DiddyBorg mit QGroundControl – Joystick fernsteuern

In diesem Blog beschreibe ich, wie ich die Joystick- / Gamepad-Fernsteuerung meines RPI-gesteuerten DiddyBorg zu QGroundControl und MAVLink als Kommunikationsprotokoll weiter entwickelt habe. 

Damit habe ich die Basis geschaffen, um zukünftig in einer Standardumgebung weitere Sensoren zu verarbeiten und Missionen für den DiddyBorg zu planen und durchzuführen.

Softwareinstallation auf dem Raspberry Pi (RPi)

Auf dem RPi installieren Sie zunächst pymavlink, die Python-Version der MAVLink-Libraries. Am einfachsten geht dies mit PIP:

pip install pymavlink

Danach müssen Sie das Modul mavutil.py ersetzen, weil ansonsten aufgrund eines pymavlink-Issues keine Verbindung zwischen dem RPi und QGroundControl zustande kommt. Hierzu suchen Sie den Installationsort der pymavlink-Library mit:

pip list -v  

 

Dann ersetzen Sie das mavutil.py – Modul mit der Version im github-Repository zu diesem Blog. Die neue Version ist rückwärtskompatibel.

Schließlich erstellen Sie ein Verzeichnis, z.B. diddy2QGC in das Sie die Python-Module diddy2QGroundControl.py und ThunderBorg3.py kopieren. In diesem Verzeichnis starten Sie dann später das Python-Skript mit:

 python diddy2QGroundControl.py

 

Softwareinstallation auf dem Desktop

Installieren Sie QGroundControl auf Ihrem Desktop.

Starten der Anwendungen

Stellen Sie sicher, dass sich der RPi und Ihr Desktop im gleichen Netzwerk befinden und starten Sie QGroundControl (QGC) und das Python-Skript (die Reihenfolge ist ohne Bedeutung). 

Der DiddyBorg meldet sich bei der QGC an und Sie finden dann in den Vehicle-Einstellungen die Möglichkeit, Ihren Joystick einzulernen. Bitte beachten Sie dabei, dass diddy2QGroundControl.py im Mode 2 den Roll-Kanal für die Rechts/Links-Steuerung und den invertierten Wert des Pitch-Kanals für die Motorsteuerung verwendet.

 

 

Modernisierte Bedieneroberfläche für CompuFly von Flytron

In diesem Blog stelle ich meine Windows-App USB2PPM4CompuFly für den CompuFly USBtoPPM Converter V2.0 von Flytron vor. Diese Software ersetzt das auf der Flytron Produktseite bereit gestellte CompuFly – Programm.

Die USBtoPPMforCompuFly-App behält die bewährte Bedienung des  CompuFly-Programms weitgehend bei, präsentiert sich aber als komplett neu entwickelte Windows 10/11 App mit einer neueren Oberfläche und neuen Features.

Nach dem Start verbindet sich die App automatisch mit dem Converter und dem ersten angeschlossenen DirectX-fähigen Joystick oder Gamepad. Die verwendete Konfiguration wird bei Beendigung des Programms gespeichert und beim Neustart wieder geladen.

Die Bedieneroberfläche ist intuitiv und selbsterklärend: den Channel Outputs werden Joystick-Achsen bzw. Slider oder Buttons zugeordnet. Achsen und Slider-Kanäle können “getrimmt” werden und zur Anpassung an spezifische Anwendungsfälle steht zusätzlich EPA (Einstellung des Servoweges) zur Verfügung.

Über den Umfang des Open Source Programms Compufly.zip version 1.35 hinaus bietet USBtoPPMforCompuFly eine Schalterfunktion für die Joystick-Buttons an. Hierzu ist ein Button als Eingang für einen Servokanal auszuwählen und die Checkbox “sw” zu aktivieren.

Die USBtoPPMforCompuFly-App beziehen Sie im Microsoft App Store.

