4. Подключение, установка и распиновка платы автопилота

Распиновка платы АП представлена на рисунке ниже.

В плату АП подключается модуль СТДАПП, либо специализированный приемник проекта. Кроме того, имеется разъем для подключения композитного видео и снятия звука. Имеется разъем для подключения GPS антенны и USB для связи с ПК.

4.1 Подключение платы АП к PC хосту

Для подключения АП к ПК хосту используется USB кабель с mini-usb типом разъема. Подключение не требует дополнительного источника питания платы АП. Все необходимое питание АП берет с USB разъема, при этом запитка СТДАПП НЕ ПРОИСХОДИТ!!! Для запитки СТДАПП необходимо иметь и использовать отдельную батарею. В то же время плата АП может взять питание от СТДАПП. При одновременном питании от СТДАПП и USB плата АП будет работать от USB питания. При этом при выдергивании USB разъема переход на питание от СТДАПП происходит автоматически и внутреннего сброса АП не происходит. Это надо иметь ввиду при передергивании USB с целью сброса состояния самого USB соединения.

При первичном подключении АП с прошивкой через USB, ПК найдет устройство STM32 Virtual Comport. Вам необходимо установить драйвера, которые можно скачать с сайта проекта, либо с сайта производителя ST.COM. На сайте проекта необходимые драйвера для WindowsXP находятся в разделе Download и называются VCP_V1.3.1_Setup.exe. После установки драйверов и передергивания USB ПК найдет драйвера и установит. Если же этого не происходит, необходимо в ручную указать путь, откуда брать драйвера. Обычно после установки по умолчанию это будет путь c:\Program Files\STMicroelectronics\Software\Virtual COM Port Driver\. После этого ОС должна найти и поставить драйвера.

Если драйвера виртуального COM порта встали нормально, то в системе появится новый COM порт из верхнего диапазона. Вам необходимо посмотреть его номер в списке системных устройств и оборудования. Предположим новый порт встал как COM18. Далее нам необходимо подключиться к консоли АП. Для этого сначала подключаемся любой программой для работы с COM портом в режиме терминала и открываем наш новый порт COM18. В качестве программы консоли можно скачать с сайта проекта XShell4.

Открываем свою консольную программу и настраиваем соединение с COM18. Подключаемся к COM18 и нажимаем <Enter>. Должны увидеть приглашение в виде стрелки и мигающего курсора:

=>

Дальнейшие действия и команды описаны в разделе 5

4.2 Схема запитки платы АП

Запитывание платы АП может происходить либо от СТДАПП модуля, либо от USB. Второй вариант наиболее актуален при работе в связке с ПК. Первый вариант – используется во время полетов и других тестов. Для запитки по каналу разъема СТДАПП необходимо подавать строго 3.5 – 3.6 В. Превышать нельзя, делать меньше не желательно. При превышении, паленый МК и пара датчиков гарантированы, а при пониженном питании вероятна неустойчивая работа I2C шины MEMS датчиков. При одновременном питании от двух вариантов потребление будет происходить от USB. При этом при отключении USB АП автоматически переходит на питание от СТДАПП. Поэтому для обеспечения общего сброса необходимо обесточить как СТДАПП так и АП.

4.3 Подключение видео и аудио от видео-передатчика

Подача композитного видео сигнала с камеры должна производиться на левый нижний разъем. Наложение ОСД осуществляется аддитивным методом, поэтому видео вход одновременно является и выходом. То есть, сигнал видео должен соединяться с камерой, АП и передатчиком по схеме «ЗВЕЗДА».

Кроме того, камера не должна снимать постоянную составляющую с видео сигнала. То есть, камеры с разделительным конденсатором на выходе, работать не будут, синхронизация с них не распознаётся.

Аудио выход берется с того же разъема с крайнего пина. Подается на прямую в видео передатчик, либо на смеситель с другим звуком.

4.4 Подключение интегрированного GPS модуля

На плате АП присутствует интегрированный GPS модуль. Он может быть использован как с пассивной антенной так и с активной. Пассивная керамическая антенна уже присутствует на плате, поэтому не требует дополнительных манипуляций. Однако не всегда пассивная антенна может найти спутники и перейти в режим слежения. Мощный видео передатчик может являться причиной неудовлетворительной работы GPS с пассивной керамической антенной. В таком случае решение проблемы – приобретение и использование активной GPS антенны. Подходит любая с SMA-Male разъемом. Интегрированный GPS модуль автоматически подает питание на активную антенну без дополнительных конструктивных доработок. Разъем SMA-Female для подключения активной GPS антенны на плате уже предусмотрен и установлен.

После подачи питания, индикатором работы GPS является зеленый светодиод Led1. Если он горит, значит спутники не найдены. Если он мигает, значит спутники найдены и модуль перешел в режим «слежение». Не стоит искать GPS в глубине комнаты, положите устройство на окно и подождите. С керамической пассивной антенной ждать захвата можно более 5минут. С активной антенной захват происходит, как правило, в течение 1 мин.

