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:
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:
Der “A” Ast, bestehend aus 5VA und 3V3A wird so aufbereitet:
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:
Zusätzlich ist bei Spannungen > 4S der Spannungsteiler R10/R11 anzupassen - siehe 'Spannungsmessung'!
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:
Zur Unterstützung der unterschiedlichen Fernsteuerungsempfänger (PPM, SBUS, Spectrum), gibt es in diesem Bereich unterschiedliche Bestückungsvarianten.
Empfänger | Anschlußbuchse | notwendige Teile | nicht notwendige Teile | optional | RXPWR | RXINV |
---|---|---|---|---|---|---|
Spectrum | Spectrum | R5, Q6 | R6, R7, R47, Q8 | - | 3.3V | offen |
PPM Analog | PPM | R6, R47, Q8 | R5,Q6 | R7 | 5V | 1-2 verbunden |
SBUS | PPM | R6, R47, Q8 | R5, Q6 | R7 | 5V | 2-3 verbunden |
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!
Anzahl | Bauteil | Wert | Gehäuse | Bemerkung |
---|---|---|---|---|
14 | C1, C3, C5, C6, C9, C13, C24, C26, C27, C28, C30, C31, C33, C34 | 100nF 5V+ | C0805K | MLCC-Kerko, Spannungsfestigkeit C3/C6 je nach verwendetem Lipo wählen! |
2 | C2, C10 | 47µF 5V+ | C1210K | MLCC-Kerko |
(1) | C7 | 47µF 5V+ | C1210K | MLCC-Kerko, sollte nicht bestückt werden da der 5V Regler sonst zum schwingen tendiert. Kann bei entsprechender Last am 5VE Zweig zur Glättung bestückt werden. |
2 | C4, C12 | 47µF 25V | C1210K | MLCC-Kerko, Spannungsfestigkeit je nach verwendetem Lipo wählen! 2x 22µF waren in Tests auch ausreichend |
(2) | C19, C20 | 10pF 5V+ | C0805K | MLCC-Kerko, normalerweise nicht notwendig, kann ev. bei SMD Quarzen bei Problemen mit der Erstbespielung helfen. |
1 | C8 | 1µF 5V+ | C0805K | MLCC-Kerko |
1 | C21 | 1nF 5V+ | C0805K | MLCC-Kerko |
1 | C22 | 10nF 5V+ | C0805K | MLCC-Kerko |
1 | C23 | 4.7µF 5V+ | C0805K | MLCC-Kerko |
1 | C29 | 2.2µF 5V+ | C0805K | MLCC-Kerko |
2 | R12, R13 | 4k7 Ohm | R0805 | |
(1) | R47 | 4k7 Ohm | R0805 | Abhängig vom verwendeten RC-Empfänger, siehe Bestückungsvarianten! |
6 | R26, R29, R33, R41, R42, R43 | 680 Ohm | R0805 | |
3 | R10, R25, R39 | 10k Ohm | R0805 | ev. Anpassung R10, je nach Lipo-Zellenanzahl - siehe Bestückungsvarianten! |
(3) | R5,R6,R7 | 10k Ohm | R0805 | Abhängig vom verwendeten RC-Empfänger, siehe Bestückungsvarianten! |
2 | R2, R3 | 100 Ohm | R0805 | |
2 | R4, R23 | 330 Ohm | R0805 | 330 Ohm sorgen für 10mA durch LED, LT1117-3.3 schwingen bei Belastungen < 10mA → Wert sollte nicht größer gewählt werden! |
2 | R1, R27 | 1k5 Ohm | R0805 | |
1 | R11 | 2k2 Ohm | R0805 | ev. Anpassung R11, je nach Lipo-Zellenanzahl - siehe Bestückungsvarianten! |
1 | R24 | 560 Ohm | R0805 | |
1 | R38 | 220 Ohm | R0805 | |
1 | LED1 | LED ROT | CHIP-LED0805 | |
2 | LED2, LED3 | LED GRÜN | CHIP-LED0805 | |
1 | D3 | DIODE Schottky 2A | SOD323 | z.B. PMEG3020EJ,115 oder PMEG2020AEA, Spannungsfestigkeit beachten! |
6 | Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 | IRLML2502 | SOT23-BEC | nFet, 800mA - KEINE BC817/818 bestücken!!! Q1 & Q8 sind je nach Fernsteuerungsempfänger ev. optional |
(2) | Q6, Q8 | IRLML2502 | SOT23-BEC | nFet, 800mA - KEINE BC817/818 bestücken!!! Abhängig vom verwendeten RC-Empfänger, siehe Bestückungsvarianten! |
1 | X1 / Q7 | 18.432MHz Quarz | HC49/S oder CTS406 | SMD Quarze getestet von Farnell Nr. 184-1984 & 161-1814, empfohlen bedrahteter Quartz sonst ev. Probleme bei Erstbespielung |
1 | LTC2400 | SO08 | SPI AD Wandler | |
1 | MPXH6115A | MPXH6115A6U | Luftdrucksensor | |
1 | IC6 | Spannungsregler 6.5V | V-REG_78XXS | Schaltregler Traco TRS 1-2465 oder Recom R786.5-0.5 |
1 | IC1 | Spannungsregler 5V | V-REG_78XXS | LM7805 oder Traco 1-2450 oder Recom R-785.0-1.0 |
1 | IC3 | Spannungsregler LDO 5V | SOT223 | Voltage Regulator LT1117-5.0 |
2 | IC2, IC5 | Spannungsregler LDO 3.3V | SOT223 | Voltage Regulator LT1117-3.3 |
1 | IC4 | AT91SAM7S512/256/128/64/321-AU | LQFP64 | |
1 | BEEP | Piezo Beeper 12V (Lipo-Zellenzahl beachten!!) | ||
1 | RESET | Tastschalter, Segor: “KHT65-SMD” od. Farnell od. tme.eu: DTSM31N-F, Hier gibt es Schalter deren Pins nach außen gehen oder nach innen - letztere sin die falschen! |
Anzahl | Anschlüsse | Typ |
---|---|---|
4 | ACS, GPS, BRK-Voltage, LIPO+/-/MOT | RM 2.54, 1×3 |
1 | AUX1-4 | RM 2.54, 2×2 |
1 | BA | RM 2.54, 1×2 (als Jumper, nicht bestücken, draufstecken bei Erstbespielung |
1 | DEBUG | RM 2.54, 2×4 |
1 | DEBUG3 | Rm2.54, 1×3 Rund (Debug für OSDv2) |
2 | FLASH, SNS_DIGITAL | RM 2.54, 1×4 |
2 | RXCONN, SNS_ANALOG | RM 2.54, 1×6 |
1 | SNS_ANALOG | RM 2.54, 1×7 |
4 | SERVOS | RM 2.54, 1×3 oder 1* 3×4 |
1 | SPECTRUM-SAT | JST B3B-ZR / RM1.5 mm, 3pin / Segor: “B3B-ZR” (leider 180°) B3B-ZR(LF)(SN) / Farnell |
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 ;)