searchwing-minitalon-aufbau [Digitale Elektronik und Technische Informatik]

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====== Aufbauanleitung und Inbetriebnahme ======

3D Modelle sind unter [[:searchwing-3d-modelle|]] verfügbar.

===== KnowHow =====

==== PX4 Parameter auslesen ====

  * siehe PX4 WIki ([[https://docs.px4.io/en/advanced_config/parameters.html|https://docs.px4.io/en/advanced_config/parameters.html]])

==== Flieger kalibrieren ====

  * siehe PX4 Wiki ([[https://docs.px4.io/en/config/|https://docs.px4.io/en/config/]])

==== Klebstoffe ====

  * Kleiberit 501.0 PUR: Vorsicht fließt wie Honig! Schäumt beim Trocknen, härte mit Luftfeuchtigkeit aus.
  * Uhu Por: Aufbringen, 10min warten, maximal fest zusammendrücken (Kontaktkleber)!
  * Uhu LowMelt Heißkleber: Kein Ein-/Ausschalter an der Pistole!
  * Silikonkautschuk Elastosil N2010: Gelartig, am besten mit Spritze verteilen oder in einer Tüte gleichmäßig auf Bauteil aufbringen!
  * Glasfaserklebeband 50mm/25mm: Nur mit Cutter schneiden, verklebt sonst die Schere! Hält gut auf EPO.
  * 3M Foam Dampermat: Doppelseitig mit Klebefläche versehen
  * [[:searchwing-waterproof-glue|]]

==== Schwerpunkt messen ====

  * Schwerpunktwaage zusammenstecken
  * Maximale Breite einstellen
  * Anschläge auf 72mm einstellen (auf richtige Positionierung der Skalenstange (30mm bei Plastikaufnahme) achten!
  * Gegengewichte passend verschieben, sodass die Aufliegearme austariert sind und sich frei bewegen lassen
  * Flugzeug so auflegen, dass die Flügelvorderkante an den Anschlägen ist
  * Flugzeugneigung überprüfen, ansonsten Flugzeug anpassen

==== Mini Talon Wings and Fuselage ====

=== Main Wing ===
  * Main beam: Outer diameter 10mm + 0.1mm, Inner diameter 8mm, Length 385mm
  * Main beam, wing parts of : Outer diameter 7.8mm, length: 410mm
  * Rear beam of main wing: Diameter 4mm, length: 735mm

=== Fuselage beams ===

Diameter: 4.1mm, length: 492mm

The fuselage beams are the ones from the Mini Talon. Here is: [[:searchwing-fuselage-beams|How to glue the fuselage beams (milled frame)]]

==== Power Module ====

The power module provides the 5V DC/DC converters and the MOSFET switch. [[:searchwing-powermodule-in-fuselage|How to mount the power module in the fuselage]]

==== Wing Servo Connection ====

The servos in the left and right wing control the aileron. Here is: 
[[:searchwing-wing-servo|How to build the Wing servo connection]]

==== Inner Frame ====

The inner frame connects the Wingholme with the fuselage and it carries the PixRacer and the
GPS Receiver. The frame is manufactured with 3D Print: [[:searchwing-inner-frame|How to build the inner frame]]

==== Raspberry Pis incl. connection to Powermodule and PixRacer ====

Two Raspberry Pis are mounted in the fuselage. Here is: [[:searchwing-pi-camera|How to mount the Pis and the Camera]]

The camera hole is protected with acrylic "Plexiglas kratzfest Optical HC 2mm" glas. This is available at [[https://www.plattenzuschnitt24.de/Plexiglas-Zuschnitt/Plexiglas-kratzfest/|Plattenzuschnitt24.de]]. One side of the [[https://youtu.be/Xu4dzLqhi7k|Plexiglas HC glas has a special coating to make it scratch resistant]]. The glas is glued over the hole with [[https://deu.sika.com/de/construction/produkte-a-z/sikaflex/kleben-und-dichteninderindustriellenfertigung/sikaflex-295-uv.html|Sikaflex 295-UV]]. This glue is specially designed for glueing plastic glas in maritime environments.

==== RFD868+ Telemetry Radio connection ====

The RFD868+ long range telemetry is mounted on the right side of the fuselage. Therefore the modem is connected to the pixracer and power module just before glueing the left and right fuselage parts. Here is: [[:searchwing-rfd868-mount|How to mount the RFD868+ modem.]]

==== Connectors, Cables and Switches ====

=== Servo Cable ===

We use the [[https://emaxmodel.com/es08md.html|Emax ES08MD servo]]. Servo cables come in two different coloring schemes.

