DIY Quadrocopter – Part5 – Basic Setup Multiwii 2.3

Hier werde ich mal versuchen die grundlegenden Einstellungen zu erklären:
Der Copter ist ein QuadX, SimonK Regler, AIO Board von HK und GPS.

SECTION 1 – BASIC SETUP:
Hier werden die Grundeinstellungen (wie der Coptertyp, die verwendeten Sensoren usw.) des Copters definiert. Diese Einstellungen müssen eingestellt werden, damit der Copter überhaupt funktionieren kann.

The type of multicopter:
Hier wird die Coptervariante oder die Funktion des zu programmierenden Boards (z.B. als Kameragimbal) ausgewählt. Für meinen Beispielcopter Quadrocopter wird QUADX definiert.

/**************************    The type of multicopter    ****************************/
//#define GIMBAL
//#define BI
//#define TRI
//#define QUADP
    #define QUADX
//#define Y4
//#define Y6
//#define HEX6
//#define HEX6X
//#define HEX6H  // New Model
//#define OCTOX8
//#define OCTOFLATP
//#define OCTOFLATX
//#define FLYING_WING
//#define VTAIL4
//#define AIRPLANE
//#define SINGLECOPTER
//#define DUALCOPTER
//#define HELI_120_CCPM
//#define HELI_90_DEG

Motor minthrottle:
Dies ist der Wert den der ESC bei minimaler Drehzahl = Leerlaufdrehzahl bekommt. Nach dem Starten und mit dem Steuerknüppel ganz unten drehen die Motoren mit der hier definierten Drehzahl. Bei der minimalen Drehzahl gibt es auch keine Korrekturwirkung des FCs, auch wenn der Copter ausgelenkt wird. Der FC beginnt zu korrigieren, sobald MinThrottle überschritten wird. Man kann die minimale Drehzahl je nach ESC Typ geändert werden. Die Motoren sollten im Leerlauf rund laufen, nicht vibrieren und nicht zu hoch drehen.
Man kann die Leerlaufdrehzahl auch individuell an den Copter anpassen. Dazu aktiviert man #define MINTHROTTLE 1150 // (*). Diese gilt universell und kann nach Belieben geändert werden. Dabei ist darauf zu achten, dass die Drehzahl nicht zu hoch ist. Wenn man eine recht hohe Leerlaufdrehzahl auf einen sehr leichten Copter einstellt, kann es passieren, dass der Copter schon bei minthrottle abheben würde. Dann könnte man nie sinken, da der Copter auch bei kleinster Drehzahl steigt. Die MinThrottle sollte so eingestellt werden, dass alle Motoren gleichmäßig drehen und nicht einer hinterherhinkt/einer viel höher dreht.
Da ich für den Beispiel QuadX Regler mit SimonK benutze, wird eine MinThrottle von 1064 (speziell für SimonK-ESCs) eingestellt.

/****************************    Motor minthrottle    *******************************/
/* Set the minimum throttle command sent to the ESC (Electronic Speed Controller)
This is the minimum value that allow motors to run at a idle speed  */
//#define MINTHROTTLE 1300 // for Turnigy Plush ESCs 10A
//#define MINTHROTTLE 1120 // for Super Simple ESCs 10A
    #define MINTHROTTLE 1064 //special ESC (simonk)
//#define MINTHROTTLE 1050 // for brushed ESCs like ladybird
//#define MINTHROTTLE 1150 // (*) (**)

Motor maxthrottle:
Dieser Wert ist der Wert der bei Maximaldrehzahl (bei vollem Knüppelausschlag) an den ESC geschickt wird. Je nach Coptergewicht und Motoren kann die Höchstdrehzahl bis auf 2000 erhöht werden. Normalerweise ist der Standartwert mehr als ausreichend.
Hier lasse ich meistens den Standardwert.

/**************************** Motor maxthrottle *******************************/
/* this is the maximum value for the ESCs at full power, this value can be increased up to 2000 */
#define MAXTHROTTLE 1850

Mincommand:
Die Zahl gibt den Wert an, der an die ESC gesendet wird, solange der Copter nicht scharf gestellt (armed) ist. Wenn die ESCs auf dem Multicopter beim Einschalten ununterbrochen Piepen, dann ist vermultich dieser Wert zu hoch und muss abgesenkt werden (teilweise hinunter bis auf 900). Normalerweise ist der Standartwert mehr als ausreichend.

/**************************** Mincommand *******************************/
/* this is the value for the ESCs when they are not armed
in some cases, this value must be lowered down to 900 for some specific ESCs, otherwise they failed to initiate */
#define MINCOMMAND 1000

I²C-Speed:
Je nachdem was ausgewählt ist (durch Entfernen der Schrägstriche) ist die Taktfrequenz des I²C Busses bei 400kHz (ist schneller -> mehr Daten = besser). Außer für Original WiiMotionPlus und Nunchuck können für fast alle Sensoren 400000L (400kHz) ausgewählt werden.

/********************************* I2C speed ***********************************/
//#define I2C_SPEED 100000L //100kHz normal mode, this value must be used for a genuine WMP
#define I2C_SPEED 400000L //400kHz fast mode, it works only with some WMP clones

Interne I²C Pull-Ups:
Die beiden Signalleitungen des I²C Busses benötigen Pul-Ups, um undefinierte Zustände zu vermeiden (siehe Bus-Systeme/I²C Bus). Interne Pull-Ups sind im Prozessor integrierte, zuschaltbare Widerstände und können durch diese Zeile aktiviert werden. Interne Pullups muss normalerweise nur für Original WiiMotionPlus Hardware aktiviert werden. Heute werden externe IMUs mit mehreren Sensoren oder AIO-Boards verwendet. Diese haben die Pull-Ups bereits auf dem Board integriert, wodurch man die internen Pull-Ups nicht aktivieren muss.
Das NanoWii als auch die 10DOF IMU haben Pull-Ups auf dem Board, wodurch die internen nicht aktiviert werden.

/*************************** Internal i2c Pullups ********************************/
/* enable internal I2C pull ups (in most cases it is better to use external pullups) */
//#define INTERNAL_I2C_PULLUPS

boards and sensor definitions:

Hier warden die benutzten Sensoren definiert. Es gibt einerseits fertige Sensorboards zur Auswahl, als auch jeden Sensor einzeln. Die Sensorauswahl wird mit jeder neuen Softwareversion ständig erweitert und neue Sensoren / Sensorboards in der Software aufgenommen. Also immer erst schauen ob das Board vorhanden ist. Wenn ja, dann brauchen die Sensoren nicht einzel aktiviert werden.

