Pixhawk 4 Test

Pixhawk 4 Combo TestBericht

Dieser Bericht ergänzt unsere  Produkt-Vorstellung des Pixhawk 4 aus dem Hause Holybro und führt von der Montage über das Setup bis hin zum Erstflug. Eine ausführlichere Bedienungsanleitung haben wir in unserem WiKi erstellt und bauen diese auch weiter aus.

 

1. Video Pixhawk 4 Test

 

2. Lieferumfang Pixhawk 4 Combo

Die Pixhawk 4 Combo wird in einer ansprechenden Verkaufsverpackung geliefert und beinhaltet die folgenden Komponenten:

  • Pixhawk 4, Version Kunststoffgehäuse
  • GPS-GNSS/ Kompass-Modul
  • GPS-Halter, klappbar und mit 2 unterschiedlich langen CFK-Stäben inkl. Schrauben für die Montage
  • PM07-V2.1 Power-Management Board mit 2x Stiftleistenset
  • Kompletter Kabelsatz
  • Kurz-Bedienungsanleitungen in Englisch

Pixhawk 4 Pixhawk 4 GPS-ModulPixhawk 4 PM07-V2.1Bei erster Betrachtung der Komponenten fällt zunächst das handliche und flache Format des Pixhawk 4 sowie mit 5 cm Durchmesser das relativ kleine GPS/GNSS-Modul auf. Der kleine Durchmesser deutet zwar auf eine entsprechend kleine Backplane des mit uBlox M8 N bestückten GPS,GLONASS Empfängers hin, hat sich während unserer Tests aber als schnell (ca. 10 Sekunden Kaltstart 3D-Fix) und empfangsstark herausgestellt. In das GPS-Modul ist eine Pixhawk Status-LED, ein Sicherheitsschalter sowie eine LED für die Signalisierung des SAT-3D Fix integriert.

PM07-V2.1 ist die Bezeichnung des Power-Management Boards. Bei genauerer Betrachtung ist dieses Board aber weit mehr als nur eine zu groß ausgefallene Stromversorgung für den Pixhawk 4. Holybro hat mit dem PM07-V2.1 eine redundante* Stromversorgung für den Pixhawk 4 realisiert, die gleichzeitig auch als Stromverteiler-Board (max. 8x ESC) fungiert. Mit 120A max. Belastbarkeit für ein ziemlich breites Einsatzspektrum ausgelegt.

Die RC-Out- sowie AUX-Out Schnittstellen sind ebenfalls auf das PM07-V2.1 ausgelagert. Leider sind die dafür nötigen Stiftleisten zwar beigelegt aber werkseitig noch nicht verlötet. Die nötigen Lötarbeiten sind einfach zu bewerkstelligen.

Prinzipiell ist das modulare Produkt-Design eine gute Idee und führt trotz Verwendung der teureren FMUv5 zu einem attraktiv niedrigen Preis für die Pixhawk 4 Combo.

3. Verkabelung

(Am Beispiel unseres Pixhawk 4 Test)

Für unseren ersten Test mit dem Pixhawk 4 bauen wir einen einfachen, kleinen Quado-Kopter (DJI F450 Flamewheel). Die Drehrichtung der Motoren ist gemäß dem jeweiligen Schema für das gewählte Frame-Layout zu beachten.

PM07-V2.1-P1PM07-V2.1 verkabeltPixhawk 4 verkabeltDJI F450 mit Pixhawk 4 abflugbereit

 

 

Anschluss/Verbindung Pixhawk 4 mit PM07-V2.1:  In der Praxis zeigt sich nun dass das PM07-V2.1 verglichen mit einem üblichen Power-Modul einen gewissen, zusätzlichen Platz beansprucht. Das kleine Format des Pixhawk 4 Gehäuse relativiert sich dadurch. Die Stiftleisten allein bieten den RC-Steckern nur wenig Halt. Ein Gehäuse für das PM07-V2.1 zum Schutz gegen Schmutz und zur Arretierung der Steckverbindungen wäre sinnvoll. !Wir empfehlen alle Steckverbindungen an den Stiftleisten in geeigneter Weise gegen Abrutschen zu sichern!

Für den Kopter-Betrieb werden die Schnittstellen I/O RC-Out und FMU RC-Out am Pixhawk4 mit den korrespondieren Schnittstellen auf dem PM07-V2.1 verbunden. Der Bedienungsanleitung ist eine davon abweichende Schaltung für verschiedene AUX-Setups zu entnehmen.