 

Open Source Android App zur Modellfernsteuerung mit Bluetooth

Übersicht

Mit der “picCAR” App wird ein Android-Tablet oder Smartphone mit Bluetooth zum Fernsteuersender.

Die App basiert ursprünglich auf dem Cxem Car 1 Open Source Projekt. Es wurden verschiedene Anpassungen der Benutzeroberfläche vorgenommen und die Steuerbefehle auf den PiKoder/SSC RX Empfänger umgestellt.

Die App ist “Open Source” und wird unter einer GNU General Public License Version 3 released. Die App wird über den Play Store installiert. Der Source Code ist auf Github verfügbar.

Bedieneroberfläche

Bedieneroberfläche picCAR

Die Bedieneroberfläche ist intuitiv und einfach verständlich. Es stehen vier verschiedene Modi zur Verfügung: über Tasten (“Button Control”), virtuellen Joystick, Beschleunigungsmesser und eine Kombination aus Beschleunigungsmesser mit logischem Schieberegler. Die Verbindung zum Empfänger wird aufgebaut, sobald der Bedienmodus ausgewählt wurde.

Der Aufbau des Empfängers ist auf der PiKoder/SSC RX Seite beschrieben. Die App wird von allen PiKoder/SSC Firmwareversionen unterstützt. Soll die Time-out-Funktion der App genutzt werden, dann ist mindestens Release 1.03 zu verwenden.

picCAR User’s Guide (.pdf File, DE)

Der picCAR User’s Guide beschreibt die Funktionen der picCAR APP im Detail.

 

Metz Mecatron Sender 191/1 -Umbau in Baby 2 Sender 191/11?

Vor einiger Zeit habe ich auf ebay einen Metz Fernsteuersender 191/1 erworben. In der Beschreibung war angegeben, dass der Sender auf den Anschluss an 12 Volt (Stecker für Zigarettenanzünder) umgerüstet war.

Als ich mir den Sender vor einigen Tagen angeschaut habe, bin ich auf ein interessantes Innenleben gestoßen: neben dem erwarteten Gleichspannungsregler für 6 Volt entsprechend der Batteriespannung war im Batteriefach war eine Leiterplatte eingebaut mit einem Relais, Drahtpotentiometer, Motor und einem Unterbrecherkontakt.

Nach einigen Tests und Überlegungen war bald klar, dass der Sender über den Motor mit Unterbrecher getaktet wird. Die Schaltscheibe am Motor sorgt für ein Impuls- zu Pause-Verhältnis von 1:1 und die Impulslänge ich über den Drehwiderstand einstellbar.

Dies war für mich zunächst verwunderlich, da die Fernsteuertechnik der damaligen Zeit eher mit Tonfrequenzen als mit Impulslängen gearbeitet hat und ich habe versucht, mir die benötigte Empfängerlogik vorzustellen.

Mit einiger Recherche bin ich dann auf die nachfolgende Veröffentlichung in der Funkschau Heft 21/1965 gestoßen, in der das Verfahren gut erläutert wird. Offensichtlich hat jemand die Logik des Senders mit elektromechanischen Mitteln nachgebildet.

Ich bin nicht sicher, ob der Ansatz funktioniert hat, da meine Anlage ziemlich “verbaut” ist – der integrierte Spannungsregler entstammt wohl einer späteren Anpassung / Reparatur, die mechanische und die Löt-Qualität sind sehr unterschiedlich, so dass wohl die Versuche mehrerer Eigentümer unterstellt werden können und der vorgefundene Aufbau funktioniert in seiner jetzigen Verdrahtung mit Sicherheit nicht. Aber vielleicht wurde diese Umrüstung ja auch in einer Modellbau- oder Elektronikzeitschrift vorgestellt? – für entsprechende Hinweise wäre ich sehr dankbar!