Kombinierte Sensoren/ Sensorboards:
In diesem Abschnitt können die bereits eingetragenen Sensorboards aktiviert werden. Dabei wir die Orientierung schon richtig eingestellt und man muss sich nicht um die Sensororientierung kümmern (am Sensorboard ist meist ein Pfeil drauf, der zur Copterspitze/nach vorne zeigen soll). Eine Kontrolle sollte aber dann doch in der GUI gemacht werden, da es auch mal Fehler geben kann bzw. das Board verdreht eingebaut ist.
Das NanoWii ist als fertiges Sensorboard aktivierbar, ebenso wie die CRIUS AIO (Beispielcopter) und einige weitere AIO-FCs. Wenn weitere Sensoren wie ein Baro oder ein MAG angeschlossen werden, müssen diese bei „Independent sensors“ aktiviert werden. Anmerkung: sowohl für das Crius AIO V1.1 und das Crius AIO V2.0 als auch die Hobbyking Kopie Multiwii and Megapirate AIO Flight Controller muss als Sensoren #define CRIUS_AIO_PRO_V1 aktiviert werden.
Als Beispiel wird hier das CRIUS_AIO_PRO_V1.

/************************** Combined IMU Boards *******************************/

//#define FLYDUINO_MPU       // MPU6050 Break Out onboard 3.3V reg
 #define CRIUS_AIO_PRO_V1
//#define DESQUARED6DOFV2GO  // DEsquared V2 with ITG3200 only
//#define DESQUARED6DOFV4    // DEsquared V4 with MPU6050
//#define LADYBIRD

Einzelne Sensoren:
Da nicht alle IMUs (Sensorboards) bereits eingetragen sind und laufend neue hinzukommen, gibt es die Möglichkeit, verschiedene Sensoren einzeln zu aktivieren. Falls ein Sensorboard benutzt wird, dass nicht bei Kombinierten Sensoren zu finden ist, muss jeder Sensor, der auf dem Board verbaut ist, einzeln aktiviert werden.

Als Beispiel: Es wird angenommen, die oben bei IMU-Boards aktivierte 10DOF (MPU6050, HMC5883, MS5611) nicht als kombinierter Sensor definierbar. Deshalb müssten alle Sensoren einzeln aktiviert werden.

/*************************** independent sensors ********************************/
/* leave it commented if you already checked a specific board above */
/* I2C gyroscope */
//#define WMP
//#define ITG3200
//#define MPU3050
//#define L3G4200D
      #define MPU6050       //combo + ACC
//#define LSM330        //combo + ACC

/* I2C accelerometer */
//#define NUNCHUCK  // if you want to use the nunckuk connected to a WMP
//#define MMA7455
//#define ADXL345
//#define BMA020
//#define BMA180
//#define BMA280
//#define NUNCHACK  // if you want to use the nunckuk as a standalone I2C ACC without WMP
//#define LIS3LV02
//#define LSM303DLx_ACC
//#define MMA8451Q

/* I2C barometer */
//#define BMP085
     #define MS561101BA

/* I2C magnetometer */
//#define HMC5843
     #define HMC5883
//#define AK8975
//#define MAG3110

/* Sonar */ // for visualization purpose currently – no control code behind
//#define SRF02 // use the Devantech SRF i2c sensors
//#define SRF08
//#define SRF10
//#define SRF23

/* ADC accelerometer */ // for 5DOF from sparkfun, uses analog PIN A1/A2/A3
//#define ADCACC

Falls man das Sensorboard so eingebaut hat, dass die auf dem Board vorgegebenen Richtung nicht mit der tatsächlichen übereinstimmt, kann dies in der GUI kontrolliert und in der Software umgestellt werden. Man kann die Achsen beliebig negieren oder vertauschen, solange bis der Copter in der GUI immer gleich mit der Auslenkung reagiert, detailliere Anleitung siehe unten, Einstellungen mit der GUI. Deshalb kann man die Orientierung der Sensoren in der Software drehen, sodass sie die Einbaurichtung als Vorne erkennen.

/* enforce your individual sensor orientation – even overrides board specific defaults */
//#define FORCE_ACC_ORIENTATION(X, Y, Z)  {imu.accADC[ROLL]  =  Y; imu.accADC[PITCH]  = -X; imu.accADC[YAW]  = Z;}
//#define FORCE_GYRO_ORIENTATION(X, Y, Z) {imu.gyroADC[ROLL] = -Y; imu.gyroADC[PITCH] =  X; imu.gyroADC[YAW] = Z;}
//#define FORCE_MAG_ORIENTATION(X, Y, Z)  {imu.magADC[ROLL]  =  X; imu.magADC[PITCH]  =  Y; imu.magADC[YAW]  = Z;}

Falls eine Drehung von genau 45° um die YAW-Achse benötigt wird, kann diese auch direkt eingestellt werden.
Beispiel: Man baut seinen Copter in + Bauweise auf und kommt dann drauf, dass man eigendlich doch lieber im X-Modus fliegen würde. Man muss jetzt nicht den gesamten Aufbau ändern, man kann in der Software die Orientierung des Boards ganz einfach um 45° verdrehen, sodass man dann ganz einfach im X Modus fliegen kann (dazu muss noch bei Copter-Typ der X-Copter aktiviert werden).

/* Board orientation shift */
/* If you have frame designed only for + mode and you cannot rotate FC phisycally for flying in X mode (or vice versa)
* you can use one of of this options for virtual sensors rotation by 45 deegres, then set type of multicopter according to flight mode.
* Check motors order and directions of motors rotation for matching with new front point!  Uncomment only one option! */
//#define SENSORS_TILT_45DEG_RIGHT        // rotate the FRONT 45 degres clockwise
//#define SENSORS_TILT_45DEG_LEFT         // rotate the FRONT 45 degres counterclockwise

DIY Quadrocopter – Part4 – ESC Regler vorbereiten

Da ich natürlich beim Herstellen eines Multicopters immer auch auf die Optik schaue, hier mal eine bebilderte Anleitung zum Verschönern. Hier habe ich die Fotos gemacht für einen Quadrocoter der vorn Rot und hinten Schwarz wird. Dementsprechend die Farbgestaltung.