  * Futaba: black = ground, red = plus, white = signal
  * JR/Graupner: brown = ground, red = plus, orange = signal

The minimum cable diameter is 0.08 mm2 (AWG30) and the maximum cable diameter is 0.5 mm2 (AWG18), which is limited by the servo standard connector. There are two different isolation materials around

  * PVC: The default material and is used by cheaper cables
  * Silicone: Higher flexibility but does not connect to glue like hot melt. They are often twisted.

The cable comes in different qualities regarding the flexibility which translates to a different number of copper wires in the cable.

  * Flexible, e.g. [[https://products.lappgroup.com/fileadmin/documents/technische_doku/datenblaetter/sonstige/DB4125000EN.pdf|0.14mm2 LiY Cable]] comes with 18 x 0.1mm wires
  * Highly flexible, e.g. [[https://www.buerklin.com/en/Products/Cables-%26-Wires/Stranded-Wires%2C-Single-Cores/Insulated-Hook-up-Wires/HELUKABEL-PVC-stranded-wire%2C-highly-flexible%2C-LifY-0-14-mm²%2C-black/p/93F1282|0.14mm2 LiFY]] comes with 72 x 0.05 wires for the same diameter.

For our application the highly flexible versions should be used because they are designed for vibration environments.

Basic servo cable could be: [[https://kabel-me.eu/details/54000|Muldental 3 x 0.14mm2 (AWG26), 72x0.05mm, PVC cable, JR color]], 5m for 6.10€.

=== Servo standard connector ===

The standard servo connectors are based on [[https://www.digikey.com/catalog/en/partgroup/mini-pv-basics/7725|FCI Amphenol Mini PV Basics+]]. There are different connectors for the AWG18-20, AWG22-26 and the AWG28-30 range. See the [[https://www.amphenol-icc.com/basics-mini-pv-47439001lf.html|product description]]. [[http://tech.mattmillman.com/info/crimpconnectors/|Crimping seems prone to errors]], so precrimped cables might be the way to go. We do not have a crimp tool for these in the lab.

  * [[https://kabel-me.eu/details/68200|Connector cable 0.14mm2, 30cm]] for 2.80€
  * [[https://kabel-me.eu/kategorie/1013|Muldental Elektronik Premium Extension Cables (better connector)]]
  * [[https://kabel-me.eu/kategorie/1023|Muldental Elektronik Basic Extension Cables]]
  * Muldental Premium extensions: 0.25mm2 ([[https://kabel-me.eu/details/68250|10cm, 4.40€]], [[https://kabel-me.eu/details/68251|25cm]])

I think in the lab we have a [[https://www.harwin.com/filter/?level=3&code=C20C&tlcode=C|clone product from Harwin]].

  * [[https://www.harwin.com/products/M20-1180042|Harwin M20 Connector]], AWG22-30, i.e. max 0.4mm2 cable

including the [[https://www.harwin.com/products/Z20-320|Harwin M20 crimp tool]].

The housings and connectors of [[https://forum.pololu.com/t/pre-crimped-0-1-pitch-wires-and-amp-fci-mini-pv-connector-housings/10430|different manufacturers seem not to fit]], i.e. the Harwin M20 connector does not fit in the FCI housing.

=== Servo cable watersealed connector M5 ===

The wings must be removable and the fuselage must be watersealed. Therefore the servos in the wings are connected with a

  * [[https://tensility.com/connectors/m5-connectors?connector-number-of-contacts=3|Tensility M5 connectors]]
  * [[https://www.digikey.de/product-detail/de/50-00601/839-1556-ND|Tensility M5 3-pin plug]], IP67, AWG26 (0.14mm2), 2.94€
  * [[https://www.digikey.de/product-detail/de/50-00604/839-1558-ND|Tensility M5 3-pin socket]], IP67, AWG26 (0.14mm2), 3.04€

Alternative from NorComp:

  * [[https://www.norcomp.net/series/m5-series-circular-connector|NorComp M5 3-pin connector]], IP67, Cable AWG26 - AWG28
  * [[https://www.digikey.de/products/de?keywords=850-003-103RLU4|850-003-103RLU4]] - 3 position, male connector, gold plated, 5.70€ each
  * [[https://www.digikey.de/products/de?keywords=850-003-203RLU4|850-003-203RLU4]] - 3 position, female connector, gold plated, 6.00€

=== Battery cable ===

Also for the battery a highly flexible cable should be used.

