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Sinn und Unsinn der passiert

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Kategorie: Do it yourself

Update: Ursprünglich lautete der Titel des Beitrags „Raspberry Pi (mit openELEC) per IR Fernbedienung EINschalten“. Es geht natürlich mit jedem Raspi, egal was drauf läuft 😉

Wer einen Raspberry Pi 2 mit openELEC sein eigen nennt, der kennt dieses kleine Problemchen:
Fährt man openELEC runter, dann macht der Pi einen Shutdown und schlummert dann vor sich hin. Für gewöhnlich kann man ihn dann nur mit Stecker raus/rein oder mit einem Reset (Taster anlöten) wieder wecken.
Es gibt durchaus Bastellösungen, wie zB über einen USB Stecker am TV und Bauteilen für 50 Pfennig den Pi einen Reset machen lassen, wenn der USB Port am TV wieder Strom bekommt. Nun hat aber meine Glotze keinen USB Port und außerdem finde ich das einfach Kacke.

Ich will meine IR Fernbedienung dafür nutzen! Und zwar die Uralte, die ich noch von meinem Asus HDP-R1 übrig habe. Punkt.

Idee:
Kleine Schaltung bauen, die eine Taste meiner Fernbedienung lernt und mir nach drücken auf diese Taste, den Raspi wieder aus dem Shutdown weckt.

Zeit für Inventur in der Bastelkiste:
– ein alter µC (ATmega 328p, in diesem Fall)
– ein TSOP 31238 (38kHz IR Empfänger)
– 4N33 Optokoppler
– paar Widerstände, ein Folienkondensator und Pinheader

Damit lässt sich doch was anfangen 😉

Wie bekommt man den Raspi generell aus dem Schlafmodus/nach dem Shutdown wieder erweckt? Da gibt es diese Möglichkeiten:
1. Stecker rein/raus
2. Reset Taster drücken
3. Pin 5 der Pinleiste kurz auf GND ziehen

Variante 1 fliegt raus. Varianten 2+3 sind umsetzbar.
Am besten wäre Punkt 2, dann sind die GPIOs für I²C (Pin 3+5) nicht belegt.
Allerdings muss man „der Schaltung“ dann noch irgendwie mitteilen, wann sie arbeiten soll. Nämlich nur, wenn der Pi im Shutdown ist. Sonst gibt es einen Reset mitten drin 😉 Ich denke da könnte man einen beliebigen, freien GPIO Pin LOW schalten. D.h. im Normalbetrieb ist dieser Pin auf LOW geschaltet und dann arbeitet die Schaltung nicht. Wenn der Pi dann runterfährt, ist der Pin HIGH und dann reagiert sie.

Für die schnelle reicht erst mal Variante 3, Pin 5 auf GND ziehen.

Hier der Schaltplan für Eagle:
Download irturnon.sch.zip

Links oben eine Stiftreihe um die Platine an den Pi anzuschließen. Pin 1 geht an 3V3 oder 5V (geht beides und über den Optokoppler ist der GPIO des Pi von Vcc entkoppelt), Pin 3 geht an Pin 5 des Pinheader auf dem Pi, Pin 5 geht an GND (am Pi zB Pin 6).

Und hier das eilig zusammen gehackte Progrämmchen für die Arduino IDE.

Download IRturnon.ino.zip

Was macht das Programm? Nach dem Einschalten liest es Adresse 0-3 im Eeprom aus. Findet es dort etwas (was auch immer) dann geht es gleich auf Empfang. Meine neuen m328p hatten da nichts drin, Ergebnis war -1. Dann geht es zuerst in den Lernmodus. Im Lernmodus ist die rote LED an. Eine beliebige Taste auf der Fernbedienung drücken und die Taste wird gelernt und im Eeprom gespeichert. Wer die Taste ändern will, der muss den PROG Taster drücken. Danach geht es wieder in den Lernmodus.

Wird dann die gelernte Taste gedrückt, leuchtet zur Anzeige die LED kurz auf und der Optokoppler schaltet durch und verbindet Pin 5 kurz  (100ms) mit GND. Der Raspi geht wieder an.

Tadaaa!
Tips zum Nachbau: Alle ICs sockeln. Dito für den TSOP, dann kann man ihn leicht gegen andere Typen (kein 38kHz) wechseln.

Idee

Ich wollte eine alte Türklingel („Ding-Dong“) mit einer Freisprechanlage ausstatten. Dazu sollten jedoch keine Kabel gelegt werden und es sollte auch kein Hörer/Sprecher gesetzt werden müssen. Bleibt eigentlich nur noch eine Lösung mittels Funkübertragung.
Was bietet sich da an?

-GSM Freisprechstelle -> Machbar, kostet Gebühren für Karte und/oder Gespräche.
-WLAN/VoIP Freisprechstelle -> Ebenso machbar, erfordert aber einen VoIP Dienst der wieder mit Kosten verbunden ist. Alternativ ein eigener (z.B. Asterisk) VoIP Server -> Adminaufwand/Stromkosten
-DECT Freisprecheinrichtung -> Auch machbar, erfordert eine DECT Basisstation

Nachteil bei allen vorgenannten Lösungen ist, dass man entweder die bestehende Klingelanlage abmontiert und durch die neue Lösung ersetzt oder quasi eine zusätzliche Anlage parallel montiert.
Alle o.g. Geräte kosten so 500-1000 EUR. Grandios. Leider gibt es diese TFEen nicht als günstige Einzelmodule, wenn ich richtig gesehen habe. Das gefällt mir alles nicht. Am liebsten wäre es mir, wenn man eine reine DECT TFE nachrüsten könnte. Also irgendwo in die Garage bzw. unter Putz die Elektronik, nach außen nur Mikro und Lautsprecher sichtbar und das ganze Teil verbindet sich mittels DECT mit einer vorhandenen Basis. Wenn jemand klingelt, dann ruft man die TFE an und kann sich unterhalten. Nicht mehr, nicht weniger.
Problem: So etwas gibt es offenbar nicht.