IMG_4587Original Regler aus der Tüte.IMG_4588

Hier sind schon mal die 3,5mm Goldkontaktbuchsen angelötet.IMG_4589

Die Ferritringe kneife ich ab. Benötige ich bei einer 2,4GHz Fernbedienung nicht mehr. Relikt aus der alten 35 MHzZeit.IMG_4590

IMG_4591Die benötigten Zusatzkabel in Rot und Schwarz.IMG_4592 IMG_4599

Entfernen des alten Schrumpfschlauches.IMG_4600

Neue Kabel angelötet bzw. untereinander getauscht.IMG_4601 IMG_4602 IMG_4603

Schrumpfschlauch über die Kontakte und über den kompletten Regler. Ich finde das Ergebnis kann sich sehen lassen.

ESC Regler mit SimonK Software flashen

Warum die Software des Reglers flashen? Es gibt doch Programmierkarten für fast alle Regler zu kaufen mit denen es möglich ist die bestimmte Daten zu verändern. Das ist grundsätzlich richtig nur lassen sich nicht alle Werte ändern. Hier greift die veränderte Firmware die speziell für Multicopter entwickelt wurde.
Die Regelfrequenz z.B. sollte veränderbar sein. Ein SimonK-ESC verarbeitet das 490kHz-PWM-Signal von der Flugsteuerung locker, was ein normaler „Serien-ESC“ nicht schafft (die schaffen das nicht und steigen irgendwann aus).
Die meisten der „Serien-ESCs“ steuern den Motor mit 8kHz an, der geflashte ESC hingegen mit 18kHz. Dadurch entfällt das nervige Sirren/Pfeifen der Motoren und es kommt zu einem lineareren, präziseren Regelverhalten (der ESC sagt dem Motor 18000-mal in der Sekunde, was er tun soll, der Serien-ESC nur 8000-mal).
Die Serien-ESCs haben 125 Stellschritte (d.h. zwischen Vollgas und min. Drehzahl gibt es 125 Schritte, in denen die Drehzahl stufenweise (1/125) erhöht wird), ein geflashter SimonK-ESC hat 800 Stellschritte. Um diese Funktion nutzen zu können, muss der FC jedoch mit einem ATmega 2560 oder einem ATmega32u4 arbeiten, da diese 11 Bit PWM unterstützen (siehe oben).
Vorsicht: nach dem Flashen kann die Programmierkarte NICHT mehr verwendet werden. Dies spielt aber keine Rolle, da in der SimonK-Firmware die wichtigsten Einstellungen enthalten sind (z.B. der Unterspannungsschutz ist deaktiviert, ..)

Fazit ist aber das der Multicopter nach dem Flashen einfach viel genauer und viel feinfühliger zu fliegen ist. Wer einmal den Unterschied geflogen ist, wird nur noch mit geflashten Reglern fliegen.
Es gibt mittlerweile so viele Anleitungen im Netz, das ich hier nur eine kurze bzw. oberflächliche Anleitung für meine immer wieder benutzten 20A Regler vom Chinamann beschreibe.

Was wird benötigt:
IMG_4596– USBasp AVR Programming Device for ATMEL proccessors
Treiber für den USBasp Programmer
– wer nicht löten will nimmt einen Adapter für den Prozessor
– Benötigte Regler ESC 20A
– Nach dem Flashen zum Testen und Regler anlernen einen Empfänger und eine Stromversorgung für den Regler – am besten unter 1A und 7-9V. Damit geht dann nichts schief falls mal die falsche Datei geflasht wurde.IMG_4597

IMG_4595

Das Programm zum Flashen der Software auf den Regler heißt KKmulticopter Flash Tool. Dieses Programm wurde mal zum Flashen von KK Multicopterboards geschrieben und um den Part für die Regler erweitert. Vor dem Flashen kann die aktuellste Firmware durch Klick auf einen Button direkt heruntergeladen werden.
Hier findet Ihr die Seite bzw hier gleich das momentan aktuelle Programm.
Das Programm benötigt eine installierte Java auf dem PC.
So, nun geht es aber loskkmulticopterflashtool_0.76..

Entweder je nach System die 32 oder 64Bit Variante starten.kkMulticopter Flash Tool 0.76 beta 1 - online

So sieht die unveränderte Oberfläche aus.kkMulticopter Flash Tool 0.76 beta 1 - online_2

Im Bild sind die Änderungen zu sehen. Unter Programmer den USBasp von Fischl auswählen. Bei Controller ATmega8 plus Bootloader. Jetzt noch einmal kurz auf den Button mit den Orange/Grünen Pfeilen zum aktualisieren klicken. Nun hat man die Möglichkeit das passende Hex File BS N-FET und BS N-FET V2013-09…auszuwählen.
Das war es mit den Einstellungen. Nun wird der Adapter angesetzt:

IMG_4593IMG_4594Nun nur noch mit einem Klick auf die grüne Kugel starten.kkMulticopter Flash Tool 0.76 beta 1 - online_3

Wenn alles geklappt hat sieht das Ergebnis dann so aus.

DIY Quadrocopter – Part3 – Rahmen zusammenbauen

Im Kapitel davor habe ich beschrieben wie man die Ausleger kostengünstig erstellen kann. Hier nun der Zusammenbau mit der Centerplate.

Benötigte Materialien:
– 4 Ausleger mit ca. 25cm Armlänge
– Centerplates von Flyduino  (oben die mit den Lötverbindungen/ unten ohne)
– 8x Innensechskantschraube M3x18
– 8x selbstsichernde Muttern M3
– 4x Innensechskantschraube M3x20
– 4x Muttern M3
Ihr könnt natürlich auch alles 20mm Schrauben kaufen und die 8 danach mit dem Dremel kürzen, oder laßt sie so wie sie sind. Geschmack und Aussehen sind ja verschieden.

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Ich benutze die gelben Arme für vorn und die schwarzen für hinten. Die Centerplate lege ich so das die Schrift lesbar ist wenn ich von hinten auf den Copter schaue. Gilt natürlich auch für die untere.