  * [[https://kabel-me.eu/details/55043|Muldental 2.5mm2, 651x0.07mm, Silicon cable]] 6.90€ for 4m (1.70€/m)
  * [[https://kabel-me.eu/details/58368D|XT60 with 30cm 2.5mm2 cable - prefconfigured]] 4.20€

=== Power cable for Telemetry and Pi ===

The RFD868 telemetry modem and the Raspberry Pi are powered from an extra power supply. Both have the 2.54 mm standard connectors. Therefore this can be connected with the servo cable connectors. Suitable might be:

  * [[https://kabel-me.eu/details/59183|Muldental Premium 0.5mm2 20cm power connector]] 1.80€
  * [[https://kabel-me.eu/details/59145|Muldental premium 0.5mm2 30cm servo connector]] 3.10€

=== JST-GH Connector and Cable for PixRacer ===

The Pixracer, the mRobotics power module and the mRobotics GPS have [[https://jst.de/product-family/show/89/gh|JST-GH]] connectors. The crimping again requires special tooling. But there are precrimped cables.

  * [[https://www.digikey.de/product-detail/de/jst-sales-america-inc/AGHGH28K305/455-3074-ND/6009450|AWG28 (0.08mm2) 30cm JST-GH cable]] at 0.40€ per cable.
  * [[https://www.digikey.de/product-detail/de/jst-sales-america-inc/GHR-06V-S/455-1596-ND/807818|JST-GH 6pin connector]] for UART and power
  * [[https://www.digikey.de/product-detail/de/jst-sales-america-inc/GHR-05V-S/455-1595-ND/807817|JST-GH 5pin connector]] for RC in (PPM/SBUS)
  * [[https://www.digikey.de/product-detail/de/jst-sales-america-inc/GHR-04V-S/455-1594-ND/807816|JST-GH 4pin connector]] for FrySky port

=== Switch for Battery (Watersealed) ===

It should be possible to switch off the battery from the outside. This requires a watersealed solution.

  * [[https://www.reichelt.de/wippschalter-2x-aus-schwarz-i-o-wippe-1932-3112-p154434.html|Marquardt 1932.3112 IP65 on/off switch]] 2.99€, 13g

A smaller alternative with 10A max current is

  * [[https://www.conrad.de/de/search.html?search=1588062|SCI switch from Conrad]] 

The (initial) on-resistance of 100mOhm of the Marquard switch will result in 10W Power consumption at 10A. A better approach is to use the switch to control the MOSFET. A schematic for the power switch including the MOSFET is here: 

  * [[https://easyeda.com/editor#id=20aba1b75d594f2ea91e92b3c971e597|EasyEDA - SearchWingBatSwitch]]
  * [[https://www.digikey.de/product-detail/de/infineon-technologies/BSC010N04LSATMA1/BSC010N04LSATMA1CT-ND/4318664|BSC010N04 MOSFET Datasheet]]

=== Battery charging plug ===

To charge the battery from outside a watersealed plug is required

  * [[https://www.digikey.de/product-detail/de/RASPC10S/SC1935-ND|Switchcraft RASPC10S charging plug]], IP68, 4.74€, 10A
  * [[https://www.digikey.de/product-detail/de/PJCAP/SC2533-ND|Switchcraft sealing cap]], 1.20€
  * [[https://www.digikey.de/product-detail/de/CAS10KS07984/SC2242-ND|Switchcraft Charge Cable 2m]], 10A, 18€

===== Montage Rumpf und Halterungen =====

==== Antriebsstrang ====

  * Kabel ESC-Motor vorbereiten (Verlängerung durch den Schott)
  * Zum ESC hin mit blauen Lötmuffen verbinden
  * Zum Motor hin Bananenbuchsen anlöten (Gegenstück des Motorkabels)
  * ESC mit Kabel an PowerModule anlöten
  * Kabel Akku-PowerModule anlöten
  * Schott (XPS) Kabeldurchführung ESC-Motor im unteren Drittel einzeln einkleben (Kleiberit 501.0 PUR)