Die Beschreibung der Metz-Anlage in der Funkschau gibt eine Impulsdauer von 5 ms an. Dies würde einer Motordrehzahl von 6.000 / min entsprechen. Meine Messungen mit dem Oszilloskop zeigen, dass die Kontakte bei einer Impulslänge <= 20 ms  stark prellen. Auf der anderen Seite kann ich mir auf Basis der Empfängerschaltung auch vorstellen, dass eine sichere Kanalunterscheidung auch bei größeren Impulslängen möglich ist. Sobald ich einen funktionsfähigen Empfänger ergattern kann, werde ich meine These prüfen.

Wird fortgesetzt…

Arduino Fernsteuersender mit iRangeX Multiprotokollmodul

Der vorherige Blog beschreibt den Arduino-PPM-Encoder. Zusammen mit einem Multiprotokollmodul können Sie mit geringem Zusatzaufwand einen vollständigen Fernsteuersender aufbauen.

Dazu adaptieren Sie das Modul über ein Arduino-Prototyp-Shield. Es sind allerdings nicht alle Shields gleich geeignet. Einige Shields haben im unteren rechten Bereich kein Lochraster sondern ein spezifisches Layout wie die rote Leiterplatte im Bild. Sie benötigen aber ein Prototyp-Board mit vollständigem Lochraster wie die blaue Leiterplatte.

Arduino Prototyp Sields

Die elektrische Verbindung zwischen dem Arduino und dem Modul stellen Sie mit einer fünfpoligen Stiftleiste mit extra-langen Stiften her. Stecken Sie die Stiftleiste in die Buchsenleiste auf der Rückseite des Moduls ein. Positionieren Sie das Modul dann auf dem Prototyp-Shield und finden so die korrekte Position für das Modul und die Lötpunkte, die Sie verwenden müssen. 

Um einen sicheren Halt zu gewährleisten, habe ich noch zusätzlich Klettband vorgesehen. Da sich durch diese zusätzliche Zwischenlage die Höhe der Lötstifte nochmal verändert, können Sie die Stifte erst jetzt einlöten.

Die Verdrahtung zur Spannungsversorgung und für das PPM Signal entnehmen Sie dem Bild. Mit dem Aufstecken des Moduls ist der Aufbau abgeschlossen.

 

 

 

 

 

 

 

 

USB2PPM by Arduino

Meine bisherigen Blogs zur Verbindung eines Joysticks mit einer Modellfernsteuerung über USB haben immer einen meiner PiKoder verwendet. Aber natürlich kann auch ein Arduino die PPM-Signalerzeugung übernehmen. 

Zur Umsetzung dieser Idee habe ich einen Arduino Sketch USB2PPM_by_Arduino (Open Source) erstellt, den Sie auf Github finden. Das Programm implementiert einen PPM-Encoder, dessen Parameter und Kanalwerte über serielle Kommandos gesetzt werden.

So können Sie u.a. die Polarität des Ausgangssignals umschalten und die Zahl der PPM-Kanäle im Bereich von eins bis acht wählen, um den Encoder auf Ihren Sender anzupassen.  

Das PPM Signal finden Sie am Pin D8. Zur Verbindung mit dem Schülereingang Ihrer Modellfernsteuerung benötigen Sie dann noch ein entsprechendes Kabel. Möglicherweise ist es auch sinnvoll, ein Arduino – Prototyp – Shield zu verwenden, das eine geeignete Buchse aufnimmt, um eine stabile Verbindung sicher zu stellen. 

Für die Integration der PPM-Encoders in Ihre Anwendung entnehmen Sie die Definition der Kommandos und Nachrichten dem Headerfile protocol.h.  

Außerdem finden Sie im Microsoft Store die Joystick2PPM4Arduino App mit der Sie einen Joystick oder Gamepad (DirectX-fähig) verwenden, um den Arduino-PPM-Encoder anzusteuern. Die App arbeitet mit dem Arduino Uno, Nano und Micro Pro. 

Joystick Modellfernsteuerung mit iRangeX Multiprotokoll – Modul und Android Smart Device – noch kompakter!