IMG_4548Die Reihenfolge wie man den Copter zusammenbaut habe ich folgendermaßen für mich festgelegt: Ich fange immer mit den beiden Diagonalarmen als erstes an. !! Bitte darauf achten das die Arme richtig herum liegen.Ich stecke die Schrauben von unten nach oben. Also die Muttern sind oben.

IMG_4550Damit später auch alles ordentlich winkelig ist, benutze ich hier eine Alustange zum exakten Ausrichten bevor ich festschraube.IMG_4551

Jetzt kann der dritte Arm rechtwinkelig angebracht werden.IMG_4552

Das gleiche mit dem vierten Arm.IMG_4553

Wenn der Rahmen rechtwinkelig verschraubt ist, können nun die längeren Schrauben für die Flightcontrollerbefestigung verschraubt werden. Hier reichen normale Muttern.IMG_4555IMG_4556

Der Rahmen ist jetzt fertig und der nächste Schritt kann folgen.

DIY Quadrocopter – Part2 – Ausleger/Arme erstellen

Benötigt werden:

– 1m 10x10mm Aluvierkantstab.
– Flachstahl 10x3mm in Armlänge
– 3mm und 7,5mm Stahlbohrer
– Stahlsäge
– wer möchte Oracover Folie zum verschönern der Ausleger.

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Ich beginne das Aluprofil auf die Länge von 247mm zu Sägen. Es geht natürlich auch 250mm, doch bei meinem Maß bekomme ich 4 Stück aus einer 1m Stange.
Zusätzlich empfehle ich jeden sich noch eine Bohrschablone für die nächsten Arme mit anzufertigen. Hier nehme ich Flachstahl 10×3 mm.

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Das kleine Reststück ist zu verkraften.

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Natürlich nach allen Arbeiten immer ordenlich entgraten. Scharfe Kanten können böse Wunden verursachen.

20140109_111439.jpg - Windows-Fotoanzeige

Hier mal eine kleine Skizze der Bohrschablone.

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Als erstes die 3 Bohrungen auf der Innenseite mit einem 3mm Bohrer. Ich unterfüttere beim Bohren immer mit einem alten Arm. Das ergibt schönere Bohrungen.

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Das Ergebnis der 4 Arme.

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Um die andere Seite exakt zu bohren stecke ich immer eine Schraube in den Ausleger.

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Ergebnis der Motorenseite.

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Das 7,5mm Loch bohre ich ohne vorbohren in einem Gang von der Oberseite. Hier wieder die Schraube als Hilfe.

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Oberseite fertig.

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Auf der Unterseite die verbleibenden 2 Bohrungen mit dem 7,5mm Bohrer aufbohren.

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Geschafft! Die Aluarme wären jetzt fertig zum Verbauen.

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Wer möchte kann nun seine Ausleger noch lackieren (hält aber nicht so gut) oder wie ich es mache mit Oracover Folie überziehen.

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Nach dem Folieren sieht das dann so aus. Nun noch die Löcher mit dem Lötkolben wieder freilegen und fertig.

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Die Farben sind natürlich frei wählbar. Das Gelb kann ich in der Luft aber relativ gut erkennen.

Fehler oder Verbesserungen bitte im Kommentar hinterlassen.

DIY Quadrocopter – Part1 – Einkaufsliste

In diesem Baubericht möchte ich einen Quadrocopter mit ca. 50 cm Motorabstand über die Querdiagonale beschreiben. Dieses Modell ist optimal um das Fliegen zu lernen, leicht zu reparieren und kann auch als Kameraträger für eine leichte Cam genutzt werden.

Die Anleitung soll so einfach wie möglich sein, deshalb stelle ich hier eine Excel Tabelle mit den benötigten Teilen für dieses Projekt zur Verfügung. Nartürlich alles ohne Gewähr.

Als Steuerung nehme ich das Multiwii and Megapirate AIO Flight Controller w/FTDI (ATmega 2560) V2.0 von HobbyKing. Es hat einen ATmega 2560 und sämtliche Sensoren an Board. http://www.hobbyking.com/hobbyking/s…2560_V2_0.html. Das Board ist neben dem internationalen Warehouse ( Lieferzeit ca. 1 Monat) auch manchmal im Europa Warehouse ( Lieferzeit nur ca. 5 Tage) vorhanden.

Motoren nehme ich auch die von HK mit einer Drehzahl von 1000KV und 250 Watt. Sie sind wirklich sehr günstig und für die ersten Erfahrungen echt super.
http://www.hobbyking.com/hobbyking/s…00kv_250w.html . Ich habe von den Motoren bestimmt schon 30 verbaut: Alle funktionieren noch, laufen alle perfekt rund und vibrieren nicht. Für einen Anfänger sind China-Motoren auf alle Fälle ausreichend, da sie teilweise annähernd die selbe Qualität haben wie europäische und viel weniger kosten.

Bei den Reglern kaufe ich auch immer die gleichen. Für die o.a. Motoren reichen 20A Regler. Die im Link angegebenen Regler haben den Vorteil, das Sie sich mit einer andren Software flashen lassen, wodurch ein viel besseres Flugverhalten möglich ist.
http://www.hobbyking.com/hobbyking/s…C_3A_UBEC.html
Vorteil bei diesem ESC: Er kann auch mit 4S arbeiten (das heißt, man kann später ohne Schwierigkeiten/Hardwareumbau auf einen 4S Akku wechseln, da auch der Motor 4S unterstützt). Mittlerweile gibt es auf dem Markt aber viele Regler die schon eine spezielle Coptersoftware haben, oder auf denen bereits die SimonK Software geflasht wurde. Wer sich nur einen Copter bauen will, der sollte gleich auf die fertigen einsteigen und sich das Flashequipment sparen.

