Ziel der V5 Entwicklung war einerseits die Unterstützung aktueller Sensoren, andererseits das “Standard” Platinenmaß von 50x50mm zu erreichen. Dabei wurde auf Flexibilität hinsichtlich zukünftiger Sensoren geachtet, gleichzeitig galt es ein paar “Problemzonen” der Vorgängerversion zu verbessern.

Dies führte im wesentlichen zu folgenden Änderungen:

• außer dem Baro-Sensor befinden sich direkt auf der Platine keine Sensoren, zusätzliche Möglichkeit für Barometer-Breakouts
• Der MM3 Mag Kompass wird nicht mehr unterstützt
• zusätzlicher 4. Servo Anschluß
• Support für SBUS Empfänger
• direkter Support für Stromsensor
• kein USB Anschluß für Erstbespielung notwendig → diese erfolgt über UART “Flash” Anschluß
• Spannungsaufbereitung Sensoren & ARM von Servos und Rest (GPS, Funkmodule,…) getrennt - 5 Spannungsregler
• Verwendung nur mehr einer Schutzdiode in kleinerer Bauform
• keine Verwendung von Tantal Kondensatoren
• Support für ARM-o-OSD v2 als Breakout Platine welche auf die ARM-o-Hauptplatine gesteckt wird
• 3 Debug-UART Anschlußmöglichkeiten (1x für steckbares OSD)
• Umstieg auf IRLML2502 nFETs statt NPN Transistoren → Ersparnis einiger Transistoren
• Spectrum-Buchse direkt auf der Hauptplatine

Die Spannungsaufbereitung bei der V5 Platine erfolgt über 2 getrennte Bereiche, zum einen gibt es die 5V und 3.3V Spannungen für Sensoren und ARM Prozessor, zum anderen die 5V und 3.3V Spannungen für jegliche Peripherie: Fernsteuerungsempfänger, Strommesssensor, Funkmodule, Loggermodule, GPS sowie Servos.

Als Bezeichnung wurde im Schaltplan an den Signalnamen einfach ein E bzw. A angehängt: 5VE & 3V3E versorgen die externen Module, 5VA & 3V3A versorgen den ARM und die Sensoren.

Die Aufbereitung der Spannung für den 5VE/3V3E Ast erfolgt so:

• Lipo + → Schutzdiode → LM7805 (oder Traco/Recom Regler 5V/1-2A) → 5VE → LTC1117-3.3 → 3V3E.
• Direkt neben dem Ausgang des LM7805 liegt der Anschluß “SPWR”, hier kann über eine Brücke die Versorgung der Servos über das 5VE Signal vorgesehen werden (empfohlene Alternative BEC eines ESC-Stellers an SPWR anschalten)

Der “A” Ast, bestehend aus 5VA und 3V3A wird so aufbereitet:

• Lipo+ → Schutzdiode → Traco 6.5V/1A Schaltregler → LTC1117-5V → 5VA → LTC1117-3.3 → 3V3A.

Der Schaltregler begrenzt die Lipospannung ohne größere Verluste oder Hitzeentwicklung auf 6.5V. Diese Spannung wurde gewählt da Schaltregler im allgemeinen ein unsauberes Ausgangssignal liefern. Dies würde sich negativ auf die Messqualität der Sensoren auswirken. Mit den 6.5V des Schaltreglers wird ein LT1117-5.0 gespeißt, dieser hat 1V Dropoutspannung und kann somit das nicht saubere 6.5V Signal auf 5V regeln und glätten.

Die Traco 6.5V Schaltregler funktionieren nur bis 9V Eingangsspannung, darunter schaltet der Ausgang sofort ab (und der Kopter fällt vom Himmel!).

Dies sollte allerdings nicht weiter tragisch sein, da wir bei 3S ja von mindestens 3x 3.2V = 9.6V Eingangsspannung ausgehen, für 2S sollte der 6.5V Traco Regler natürlich entfallen.

