Платформа по изучению устройства и компонентов БАС (FPV Lab)

  
Сравнительная таблица  FPV Lab
    

Описание характеристики	FPV LabЛабораторный стенд	Конструктор SKYRIS ТЕХНИК 6S	iFlight Chimera7 Pro V2 Analog
Лабораторный стенд (стендовое исполнение)	Да	-	-
Методические материалы	Да	Да* * набор документации и библиотек	-
Полетный контроллер, регулятор оборотов, двигатели, камера, VTX, приемник сигнала управления	Да	Да	Да
Беcпаячная технология соединения элементов, схем, контроллеров, моторов	Да	-	-
Возможность быстрого ввода и устранения неисправности	Да	-	-
Возможность анализа сигналов управления в реальном времени (петлички)	Да	-	-
Конфигурирование с помощью открытого ПО	Да	Да	Да
Макетная плата для прототипирования и подключения сторонних устройств	Да	-	-
Сервопривод	Да	-	-
Линейка настраиваемых светодиодов (требование ФГР)	Да	Да	-
Маркировка основных элементов	Да	-	-
Защитная схема / предохранитель	Да	-	-
Возможность полета	Да** ** возможность установить пропеллеры, подъём стенда; при должной сноровке — полет	Да	Да
Бортовой компьютер	-	Да	-
Возможность работы с блоком питания (без аккумулятора)	Да	-	-

* Есть набор необходимой документации и библиотек
** Есть возможность установить пропеллеры на  двигатели и совершить подъем стенда над поверхностью, при должной сноровке возможно совершить полет на лабораторном стенде


Опыт использования

«В процессе обучения сборке и настройке дронов постоянно сталкиваюсь с одним и тем же «разрывом»: есть теория на схеме, и есть живое железо. Ученику сложно увидеть взаимосвязь компонентов, когда они уже припаяны и стянуты стяжками. Логика подсказывает: прежде чем браться за паяльник и собирать свой первый коптер, нужно понять архитектуру, увидеть, как элементы влияют друг на друга и научиться их настраивать.
И решение, как это часто бывает, пришло из инженерной среды. Речь об учебной платформе FPV Lab — стенде для прототипирования и изучения дронов»  

Павел Шишкин, руководитель лаборатории «Летающая робототехника» Московского Политеха, главный эксперт «Дрон Гаража» Университет НТИ

 

Статья на Хабре

«Анатомия FPV-дрона на столе. Обзор учебного стенда FPV-Lab и опыт внедрения»
https://habr.com/ru/articles/996028/

Я специалист в сфере обучения по эксплуатации БАС. Два‑три года назад я работала в учреждении доп. образования, где ко мне приходили школьники, которых отправляли к нам на проектную деятельность или получить доп. оценки по физике/технологии.

За 36 часов их надо было научить прикладному дроноводству, где база — умение паять.
У меня 2 паяльных места и 15 человек. У всех в итоге должно что‑то заработать, в идеале — полететь.

Собирали мы Клевера от COEX. Дети учились паять на «мертвых» PDB, но при переходе на живые платы от стресса умудрялись капнуть припоем на цепи преобразования напряжения и сделать КЗ. А я не понимала, как выполнять роль инженера‑наставника, когда надо следить за паяльниками одних, при этом чем‑то занимать других и бегать отвечать на текущие вопросы, когда даже ПК всего 5 штук.

В целом процесс пайки мог занимать 40–50% учебного времени, при наличии других тем: сборка, настройка, полеты ручные и автономные, разработка полезной нагрузки, фотограмметрия и так далее
А точно ли это то, чему я хотела научить детей?


Анатомия стенда.

На этой плате можно научиться взаимодействовать и с силовой частью дрона и с бортовым оборудованием на аппаратном и программном уровне. Настроить в соответствующих конфигураторах (INAV, Betaflight, BLheli). Все как на привычном FPV‑дроне.


Внешний вид стенда без соединения проводами


Киллер-фичи для обучения

 Все контактные соединения на пружинных клеммах. Провода можно быстро раскидать на места, снять, поменять местами.
На Архипелаге мне было достаточно 1–2 минут чтобы внести дефекты и неисправности в аппаратной части. Можно делать дефекты с неплотным контактом, или зажать провод в изоляции. На вид провод вставлен правильно, а на деле контакта нет.

Каждый GPIO c полетного контроллера выведен в отдельный контакт. Тут не будет разъемов типа MR на фазных проводах моторов и ESC.
Внести дефекты с UART/I2C, а именно соединить TX — TX, RX — RX, SDA — SCL, что вызовет некорректную работу бортового оборудования.
Плюс на землю тоже можно, но моделировать короткие замыкания не советую.

Маркировка интуитивно понятна и разделена цветом: белый фон — потребители (нагрузка), черный фон — источники (сигнал или питание).
Клеммные блоки имеют буквенные обозначения (XP1, XP2 и так далее), на которые удобно ссылаться: «Ребята, берем питание с блока XP16 и ведем к светодиодам на XP3».

Все контакты продублированы в виде петель, к которым можно удобно подключиться осциллографом/мультиметром/логическим анализатором.
Можно прозвонить линии на КЗ, изучить электрические процессы (например, ШИМ/огибающую на фазах мотора при корректной схеме измерения).
Можно сделать дешифровку I2C и UART.


Вот как выглядят петлички. Когда подключала щупы осциллографа на петли, то было страшно, вдруг слетят крокодилы и замкнут на 5В. Поэтому «изолировала» соседние петли термоусадочными трубками