Passend zum Motor müssen die Propeller gewählt werden. Jeder Motor hat eine KV Angabe. Der oben gewählte hat z.B.: 1000kv. Dieser Wert ist für die Wahl der Props wichtig: grundsätzlich gilt: je kleiner der KV Wert, desto größer werden die Props.
Für 1000KV sind 8-9 Zoll (=8-9“) Props eine gute Wahl.
Für den Anfang reichen die günstigsten Plastikpropeller. Wichtig: es müssen Props für beide Drehrichtungen (Im/gegen den Uhrzeigersinn) bestellt werden. Am besten man bestellt sich gleich ein paar Zusatzpaare, da am Anfang mit Sicherheit einige Props zu Bruch gehen. Der für dieses Setup benutzte Prop hat diese Bezeichnung: 8×4,5 (auch 8045). Das bedeutet, er hat einen Durchmesser von 8 Zoll und eine Steigung von 4.5 Zoll, d.h. er würde bei einer Drehung in einem festen Material eine Strecke von 4,5 Zoll zurücklegen.http://www.hobbyking.com/hobbyking/s…on_Green_.html
Die Farbe ist an sich egal, jedoch solle man Props mit zwei unterschiedlichen Farben kaufen, sodass man die Flugrichtung des Copters kennzeichnen kann (z.B. die vorderen beiden Props Grün, die hinteren beiden Rot)

Als Antriebsakku nehme ich einen 3S Akku mit einer Kapazität von 2200mAh und 35C Dauerentladestrom: Max. Strom = 2,2A*35 = 77A, für diesen Copter ausreichend (Akkugewicht: 200g). Link: http://www.hobbyking.com/hobbyking/s…Lipo_Pack.html

Jetzt fehlt nur noch der Rahmen und div. Kleinteile. Die ich aber genauer in der Anleitung bzw. in der Tabelle aufgeführt habe.

Sender, Empfänger, und Ladegräte beschreibe ich hier bislang noch nicht extra.

Der Copter mit Bauteilen aus China und Europa (Lieferzeit von 1. Monat einrechnen) dafür aber günstig. Ungefähr 140 Euro plus Versand und Zoll. Lipo und Empfänger natürlich auch zusätzlich.

tobuy_liste_wiicopter_12_08_2014

Multicopter mit Bauteilen aus Europa

Es ist natürlich auch möglich den gesamten Multicopter mit Bauteilen aus Europa zu bauen. Dies hat den Vorteil dass man nicht 4 Wochen auf die Bauteile warten muß und keine Zollgebühren anfallen. Ein weiterer Vorteil ist, dass man im Falle eines defekts den Händler einfach anschreiben kann, um das Bauteil auszutauschen, was man bei China-Händler nicht immer kann.

In der Excel Tabelle einfach die EU Teile auswählen

Damit wären alle wichtigen Bauteile genannt, um den o.a. Quadrocopter zu bauen. Werkzeuge und Lötkolben werden ebenfalls benötigt.

Solltet Ihr Fehler finden oder Verbesserungen haben, schreibt es einfach in den Kommentar.

Multicopter Regler/ ESC/ SimonK Firmware

Motorregler oder ESC werden benötigt, um die Energie des Akkus dosiert an den Motor zu leiten. Dies geschieht typischerweise durch Pulsweitenmodulation, d.h. der Akku wird in einem festen Takt (20 bis 100kHz) auf den Motor geschaltet. Bei Vollgas ist der Schalter während des gesamten Zyklus eingeschaltet, bei Halbgas 50% der Zykluszeit. In jedem Fall legt der Regler die volle Eingangsspannung an den Motor an. Für die Kaufentscheidung des Reglers ist unter anderem seine maximale Belastbarkeit in Ampere (A) wichtig. Diese Belastbarkeit sollte im normalen Betrieb des Modells nicht überschritten werden (mehr siehe Bauteildimensionierung). Die für Multicopter benötigten Brushless Regler (BL-Regler) erzeugen des Weiteren einen dreipahsigen Drehstrom, um die Brushless Motoren steuern zu können. Sie haben 2 Akkukabel, 3 Motorkabel und einen Stecker, der an den FC angesteckt wird. Die meisten der Serien-ESCs können mit einer Programmierkarte programmiert werden. Es können z.B. das Anlaufverhalten des Motors geändert oder der standardmäßig (leider) eingeschaltete Unterspannungsschutz deaktiviert werden. WICHTIG: den Unterspannungsschutz IMMER DEAKTIVIEREN. Die Funktion des Unterspannungsschutzes ist die, dass bei niedriger Akkuspannung der ESC aufhört, Strom an den Motor zu leiten, damit der Akku nicht tiefentladen und damit kaputt wird. Dies ist jedoch kompletter Wahnsinn, da so der gesamte Multicopter aus mehreren hundert Metern Höhe abstürzt. Es ist der gesamte Rahmen (=Frame), die Motoren und was weiß ich nicht noch alles kaputt, aber Hauptsache der Akku ist nicht tiefentladen. Eine nette Funktion für Segelflieger, für Multicopter aber tötlich. Um dennoch bei fast leerem Akku gewarnt zu werden, wird ein LiPo Warner empfohlen. Dieser hat entweder superhelle LEDs oder einen Buzzer (im Idealfall beides). Er wird an den Balancer-Anschluss des Akkus angeschlossen und beginnt zu blinken / piepen, sobald die Zellspannung des Akkus unter einen gewissen Wert fällt.

Es gibt die Möglichkeit, den ESC zu flashen und eine andere Firmware draufzuspielen. Da die meisten ESCs aus Asien usw. meist vollkommen Multicoper untauglich sind, wird das FLashen in letzter Zeit immer populärer. Die modifizierte Software heißt SimonK und ist gratis im Internet herunterladbar. Die Vorteile eines geflashten ESCs sind folgende:
• Ein SimonK-ESC verarbeitet das 490kHz-PWM-Signal von der Flugsteuerung locker, was ein normaler „Serien-ESC“ nicht schafft (die schaffen das nicht und steigen irgendwann aus).
• Die meisten der „Serien-ESCs“ steuern den Motor mit 8kHz an, der geflashte ESC hingegen mit 18kHz. Dadurch entfällt das nervige Sirren/Pfeifen der Motoren und es kommt zu einem lineareren, präziseren Regelverhalten (der ESC sagt dem Motor 18000-mal in der Sekunde, was er tun soll, der Serien-ESC nur 8000-mal).
• Die Serien-ESCs haben 125 Stellschritte (d.h. zwischen Vollgas und min. Drehzahl gibt es 125 Schritte, in denen die Drehzahl stufenweise (1/125) erhöht wird), ein geflashter SimonK-ESC hat 800 Stellschritte. Um diese Funktion nutzen zu können, muss der FC jedoch mit einem ATmega 2560 oder einem ATmega32u4 arbeiten, da diese 11 Bit PWM unterstützen.
Vorsicht: nach dem Flashen kann die Programmierkarte NICHT mehr verwendet werden. Dies spielt aber keine Rolle, da in der SimonK-Firmware die wichtigsten Einstellungen enthalten sind (z.B. der Unterspannungsschutz ist deaktiviert, ..).
Es gibt bereits geflashte Regler zu kaufen, diese sind teilweiße jedoch viel teurer als China-Regler und der einzige Unterschied ist die Firmware. Das Flashen selbst geht recht schnell und auch ohne Probleme (das schafft man auch als Anfänger). Prinzipiell ist jeder Regler flashbar. Man kann sich also einen China-Regler kaufen und nach 10 min ist er ein hochwertiger und vollkommen Muticopter-tauglicher SimonK-ESC. Eine super Anleitung gibt’s hier: http://www.rc-heli-fan.org/quadrocop…en-t92521.html