==== Servos wasserdicht ====

  * O-Ring zwischen Servohorn und Metallgetriebe aufbringen
  * Silikonkautschuk Elastosil N2010 mit Spritze auf den Gehäusenähten und den Schrauben aufbringen
  * Mind. 24h trocknen lassen
  * Ruderhorn Loch bohren (passend Federstahl)
  * Servohorn mittig in Neutralstellung aufschrauben
  * Ruderhorn mit Uhu Por auf Tragflächenruder und V-Tail Ruder einkleben
  * Ruderanlenkungen abzwicken (2x 8mm, 2x10mm)
  * Ruderanlenkungen abkanten (Servo- und Ruderhornseite 180° versetzt)
  * Ruderanlenkung einfädeln
  * Servokabel mit M5-Steckern vorbereiten
  * Servo in Tragfläche mit Uhu Por einkleben
  * Aussparung für M5 Stecker und Buchse in Tragflächen einbringen (Cuttermesser, Heißdraht)
  * Servokabel bis 5cm vor M5 Stecker in Tragfläche einkleben (Heißkleber)
  * Maximalausschläge mit Servotester prüfen
      * Servo dreht gleichmäßig
      * Servo brummt nicht
      * Servohorn kommt nicht an das EPO
      * Ruderstange berührt nicht das EPO
      * Ruderstange biegt sich nicht durch

==== V-Tail anbringen ====

  * Ruderhorn einkleben (Uhu Por)
  * Wasserdichte Servos in V-Tail einkleben (Uhu Por)
  * Servokabel in Kanal verlegen
  * Telemetrieantenne 868MHz ins rechte V-Tail einbringen (Loch mittig zwischen vordere Kante und Servoaussparung bohren/schmelzen)
  * V-Tail mit geklebten Servos einkleben (Uhu Por) (auf Kabeldurchführung in den Rumpf achten!)

==== Flügel zusammenbauen ====

  * Ruderhorn einkleben
  * Kabelkanalabdeckung abnehmen
  * Großes Kohlefaseraufnahmerohr und Fixierung verkleben (Uhu Por)
  * Wasserdichte Servos einkleben (Uhu Por)
  * Servokabel in Kanal verlegen
  * Kabelkanalabdeckung an M5-Stecker anpassen
  * Kabelkanalabdeckung verkleben (Uhu Por)
  * Servo und Kabelkanal mit Klebeband (Glasfaserklebeband 25mm) abkleben und plan an Tragfläche anpassen

==== Deckel anpassen ====

  * An der hinteren Kohlefaserrohrführung mit Klebeband verstärken (Glasfaserklebeband 50mm)
  * Aus dem Rumpf seitlich zwei 10mm breite Stücke von vorne bis zur großen Kohlefaserrohrdurchführung vorsichtig herrausschneiden
  * Diese herrausgeschnittenen Teile nun seitlich am Deckel (vorne) passend ankleben (Uhu Por)

==== Rumpf abdichten ====

  * WICHTIG: Der Objektivauschnitt für den Pi wird seperat abgedichtet!
  * Lochstopfen aus Depron ausschneiden
  * Rumpfnähte und Löcher reinigen (fusel- und fettfrei)
  * Lochstopfen in die entsprechenden Rumpflöcher kleben (Kleiberit 501.0 PUR)
  * Pi Kameras in die Rumfpfhälften einkleben (Kleiberit 501.0 PUR)
  * Zusammengeklebten Rumpf mit Bootslack lackieren

==== Rumpf zusammenbauen ====

Linke Rumpfhäfte
  * Rahmen einkleben (Uhu Por)
  * Autopilot mit Rahmengrundplatte einschrauben
  * PowerModule einkleben (Uhu Por / Heißkleber)
  * Motorhalterung einkleben (Uhu Por)
  * ESC einkleben (Uhu Por / Heißkleber)
  * PiZero W einkleben (Uhu Por / Heißkleber)
Rechte Rumpfhälfte
  * PiZero W einkleben (Uhu Por / Heißkleber)
  * RFD868+ mit Halterung einkleben (Uhu Por)

==== Autopilot ====

  * Pixracer mit Servorail nach hinten oben mit dem Foampad auf die Rahmengrundplatte kleben
  * GPS ohne Gehäuse auf GPS-Mount schrauben (M2,5x4mm mit Unterlegscheibe, PH0, nicht metrisch) (auf Ausrichtung achten! Pfeil vorne)
  * Buzzer und SafetySwitch mit Kabelbinder unter der Rahmengrundplatte montieren
  * FrySky R-XSR wird vor dem Rahmen an die linke Rumpfhältenwand geklebt
    * Um nachträglich eine neue Fernbedienung binden zu können, wird der Empfänger so platziert, dass der Knopf von außen gedrückt wreden kann.
    * An entsprechender Stelle den Rumpf durchstossen und ein Stück Filament o.Ä. einbringen, so dass der Knopf damit gedrückt werden kann.
    * Die Stelle danach mit Heißkleber versiegeln