Tests haben gezeigt das der LTC11117-5.0 (für 5VA) auch ohne Schaltregler davor und ohne Kühlkörper dauerthaft 4S auf 5V herunterregeln kann, allerdings wird damit die gesamte Platine geheizt. D.h. bei kleinen Koptern mit 2S oder 3S kann der Schaltregler eingespart werden, wäre jedoch generell auch für 3S Betrieb, in jedem Fall ab 4S Betrieb, vorzusehen.

Beim Einsatz von Lipos mit mehr als 4 Zellen muss auf die Spannungsfestigkeit einiger Bauteile geachtet werden:

• Das die Filterkondensatoren C4, C12 sowie C3 & C6 eine entsprechende Spannungsfestigkeit aufweisen
• IC1/IC6 als Schaltregler mit entsprechenden Eingangsspannungswerten
• Diode D3 sollte eine ausreichende Spannungsfestigkeit besitzen um gegen Verpolungen der Versorgungsspannung zu helfen!

Zusätzlich ist bei Spannungen > 4S der Spannungsteiler R10/R11 anzupassen - siehe 'Spannungsmessung'!

• Die Leiterbahnen vom Lipo+ Anschluß zur Diode D3 und den folgenden Reglern IC1 & IC6 sind für max. 2A vorgesehen! Diode D3 ist für 2A vorgesehen!
• 5VE: 7805/Recom - je nach Typ bis 1A, Achtung, 3V3E Regler wird durch diesen Regler versorgt, Stromverbrauch an 3V3E muss hier beachtet werden!
• 3V3E: LT1117-3.3 kann maximal 800mA bereitstellen
• 5VA: LT1117-5.0 kann maximal 800mA zur Verfügung stellen - mehr als ausreichend für ACC-, Gyro-, Kompass- & Barometrische Sensoren sowie den ARM Prozessor - andere Verbraucher sind hier NICHT anzuschliesen!!! Zusätzlich ist der 3V3A Regler durch den 5VA Regler versorgt - Stromverbrauch des 3V3A Zweigs beachten!
• 3V3A: LT1117-3.3 kann maximal 800mA bereitstellen

• '5VA': 5V, Versorgung für '3V3A' Regler, Luftdrucksensor und ggf. weitere Sensoren
• '3V3A': 3.3V, Versorgung für ARM und ggf. weitere Sensoren
• '5VE': 5V, Versorgung für '3V3E' Regler und jeglicher anderer Periphärie die nicht ARM oder Sensor ist.
• '3V3E': 3.3V, Versorgung jeglicher anderer Peripherie die nicht ARM oder Sensor ist.
• 'VCC_RX': 5V oder 3.3V, Versorgungsspannung für den Fernsteuerungsempfänger, wird mittels Lötjumper mit 5VE oder 3V3E verbunden
• 'VCC_SNS': Versorgungsspannung für die Sensoren, wird mittels Lötjumpter mit 5VA oder 3V3A verbunden
• 'VCC_Servo': Versorgungsspannung für die Servos, kann von extern zugeführt, oder mit einer Brücke auf den Ausgang des benachbarten 5VE Reglers verbunden werden

