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Sensoren für Wii Copter

Einer der großen Vorteile eines Wii Copters besteht darin, dass man hinsichtlich der Sensoren sehr flexibel skalieren kann und auch ohne Programmierung unterschiedliche Sensoren nur durch Ändern der Konfiguration nutzen kann. Ein Wii Copter kann zwar mit vielen unterschiedlichen Sensoren ausgerüstet werden, fliegt aber auch bereits nur mit dem WMP (Wii Motion Plus) Sensore alleine bereits sehr gut.

Da FPV-Fliegen mit einem Quadrocopter im Vergleich zum FPV-Fliegen mit einem Flächenmodell deutlich schwerer für Anfänger ist, sollte man gerade am Anfang die zur Stabilisierung notwendigen Sensoren einsetzen.

Im Folgen finden Sie einen kurzen Überblick der gängigsten Sensoren. Da die GPS-Funktion derzeit mit dem Adruino Pro Mini noch nicht unterstützt wird und dafür das Arduino Mega Bord notwendig ist, werde ich darauf noch nicht eingehen. Sobald Auch das Arduino Pro Mini GPS unterstützt, werde ich es selbstverständlich einsetzen und hier auch beschreiben.

WMP 3-Achsen-Gyro Winkelbeschleunigungssensoren

WMP 3-Achsen-Gyro auf Platine
WMP 3-Achsen-Gyro auf Platine

Der wichtigste Sensor ist der Winkelbeschleunigungsensor. Dieser wird auch als Kreisel oder Gyro bezeichnet und stabilisiert den Wii Copter auf allen drei Achsen. Er wird aus einem WMP ausgebaut und an den I²C Bus des Arduino-Boards angeschlossen. Inzwischen ist ein WMP bei Ebay für ca. 10 EUR zu bekommen, so dass die Grundsteuerung eines Wii Quadrocopters sehr günstig zu realisieren ist. 

Neben dem WMP gibt es auch noch alternative Gyros, wie der ITG3200 oder der L3G4200D, die eingesetzt werden können. Diese 3-Achsen-Gyros sind zwar einfacher zu verlöten, kosten allerdings auch das Vielfache. Das WMP wird mit 5 Volt betrieben und kann somit direkt an das Arduino Board angeschlossen werden. Dafür können entweder die bereits vorhandenen Kabel genutzt oder die Anschlüsse selbst angelötet werden. 

3-Achsen Linearbeschleunigungssensoren

3-Achsen Linearbeschleungigungssensor BMA020
3-Achsen Linearbeschleungigungssensor BMA020

Neben den Winkelbeschleunigungssensoren können optional noch Linearbeschleunigungssensoren angeschlossen werden. Dadurch erhält man ein IMU (Inertial Measurement Unit). Während man mit den Gyros nur eine relative Stabilisierung hin bekommt, kennt der Wii-Copter mit dem Einsatz eines Sensores, wie z.B. des Wii-Nunchuks oder eines BMA020 auch die absolute Lage des Quadrocopters. Der Copter kann somit selbständig stabil in der Luft bleiben und kippt beim Einsatz eines IMU nicht mehr zur Seite, wenn man das nicht will. Die Beschleunigungssensoren lassen sich zuschalten. So kann man je nach Lust und Laune entweder stabilisiert oder ohne IMU fliegen. Sind die Beschleunigungssensoren aktiviert, lässt sich der Copter nicht so exakt fliegen, da er immer wieder stabilisieren will.

Absoluter Kauftipp bei diesem Sensor ist der BMA020 Komplettsatz von ELV für nur 7 EUR. Dieser ist bereits auf einer Platine und hat schon einen eingebauten Spannungsregler, so dass Sie auch diesen Sensor direkt an die 5 Volt des Arduinos anschließen können. Dieser Sensor liefert bereits sehr gute Ergebnisse. Alternativen Sind z.B. der Bosch BMA180 oder der ADXL345.

Kompass

Kompass Modul HMC5883
Kompass Modul HMC5883

Mit Hilfe eines Kompass Moduls können Sie den Wii-Copter über die Hochachse stabilisieren. Er wird dann bei eingeschalteter Stabilisierung immer genau in eine Richtung zeigen. Das kann gerade für Anfänger eine nützliche Funktion sein. Auch beim Filmen oder wenn Sie mal bestimmte Funktionen testen wollen, erweist sich ein Kompass Modul als äußerst nützlicher Sensor.

Als Kompass können Sie z.B. den HMC5883L einsetzen. Diesen erhalten Sie z.B. bei Watterott für unter 13 EUR. Der 3-Achsen Magnetometer wird, wie auch die anderen Sensoren, über den I²C Bus angesteuert. Der Kompass Sensor muss allerdings zusätzlich mit einem Spannungsregler ausgerüstet werden, da er nicht direkt an 5 Volt betrieben werden kann.

Luftdrucksensor als Höhenmesser

Luftdrucksensor BMP085
Luftdrucksensor BMP085

Mit einen Lufdrucksensor, wie z.B. den BMP085, können Sie den Wii Copter über die Höhe stabilisieren. Der Copter hält somit beim Zuschalten dieses Sensors die Höhe. Die Steuerung geschieht dabei über Gas. Auch dieser Sensor muss über einen Spannungsregler versorgt werden, um ihn direkt an 5 Volt anschließen zu können.

Sensor Boards

Sie können für die Wii Copter Steuerung sowohl einzelne Sensoren verwenden oder alternativ auch ein Sensor Board einsetzen. Bei einem solchen Board sind gleich mehrere Sensoren verbaut und es wird über eine einzige Spannungsversorgung, sowie über einen I²C Bus angeschlossen. Der Vorteil eines Sensor Boards besteht darin, dass Sie weniger Löten müssen, da bereits alle SMD Sensoren, die notwendigen Spannungsregler und sonstige Bauteile bestückt sind. Des Weiteren ist ein Sensor Board in der Regel leichter und kompakter. Für den Einsatz im Wii Copter gibt es eine große Auswahl an geeigneten Sensor Boards, wie z.B. ffimu, freeimu oder pipo imu.

Der Nachteil von Sonsor Boards im Vergleich zur Verwendung von einzelnen Sensoren besteht darin, dass ein defekter Sensor oft das gesamte Sensor Board unbrauchbar macht und sie zudem einzelne Sensoren nur deaktivieren, nicht aber in anderen Coptern verwenden können.