Problemlösung

Wie löst man nun das Problem? Bleibt eigentlich nur Selbstbau.

Brainstorming -> Bau mittels Umbau eines DECT Mobilteils…
1. Mobilteil muss eine Freisprecheinrichtung mitbringen, dazu ist eine gute Rückkopplungssperre nötig (Jeder kennt das „fieeeeeeeep“, wenn Mikrofon und Lautsprecher zu nah beieinander sind)
2. Mobilteil muss ankommende Anrufe automatisch annehmen
3. Mobilteil darf nicht klingeln wenn Anrufe von extern auf andere Mobilteile ankommen
4. Lautsprecher muss laut genug sein, damit man etwas hört, Mikro muss gut genug aufnehmen, damit der Sprecher verstanden wird

Punkt 1 ist relativ einfach zu lösen. Das AVM Speedphone 300 verfügt über eine Freisprecheinrichtung und zugleich soll es über eine sehr gute Rückkopplungssperre (DSP!) verfügen. Außerdem ist das Telefon gebraucht schon inkl. Versandkosten für 10 EUR zu bekommen.
Laut Handbuch scheint es zwar für Speedport Router bzw. AVM Fritzboxen optimiert zu sein, ich konnte es jedoch ohne Probleme mit einer Gigaset Basisstation verbinden und alle benötigten Funktionen testen. Interne Gespräche, Freisprechen, alles OK.

Punkt 3 konnte an der Gigaset Basisstation gelöst werden. Dort dem entsprechenden Mobilteil die öffentlichen MSNs entziehen und fertig.

Punkt 2 kann nicht so einfach gelöst werden. Leider bietet das Telefon dies nicht als Einstellung in den Optionen an. Es gibt zwar den Menüpunkt „Direktannahme“, dieser bedeutet jedoch nur, dass ein Anruf sofort angenommen wird, wenn das Telefon aus der Ladeschale genommen wird.
Schauen wir uns an, was passiert, wenn man das Telefon anruft:
-Das Display erhellt sich
-Die Tastaturbeleuchtung schaltet sich ein
-Hinter der Lautsprechertaste beginnt eine grüne LED zu blinken
-Aus dem Freiprechlautsprecher ertönt der Klingelton

Das bietet einige Ansätze, wie man die automatische Annahme umsetzen kann. Am liebsten wäre es mir gewesen, das über die grüne LED zu machen. Leider scheint die bei meinem Telefon auch ohne Anruf sporadisch zu blinken. Die Anleitung schweigt sich dazu aus. Könnten entgangene Anrufe sein oder Batteriestand. Das fällt als Option also weg.
Bliebe noch die Tastaturbeleuchtung. Da niemand mit dem Telefon hantiert und die Beleuchtung so einschaltet, kann sich diese eigentlich nur noch dann einschalten, wenn ein Anruf ankommt oder man das Telefon aus der Ladeschale nimmt. Da die Schale/Ladefunktion in der fertigen Lösung durch eine 4V Versorgung über den Batterieanschluss gelöst werden soll, dürfte die Tastaturbeleuchtung eigentlich nur noch angehen, wenn ein Anruf reinkommt. Dem ist aber leider nicht so. Denn die Beleuchtung der Tastatur wird auch kurz aktiviert, wenn ein Gespräch beendet wird! Demzufolge würde die TFE sofort nach dem Auflegen erneut auf Freisprechen schalten usw.
Ich habe das nun so gelöst, dass das Telefon automatisch auf Freisprechen schalten wenn:
– die Tastaturbeleuchtung aktiviert wird
(logisches) UND
– die kleine grüne LED aktiviert wird

Punkt 4 ist durch Verstärker zu lösen.

Bau/Umsetzung

Automatische Rufannahme

Die Anoden der Tastatur-LEDs (im Detailbild Lötpunkt 2) werden auf HIGH (3V3) geschaltet zum leuchten, die kleine grüne LED links wird am unteren Pin auf (im Detailbild Lötpunkt 1) LOW gezogen und leuchtet dann. Vorher liegt an beiden Pins 3V3 an und nichts leuchtet.
Verknüpft habe ich diese über eine Inverterschaltung (NOT-Gatter) mit einem BC547 Transitor auf ein logisches AND-Gatter IC 74HC08. Ist also die Tastatur-LED HIGH UND die grüne LED LOW, liegt an den Eingängen des Gatters 2x HIGH an und der Ausgang wird auf HIGH geschaltet.

Das HIGH am Ausgang steuert dann über einen 100Ohm Vorwiderstand einen 4N33 Optokoppler an, der an seinem Ausgang (im Detailbild die Lötpunkte 3+4, die Folie über der Taste einfach vorsichtig wegschneiden) direkt die Taste für Freisprechen „drückt“.
Ergebnis: Das Telefon nimmt jeden Anruf sofort mit Freisprechen an.

Damit sich das Kabelwirrwar in Grenzen hält, habe ich mir für diese Adaptierung eine kleine Platine geäzt. Der Schaltplan ist im Bild zu sehen, die Anschlusklemmen sind Wago 2-er Terminals für Printmontage.
Input-1 ist für die Tastaturbeleuchtung an Lötpunkt 2
Input-2 ist für die grüne LED an Lötpunkt 1
Taste1-1 und Taste 1-2 gehen an Lötpunkte 3+4. Sollte die Taste nicht betätigt werden, ggf. die Anschlüsse vertauschen.

