Hier stelle ich euch eines meiner aktuellen Projekte vor. Ich halten den Artikel kurz und knapp aber geben natürlich alle wichtigen Infos, die man zum nachbauen benötigt.

Kurz vorweg: Wie bin ich dazu gekommen?
Ich war auf der Suche nach einem bezahlbaren und vor allem funktionalen FPV Tracker für mich und meine FPV Kumpels. Ich bin auf den Chorus RF Laptimer aufmerksam geworden. Dieses Projekt wurde von Andrey Voroshkov aus Minsk ins Leben gerufen. Спасибо за проект !
Jeder Pilot kann seinen eigenen Tracker bauen und auf dem Feld zusammen stecken, sodass mehrere Piloten getracked werden können. Ich hingegen wollte einen Tacker für 8 Piloten bauen, welcher nicht gestacked wird oder erst zusammengesteckt werden muss.
Über eine Bluetooth App wird der Tracker gesteuert. Alternativ wird gerade auch an einer Windows GUI Version gearbeitet.

Da PCB Design etwas völlig neues für mich war, habe ich mich in den letzten Wochen und Monaten fast täglich damit auseinandergesetzt und mir das PCB Design größtenteils selbst angeeignet. Eine sehr sehr große Hilfe dabei war mir Yannik von RaceQuadStore.com (FPV Shop). Er hat meine Fragen über Wochen immer perfekt beantwortet und mir sehr viel beigebracht. DANKE NOCHMAL!

Nun zu meinem 8in1 Tracker. Mein Ziel war es einen möglichst günstigen und kleinen Tracker zu bauen. Ich habe nun V2 (mein zweites PCB, welches ich designed habe) fertigen lassen und möchte euch es nun vorstellen.

Facebook Community zum Chorus RF Tracker

Features

• 98 mm × 98 mm PCB
• 92 mm × 92 mm Montage Löcher für Gehäuse (3 mm Löcher)
• bis zu 8 Tracker (man kann auch weniger benutzen, dazu einfach RX/TX der nicht belegten Plätze brücken)
• Buzzer für akustische Signale (Code muss noch angepasst werden, damit er 100% funktioniert)
• doppelter XT60 LiPo Eingang (redundant: wenn ein LiPo fasst leer ist einfach einen neuen anschließen und den alten entfernen)
• doppelter MicroUSB 5V Eingang (Adafruit MicroUSB Breakout Board) (redundant: wenn eine Powerbank fasst leer ist einfach eine neue anschließen und die alte entfernen)
• ein serieller Ausgang über RJ45 Buchse (Anschluss für einen meiner RangeExtender)
• zwei serielle Ausgänge als Pin-Header
• 5 V StepDown (benötigt idealerweise einen Kühlkörper)
• stackable: Alle Teile werden gesteckt und können sehr einfach ausgetauscht werden oder erweitert werden.
• Kühlung: durch das „stacked“ Design werden alle Bauteile ausreichend gekühlt (zusätzliche Kühlkörper dennoch empfohlen)
• KEINE SMD BAUTEILE. Jeder sollte es zusammenbauen können.

Was wird benötigt

• 1x 8in1 PCB (wird freigegeben wenn alle Test abgeschlossen sind) Bei Interesse bitte das Kontaktformular benutzen.
• 8x RX5808 Module
• 3x Shottkydiode 3A 40V
• 8x Shottkydiode 1A 40V
• 8x Arduino Pro Mini (ATMEGA328 328p 5V 16MHz)
• 1x FTDI Adapter
• „viele“ Pin Header/Buchsen, hab ich nie gezählt (normal + Header oder rund)
• 1x HC-05 Bluetooth Modul
• 1x Piezo Buzzer
• 2x Adafruit Micro UBS Breakout Board
• 2x XT60 Buchse
• 24x Widerstand 100k (z.B. Conrad)
• 1x Widerstand 1k (z.B. Conrad)
• 1x Widerstand 10k (z.B Conrad)
• 1x RJ45 Buchse (optional Breakout Board)
• 1x 5V Stepdown (DMO 2 fixed 5 V oder MP1584EN)

Software

• angepasste Arduino Software damit der Buzzer funktioniert (bald verfügbar)
• original Arduino Software funktioniert (Buzzer bitte nicht verlöten)
• Android App (ChorusRFLaptimer-release.apk) oder optional Windows GUI von Daniel

Optionales Zubehör

• Kühlkörper für Stepdown
• Kühlkörper für RX5808 Module
• 1 Paar 2.4 GHZ Link (2x UART RF Wireless Transceiver Module + USB to TTL RS232)
• 1 Paar Ethernet Link (USR-TCP232-T2 RS232 Serial to Ethernet Module)
• 4x RS485 Link (Max485)

Fotos vom Zubehör

Software flashen

Um die Arduinos flashen zu können, benötigst du die Arduino IDE und einen FTDI Adapter. Flashe jeden Arduino immer im demontierten Zustand.
Lade dir die aktuelle Arduino Software aus dem Github Projekt herunter. Entpacke den Ordner und öffne die .ino Datei.