4.5 Назначение кнопок и светодиодов на плате АП

Для управления на плате АП предусмотрено 2 кнопки.

Кнопка TS1 – используется для ввода платы АП в состояние апгрейда прошивки МК. Для перехода в режим программирования необходимо нажать кнопку и, не отпуская ее, вставить USB кабель от ПК. Подробно об обновлении прошивок написано в разделе 1.

Кнопка TS2 – используется для установки всех настроек в состояние по умолчанию. Для этого необходимо нажать TS2 и, удерживая ее, подать питание на плату АП любым способом. Кнопка удерживается, пока не начнет мигать красный светодиод. После этого кнопку можно отпустить. Все настройки сброшены. Дальнейшие действия по сохранению дефолтных настроек пользователь предпринимает сам через командную консоль АП.

Светодиод LED1 (зеленый) – состояние GPS. Горит – нет захвата, идет поиск спутников. Мигает – есть захват, идет «слежение».

Светодиод LED2 (желтый) – обнаружение и тест датчиков, либо статус обнаружения GPS модуля. Если после сброса горит, то произошла ошибка тестирования датчиков. Если погас и через несколько секунд загорелся, то GPS модуль найден и установлена коммуникация. Если замигал в процессе работы, то произошел останов по причине сбоя I2C шины.

Светодиод LED3 (красный) – состояние коммуникации с СТДАПП модулем. Горит – модуль не найден, либо обрыв связи с модулем. Не горит – модуль найден, идет обмен пакетами. Мигает – связь USB активирована, идет обмен по USB с ПК, при этом связь с СТДАПП не индицируется (светодиод может гореть и при нормальной связи с СТДАПП). До обнаружения GPS модуля после системного сброса LED3 горит.

4.6 Установка платы АП внутрь самолета

При установке платы АП внутрь самолета необходимо руководствоваться следующими правилами:

-      Та сторона платы, куда указывает красная стрелка на рисунке, должна смотреть в сторону носа самолета.

-      Та сторона, на которой установлен МК, должна смотреть вверх(в небо), по ходу полета самолета.

-      При установке допускаются небольшие разумные крены в ту или иную сторону. Крены балансируются в последствии программно через консоль или сбросом референсного положения перед взлетом.

-      Поскольку на плате есть компас, который чувствителен к сильным магнитным полям, то рекомендуется располагать плату АП внутри фюзеляжа подальше от мотора, в котором присутствуют магниты.

4.7 Прочие вещи, которые необходимо знать при проектировании размещения АП внутри самолета и не только

Кроме того, рекомендуется принимать во внимание:

-      Толстые провода, в которых текут большие токи, могут запросто быть источником магнитных помех для компаса.

-      У некоторых самолетов магниты присутствуют не только в моторе, но и в креплениях крышек отсеков.

-      Рекомендуется принять меры для защиты оголенных частей платы АП, от случайных замыканий и прикосновений любых других незапланированных оголенных проводов или разъемов. В противном случае пшик и дым гарантирован.

-      С обратной стороны USB разъема находится стабилизатор, который греется при подключенном USB. Категорически не рекомендуется лишать эту маленькую трехногую микросхему естественной вентиляции при работе от USB. Обычно такое происходит на диване, когда включили USB, бросили на диван и забыли. Оставляйте щель для вентиляции этой микросхемы. При помещении АП в термоусадку прорежьте для нее дырку, пусть она имеет возможность охлаждаться, многого ей не надо.

-      Настраивать и калибровать компас не всегда возможно в некоторых, на первый взгляд идеальных помещениях. Не факт, что вас дома или на работе магнитная обстановка хорошая.

-      Не стоит помещать плату АП в вакуумный отсек на самолете. Высотомер-барометр хочет видеть атмосферное давление, а не как вы умеете создавать вакуум вокруг платы АП. Не стоит так же закрывать дырку барометра термоусадкой, прорежьте в этом месте аккуратную маленькую дырочку.

-      Не стоит помещать плату в упор регулятора хода либо прислонять к батарее. АП немного нагревается естественным образом от МК и GPS модуля, но не стоит греть его дополнительно. Кроме того, это может сбить с толку термометр внутри барометра.

-      Математический алгоритм IMU АП обладает некоторым запасом виброустойчивости, которого достаточно почти для всех тяжелых случаев «грамотного» сетапа самолета и несбалансированных ходовых винтов. Однако не стоит пренебрегать виброизоляцией, если конструктивно это возможно и несущественно затрудняет сетап. В любом случае первый облет должен совершаться максимально внимательно на достаточной высоте и под визуальным контролем пилота, чтобы иметь возможность перехватить ручное управление при отказе искусственного горизонта.

-      Наличие АП на борту самолета не отменяет наличия мозга у пилота. Перед любым дальним рейсом, сразу после взлета необходимо проверить работу автовозврата и только после этого, рассчитав и приняв во внимание, куда дует ветер и хватит ли самолету сил вернуться, лететь за пределы зоны визуального контроля.