Freisprechen

Zum völligen Freisprechen, also zB zur Montage des Mobilteils in einem Gehäuse in der Garage, sind nun noch kleinere Umbaumaßnahmen erforderlich. Der Lautsprecher für Freisprechen/Klingelton wird entfernt. An dessen Stelle kommt eine 3,5mm Klinkenbuchse.
Ebenso entfernt man die Mikrofonkapsel.
Ursprünglich wollte ich diese einfach über ein 1-2m langes Kabel wieder mit den entsprechenden Lötpunkten verbinden, allerdings war dann so gut wie nichts mehr zu hören. Ich habe daher beschlossen, dass das Signal der Elektretkapsel zunächst mit einem Mikrofonvorverstärker (MVV) etwas aufgeblasen werden soll. Ich habe mir dafür ein 3.- EUR Modul aus der Bucht besorgt, das mit einem NE5532P Operationsverstäker aufgebaut ist. Dieses bietet eine Verstärkung/Gain von 5.
Für das Geld lohnt der Selbstbau eigentlich schon nicht mehr 😉

Link: http://www.ebay.de/itm/371779248097

An den MVV kann man die Elektretkapsel nicht so ohne weiteres direkt anschließen, da Elektretkapseln mit einer Bias-Spannung versorgt werden müssen. Prinzipiell sieht die passende Anschaltung aber ganz einfach aus, hier ein Beispiel:

Quelle: https://www.mikrocontroller.net/topic/268081#2797550

Für P1 habe ich einen Festwiderstand von 2.2kOhm verwendet, zusammen mit der Versorgungsspanung von 4V (NICHT mit 9V wie in dem Beispiel) hat sich eine Bias-Spannung von ca. 1.5V an der Kapsel eingestellt. Als C1 habe ich einen Elko von 10µF verwendet, Anode zur Kapsel. Die Kathode des Kondensators ist zusammen mit Masse der Ausgang, der an den Eingang des MVV angeschlossen wird.
Den Ausgang des MVV (der übrigens von 12-35V DC alles frisst *g*) lötet man nun an Stelle der ursprünglichen Mikrofonkapsel an. Nach belieben kann man dafür dann auch wieder Klinkenstecker setzen, um Modular zu bleiben.
Bei NF Verkabelung immer an geschirmte Kabel denken!

Stand (vom 09.01.17)

Zeit, den vorläufigen Stand festzuhalten:
– Telefon nimmt Rufe automatisch an
– Freisprechlautsprecher über 3,5mm Klinkenbuchse zunächst mal an herkömmliche PC Aktivlautsprecher angeschlossen. Der Klang ist glasklar
– Mikrofonkapsel über MVV an Stelle der Elektretkapsel angeschlossen. Auch in 4-5m Entfernung sehr gute Verständigung möglich, leises Rauschen/zirpen.

Stand (vom 28.01.17)

Nachdem ich auf die Elektretkapsel Primo EM172 (Datenblatt) gestoßen bin, habe ich mir die mal bestellt. Was soll ich sagen, exzellent! Der MVV kann komplett entfallen. Die Kapsel ist ohne MVV an einem 2m langen Kabel gut genug, um in 1-2m Entfernung sauber zu kommunizieren. So gut wie kein rauschen vorhanden. Da der MVV nun entfällt, vereinfacht sich auch das ganze System etwas. Aktuell nutze ich (noch) kleine Aktivlautsprecher mit 220V Versorgung, das Telefon und die Adapterplatine werden mit einem 12V Netzteil über einen DC-DC Step-Down Converter mit 4.5V versorgt.

Stand (vom 16.02.17)

Die Nutzung von Aktivboxen gefällt mir nicht. Auch mit Ausschlachten. Irgendwie ungelenk.
Ich habe mir in der Bucht daher für schmales Geld mal ein kleines Mono-Verstärkermodul für ’ne Mark Fuffzich geleistet (z.B. so eines) und einen wetterfesten Lautsprecher von Reichelt (z.B. den Visaton VIS SL 87WPM8). Wenn man den Lautsprecher gut einbaut und auf akustische Kuzschlüsse achtet, dann funktioniert das erstaunlich gut!

Der Plan war ursprünglich, zwei Aluplatten so zu bearbeiten, dass man das ganze im Außenbereich unter Putz einbauen kann. Da in der Front schon für Klingel und beleuchtung gebürsteter Edelstahl verwendet wird, habe ich mich für zwei Platten in 1mm Edelstahl entschieden. Die äußere Platte(140x140mm) ist eigentlich keine Platte mehr, da aus ihr in der mitte ein Quadrat von 100x100mm ausgeschnitten wurde. Dieser Rahmen wird dann mit passenden Bohrungen für die Wand und Nietmuttern versehen. Die Innere Platte wird für Mikro und Lautsprecher gebohrt, und mit Bohrungen für Schrauben (vorzugsweise Edelstahl) versehen, die vom Gewinde natürlich zu den Nietmuttern passen sollten 😉 Im Fotobereich sieht man die montierten Stahlteile.
Hinter dem Edelstahl muss man natürlich Platz für den Lautsprecher und ein paar Verkabelungen schaffen.

To Do

Nächste Schritte:
– Einbau aller Teile in Gehäuse
– Verkabelung

Ab und zu mache ich mal ein paar Experimente in der Küche. Jüngst wollte ich mich mal an das Thema Sauerteig herantasten, aber habe schnell festgestellt, dass das gar nicht so einfach ist. Sauerteig „herzustellen“ ist kompliziert, denn der Teig bzw. die Baktierien darin, müssen für definierte Zeiten bei bestimmten Temperaturen arbeiten können.

Nun bin ich ja nicht gerade darauf aus, den Teig auf die Heizung zu stellen und immer nachzumessen, ob es zu warm/kalt ist. Was liegt also näher, als sich eine Gärkammer zu bauen? Nichts leichter als das, ein paar Sperrholzplatten, dazwischen Styropor als Dämmung und schon ist ein schönes und durchaus preiswertes Kistchen gezimmert.
Bleibt lediglich das Problem der Steuerung. Wie heizen? Wie Temperatur messen? Wie regeln?