Der vorherige Blog hat beschrieben, wie der ursprünglich verwendete Fernsteuersender durch ein iRangeX Multiprotokoll-Modul ersetzt und der gesamte Aufbau vereinfacht werden kann.

In diesem Blog wird nun ein noch kompakterer Aufbau beschrieben, bei dem der USB Hub, der USB2PPM PiKoder und das Multiprotokoll-Modul mechanisch zu einer Einheit zusammengefasst werden, die dann nur noch mit dem Smart Device und dem Joystick verbunden werden muss.

Zur Realisierung sind folgende Schritte erforderlich:

    1. Kabel USB – Hub verlängern
    2. USB2PPM PiKoder mit USB-Stecker modifizieren
    3. Baugruppenträger realisieren
    4. Module montieren und verdrahten

Kabel USB – Hub verlängern

Die gängigen USB OTG Hubs (on the go) haben in der Regel ein sehr kurzes Anschlusskabel (0,1 – 0,15 m). Im praktischen Einsatz ergeben sich hierdurch Einschränkungen, da der Hub so immer in der Nähe des Smart Devices sein muss und möglicherweise neben dem Halter in der Luft hängt und so eine „starre Verbindung“ mit dem PiKoder nicht möglich ist.

Die Verlängerung des Anschlusskabels stellt kein Problem dar. Es ist lediglich zu beachten, dass als Stecker weiterhin ein OTG-Stecker mit entsprechender Kodierung (s. Bild) zum Einsatz kommt, weil der Hub ansonsten nicht erkannt und mit Spannung versorgt wird.

Die Verlängerung lässt sich am einfachsten realisieren, indem ein Stück USB-Kabel der gewünschten Länge an die Hub-Platine angelötet wird und am anderen Ende der vorhandene Stecker mit dem kurzen Kabelende angebracht und mit Schrumpfschlauch fixiert wird.          

USB2PPM PiKoder mit USB-Stecker modifizieren

Für die direkte Verbindung zwischen USB Hub und PiKoder benötigt der USB2PPM einen USB Stecker (s. Bild rechts) anstelle der normalen USB Micro-Buchse. Damit der Stecker montiert werden kann, sägen Sie die Leiterplatte ein um dann die Befestigungslaschen durchstecken zu können. Zusätzlich ist eine Bohrung erforderlich, um die Anschlusskabel des Steckers verdrahten zu können (s. Bild unten).

Danach kleben Sie den Stecker mit Zweikomponentenkleber auf die Leiterplatte und bestücken die Leiterplatte mit den übrigen Bauteilen (s. Bilder unten). Hinweis: im weiteren Verlauf des Projektes habe ich den dreipoligen Header durch einen Molex-Verbinder ersetzt. 

 

Zum Schluss verbinden Sie nun noch die Pins des USB Steckers mit den entsprechenden PiKoder Pins; hierzu wird ein dünner, isolierter Draht verwendet. Das folgenden Bilder zeigen die schematische Verbindung und danach sehen Sie die konkrete Ausführung auf der Platinenunterseite.

 

Baugruppenträger realisieren

Der Baugruppenträger besteht aus einer einfachen gewinkelten Holzkonstruktion. Die quadratische Grundplatte von 85 mm Seitenlänge nimmt den Hub und den USB2PPM Pikoder auf. Das Multiprotokollmodul wird in der senkrechten Gabel eingeklemmt. Zur optischen Verbesserung der Kabelführung habe ich einen entsprechenden Kanal gebohrt.

Module montieren und verdrahten

Auf den folgenden Bildern sehen Sie den kompletten Aufbau. Der Hub wird mit doppelseitigem Klebeband fixiert, der USB2PPM PiKoder eingesteckt und mit Schrauben durch die beiden vorderen Befestigungslöcher fixiert. Hierbei verwenden Sie am besten einige Unterlagscheiben als Abstandhalter, damit sich die Leiterplatte nicht verbiegt.