• GPS: GPS Anschluß mit GND, “5VE”, GPS-TX
• Servo: 4 Servoanschlüsse (Roll, Nick, Aux1, Aux2) mit GND, '5VServo' & Servosignal. '5VServo' werden über die Buchse SERVO_PWR eingespeist, hier kann der benachbarte 5VE Reglerausgang mittels Drahtbrücke angeschlossen werden, alternativ kann ein BEC Ausgang eines ESC-Reglers zur Versorgung der Servos herangezogen werden.
• AUX1-4: 4 AUX Anschlüsse zur Steuerung von LEDs,…, in der V5 als SMD-PADs - es kann ein 2×2 Pinheader RM2.54 seitlich auf die Platine gesteckt und festgelötet werden.
• DEBUG: DEBUG-UART, Belegung wie bei V4, allerdings als 2×4 SMD PADs - es kann ein 2×4 Pinheader RM2.54 seitlich auf die Platine gesteckt und angelötet werden. Auf der Oberseite liegt die höhere Spannung (“5VE”), auf der unteren Seite die niedrigere (“3V3E”) an. Neben den PADs GND, RX und TX sind Bohrungen in welche Buchsen mit runden Pins gelötet werden können - so kann das UART Signal für ein Breakout genutzt werden.
• BA: Der BA-Jumper, ebenfalls als SMD-PADs ausgeführt, der bei früheren Boardversionen benutzte Jumper kann hier ebenfalls genutzt werden.
• SNS_DIGITAL / I2C: Anschluß für Digitale Sensoren: GND, I2C & VCC_SENSOR. VCC_SENSOR wird mittels Lötjumper “SNSPWR” festgelegt - entweder 5VA oder 3V3A. Neben der 4-poligen Leiste befindet sich eine 3polige Leiste, an dieser befinden sich die Spannungen 5VE, 3V3E und 5VA. Legt man mittels Lötjumper SNSPWR 3V3A fest, stehen am Breakout somit alle 4 Spannungen 5VE, 3V3E, 5VA sowie 3V3A zu Verfügung.
• FLASH: UART Anschluß über den die Erstbespielung des ARM erfolgt; GND, DRXD, DTXD & 3V3A
• PPM:
  • 3-Poliger PPM Anschluß
  • Konfiguration Empfängerspannung 3.3VE od. 5VE mittels Lötjumper RXPWR
  • Inverter für SBUS mittels Lötjumper RXINV
• SPECTRUM: Spectrum-Buchse (RM1.5) zum direkten Anschluß eines Spectrum-Satelliten
• EXT1 - EXT6: 6-poliger Pinheader RM2.54 mit unbeschaltenen Pins. Dient zur Abstützung von Breakouts. Die 6 Pins können je Breakout flexibel auf der Unterseite der V5 Platine mit Fädeldraht beschalten werden. Auf der Oberseite, neben den VIAs der einzelnen PINs liegen kleine PADs mit den ADC-Ports des ARM → Fädeldraht zu den VIAs legen und analoge ACC/Gyro-Breakouts könnten verwendet werden.
• MOT: Anschluß für die Motorregler
• ACS: Anschluß für analoge Stromsensoren, z.B. ACS: GND, 3V3E, ACS_IN
• BEEP: Beeper Anschluß, Spannungsfestigkeit des Beepers beachten bei Einsatz >3S Lipos!
• LIPO+ / LIPO-: + vom Akku, Achtung bei Lipos mit mehr als 4 Zellen, bzw. mehr als 18.3Volt ist der Spannungsteiler R10/R11 anzupassen (siehe Bestückungsvarianten)

• LED1: rote ARM Status LED
• LED2: grüne Statusled Spannungsregler IC5 / “3V3E” - externe Spannung (Debug-Uart, ACS,…)
• LED3: grüne Statusled Spannungsregler IC2 / “3V3A” - interne Spannung (ARM & Sensoren)

• Einbaurichtung LEDs: Pfeil LED1, LED3 zeigen nach unten, LED2 nach oben
• Oberseite

• Unterseite gespiegelt

• knappe PADs / VIAs:
  • Vor jedem Lötvorgang benachbarte VIAs ansehen und prüfen ob eine Verbindung zum Bauteil das man bestücken möchte besteht - später sieht man das oftmal nicht so gut
  • unterhalb der LT1117 Spannungsregler - diesen so platzieren das er nicht zu weit “oben” ist → Kapillarwirkung unterhalb der 3 Beinchen
  • AUX-FETs auf der Unterseite
• bedrahteter Quarz muss auf der Gehäuseunterseite isoliert werden (z.B. Tesaband) !!!
• generell erst kleine/niedrige Teile, die großen C's stehen überraschenderweise beim Einlöten benachbarter Widerstände gerne im Weg
• Vorsicht beim Beeper-Transistor Q1 und den AUX1-4 Transistoren Q2-Q5 auf die benachbarten PADs achten!
• Traco bzw. Recom Regler mit ein wenig Luft zwischen Gehäuse und Platine löten - sonst sind die Pins unter mechanischer Spannung - und z.B. mit Heisskleber fixieren damit diese nicht vibrieren und irgendwann abfallen!