Lange Rede kurzer Sinn:

Wie heizen?
Dazu nutze ich ein keramisches PTC Heizelement, 12V/150W (in der Bucht <10 EUR). Diese Elemente werden verdammt heiss und sind in der Regel nicht mit einer Temperaturregelung gegen Durchbrennen ausgestattet, dürfen also nicht ohne Lüfter zur Kühlung/Wärmeabfuhr betrieben werden.

Wie Temperatur messen?
Wird mittels eines LM35Z erledigt.

Wie regeln?
Das übernimmt ein ATmega 328p, Programmierung kann bequem über die einschlägigen Tools erfolgen. Hier tut es natürlich auch die Arduino IDE.

Was kam dann nach der Umsetzung dabei raus?
Eine in Sperrholz gezimmerte Kiste, die mit 1cm Styropor gedämmt (mit Holzleim auf die Sperrholzplatten geklebt) wurde. Die Stromversorgung erfolgt mit einem 12V/200W Netzteil (in der Bucht <15 EUR, je nach Modell und Typ).
Die Steuerung erfolgt über Microtaster auf der Platine (UP, DOWN, ENTER, RESET), Anzeige über ein LCD1602 mit I2C Controller (spart Leitungen ^^).
Der Gäromat heizt auf voreingestellte Temperartur und hält diese dann für einen Zeitraum X.  Nunmehr ist mein Gäromat jedoch auch in der Lage, komplizierte Programme für Teige zu fahren, zB 3 Stufen Sauerteige & Co. Dabei werden verschiedene Temperaturen und Zeiträume selektiert und automatisch geheizt und gehalten.
Das Programm ist soweit selbsterklärend hoffe ich, ich habe bisher nur einige Beispiele umgesetzt, die für mich ausreichend sind. Aktuell nutze ich ohnehin meistens das Hefeteig Programm für meinen Pizzateig 😀
Die Leistung ist ausreichend, von 20°C Anfangstemperatur ist binnen ca 15min auf 33°C für meinen Hefeteig aufgeheizt.

Was ist zu beachten?
Wer den Gäromaten nachbauen möchte muss beachten, dass die Leiterbahnen an den Leistungsklemmen (HEIZUNG und 12V_POWER) für die 150W zum Heizelement NICHT ausreichend sind! Diese müssen mit kurzen Kabelabschnitten (ich verwende 6mm² Lautsprecherkabel) verstärkt werden, sonst brennen sie direkt durch, wenn die Heizung eingeschaltet wird.
Weiterhin ist das MosFET für Heizung (Q2) mit einem passenden Kühlkörper zu versehen (das MosFET für den Lüfter Q3 kommt ohne Kühlung aus, da könnte man auch ein kleineres nehmen), ich verwende einfaches Alublech mit eingesägten Schlitzen zur Oberflächenvergrößerung. Das wird nur mäßig heiss.
Der Lüfter sollte unter das Heizelement gesetzt werden und die Luft von unten durch blasen. Dazu den Lüfter auf Abstandhalter setzen, sonst ist Essig mit Luftdurchsatz 😉

Download Eagle Schaltplan und Arduino IDE Programm:
Gaeromat.zip

Kabelwust

If somebody is looking for the alternative Firmware for the Linksys WAP54g accesspoint…

Here it is, HyperWAP 1.0c based on the original 3.04 Firmware

DOWNLOAD

Wer etwas stromparendes für einen Heimserver sucht, der sollte sich mal das Supermicro X10SBA anschauen.
Das Board ist passiv gekühlt und läuft mit der Intel Celeron J1900 CPU, hat also genug Leistung um ohne Probleme die beiden(!) Gbit LAN Ports oder auch die mSATA SSD zu „füttern“.

Ich habe das Board heute mit 2x 2GB DDR3L (wichtig, das Board läuft nur mit L Riegeln, also 1.35V), einer 64GB ADATA mSATA SSD und einer 3.5″ Festplatte in Betrieb genommen. Installiert ist natürlich Linux :).
Als Stromversorgung dient mir eine alte Pico-PSU80 mit ErP Netzteil.
Das Beste zum Schluss:

Im Idlemode, wenn die 3.5″ Platte schläft, hat der _gesamte_ Server einen Stromverbrauch von unter 14W. Wenn die 3.5″ Platte läuft und Daten liefert, dann liegt er bei unter 18W.

Letztens habe ich auf dem Speicher mein altes CB-Funkgerät samt (schrottiger) Mini-Magnetfussantenne gefunden. Hach, was haben wir zu Beginn der 90er noch gefunkt. Und Spaß hat das gemacht! Ich habe die Antenne mal auf’s Auto „gepappt“ und bin auf den Berg gefahren. Es ist so gut wie nichts mehr los auf dem 11m CB-Band 🙁 Dafür hatte ich eine gute Verbindung in den Odenwald! Das waren knapp 70-80km. Für CB-Funk ist das schon recht weit, vor allem mit einer Funzelantenne. Mit Amateurfunk dagegen…
Für damalige Verhältnisse kam uns der Erwerb einer Amateurfunklizenz noch völlig utopisch, ja geradezu unerreichbar vor. Musste man dazu sogar eine Morseprüfung ablegen!
Ich habe mir damals den Fragenkatalog besorgt (was mangels Internet gar nicht so einfach war) und sofort kapituliert. Als jugendlicher Faulenzer sah ich damals kein Land, in anbetracht der Schwierigkeit der Fragen.

Doch heute….muss man keine Morseprüfung mehr ablegen (seit 2004 glaube ich). Und nach Abitur und Studium sowie mittelmäßigem Interesse an Mikrocontrollern und Elektronik sollte es doch möglich sein, die Prüfung zu bestehen. Dachte ich mir 🙂
Noch dazu, wo man heute nicht mehr vor staubigen Unterlagen brüten muss, es gibt Onlinekurse samt –Prüfungen oder Offlineprogramme wie den HAM Radio Trainer. Ich lud mir also letztgenanntes herunter und habe am 27.03.14 begonnen, mir die 1547 Fragen in den „Kopf zu hauen“.
Heute, dem 11.05.14 kann ich behaupten, dass ich den Katalog zu 90-95% drauf habe und jede simulierte Prüfung Klasse A bestehe. Lernaufwand waren ca 1-3h pro Tag.