Quelle: FPV-Community.de

Multicopter DIY Händler

Die verschiedenen Sensoren sind mittlerweile fast überall zu bekommen. Da die Sensoren vermehrt direkt auf der Flight Controller Platine verlötet werden sind einzelne Sensorboards meist nur noch als Zusatz für On-Board Sensoren zu kaufen.
Die hier aufgeführten Händler sind die verlässlichsten/bekanntesten Händler, in Wirklichkeit gibt es noch wesentlich mehr.

http://flyduino.net/
Ist der vermutlich bekannteste Online-Händler mit Sitz in Deutschland. Neben Sensoren bietet Flyduino sämtliche Bauteile für Multicopter an. Auch Flyduino steht für höchste Qualität und guten Service.

http://www.drotek.fr/shop/en/
DroTek ist ein europäischer Händler mit Sitz in Frankreich. Er wurde durch seine günstigen Preise (in China gibt es die Sensoren noch billiger, jedoch mit Versand und Zoll kommts aufs selbe) und die hervorragende Qualität der Produkt bekannt. Mittlerweile erhält man neben Sensoren auch noch FC, Spannungsregler, ESCs und vieles mehr.

http://www.rctimer.com/
http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/index.asp
Hobbyking und RC Timer sind vermutlich die bekanntesten asiatischen Händler. Sie stehen für konkurrenzlos niedrige Preise jedoch auch schwankende Qualität. Jedoch gibt es sämtliche Teile für den Modellbau und vieles mehr zu kleinsten Preisen. TIPP: Kundenrezessionen lesen, dann weiß man eh, wovon man die Finger lassen sollte.
Motoren oder ESCs lassen sich ohne weitere Probleme bestellen, jedoch muss man bei den LiPo-Akkus aufpassen, manchmal spielt der Zoll nicht mit und man darf dann bei der nächsten Zollstelle antanzen und nett fragen, ob man seine Akkus bekommt. Die Abhilfe bietet das deutsche Warenhaus von Hobbyking.
Mittlerweile erhält man die Sensoren/FCs auch bei eBay oder Amazon, jedoch würde ich gerade Anfängern raten, die Bauteile bei so wenig wie Händlern wie möglich zu bestellen.

Quelle: FPV-Community.de

Multicopter Sensoren

Um einen MultiWii-Coter in die Luft zu bekommen ist zumindest ein Sensor nötig, der Lagesensor. Es gibt jedoch viele weitere Sensoren, die neue Funktionen ermöglichen. Diese Sensoren sind ein Beschleunigungssensor, ein Barometer, ein Magnetometer, ein GPS Modul und ein Sonar. Da die Sensoren nur kleine Chips sind, die man nur schwerlich irgendwo festlöten kann, werden die Sensoren bereits auf Boards gelötet verkauft (auf dem Board befinden sich auch externe Pull-Ups und Kondensatoren). Diese Boards nennt man Break-Out-Boards, kurz BOB.

Lagesensor
Die Grundlage eines jeden Copters ist das Gyroskop (kurz GYRO, auch Lagesensor genannt). Um ein flugtaugliches Modell zu bauen, wird mindestens ein Gyro und ein Microcontroller benötigt.
Ein Gyroskop ist ein Drehratensensor. Er arbeitet ähnlich einem Kreiselkompass. Das Ausgangssignal ist proportional zur Winkelgeschwindigkeit (°/s). Das Gyro überprüft, ob es zu einer Abweichung der Achsen zu den tatsächlichen Werten gibt und gibt diese Abweichungen an die Steuerung (den FC) weiter. Bei bekannter Geschwindigkeit lässt sich somit der Winkel, um den sich das Objekt gedreht hat, bestimmen.

Während ein Gyroskop früher aus einem Kreiselsystem aufgebaut war, ist es heute möglich, ein gesamtes 3-Achsen Gyro (X,Y,Z) auf einen Chip mit der Größe von wenigen Millimetern zu schrumpfen. Ausschlaggebend ist die von InvenSense entwickelte MEMS-Technik (Microelectromechanical System). InvenSense produziert auch die aktuell besten Lage und Beschleunigungssensoren (siehe mehr unten).

Beschleunigungssensor
Ein Beschleunigungssensor (engl. acceleration sensor, kurz ACC) ist ein Sensor, der die Beschleunigung misst, indem die auf eine Testmasse wirkende Trägheitskraft bestimmt wird. Somit kann z. B. bestimmt werden, ob eine Geschwindigkeitszunahme oder -abnahme stattfindet. Mithilfe des Beschleunigungssensors kann sich der Copter jederzeit wieder in eine waagrechte Lage bringen.

Unterschied zwischen Gyro und ACC
Ein Beschleunigungssensor misst die translatorische Beschleunigung in der Richtung, für die er gebaut ist. Ein Gyro misst die rotatorische Geschwindigkeit Dreh/Winkelgeschwindigkeit) um die Achse, für die es gebaut ist.
Es werden zwei unterschiedliche Dinge gemessen: das ACC misst die Zu/Abnahme einer (ideal: Linearen) Längsbewegung und das Gyro die Änderung einer Drehbewegung.