Anschluss für den Empfänger:  PPM (via Encoder) und PPM-Summensignal- Empfänger werden am PPM-RC Port des Pixhawk 4 angeschlossen (Kabel mit 3-poligem Stecker). Für z.B. X8R Empfänger/ S.BUS erfolgt der Anschluss am DSM/S.BUS-RC Port (Kabel mit 4-poligem Stecker, 3 Phasen belegt). Alle benötigten Kabel sind im Lieferumfang des Pixhawk 4 enthalten.

Anschluss GPS-ModulVerbindung mit dem „GPS-Modul“-Port des Pixhawk 4. Ein zweites GPS-Modul wäre am „URART & I2C B“ -Port des Pixhawk 4 anzuschließen. Der integrierte Safety-Switch ist ohne LED und wird per Firmware-Voreinstellung gebrückt. Gasknüppel nach unten rechts startet die Motoren auch ohne vorherige Entsicherung per Safety-Switch. Es kann ein freier Schalter am RC-Sender als Notstopp-Schalter eingerichtet werden (unter RADIO-Kalibrierung).

Anschluß Telemetrie:  Leider liegt kein Adapter-Kabel für den JST-GH Stecker (Pixhawk 4 Seite) auf Molex- oder DF13 Stecker für die handelsüblichen SiK-Modem basierten Telemetrie-Module (wie 3DR Telemetrie-Modul) bei. Wir haben für unseren Test das 433 MHz Telemetrie-Set von Holybro verwendet. Dafür haben wir eines der überzähligen 6-phasigen JST-GH Kabel aus dem Lieferumfang des Pixhawk 4 mit dem 6-phasigen Kabel (Molex) aus dem Lieferumfang des Telemetrie-Sets „verheiratet“. Die Phasen können 1:1 durchverbunden werden.

 

4. Setup und Kalibrierungen

(Am Beispiel unseres Pixhawk 4 Test)

Für den Pixhawk 4 kann ausschließlich die PX4 Pro/ Dronecode Firmware verwendet werden. Nach aktueller Auskunft des Herstellers Holybro wird man als Dronecode Mitglied auch künftig keine Kompatibilität mit der ArduPilot Firmware anbieten. Das Setup beginnt nach dem Download und der Installation der QGroundcontrol Software auf dem Notebook/ PC. QGroundcontrol ist für die Betriebssysteme Windows, Mac OS und Linux sowie als App für Android- und IOS basierte Tablets und Smartphones kostenfrei erhältlich. Unsere Test-Installation auf Windows 10 PC sowie MAC OS Notebook funktionierte inkl. Treiber jeweils problemlos.

Screen-AirframeScreen-Firmware Screen-RadioScreen_Flight-Modes Screen_Power

 

 

 

 

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Verbindung herstellen: QGroundcontrol findet die Verbindung mit dem PC/Notebook per USB-Kabel oder per Telemetrie jeweils automatisch.

Erst-Installation Firmware: Internet-Verbindung notwendig! Dazu auf das Feld „Firmware“ klicken, die Verbindung (z.B. per USB) trennen und wieder herstellen. Den Anweisungen am Bildschirm folgen und ggf. gewünschte Auswahl treffen. Danach wird die Firmware automatisch installiert.

Auswahl Fahrzeuggattung und Typ (Airframe): Selbsterklärend. Wir haben für unseren Test F450 zunächst ein dafür vorhandenes Profil „F450“ verwendet, das man als Unterkategorie des Standard-X4 Profils findet. Nach den ersten Flügen unseres Pixhawk 4 Test haben wir zum Vergleich das Standard-Profil X4 ausprobiert, jedoch keine Unterschiede feststellen können.

Kalibrierung für Kompass und Sensoren (Sensors): Die jeweilige Auswahl treffen und den Anweisungen am Bildschirm folgen. Die Abläufe erfolgen automatisch und verliefen bei allen Tests bislang völlig problemlos.

RC-Sender (Radio) kalibrieren: Mode auswählen und den Anweisungen am Bildschirm folgen. Alle zur Verwendung geplanten Schalter/Potties während des Kalibrierungsprozesses bewegen. Die Zuordnung zum jeweiligen Kanal kann im Nachgang erfolgen oder geändert werden.

Flight Modes einstellen: Flight Modes können erst nach erfolgter RC-Sender Kalibrierung erfolgen. Die Zuordnung wird selbsterklärend am Bildschirm dargestellt. Eine Änderung kann auch per Telemetrie erfolgen, jedoch nicht während des Fluges.