Die 5V Pins der Servoanschlüsse sind mit dem PAD “SRVO_PWR” verbunden. Das Pad “SRVO_PWR” kann mit einem eigenen 5V BEC versorgt, oder mittels Drahtbrücke zum Ausgang des benachbarten IC1/5VE Reglers verbunden werden.

Der Lötjumper SNSPWR legt Spannungsversorgung auf der 4-Pin Leiste “SNS_DIGITAL” fest. Je nach Sensor-Breakout können so 3.3V oder 5V bereitgestellt werden (→ 3V3A bzw. 5VA). Werden Breakouts verwendet welche beide Spannungen benötigen muss der Jumper SNSPWR auf 3V3A gestellt werden, 5VA werden zusätzlich auf der benachbarten 3-poligen Stiftleiste bereitgestellt.

Die Spannungsmessung erfolgt über einen einfachen Spannungsteiler, dieser wird durch R10 & R11 gebildet. Der so heruntergeteilte Spannungswert wird mit einem ADC gemessen, dieser kann maximal 3.3V messen.

In der Standardbestückung sind R10 = 10k, R11 = 2k2 vorgesehen, damit ergibt sich ein Teilungsverhältnis (R10+R11)/R11 von 5.55. Folglich können maximal 5.55 * 3.3 = 18.3V gemessen werden. Dies reicht bis 4S (16.8V) aus, für größere Zellenanzahl der Spannungsteiler angepasst werden, z.B. R10 = 22k & R11 = 2k2 ergibt einen Faktor von 11, d.h. maximal 36.3V können gemessen werden.

In jedem Fall ist die Kalibration der Spannungsmessung über die folgenden Parameter notwendig:

• VOLT_ADC [PNR=39]
• VOLT_REAL [PNR=66]
• VOLT_SLOPE [PNR=67]

Zur Unterstützung der unterschiedlichen Fernsteuerungsempfänger (PPM, SBUS, Spectrum), gibt es in diesem Bereich unterschiedliche Bestückungsvarianten.

• Prinzipiell ist je Empfänger die Versorgungsspannung zwischen 3.3V und 5V zu wählen (Lötjumper RXPWR).
• Der 2 Lötjumper RXINV bestimmt, ob das Signal am PPM Eingang, intervertiert an den DRXD Eingang durchtgeschaltet wird, oder ob das PPM Signal unverändert zum PPM-Anschluß des Prozessors führt.
• Der Jumper muss in jedem Fall gesetzt sein, da sonst Pin 26 des ARM in der “Luft” hängt und keine Verbindung zum Empfänger bekommt. Für Standard PPM (z.B. Graupner HoTT) von der Steckleiste weg zur Boardmitte setzen.
• Zusätzlich gibt es je Empfängervariante unterschiedliche Widerstandsbestückungen (Pullup bzw. Pulldown) und der jeweils nicht benötigte Schaltungsteil muss nicht bestückt werden

Es kann ein SMD Quarz in der Bauform CTS406 (3x5mm) oder ein bedrahteter HC49S Quarz verwendet werden. Die bedrahtete Variante sollte mit einem Klebeband auf der Unterseite isoliert werden! Frequenz 18.432MhZ bei einer Kapazität von ca. 18pF. Die kleineren SMD Quarze schwingen nicht so leicht an, hier kann es insbesondere beim Bootloader (Erstbespielung!) zu Problemen kommen.

