I pokud řidicí jednotka magnetometr obsahuje, nedoporučuje se používat, protože velmi často bývá zarušen okolní elektronikou. V Board and Sensor Alignment se nastavuje orientace desky. Občas je vhodné řidicí desku namontovat do koptéry pootočenou, aby bylo přístupné USB a deska se lépe instalovala. To, že je řidicí jednotka pootočená se nastaví v možnosti Yaw Degrees. Ostatní volby většinou není třeba upravovat. Nastavení Akcelerometr Trim se běžně nepoužívá. V Arming se nastavuje maximální úhlel naklopení koptéry, při kterém koptéra armuje. Jedná se o bezpečnostní prvek. Pokud máte zvolený malý úhel a koptéra bude více naklopená (nebo vzhůru nohama), koptéra nebude armovat. Pokud chcete tento bezpečnostní prvek vypnout, stačí zadat hodnotu 180°. Koptéru bude pak možné zaarmovat v libovolné pozici. V nastavení Personalization je možné zadat svou přezdívku. Ta se pak objeví v blackboxu (černá skříňka) a je možné ji vložit do OSD.

V nastavení Camera se nastavuje úhel kamery na koptéře. Úhel kamery pak slouží pro letový mód FPV Angle Mix, který se používá zřídkakdy. V nastavení Receiver volíte druh připojeného přijímače. Nejčastěji se používají přijímače, které komunikují přes digitální protokol (SBUS pro Frsky, iBus pro Flysky). V takovém případě zvolíte možnost Serial-based receiver a vyberete konkrétní protokol. Občas se používá i možnost PPM. Pokud používáte PPM, v záložce port nezaškrtnete Serial Rx u žádného u UARTů. Možnosti RSSI a 3D ESC/Motor Features se běžně nepoužívají. Pokud máte ke koptéře připojenou GPS, zapnete ji v nastavení GPS.  V nastavení Other Features se zapínají další funkce koptéry. Nejčastěji používané jsou TELEMETRY, bez které nebude fungovat telemetrie, LED_STRIP pro zapnutí adresovatelných LED pásků, ESC_SENSOR pro zapnutí vstupu telemetrie z regulátorů a OSD pro zapnutí OSD. Airmode lze zapnout permanentně zde nebo pak v letových módech. Funkce ANTI_GRAVITY a DYNAMIC_FITLER doporučujeme mít zapnuté vždy.

V záložce Power & Battery se nastavuje a kalibruje monitorování proudu a napětí.

V nastavení Battery nastavujete senzory proudu a napětí. Zdrojem informace o napětí baterie může být buď převodník na řidicí jednotce nebo regulátor s telemetrií. Většina řidicích jednotek dnes již obsahuje zabudovaný stabilizátor napětí, jsou napájeny přímo z baterie a rovnou monitorují napětí na baterii. Pro monitorování napětí se tedy častěji používá možnost Onboard ADC. Senzor proudu může být integrovaný v řidicí jednotce nebo součástí PDB nebo regulátorů. Pokud je proudový senzor na řidicí jednotce, PDB nebo regulátorech bez telemetrie, používá se možnost Onboard ADC. Pokud je proudový senzor na regulátorech s telemetrií, zvolte možnost ESC Sensor. Pokud na vaší koptéře není senzor napětí, ale i tak vás zajímá spotřebovávaný proud a kapacita, můžete si zapnout virtuální senzor. Virtuální senzor odhaduje proud pomocí polohy plynu. Virtuální senzor je potřeba vzdy nakalibrovat. Spotřeba proudu se pro různé motory a použité vrtule bude lišit. Pod senzory proudu a napětí je nastavení alarmů napětí baterie. Doporučujeme nechat výchozí hodnoty. V nastaveních Voltage meter a Amperage Meter kalibrujete senzory proudu a napětí. Pro kalibraci napětí doporučujeme připojit baterii do koptéry, změřit napětí baterie pomocí multimetru a nastavit Scale hodnotu tak, aby napětí změřené koptérou odpovídalo napětí změřenému multimetrem.

Další záložkou je PID Tuning ve kterém nastavujete parametry řídicího algoritmu a parametry filtrace dat z IMU jednotky.

Nastavování PID parametrů je poměrně komplikované a chce to mít již nějaké alespoň základní znalosti z teorie řízení. Nastavování filtrů a PID parametrů se v této kapitole věnovat nebudeme. Ve většině případů létá koptéra s výchozím nastavením dobře a není třeba nic měnit. Za zmínku stojí parametry RC Rate a Super Rate kterými se nastavuje rychlost otáčení koptéry v závislosti na poloze kniplu. Parametr RC Rate ovlivňuje rychlost rotace v celém rozsahu polohy kniplu, parametr Super Rate ovlivňuje rychlost rotace pouze při větších výchylkách kniplu. Běžně je chování koptéry kolem středu kniplu otupělé, aby se dalo s koptérou jemně a přesně manévrovat a chování koptéry v krajních polohách kniplu velmi agresivní, aby bylo možné dělat rychlé flipy a jiné akrobatické prvky.