Fazit: Mit durchschnittlicher Intelligenz, Grundkenntnissen in Physik und Elektronik ist es möglich, sich das Wissen und den Fragenkatalog zur Prüfung Klasse A in 14 Tagen anzueignen. Dazu bedarf es lediglich etwas Disziplin und eines Taschenrechners 😀
Die Prüfung am 15.7.14 in Eschborn kann also kommen. Bis dahin heisst es: Niveau halten und hie und da Fragen Wiederholen.

Nachtrag: Bestanden, sogar sehr gut. <5 Fehler über alle Teile. Damit kann ich leben.
Rücklbickend wäre es für mich optimal gewesen, erst 2-3 Wochen vor der Prüfung mit dem Lernen zu beginnen.

Nachdem der Drucker nunmehr alle Teile ausgespuckt und der Zoll die Bestellung vom Hobbyking freigegeben hat, kann es nun an die Montage gehen.Es sollten diese Rahmenteile vorliegen:
– Platte unten (die mit den Ösen und der Servohalterung)
– Platte oben
– Vier Arme (ggf. plus vier Füße)
– Gehäuse für HKpilot (zwei Teile)
– Gehäuse für GPS (zwei Teile)

Rahmen montieren
Als Flugrichtung „nach vorne“ habe ich die Seite festgelegt, wo später irgendwann die Kamera befestigt wird. Also ist „hinten“ bzw. „rückwärts“ die Seite der Platten, die die rechteckigen Elemente enthält:

platte_vorne

Die Montage ist ganz simpel. Untere Platte auf den Tisch legen (Servohalterung zeigt nach unten!), Arme auf die jeweiligen Löcher ausrichten, obere Platte auflegen und mit jeweils zwei der M4x50 Schrauben durch die beiden äußeren Löcher befestigen. Unter die Mutter eine Scheibe legen:

arm
arm2

 

Elektronik vorbereiten
Auf dem HKpilot JP1 entfernen und gut aufheben, da wir bis auf die Servos alles mit dem Power Module versorgen sollte der offen sein. Dann ins Gehäuse einbauen. Dabei darauf achten, dass die Eingänge (Input) nach vorne, also in Flugrichtung zeigen werden. In das kleine „Kästchen“ im Gehäuse sollte man etwas Watte, Schaumgummi oder ähnliches stecken, damit der Drucksensor etwas abgedeckt ist. Das Gehäuse einfach mit ein paar Kabelbindern zuziehen. Anschließend das GPS ins Gehäuse einbauen, damit es nicht so drinnen herumklappert, einen Tropfen Heisskleber nehmen und die beiden Platinen sichern. Die Antenne muss logischer Weise nach oben Zeigen 🙂 Das Gehäuse kann mit Heisskleber oder ein paar Tropfen Sekundenkleber verschlossen werden.

Der HK Pilot wird nun schon einmal mit den Empfängerkabeln bestückt. 5 Stück lagen der Turnigy 9x bei, also die Eingänge  1-5 dafür verwenden. Masse (schwarzes Kabel) zeigt dabei nach außen/vorne. Wenn ihr die Turnigy 9x auf openTX umflasht, könnt ihr die Kanäle am Sender frei belegen. Wenn ihr das nicht vorhabt (wieso auch immer, lohnt sich aber!), dann müsst ihr die Inputs ggf. später nochmal tauschen, damit alles passt.
Danach stellen wir den HKPilot erst mal zur Seite.

Motoren montieren
Nun geht es an die Montage der Motoren. Jeder Motor wird mit dem zugehörigen Accessory Pack für die Aufnahme der Propeller vorbereitet.
Danach das silberne Kreuz oben auf die Arme legen und zwar so, dass die Löcher passen 😉 Ich verwende das Kreuz in der Hoffnung, dass es ggf. entstehende Wärme der Motoren aufnehmen kann. Denn ab 40-50°C wird das PLA weich 😉 Außerdem wird so die Auflagefläche der Motoren vergrößert.
Anschließend werden von unten die M3x8 Schrauben reingedreht, bis sie gerade so oben wieder rausschauen. Dann den Motor aufsetzen. Wenn man von oben auf den Arm sieht, steht das Kabel auf 11 Uhr:

motor

Dann vorsichtig von unten festschrauben. Achtung, nicht überdrehen! Nach fest kommt ab!
Alle Motoren sollten beim oben drauf schauen nun in derselben Position befestigt sein.

Controller montieren
Alsdann können die Motorcontroller (ESCs) befestigt werden. Je nach Geschmack kann das auf oder unter den Armen erfolgen, ich habe das unten drunter erledigt.
Beim Anschluss der Motoren an die Controller muss beachtet werden, dass zwei Motoren im und zwei gegen den Uhrzeigersinn drehen müssen. So werden die Drehmomente ausgeglichen und der Copter fliegt später stabil. Das kann man entweder über ein umflashen der ESCs erreichen (KK Multicopter Flashtool) oder ganz einfach über das vertauschen der schwarzen und gelben Anschlusskabel. Das Drehstrom-Wechselfeld ist dann nämlich einfach andersrum polarisiert und der Motor dreht in die andere Richtung. Welche Motoren müssen wie rum drehen? Dazu gibt es im Arducopter Wiki ein schönes Bild. Wir haben einen X-Frame, also müssen (wenn man von oben in Flugrichtung schaut) die Motoren 3 und 4 im Uhrzeigersinn drehen. Also bei diesen die gelben und schwarzen Anschlusskabel vertauschen. Wenn ihr das verwechselt ist nicht schlimm, das kann man später im Testlauf noch korrigieren. Dazu dann die Kabelbinder vlt. nicht ganz so fest ziehen 😉