Barometer
Ein Barometer (kurz Baro, Luftdrucksensor, engl. Altimeter) ist ein Messgerät zur Bestimmung des statischen Absolut-Luftdrucks. Im Falle von Multicoptern wird es indirekt zur Höhenmessung eingesetzt. Durch die Änderung des Luftdrucks kann errechnet werden, um wie viele Meter der Copter gestiegen/gefallen ist. Eine spezielle Form des Baros ist das Mikrobaro, das bereits minimale Druckunterschiede messen kann und die Höhe auf Zentimeter genau bestimmen kann.

Magnetometer
Das Magnetometer (kurz: MAG, engl. Magnetometer) ist ein Sensor zum Bestimmen der Himmelsrichtung. Das MAG funktioniert in Prinzip wie ein elektronischer Kompass. Es erkennt das Erdmagnetfeld und teilt der Steuerung die Abweichung zum Norden mit.

GPS
Das Global Positioning System (kurz: GPS) ist ein globales Navigationssatellitensystem zur Positionsbestimmung. GPS hat sich als das weltweit wichtigste Ortungsverfahren etabliert und wird in Navigationssystemen weitverbreitet genutzt. Mit einem GPS Modul ausgestattet kann ein Copter unter anderem an einer Position schweben bleiben und auch bei Wind nicht abdriften Position Hold, kurz: PH) oder auf Knopfdruck zum Startpunkt zurückfliegen (Return to Home, kurz: RTH)

Des Weiteren gibt es noch einen Sonarsensor, der mittels Ultraschall-Messung die Entfernung zu einem Objekt bestimmt. Das Sonar wird bei MultiWii-Coptern an der Unterseite montiert und soll eine selbstständige Landung des Copters ermöglichen (wenn es wahr ist. Das Sonar wird noch nicht häufig eingesetzt und da ich es selbst noch nie benutzt habe, will ich keine Unwahrheiten verbreiten)

Erklärung 6DOF, 10DOF IMU
Bei den nachfolgenden Sensoren gibt es viele kombinierte Sensorboards, die unter anderem die Bezeichnungen 6DOF oder 10DOF tragen. Dabei steht DOF für Degrees of Freedom (auf Deutsch: sechs Freiheitsgrade). Ein Freiheitsgrad ist sozusagen eine gemessene Achse. Bei 6 Freiheitsgraden heißt dass, das es 6 verschiedene Achsen gibt. Im Falle einr 6DOF sind das X,Y und Z Achse das Gyros und X, Y und Z Achse des ACCs. Bei der 10DOF kommen noch die X, Y und Z Achse des MAG und die Höhe des Baros dazu. Das heißt, eine 6DOF besteht zumeist aus Gyro+ACC, eine 10DOF aus Gyro+ACC+Baro+MAG.
Erkläung IMU: Die kombinierten Sensorboards werden oft als IMUs bezeichnet. IMU steht für Inertial Measuring Unit, was sowie wie interne Messeinheit bedeutet. Als IMU wird alles bezeichnet, dass aus zumindest einem Gyro und einem ACC besteht.

Es folgt eine Liste mit den jeweiligen Sensoren:

Barometer:
MS5611: Bei dem MS5611 handelt es sich um den leistungsstärksten Lusftdrucksensor. Er schaft eine Auflösung von bis zu 0,012 mbar, was umgerechnet ca. 10 Zentimetern entspricht. Weiters zeichnet er sich durch einen sehr kleinen Stromverbrauch und einer niedrigen Toleranz aus. Der MS5611 ist der aktuell beste Luftdrucksensor, der dem BP085 unter allen Umständen vorzuziehen ist.

Magnetometer:
HMC5883: ist der Nachfolger des HMC5843. Es verfügt über eine Auflösung von 5 Milligauss und ist somit das genaueste Magnetometer für MultiWii.
Weitere Magentometer weiter unten bei „Kombinierte Sensoren“

GPS
Die meisten der im Handel erhältlichen GPS Module funktionieren einwandfrei mit der MultiWii Software. Da das GPS erst seit kurzem im Copterbau eingesetzt wird, gibt es noch nicht wirklich stark überarbeitete Module, die alle anderen in den Schatten stellen. Man findet mit den meisten GPS Modulen auf Anhieb 5-8 Satelliten, was ohnehin das Maximum an Satelliten darstellt.

Kombinierte Sensoren (in einem Chip):
MPU6050: ist DER meistbenutzte Sensor im aktuellen Copterbau (Stand:November 2013). Die MPU6050 wird von InvenSense gefertigt und vereint ein hochpräzises Gyro und einen hochpräzisen Beschleunigungssensor in einem Gehäuse. Durch diese Bauweise und weil die internen Sensoren die genauesten sind, empfehle ich für jeden Neubau diesen Sensor als Gyro+ACC. Keiner der oben genannten Sensoren erreicht annähernd die Genauigkeit der MPU6050.
Die MPU6050 liefert beste Flugerlebnisse in Kombination mit einem HMC5883 MAG und einem MS5611 Baro.

Es werden hier nicht sämtliche Boards von kombinierten Sensoren aufgezählt, da die Sensoren in Prinzip auf der Platine an den I²C Bus angeschlossen sind und an da nicht allzu viel falsch machen kann. Es sollte darauf geachtet werden, dass die modernsten Sensoren verbaut sind, die fertigen Boards sollten eigentlich alle problemlos funktionieren, egal wo man sie kauft.

Zusammenfassend kann man sagen, die beste Kombination/die modernsten Sensoren ihrer Klasse sind:

Gyro: MPU6050, MPU9150
ACC: MPU6050, MPU9150
Baro: MS5611
MAG: HMC5883, MPU9150
GPS: die meisten GPS-Module sind für die MultiWii-Funktionen gut geeignet

Quelle: FPV-Community.de

Multicopter Controller/Steuerung

Der Controller ist das Herz eines jeden Multicopters. Er besteht aus einem Microcontroller, den externen Anschlüssen, Reglern und Sensoren. Alle Steuerbefehle vom Sender werden hier umgerechnet und bearbeit. Das Ergebnis wird über die Regler umgehend an die Motoren übertragen.
Es gibt viele verschiedene Microcontroller und Boards am Markt, so daß man schnell mal als Anfänger die Übersicht verlieren kann. Jedoch trennt sich irgendwann auch die Spreu vom Weizen und nach meinen Erkenntnissen haben sich zwei Controller auf dem Markt durchgesetzt. Der eine Atmel ATmega32u4 und der andere ATmega 2560 die beide in der Lage sind mit SimonK geflashten Reglern vernünftig zusammen zu arbeiten. D-h. beide unterstützen die PWM von 11Bit. Mittlerweile gibt es viele Boards am Markt mit diesen Prozessoren und allen benötigen Reglern. All in One (AIO) ist hier das Schlagwort.