Batterie/Strom/ ESC-Kalibrierung (Power): Hier müssen die Eckdaten des verwendeten LiPo-Akku eingetragen werden. Bei den Spannungs- und Stromteilern muss bevor „Calculate“ aktiviert wird, ein ggf. fiktiver Wert (z.B. für Spannung bei 4s 18.0000)  gesetzt werden. Dieser Wert wurde durch den Berechnungsvorgang bei unseren Tests stets korrigiert und anschließend z.B. die korrekte Spannung angezeigt. Belässt man die Teiler-Eintragung bei 0.0000 bzw. -1.0000 (gem. On-Screen Hilfe), bricht der Kalkulationsvorgang ohne Fehlermeldung ab und die zuvor gesetzten Werte für den LiPo werden nicht aktiviert (keine Anzeige).

ESC-Kalibrierung (im Menü Power): !Nicht mit montierten Propellern. Nach der Aktivierung des Kalibrierungs-Prozesses starten die Motoren automatisch ohne jede zusätzliche Freigabe per Safety-Switch oder per RC-Sender! Die ESC-Kalibrierung ist bei unseren Tests stets fehlgeschlagen. Hier ist anzumerken dass die verwendeten DJI-Regler aus dem Set des DJI F450 nicht kalibriert werden müssen bzw. auch nicht kalibriert werden können. Wenn wir die ESC-Kalibrierung ausgelassen haben bemerkten wir jedoch ein etwas ungleichmäßigeres Anlaufen der Motoren. Vermutlich führt die abgebrochene Kalibrierung dazu dass ein entsprechend ausgleichender Wert automatisch gesetzt wird.

Safety-Einstellungen: In diesem Menü können die üblichen Failsafe-Funktionen für Unterspannung, Fence, Verlust der Funkverbindung für den RC-Sender sowie Telemetrie aktiviert und eingestellt werden.

 

5. Tuning

Wie im Video „Pixhawk 4 Test“ zu sehen, hat das Setting der Werkseinstellungen im Stabilize Mode für unseren Test-F450 bereits bei dem ersten Flug ganz gut funktioniert. Sofort auffällig ist die blitzschnelle, messerscharfe Fluglagereglung. In z.B. dem Automatik-Modus „Position“ (Höhe und Position halten) zeigte sich der kleine F450 aber deutlich übersteuert und reagierte auf Eingaben per RC-Sender überempfindlich.

Zumindest in der gerade laufenden Beta-Phase ist davon auszugehen dass für die meisten Frame-Typen, trotz in QGroundcontrol vorhandenem Profil, eine Abstimmung der Regel-Empfindlichkeit notwendig ist. Dies erfolgt per QGroundcontrol unter „Tuning“.

Hover-Throttle, Roll-Empfindlichkeit, Pitch-Empfindlichkeit: Nach erster Erkenntnis haben die Tuning-Slider eine gemischte Auswirkung auf die unterschiedlichen Flug-Modi. Für unseren Test-F450 mussten alle 4 Voreinstellungen für die jeweilige Empfindlichkeit deutlich reduziert werden. Die Abstimmungsarbeiten können während des Fluges erfolgen (nicht empfohlen). Sofern über die Slider die jeweils gewünschte Empfindlichkeit nicht erreicht werden kann steht unter dem Menü-Punkt „Parameter“ die manuelle Eingabe von Werten zur Verfügung. Eine Liste mit kurzer Erklärung zu den einzelnen Parametern findet sich hier.

 

 

 

6. Unser vorläufiges Fazit nach unserem Pixhawk 4 Test (Multikopter)

Die Setup- und Kalibrierungsarbeiten sind mittels QGroundcontrol weitgehend automatisiert und würden auch einen Neueinsteiger nicht überfordern. Während die Werkseinstellungen für die manuellen Flug-Modi halbwegs passten, musste z.B. für den Modus „Position“ (hält Position und Höhe) die Empfindlichkeit per Tuning reduziert werden. Für die finale Abstimmung der Fluglagereglung sollte daher ein Multikopter auch ohne Automatik-Modi schon sicher geflogen werden können. Daher letztlich keine Empfehlung für Neueinsteiger. Die praktischen Ergebnisse mit den bislang ausprobierten Flug-Modi sind mit gut zu bezeichnen. Für Hersteller, Entwickler und Hobbyisten bietet der neue Pixhawk 4 eine leistungsfähige und zugleich preiswerte Basis.