Spannungsversorgung einbauen
Die Controller werden dann ganz einfach an das Quadcopter Power Distribution Board angeschlossen. Das legt man mit der gummierten Seite erstmal unten in den großen Zwischenraum rein und macht die Anschlüsse. Dabei auf richtige Polarität achten. Wenn man von oben in Flugrichtung draufschaut, dann sollte der Eingang des Boards auf vier Uhr an der Seite liegen. Hier wird dann nämlich gleich das Power Module angeschlossen (ich habe es eingeschrumpft, damit nichts passiert) und auf dem Arm vorne rechts mit Kabelbinder fixiert. Man kann das Stromverteilerboard noch mit Kabelbindern auf der unteren Platte fixieren, es hält aber durch die ganzen Kabel auch so ganz gut. Man muss halt schauen ob es dann ohne Kabelfinder ggf. zu stark vibriert und sich etwas abscheuert.
Den DF13 Stecker des Power Modules führen wir hinten raus, da kommt später der HKpilot dran. Ebenso verfahren wir mit den Kabeln die von den Controllern kommen.

HKpilot, Empfänger und GPS einbauen
Jetzt wird alles an den HKpilot angeschlossen. Das DF13 Kabel vom Power Module unten links, die Kabel vom Empfänger rechts (schwarz ist Masse und ganz nach außen), die Kabel von den ESCs/Motor Controllern links (braun ist Masse und wieder nach außen). Die GPS Maus wird mit dem DF13 rechts unten angeschlossen.
Hier eine Ansicht als Bild:

HKpilot

Der HKpilot im Gehäuse wird auf die Bodenplatte montiert und erstmal mit einem Kabelbinder fixiert. Die Kabel zum Empfänger werden durch das Loch in der oberen Platte geführt und mit dem Empfänger verbunden. Ebenso das dem Kabel der GPS Maus. Die Maus stellt man auf den Empfänger und zieht das ganze Paket mit einem Kabelbinder fest. So könnte das am Ende aussehen:

elektronik
Die Antenne des Empfängers einfach unten mit einem Kabelfinder befestigen, damit sie nicht in die Propeller gerät.

Montage der Batterie
Bei den meisten Quadcoptern die man so sieht, ist die Batterie immer unter der Bodenplatte befestigt. Darüber kann man diskutieren. Ich finde die Vorstellung, dass  sich bei einer Bruchlandung, wenn die Füße oder Arme brechen, die Batterie in den Boden bohrt, nicht so erbaulich 🙂
Daher montiere ich meine Batterie auf der oberen Platte. Von oben in Flugrichtung betrachtet, wird die Batterie mit den Anschlüssen nach links oben montiert. Einfach ein paar Kabelbinder durch die obere Platte und die Batterie sachte fixieren. Hier kann je nach Gusto noch etwas Mossgummi mit eingebaut werden, damit sich nichts abscheuert und die Batterie schön gedämpft ist. Mit der Positionierung der Batterie kann man auch den Schwerpunkt des Copters gut ausbalancieren! Hinten zu schwer? Dann Batterie weiter nach vorne schieben. Erklärt sich eigentlich von selbst.
Ganz vorne auf der oberen Platte machen wir dann noch den Lipowarner mit einem Kabelbinder fest.

Fertig
Wenn alles montiert und fürs Erste fixiert ist, sollte der Quadcopter ungefährt so aussehen (Achtung: Propeller habt ihr noch keine drauf!):

quad

Im nächsten Kapitel folgt das Einrichten vom HKpilot mit dem Mission Planner, das kalibrieren der Funke und der Motoren.

Im Gegensatz zur Zusammenfassung aus Teil 0 geht es hier nun richtig los! Am Ende dieses Beitrages werden alle Rahmenteile fertig vorliegen, die Elektronik etc wird bestellt sein.Wer (noch 😉 ) keinen 3D Drucker sein Eigen nennt, für den gebe ich einen zusätzlichen Link zum Kauf eines Rahmens an. Keine Angst, ein Rahmen für einen Quadcopter kostet kein Vermögen, mit ca. 20 EUR ist man für sehr gute Modelle dabei. Wenn allerdings etwas abbricht, dann hat man ggf. ein Problem und kann nicht einfach den 3D Drucker starten und hat 4h später einen komplett neuen Arm oder eine Bodenplatte.

Los gehts. Zuerst brauchen wir die 3D Modelle für den Ausdruck. Dank Thingiverse.com gibt es da inzwischen ja zahlreiche Möglichkeiten und einige Leute haben schon Teile für Quadcopter konstruiert und gratis veröffentlich. Am besten finde ich den „Crossfire“. Der ist klassisch. Die Abstände zwischen den Beinen sind identisch, es ergibt sich eine stabile, quadratische Grundform. Leider ist der „Stauraum“ zwischen oberer und unterer Platte recht gering. Das kann – je nachdem was man später noch einbauen möchte – ein Problem werden. Zum Glück hatte schon jemand ähnliche Bedenken und den Crossfire Arm etwas verändert. Im „Spyda 500“ finden wir einen Arm, der uns mehr Stauraum gibt.
Leider gibt es bei diesem Arm ein – meiner Ansicht nach – riesiges Problem. Das optisch ansprechende, sehr elegante Füßchen bricht extrem leicht ab, wenn man mal schief oder etwas härter landet. Ich habe daher diesen Arm mit einem CAD Programm (FreeCAD) nochmals verbessert und den Fuß stabilisiert und bei Thingiverse veröffentlicht: KLICK.