Mit dem Micro USB Stecker ist der “Kompakt-Sender” zunächst für den Anschluss an ein Android Device vorgesehen. Mit einem kleinen Adapter, z.B. von Micro USB auf USB C-Stecker kann der Sender natürlich problemlos mit einem Surface Notebook verbunden werden.  

 

Joystick Modellfernsteuerung mit Multiprotokoll-TX-Modul iRangeX IRX4+

In den beiden vorhergehenden Beiträgen zur Modellfernsteuerung mit Joystick wurde ein “ganz normaler” Fernsteuersender zur Kommandoübertragung genutzt. Dabei wurden die Steuerknüppel und diversen Schalter nicht benötigt, weil die Steuerung selber ja durch den Joystick wahrgenommen wird.

Von daher kann der Gesamtaufbau vereinfacht werden, indem statt des kompletten Fernsteuersenders ein Multiprotokoll-TX-Modul wie das iRangeX  iRX4+ eingesetzt wird.

Das Modul kann – genauso wie der Fernsteuersender – direkt über das PPM-Signal vom USB2PPM – PiKoder angesteuert werden. Da das iRangeX bereits ab einer Betriebsspannung von 5 Volt arbeitet, ist keine zusätzliche Batterie erforderlich sondern die Spannungsversorgung erfolgt ebenfalls über den USB2PPM PiKoder. 

Aufbau 

Der USB2PPM PiKoder wird entsprechend der Anleitung aufgebaut. Auch wenn Sie bisher nur eine Cynch-Buchse bestückt haben, lässt sich der dreipolige Header problemlos nachrüsten.

Die Verbindung zwischen dem iRX4+ Moduls wird über ein dreiadriges Kabel (Vcc, PPM und Gnd) hergestellt (s. Bild links unten). An einem Ende des Kabels befindet sich eine dreipolige Buchse zum Aufstecken auf die entsprechende Stiftleiste des USB2PPM, auf der anderen Seite werden die fünf Buchsen des Moduls adaptiert – die Pinbelegung, die das Modul erwartet, sehen Sie im rechten Bild. 

  

 

 

 

 

 

Es sind darüber hinaus keine weiteren Anpassungen oder Änderungen erforderlich. 

Und der hier beschriebene Aufbau ist natürlich genauso in Verbindung mit einem Windows-Notebook zu verwenden.

Joystick Modellfernsteuerung mit Spektrum DXe (2)

Der erste Beitrag dieser Reihe hat ein Notebook verwendet, um die Joystick-Eingaben in Kommandos für den USB2PPM zu übersetzen. Alternativ hierzu kann für ausgewählte Joysticks auch ein Android(TM) Smart Device mit einer entsprechenden App zum Einsatz kommen.  

Der Hardwareaufbau im Titelbild gleicht der Konfiguration im Teil 1 bis auf den Computer, der durch das Smart Device ersetzt wird und den Hub: in Verbindung mit dem Smart Device ist unbedingt ein USB OTG Hub zu verwenden. 

Hinsichtlich der Vorbereitung des Fernsteuersenders gelten die gleichen Überlegungen zur Ergonomie und es empfiehlt sich, die Fernsteuerung wie in Teil 1 beschrieben, mit einem Schalter zu erweitern.

Hinsichtlich der App selber haben Sie die Auswahl zwischen der kostenlosen App Joystick2PPM und einer speziellen  App für Quadrocopter Joystick4UAV (s.u.); beide Apps finden Sie im Google Play Store. 

Joystick2PPM (Android App)

Die Bedieneroberfläche der App entspricht weitgehend der Windows Implementierung und ist intuitiv und einfach verständlich. Auf der linken Seite befinden sich die Joystick – Bedienelemente und die Abbildung auf die Servokanäle erfolgt auf der rechten Seite mit Drop-Down-Boxen.