Die Schutzwiderstand R41 ist mit 680 Ohm vorgesehen, es kann je nach GPS Modul vorkommen, das dieser Wert zu groß ist, da z.B. das Modul selbst bereits einen Schutzwiderstand besitzt. Konkret war dies bei einem Navilock Modul der 6er Serie der Fall - eine Reduktion auf 470 oder 220 Ohm sollte ausreichen.

Im Schaltplan ist ein Ferrit-Filter F1 vorgesehen, dieser kann bestückt werden um die Versorgungsspannung des Luftdrucksensors und des ADC-Wandlers zu verbessern. Wird dieser Filter nicht bestückt so ist ein 0 Ohm Widerstand oder eine Drahtbrücke notwendig!

Mengenangaben in Klammer sind nicht zwingend notwendig - siehe Bemerkung!

diverse Warenkörbe zum komfortablen Bauteilebezug

• Platinenabmessung: 50 x 50mm
• Montagebohrungen
  • Abstand der Bohrungen ist 44.6 x 44.6mm
  • Durchmesser 3.2mm
  • Abstand zum Platinenrand: 2.7mm

• Inbetriebnahme an einem strombegrenzten Netzteil
  • Prüfung der Spannungen 5V, 5VA, 3V3, 3V3A
  • Platine ohne Sensoren, GPS, Fernsteuerempfänger braucht <100mA

• RC-Empfänder welche ev. mit der Armoplatine verbunden sind trennen!
• SAM-BA 2.12 herunterladen und installieren - WICHTIG ist die Version 2.12, die serielle Erstbespielung funktioniert mit 2.10 nicht!!!
• BA-Prozedur durchführen:
  • Hauptplatine von Spannungsversorgung trennen
  • BA-Jumper stecken
  • Hauptplatine mit Spannung versorgen
  • mind. 10 Sekunden warten
  • Spannungsversorgung trennen
  • BA-Jumper entfernen
  • Alternative BA-Prozedur für Rev C und Rev D SAM7 Chips: Zusätzlich zum BA-Pin werden PA0,PA1,PA2 (ROLL_SERVO, NICK_SERVO, AUX1_SERVO) ebenfalls auf 3.3V Pegel gelegt, sonstige Abfolge wie bei “normaler” BA-Prozedur
• USB-FTDI Converter an PC anschließen
• FTDI Konverter mit GND, RX, TX an FLASH-Anschluß anstecken (gleiche Belegung wie beim DEBUG-UART)
• Spannungsversorgung anlegen
• SAM-BA starten (kann ein paar Minuten dauern)
• COM-Port auswählen und als Plattform “at91sam7s256-ek” auswählen
• Connect klicken (kann kurz dauern)
• Im Karteireiter “Flash” unter Send-File zuerst die armo-ufo.bin auswählen, dann “Send File”
• Die Frage “do you want to unlock involved lock regions …” mit “Yes” beantworten
• Die Firmware wird auf die ArmO-Hauptplatine geladen.
• Die Frage “do you want to lock involved lock regions …” mit “No” beantworten
• Anschließend SAM-BA schliesen, Verbindung PC-Kopterplatine trennen, Kopterplatine von der Spannungsversorgung trennen

Verlief alles erfolgreich so wird die Arm-o-Kopter Platine im Armotool erkannt, dazu sollte man natürlich erst den FTDI von FLASH auf DEBUG-UART umstecken ;)

• Im Gegensatz zu den vorigen Platinenversionen ist die Ausrichtung der Sensoren nicht mehr fix zur Platine gegeben - je nach Kombination Breakout, Rahmen, Montage kann es unterschiedlicher Konfigurationen bedürfen.
• In den Optionen sollte der Haken “board version 4 or 5” aktiviert werden.

• ARM-o-OSD V2.2
• Breakouts für Barosensor