Wir sammeln uns also nun von allen Coptern die besten Teile zusammen und drucken:
4x Crossfire_Arm_thicker_3.0_stable.stl vom Spyda 500 (meine stabilere Version)
1x Top_Plate_Generic.stl vom Crossfire
1x Bottom_Plate.stl vom Crossfire

Für die Elektronik gibt es schöne Gehäuse bei Thingiverse, die laden wir uns auch gleich hier und hier herunter:
1x ARDUPILOT_CASE_BOTTOM.stl
1x ARDUPILOT_CASE_TOP_v2.stl
1x UBLOX_NEO_M6_CASE_BOTTOM.stl
1x UBLOX_NEO_M6_CASE_TOP.stl

Hier alle benötigten STL Files in einer ZIP Datei:  quadcopter_stls.zip

Update 27.01.14:
Als Alternative zu meinem stabileren Arm habe ich hier einen Arm mit austauschbarem Fuß erstellt.

Diese Modelle nun mit dem von euch bevorzugten Slicer sclicen und Drucken. Ich drucke die Gehäuse und Platten in schwarzem PLA, zwei Arme ebenfalls schwarz und zwei Arme in leuchtendem Rot. Auf diese Weise lege ich gleich die Flugrichtung für „Vorwärts“ fest und sehe auch recht schnell, wo beim Copter vorne ist. Das ist ungemein hilfreich 😉
Infill bei den Armen 50%, ggf. kommt man auch mit 33% noch gut weg.

Euer Drucker sollte jetzt drucken und somit können wir an die Bestellung der Teile gehen. Eine akzeptable Lieferquelle ist Hobbyking in China. Der der Kram heutzutage sowieso aus China kommt, kann man sich auch gleich alle Mittelsmänner sparen und direkt in China bestellen. Das kostet zwar 4.7% Zoll auf den Warenwert+Versandkosten (ist leider so) und auf diese Summe nochmal 19% Einfuhrumsatzsteuer, aber es lohnt sich dennoch!

Für den von mir vorgeschlagenen Copter brauchen wir:

1x Fernsteuerung und Empfänger, die Turnigy 9x ist eine 9 Kanal Anlage mit 8 Kanal Empfänger, komplett fertig
ALTERNATIV: Es gibt einen Nachfolger für die Turnigy 9x, die 9XR allerdings müsst ihr euch da selbst um Sendemodul und Empfänger kümmern sowie entsprechende Kabel. Im oberen Paket ist alles für den Start gleich mit dabei.
1x Microservo um damit ggf. später die Kamera zu steuern (kostet nur 2 EUR, direkt mitbestellen also)
1x onBoard Lipoly low voltage Alarm (auch nur 2 EUR und zerquetschte, macht immer Sinn)
3x Propeller 12×6 (1 Ersatzpropeller)
3x Propeller 12x6R (auch wieder 1 Ersatz)
ALTERNATIV: 2x Set mit je 4 12×4.5 Propellern
1x Batterie Adapter von 4mm HXT auf XT-60
1x Quadcopter Verteilerboard
1x NEO-6 GPS Modul
1x Power Modul für HK Pilot
1x HKPilot Modul (das ist ein Ardupilot Klon, baugleich)
4x Afro ESC Brushless Controller 30A
4x Zubehör Pack für Motoren
4x Motor NTM 28-30s 800kV
20x Schrauben M3x8 für Montage des Motors auf den Armen (müssten passen, ich hatte noch eigene)

Damit wären dann schon mal ca. $330 USD im Warenkorb.  Es fehlt noch der Akku, den bestellen wir aber besser im EU Lagerhaus, denn LiPo Versand aus China ist in letzter Zeit etwas unzuverlässig und man munkelt, der Zoll nörgelt da gerne mal wegen RoHS und dergleichen.
Das heisst, diese Bestellung jetzt erst mal so absenden (Paypal, siehe unten!), und als Versandmethode unbedingt DHL Global wählen! Das ist nicht nur günstiger ($40 USD) sondern die halsen euch nicht noch extra Zoll- und Phantasiegebühren für die Zollabwicklung auf. So müsst ihr beim Zollamt nur $330+$40=$370 verzollen. Grob sind das dann ungefähr
270.- EUR plus 4.7% Zoll = 283.- EUR + 19% Einfuhrumsatz = ca. 336.- EUR

OPTIONAL: Wer keinen 3D Drucker hat, kann einen Rahmen mitbestellen, der hier müsste für die 12″ Proppeller gerade so ausreichend sein.
Die Montagelöcher für die Motoren passen, Rest jedoch ohne Gewähr meinerseits 😉
1x Rahmen 500mm mit Landebeinen

Als nächstes bestellen wir den Akku im EU Warehouse:

1x Zippy Flightmax 5000mAh 4s1p Akku

Versand kann dann billigst aus Holland erfolgen, registered ist nicht nötig wenn ihr mit Paypal zahlt. Falls nichts ankommt, ist es über Paypal abgedeckt.

Nicht immer ist alles bei Hobbyking lieferbar, wenn ein Artikel auf Backorder steht, einfach ein oder zwei Wochen abwarten, dann geht die Bestellung in der Regel auch raus. Nach weiteren 1-2 Wochen bekommt ihr Post vom Zoll, dass ihr euer Paket bitte abholen sollt. Dazu dann die Rechnung von Hobbyking ausdrucken, ggf. noch den Paypal beleg und ab zum Zoll. Geld nicht vergessen. Mitunter kann man sich das sparen und dann kassiert automatisch der Postbote an der Tür. Kommt drauf an 🙂

Im Eisenwarenladen eures Vertrauens müssen dann noch besorgt werden:
8x Schrauben M4x50 (kein Senkkopf, am besten Hex oder Flachkopf etc), passende Scheiben und selbstsichernde Muttern.

Kosten alles in Allem: rund 385.- EUR

Weiter geht es in Teil 2 – Montage des Rahmens und Einbau der Elektronik

Ich bin schon seit jüngster Kindheit sehr an ferngesteuerten Modellen interessiert. Angefangen hat alles mit den Autos von früher, dem Jet Hopper von Dickie oder dem Wildfang von Nikko. Später begann der Einstieg in Flugmodelle mit Verbrenner Motor, dem Robbe Charter oder dem WIK Charly.
Dazu musste man dann einem Verein beitreten damit man die Start- und Landebahn nutzen konnte. Die Plätze liegen immer außerhalb der Ortschaften, sodass das ganze Hobby aufgrund der dazu notwendigen Nutzung des „Taxi Mama“ und der ganzen Vereinsmeierei schnell eingeschlafen ist.