Der Joystick und der USB2PPM werden nach dem Starten der APP automatisch erkannt. Der Benutzer muss beim erstmaligen Gebrauch den Zugriff der Anwendung auf die entsprechenden USB-Schnittstellen freigeben. 

Bitte beachten Sie, dass die App derzeit nur eine beschränkte Anzahl von Joysticks und anderen Bediengeräten unterstützt. Den aktuellen Stand der kompatiblen Geräte finden Sie jederzeit im Playstore. 

Joystick4UAV (Android App)

Die Joystick4UAV App stellt eine Weiterentwicklung der Joystick2PPM Anwendung dar, die auf die Belange der Fernsteuerung von Quadrocoptern oder anderen Fahrzeugen (UGV) und Booten (USV) mit einem Flight Controller ausgerichtet ist.

Vom grundsätzlichen Aufbau her entspricht die Joystick4UAV den bereits beschriebenen Apps. Die Abbildung der vier Joystick-Achsen erfolgt auf die Fernsteuerkanäle 1-4 entsprechend der üblichen Belegung für Flight Controller. Diese Zuordnung innerhalb der vier Kanäle können Sie natürlich entsprechend Ihrer Präferenzen anpassen. Alle Kanäle können durch Checken der zugehörigen Box invertiert werden.

Der Flight Mode wird im Kanal 5 kodiert. Es stehen sechs Modi zur Verfügung. Die Umschaltung erfolgt über die Joystick-Taster 7-12 (s. Bild rechts unten), wobei Taster 7 Flugmode “1” einstellt und Taster 12 den Flugmode “6”. Der gewählte Flugmode wird jeweils numerisch angezeigt (“1” im Bild oben) und der Balken entspricht dem übertragenen Kanalwert.

Die verbleibenden Taster 1-6 (Button B1 .. B6 im oberen Bereich) und der Hat-Switch stehen für Sonderfunktionen zur Verfügung und können beliebig den Kanälen 6-8 zugeordnet werden. Wird die zum Kanal gehörige Box aktiviert, dann verhält sich der Taster als Schalter.

Bitte beachten Sie, dass in der App derzeit nur der Logitech Extreme 3D Pro Joystick unterstützt wird.

Tester für Metz MECATRONIC Rudermaschine 190/18

Derzeit beschäftige ich mich mit der Restaurierung einer Metz MECATRON ‘BABY’ Funkfernsteuerung. Zum Test und zur Inbetriebnahme der Rudermaschine wollte ich nicht jedesmal die gesamte Fernsteuerung einschalten und habe mir daher einen einfachen Tester gebaut.

Dieser Tester bildet den Ausgang des Empfängers 191/S – ein Relais mit einem Umschaltkontakt – mit einem entsprechenden Taster nach. So kann dann die Funktion der Rudermaschine, die abhängig von der eingesetzten Schaltscheibe ist, getestet werden.

In meinem Fall ist die Schaltscheibe 1 eingesetzt; damit wird gemäß der Bedienungsanleitung folgender Schalterrhythmus realsiert:

  • Sendertaste gedrückt: Ruder links, solange Taste gedrückt bleibt
  • Sendertaste kurz drücken (ca. 0,4 Sekunden), kurz loslassen (ca. 0,4 Sekunden) und gedrückt halten: Ruder rechts, solange Taste beim zweiten Mal gedrückt gehalten wird.
  • Nach Loslassen des Senderknopfes geht das Ruder immer von selbst in Stellung neutral.

Im hier vorgestellten Aufbau entspricht natürlich der Senderknopf dem Taster.

Der Tester kann sehr einfach auf einer Laborleiterplatte aufgebaut werden und der Verdrahtungsaufwand ist minimal. Den benötigten 7-poligen Stecker zur Verbindung mit der Rudermaschine habe ich, wie im Bild sichtbar,  durch das Einstecken von Lötnägeln in eine 7-polige Röhrenfassung realisiert.  

Als Referenz für eigene Versuche habe ich die Bedienungsanleitung der Rudermaschine gescannt.