Ich zähle hier ein paar Flight Controller (FC) auf, die meiner Meinung nach sich auf dem Markt durchgesetzt haben und die ich auch selbst geflogen habe. Der Fortschritt ist hier natürlich auch nicht aufzuhalten und meine Zeilen sind schneller veraltet als es neue FCs gibt. Heutiger Stand 11/2013.

Crius AIO V2.0: basiert auf dem ATmega 2560 und ist, wie es der Name schon sagt, ein All In One Board. Es werden sämtliche Empfängertypen unterstürtzt (Spectrum Satellite, Summensignal). Prinzipiell kann dieser FC alles, was die Software hergibt. Es verfügt über ein MPU6050 Gyro+ACC, ein HMC5883L Magnetometer und ein MS5611 Barometer auf dem Board verlötet, da dass man keine externen Sensoren verlöten muss. Dies ist vor allem für Anfänger ein großer Vorteil. Das Cruis verfügt über einen Micro-USB Anschluss und einen on-board FDTI Converter (kein externer FDTI erforderlich). Das Crius AIO V2.0 ist bei rctimer.com erhältlich. Oder als Clone bei Hobbyking.com unter dem Namen Multiwii and Megapirate AIO Flight Controller w/FTDI (ATmega 2560) V2.0: Es verfügt über dieselben technischen Daten/Sensoren. Dieses Board fliege ich selbst und habe schon einige Quadrocopter damit gebaut und Freunden geholfen. Für mich der Favorit, der fast alles kann und wo ich von Anfang an alle Sensoren schon dabei habe.

Flyduino NanoWii: es ist trotz seiner geringen Größe eine vollwertige Multicoptersteuerung auf Basis des ATmega32u4. Es verfügt über 6 hochauflösende PWM Ausgänge, kann jedoch auch einen Octocopter ansteuerun ACHTUNG: die 11 Bit PWM steht nur auf den Motorausgängen 1-6 zur Verfügung, bei einem Octo ist 11 Bit PWM daher NICHT möglich. Es hat einen on-board Mini-B USB Anschluss (also kein externer FDTI Adapter notwendig). Bei diesem Board kann es bei voller Nutzung zu Speicherplatzproblemen kommen. Bereits auf dem Board integriert ist ein MPU6050 Gyro+ACC, ein Baro/MAG/GPS kann über den I²C Bus angeschlossen werden.
Das NanoWii eignet sich gut für Anfänger und kleine Copter, da es bereits Gyro+ACC on-board hat und nur noch die ESCs+Empfänger angeschlossen werden müssen. Für die Programmierung müssen teilweise die Treiber heruntergeladen werden, ansonsten ist das NanoWii Plug & Play. Das NanoWii ist bei Flyduino.net erhältlich. Auch dieses Board habe ich oft geflogen und war damit sehr zufrieden. Zum Fliegen lernen optimal. Aber mit der Zeit und für die Zukunft einfach vom Speicher zu klein.
MultiWii NanoWii ATmega32U4 Micro Flight Controller USB/GYRO/ACC: Die Kopie des NanoWii von Hobbyking.com. Selbe Daten, alles gleich.

Prozessoren/Microcontroller

ATmega 2560: dieser Microcontroller ist groß genug für sämtliche möglichen Konfigurationen. Ursprünglich ist der ATmega auf dem Arduino MEGA verbaut, das heißt es wird in Arduino auch als Arduino MEGA definiert, mehr siehe Software. Er verfügt über genügend In und Outputs, um jeden Copter inclusive Kamera Gimbal ansteuern zu können. Es werden also Copter bis zu einem Octocopter mit Kamera Gimbal unterstützt. Es gibt 14 Pins mit 11 Bit, daher eine ideale Kombination mit geflashten SimonK Reglern. Zur Kommunikation mit anderen Bauteilen oder dem PC stehen ein USB-Anschluss, ein SPI Bus, ein I²C Bus und 4 UART Schnittstellen.
Ein FC basierend auf diesem Prozessor ist ideal für einen große Copter mit Kamera-Gimbal.

ATmega32u4: ist ein kleinerer Prozessor, der über 6 hochauflösende PWM Ausgänge verfügt. Dieser Prozessor ist auch auf dem Arduino Leonardo verbaut –> Leonardo Bootloader. Es können auch Octocopter unterstützt werden, dann gibt es jedoch keine weiteren Ausgänge für eine Kamera oder ähnliches. Es werden nur Hexacopter mit Kamera-Gimbal unterstützt. Bei Boards mit diesem Prozessor kann es zu Platzproblemen mit der Sketch-Größe kommen. Es wird die MultiWii-Software 2.1 ohne GPS noch voll unterstützt, mit GPS oder Version 2.2 ist der Sketch für den Flash Speicher zu groß. Um dieses Problem zu beheben, muss ein kleinerer Bootloader auf das Board geladen werden, um Platz für den Sketch zu ermöglichen. Mehr dazu siehe: http://fpv-community.de/showthread.p…-Size-amp-32u4
Zur Kommunikation mit anderen Bauteilen oder dem PC stehen ein Mini-B USB-Anschluss und ein I²C Bus zur Verfügung.

ATmega328p: ist der früher am häufigsten eingesetzte (und leider heute immer noch oft gekaufte) µC (z.B. am ProMini). Er wird auch heute noch auf vielen FCs eingebaut. Für einen Neuaufbau auf keinen Fall mehr zu empfehlen. Der ATmega328p verfügt nur über 6 Hardware-PWM Ausgänge mit 8 Bit Auflösung, es können zwei weitere Ausgänge mit Software-PWM belegt werden, was eine Steuerung eines Octocopters zulässt. Aufgrund der 8-Bit PWM macht der Einsatz von SimonK geflashten Reglern keinen Sinn, da diese bei 8 Bit genauso funktionieren wie jeder herkömmliche China-Regler (der Unterschied ist, dass SimonK Regler auch 11 Bit PWM unterstützen).

Quelle: FPV-Community.de