Záložka Receiver slouží pro nastavení přijímače a ověření jeho funkcionality.

V levé částí okna je hodnota jednotlivých přijatých kanálů. Pokud je vše správně nastaveno, model koptéry v pravém dolním rohu reaguje na pohyby kniplů. Pořadí kanálů lze nastavit v nastavení Channel Map. Některé přijímače posílají sílu přijatého signálu na jednom z kanálů. Pokud tomu tak je, tento kanál zvolíte v nastavení RSSI Channel. Ostatní nastavení je vhodné nechat na výchozích hodnotách.

V záložce Modes přiřazujete přepínačům jednotlivé funkce.

V Betaflightu je celá řada funkcí, nicméně těch co stojí za zmínku je pár. Nejdůležitější funkce je Arm, kterou se „nastartují“ motory a koptéra se připraví k letu. Armování mějte vždy nastaveno na přepínači, který je rychle dostupný, abyste mohli koptéru v jakémkoli případě okamžitě disarmovat a motory zastavit. Angle a horizon jsou letové režimy, kdy se koptéra sama stabilizuje do horizontální polohy. V režimu horizon udělá koptéra při velké výchylce kniplu flip. Funkce air mode zajišťuje, že je koptéra plně ovladatelná i při minimálním plynu. Je to téměř nezbytná funkce pro létání akrobacie. Fukcí beeper spouštíte pípák nebo pípání motorů. Velmi užitečná funkce pro hledání koptéry ve vysoké trávě. Funkce Flip over after crash vám pomůže otočit koptéru, která je vzhůru vrtulema, zpět.

Další záložkou je záložka Motors.

V této záložce testujete funkci a pořadí motorů. Před připojením baterie se ujistěte, že máte všechny vrtule sundané. Pro povolení roztáčení motorů je třeba zakliknout přepínač v pravo I understand the risks. Poté lze pomocí táhle roztáčet jednotlivé motory. Pomocí táhla Master je možné roztočit všechny motory najednou. Zkontrolujte si, zda-li se motory točí ve správném směru a zda-li se roztáčí správný motor. Pořadí motorů a směr rotace jsou znázorněny na obrázku. V horní části obrazovky je graf, který ukazuje data z akcelerometru nebo gyroskopu. Pokud bude některý z motorů ohnutý, koptéra bude hodně vibrovat a vibrace se projeví v grafu.

V další záložce se natavuje OSD – telemetrické informace, které se zobrazí v obrazu.

Na levé straně je seznam elementů, které se v OSD zobrazí. Doporučujeme zobrazit napětí baterie (Main Batt Voltage), čas letu (Timer 2) a upozornění (Warnings). V případě, že vaše koptéra má proudový senzor, užitečná informace je spotřebovaná kapacita baterie (Mah Drawn). Uprostřed je náhled rozvržení elementů v OSD. Element v OSD přesunete v náhledu pomocí myši. V pravé části je další nastavení OSD, které je ve výchozím nastavení dobré a není třeba ho měnit. V pravo úplně dole je nastavení statistiky, která se zobrazí po disarmu koptéry (Post Flight Statistics). Tam lze vypnout prvky, které vaše koptéra neumí měřit (zpravidla rychlost, datum a další).

Předposlední záložka je nastavení černé skříňky – Blackboxu.

Blackbox slouží k ukládání veškerých dat z koptéry. Když chcete ladit parametry řidicího algoritmu, filtry a nebo jen z nějakého důvodu vaše koptéra nelétá tak, jak by měla, blackbox vám může usnadnit hledání příčiny. V nastavení Blackbox configuration volíte, kam a jak rychle se data ukládají. Některé desky mají vnitřní Flash paměť, jiné mají slot na SD kartu. Někdy je třeba použít externí modul. Doporučujeme logovat data se vzorkovací frekvencí alespoň 2kHz. Okno Onboard dataflash chip slouží pro smazání a stažení záznamů. Některé desky lze pomocí tlačítka Activate Mass Storage Device Mode přepnout do režimu, kdy se tváří jako připojená Flashka a soubory lze snadno spravovat.

Poslední záložkou je konzole (CLI).

Pomocí konzole a správných příkazů lze nastavovat celá řidicí jednotka. Popis příkazů naleznete zde. V praxi se přes konzoli nastavují pouze novinky, které jsou zaimplementovány ve firmware, ale nejsou ještě dodělány do konfigurátoru pro pohodlnější nastavení. Přes konzoli se také děla přemapování jednotlivých výstupů. Pomocí příkazu resource můžete jednotlivé funkci přiřadit pin procesoru. To se obvykle používá pro zpřeházení pořadí motorů.