Schließe nun deinen Arduino Pro Mini an den FTDI an und dann an den Computer.
Der FTDI und Arduino werden über die gleichnamigen Kontakte verbunden (einfach den FTDI Adapter mit den Pins in die Löcher des Arduinos drücken und festhalten, während des flash Vorgangs.

DTR -> DTR
RXD -> TXD
TXD -> RXD
5V -> 5V
CTS -> CTS
GND -> GND

Jetzt musst du den korrekten Comport wählen, Arduino „ATmega328 (5V 16MHz)“ als Prozessor festlegen und als Board „Arduino Pro or Pro Mini“ auswählen.
Nun kannst du den Code hochladen.

Als letzten Schritt klickst du auf „Sketch“ -> „Hochladen„. Der Code wird nun kompiliert und auf den Arduino geschrieben.

Das PCB

(wird freigegeben wenn alle Test abgeschlossen sind) Bei Interesse bitte das Kontaktformular benutzen.

Da Seeedstudio.com nur 5$ für 10 Stück 10 mm × 10 mm verlangt, war mein Ziel, alle Komponenten auf ein 10 × 10 Board zu bekommen. Das war anfangs gar nicht so einfach, nachdem ich nun aber alle Komponenten steckbar gemacht hatte, habe ich alles unterzubekommen.

DipTrace Files / Gerber Files

Das PCB habe ich mit der kostenlosen 500er Pin Version von Diptrace erstellt. Mit dem Programm kann man sehr gut arbeiten. Leider ist die Bibliothek der Teile nur auf Standard Teile begrenzt, sodass ich nahezu jedes Teil selber neu angelegt habe.

(Dateien werden zum Download freigegeben wenn alle Test abgeschlossen sind)

Schaltplan

Den Schaltplan habe ich natürlich größtenteils vom Chorus Projekt übernommen, jedoch komplett neu gezeichnet und für mein 8in1 Board angepasst. Für die redundante Spannungsversorgung und den Buzzer habe ich zum Beispiel viele Dioden verwendet.

(Schaltplan wird zum Download freigegeben wenn alle Test abgeschlossen sind)

Bluetooth Modul konfigurieren

Das Bluetooth Modul muss auf die Baudrate 115200 eingestellt werden. Dazu gibt es viele Anleitungen im Internet zu finden.

grobe Herangehensweise ist:

1. HC05 Modul über FTDI Adapter an den Computer anschließen
2. Arduino IDE öffnen, COM Port auswählen und „Serial Monitor“ öffnen
3. zum bearbeiten der Baudrate folgenden Befehl abschicken „AT+BAUD8“ (Modul antwortet dann „OK115200“)

Tipp: Setzte einen Pin, damit nicht Fremde Leute auf den Tracker zugreifen können

Chorus RF Laptimer Infos & Montage

Stromversorung

Bluetooth

Das Bluetooth Modul kann an verschiedenen Stellen abgeschlossen werden. Mir war von Anfang an klar, dass das Modul nicht im Inneren des Gehäuses montiert werden kann, da die Reichweite dieser Module einfach unterirdisch schlecht ist. Es könnte so einfach sein, wenn es genügend Smartphones geben würde, die Bluetooth Klasse 1 unterstützen würden. Dies ist im Moment leider nur den neuesten iPhones vorbehalten. Mit dieser Technik (100mw/20dBm) würde man ca 100m weit kommen.

Ich habe eine RJ45 Buchse mit auf das Board genommen, sodass man externe Transreceiver verwenden kann.

Stromgversorgung

Die Stromversorgung habe ich über einen einzigen Stepdown geregelt. Dieser sollte mit 5V betrieben werden. Der Stromverbrauch aller Komponenten beträgt ca. 2A. Der Stepdown kann ca 3A liefern, wird aber sehr heiß im Betrieb. Deswegen sollte ein Kühlkörper verklebt werden.

Kühlkörper

Die RX5808 Module laufen intern auf 3,3 V. Wenn man sie mit 5 V betreibt, wird die überschüssige Energie in Wärme umgewandelt. Idealerweise sollte man die Module also mit 3,5 V betreiben. Ich habe darauf verzichtet, da ich mir den zweiten Stepdown sparen wollte. Mit den Kühlkörpern bleiben die Module handwarm.

Weniger als 8 Tracker? Kein Problem!

Du kannst auch weniger Tracker verbauen. Dazu brauchst du nur alle TX/RX der leeren Plätze brücken.

weitere Fotos

Hier findest du weitere Fotos vom fertig montierten Tracker.

Die App

Zu der App möchte ich nicht viele Worte verlieren, da sie eigentlich selbsterklärend ist.

Windows GUI

Der liebe Daniel arbeitet gerade an einer Windows GUI. Ihr könnt diese hier herunterladen. Der Tracker wird einfach per FTDI Adapter an einen Windows Computer angeschlossen. Leider gibt’s die GUI nicht für MacOSX.