==== Motor montieren ====

  * Motorkreuz an Motor schrauben (M3x6mm, PH1, metrisch mit Senkkopf)
  * Motorkreuz an Motormount schrauben (M3x10mm, PZ1, nicht metrisch)
  * Einpressmuttern in die Motorhalterung einpressen (Muttern warmmachen und mit Zange einpressen)
  * Motormount einkleben (Uhu Por), vorzugsweise erst in die linke und beim Rumpf zusammenkleben dann in die rechte Hälfte
  * WICHTIG: Der Drehsinn! Wenn man von hinten aufs Flugzeug guckt, muss der Propeller sich im Uhrzeigersinn drehen! Sollte der Propeller in die falsche Richtung drehen, so mögen das rote und gelbe Kabel getauscht werden. (Am besten mit einem Stück Klebeband und nicht mit dem Propeller testen, Schnittgefahr!)

==== Inbetriebnahme des Autopiloten (Pixracers) ====

  * QGroundControl herunterladen/starten [[http://qgroundcontrol.com/|QGroundControl]]
  * pixracer Autopilot mit QGroundControl verbinden
  * Autopilot abstecken und erneut anstecken
  * Der Autopilot wird automatisch erkannt
  * Wenn der Autopilot erkannt wurde, die gewünschte Firmware (Ardupilot neuste Version) auf den Autopiloten aufspielen
  * Airframe auswählen (V-Tail → Mini Talon)
  * Airspeed sensor deaktivieren ? Parameter/Circuit Breaker/cbrk_airspd_chk auf maximalen Wert setzen: 162128
  * Sensoren kalibrieren (Anleitung des Programms folgen)
  * RC Empfänger verbinden (Port:RC)
  * RFD900 (Telemetrie) verbinden (Port:TL1)
  * Netzteil verbinden (Port:PWR) → von Energieversorgung der Motorsteuerung kommt der Strom
  * Flight Mode Setup: Einen Channel auswählen der mit einem Schalter verbunden ist und diesem die drei Flugmodi (STABILIZED,ALTTITUDE,MISSION) zuweisen.
  * Flight Mode Setup: Einen anderen Channel auswählen der mit einem Schalter verbunden ist und diesem in einer Stellung den Flugmodus RETURN zuweisen.

==== Ansteuerung Servorail ====

Airframe “Plane V-Tail”, Name “X-UAV Mini Talon” in der PX4 Dokumentation ([[http://docs.px4.io/en/airframes/airframe_reference.html#plane-v-tail|http://docs.px4.io/en/airframes/airframe_reference.html#plane-v-tail]]).

Bei Ardupilot werden die entsprechenden Servofunktionen als Parameter eingestellt ([[http://ardupilot.org/plane/docs/servo-functions.html|http://ardupilot.org/plane/docs/servo-functions.html]]).

  * Pin 6: Leer
  * Pin 5: Querruder rechts (aileron right)
  * Pin 4: V-Leitwerk rechts (v-tail right)
  * Pin 3: ESC
  * Pin 2: V-Leitwerk links (v-tail left)
  * Pin 1: Querruder links (aileron left)

==== Kontrolle der Servokonfiguration ====

  * Querruder (Aileron)
      * Querruder nach rechts → rechte Klappe nach oben. linke Klappe nach unten
      * Querruder nach links → rechte Klappe nach unten, linke Klappe nach oben
  * V-Leitwerk (V-Tail)
      * Höhenruder gezogen → beide Klappen gehen gleichsinnig nach oben
      * Höhenruder gedrückt → beide Klappen gehen gleichsinnig nach unten((1))  </sup>

===== Waterproofing the servos (alternativ way) =====

One interesting article on Instructables on this topic:[[https://www.instructables.com/id/Waterproof-your-servo-motors/|https://www.instructables.com/id/Waterproof-your-servo-motors/]]

1. Make the housing waterproof

* I used "Curil", a standard sealing compound. * Open the servo and put the sealant an all touching surfaces * also put sealant to the cable, where it leads through the housing

{{:servo_sealant.jpg?400|servo_sealant.jpg}}

2. Insert a O-Ring under the horn

* remove the horn * add a 1mm thick o-ring * add some lubrication. I used "CRC Multilube" - attention - lubrication has to be compatible with the rubber of the sealant. Don't use silicon rings with silicon lubricant. * screw the horn back on

{{:servo_oring.jpg?400|servo_oring.jpg}}

[[http://wiki.rc-network.de/index.php/V-Leitwerk|http://wiki.rc-network.de/index.php/V-Leitwerk]]

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