Weiter ging es dann mit einer Besinnung auf die Wurzeln, den RC Autos, und einem Einstieg in die Verbrennerautos mit dem Graupner Mini Impuls 2000. Ein sehr schönes Auto für die damalige Zeit. Aber Verbrenner erfordern Aufwand. Es muss Sprit gekauft werden (teuer), die Karre wird von Rizinusrückständen richtig zugesaut und auch Offroadfahrten hinterlassen ihre Rückstände. Alles in Allem, auch ein relativ großer, wenig erfreulicher Zeitanteil.

Nach etlichen Jahren Pause hat die Batterietechnik mit dem Aufkommen von Lithium-Polymer bzw. -Ionen Akkus wesentliche Fortschritte gemacht. Auch mit den neuen bürstenlosen Motoren kann man jetzt etwas anfangen und dann bin ich wieder eingestiegen. Über Silverlit X-Twin hin zu PicooZ bin ich zu den Hubschraubern gekommen. Da ist es nur noch ein kleiner Schritt bis zu den Quad- oder Multicoptern und ich baue inzwischen selbst.

Ich wollte schon lange einen großen, mächtigen Quadcopter bauen, der nicht nur sehr günstig (ich alter Geizkragen) sondern auch enorme Tragfähigkeiten hat, sodass auch die Ausrüstung mit einer Kamera und großen Akkus kein Problem darstellt.
In dieser Serie stelle ich mein Projekt komplett vor. Mit Bezugsquellen der Elektronik und Akkus, Sender/Steuerung und Empfänger, 3D Modellen zum Druck der Rahmenteile (alternativ Kauf eines fertigen Rahmens) bis hin zum Aufbau und der Konfiguration. Am Ende der Reihe wird ein fertiger, sehr einfach zu fliegender und bereits mit der Fähigkeit zum autonomen Flug vorhandener Quadcopter vor euch stehen.

Technische Details:

– Abmessungen von Arm zu Arm, ohne Rotoren: 52cm
– Höhe bis zu den Propellerspitzen: 14cm
– Gewicht ohne Kamera, inkl. Akku: ca. 1.600g
– Akku 5000mAh, 4s1p
– Flugzeit ca. 20-30min bei gemäßigtem Flug ohne Last usw.
– MTOW, theoretisch maximales Abfluggewicht mit 12×6 Propellern: 4.800g
– Elektronik auf Basis eines Ardupilot Klons mit Gyro, Kompass, GPS, Barometer
– 9 Kanal Sender, 8 Kanal Empfänger
– 4 Bürstenlose (Brushless) Controller 30A mit SimonK Firmware
– 4 Brushless Motoren 300W 800kV
– 4 Propeller 12×6 (12 Zoll Größe, Steigung 6), alternativ 12×4.5
– Bodenplatte mit Aufnahmeplatz für ein Microservo und Buchsen für Kamerahalterung
– Möglichkeit eine weitere Topplatte zu montieren

Preis: <400 EUR

Fotos folgen.

Weiter geht es mit Teil 1, dem Herstellen der Teile und – weil es bis zur Lieferung etwas dauert – dem Bestellen der Elektronik usw.

 

Da mein Mendel90 in einer recht dunklen Ecke steht, musste ich bislang immer mit einem kleinen Taschenlämpchen meinen Druck kontrollieren.
Mit dem Einbau meiner Melzi Controllerkarte, bietet es sich an, das Druckbett nun zu beleuchten und die Beleuchtung über ebendiese Karte mittels GCodes zu steuern.

Gesagt getan! Meine sehr verehrten Damen und Herrne, ich präsentiere:
Den beleuchteten Mendel90!

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Die linken und rechten Clipse sind für LEDs mit 5mm Durchmesser entworfen und halten die LEDs in einem 45° Winkel nach unten. Die oberen Clipse lassen die LEDs direkt nach unten strahlen.
Alle drei Varianten können als STL Datei hier heruntergeladen werden: clipse.zip

Optimaler Weise sind jeweils drei LEDs in Reihe zu schalten und der dafür dann benötigte Vorwiderstand einzubauen (komtm auf die LEDs an). Diese Strings werden dann parallel geschaltet.

In Phase 2 folgt nun der Einbau von LEDs in den X-Carriage-Fan-Duct, damit ich noch mehr Licht auf dem Druckbett habe. Dafür muss ich aber erst warten, bis das ABS da ist 🙂

[Update 17.11.13]
Heute habe ich Phase 2 angefangen umzusetzen. Zuerst habe ich nopheads original X-Carriage-Fanduct in FreeCAD importiert und dort dann die passenden Halterungen für 5mm LEDs sowie entsprechende Kabelführungen angebracht. Nachdem jetzt auch das ABS da ist, habe ich also einen Drucktag eingelegt 😀 Am Ende des Tages lagen zwei Fanducts auf dem Tisch, einer mit KISSlicer gesliced und einer mit Skeinforge50. Das Ergebnis war bei beiden ähnlich, unterm Strich musste ich bei dem Kisslicer Objekt mehr an der Brücke bereinigen. Das Bridging ist bei diesem STL recht extrem, und insgesamt bin ich überrascht, dass das mit Kisslicer überhaupt funktioniert hat.

Somit ist Phase 2 und das Beleuchtungsprojekt abgeschlossen. Das Druckbett und der Bereich um die Düse sind jetzt hervorragend ausgeleuchtet und man kann sogar komplett im Dunkeln drucken und alles hervorragend beobachten.
Hier noch ein paar Schnappschüsse.

Von der Seite

Download der Fanduct STL Datei: xcarriagefanduct_fixed.zip