Range Extender

Das größte Problem bei dem Tracker ist im Moment die Bluetooth Reichweite. Das HC-05 Modul schafft mit Glück ca 15-25 Meter. Aus Sicherheitsgründen sitzen wir auf unserem Track aber immer mindestens 30-50m entfernt vom Track. Derzeit bin ich auf der Suche nach verschiedenen Lösungen das Reichweitenproblem zu beheben. Nachfolgende möchte ich euch ein paar Lösungen zeigen. All diese Lösungen sind noch in der Entwicklungsphase, sobald ich also eine oder mehrere Lösungen gefunden habe, werde ich hier davon berichten.
Derzeit verfolge ich die Lösung einen kabelbebundenen FULL DUPLEX RS485 Link zu erstellen. Alle Erweiterungen sollen dann bequem per Plug and Play über den RJ45 Anschluss genutzt werden können.

Alternatives Bluetooth Modul (Klasse 1)

Ich habe mir Bluetooth Mate Gold von SparkFun zugelegt, welches durch Team KA-NICKEL auf 60 Meter getestet wurde.
Wenn es hält was die „Kanickel“ sagen, wäre es die optimalste, aber auch teuerste Lösung.

By the way, das war auch schon meine Idee daraus eine Art Gateway zu bauen. Wenn die Reichweite aber mit einem Modul schon 60 Meter beträgt ist ein Gateway überflüssig.

Per Kabel via RS232

Markus Dicks nutzt den Tracker mit einer geringeren Baudrate (9600). Damit überbrückt er eine Distanz von 30 Metern per Netzwerkkabel. Die Lösung ist zwar am einfachsten und mag auch funktionieren, leider sind RS232 Verbindungen nicht auf lange Strecken ausgelegt und es muss nicht bei jedem funktionieren.

Per Kabel via RS485

Eine bessere kabelgebundene Lösung bietet das RS485 Protokoll. Derzeit arbeite ich an einem Full Duplex Link welcher gleichzeitig das Bluetooth Modul mit Spannung versorgen kann. Mit dieser Variante sind durchaus 100 Meter und mehr möglich. Ein Step-Up Regler kann, wenn nötig verbaut werden. Wenn nicht, wird einfach die Lötbrücke geschlossen. Der Step-Up ist dazu da, den möglichen Spannugsabfall bei sehr langen Leitungen wieder auszugleichen und die Spannung wieder auf frische 5 V hochzuregeln.

Über Funk 2.4Ghz oder 433MHz

Als zweite Möglichkeit kann man eine Funk Verbindung benutzen. Damit sind teilweise bis zu 500m drin. Allerdings ist es mir noch nicht gelungen das Funkmodul zum laufen zu bringen. (Kommunikation funktioniert, nur mit Chorus und Bluetooth Modul nicht)

Schritt 1:
Verbinde das 2.4GHz RS232 Modul mit dem FTDI (TX/RX RX/TX GND/GND VCC/VCC)

Schritt 2:
Nachdem Spannung an dem 2.4GHz RS232 Modul angelegt wurde, verbinde den CMD Pin mit GND

Schritt 3:
öffne ein Serial Monitor auf Baudrate 9600

Schritt 4:
ID setzen mit folgendem Befehl: „AT+ID=xxxx“

Schritt 5:
Baudrate mit diesem Befehl auf 115200 setzen „AT+BAUD=7“

done!

To-Do

• PCB V2 designen: ✓ abgeschlossen
• PCB fertigen lassen: ✓ abgeschlossen
• PCB Kontrolle: ✓ alles korrekt bis auf Silkscreen Beschriftung vom Step-Down (+ und – vertauscht)
• grober Funktionstest: ✓ erfolgreich bis auf Vbat Erkennung (eventuell Widerstände mit falscher Toleranz oder Programm Fehler)
• Test mit einem Racer: ✓ Mit Deniz erfolgreich absolviert
• Test mit 3-6 Racern: auf meiner Wiese, wenn das Wetter wieder besser wird
• Test mit 8 Racern: hoffentlich auf dem ChickenRun in Hannover
• Gehäuse designen: entweder Lasercut oder 3D-Druck
• Gehäuse abschirmen:  Wichtig: Seiten abschirmen, damit Signal nur von „oben“ hinein kann
• Range Extender Kabel: Vorbereitungen laufen. Erstes PCB designed noch nicht gefertigt
• Range Extender Wirelesss: Teile sind da, läuft aber leider nicht am Chorus (sollte technisch aber machbar sein)
• Step-Down Langzeittest: Stepdown mit Kühlkörper für ein paar Stunden laufen lassen, auch mit Gehäuse
• Arduino Code umschreiben für Buzzer: theoretisch fertig, muss nur noch auf Kompatibilität der original Software getestet werden.
• Code, Gerberfiles und Files zum Download bereitstellen: Wenn alle Test abgeschlossen sind
• Projekt auf Seeedstudio.com anlegen: Wenn alle Test abgeschlossen sind
• Portierung auf einen Teensy 3.6: Yannik arbeitet gerade an der Portierung. Vorteil: es würden ALLE Arduinos wegfallen und es wird noch platzsparender. stay tuned!

Der Beitrag Chorus RF Laptimer mit 8in1 PCB erschien zuerst auf Phils Blog.