工程总结1-X100四轴设计制作和调试

Github地址：https://github.com/oatcat/x100vtol

包括电路板文件（EAGLE）、Gerber、BOM

X100四轴是前一段时间我设计的一个室内小型有刷四轴，PCB also as frame，具有FPV，可以USB调参

（做着玩的项目，不是啥正经项目。如果想要了解有关资料，你还可以参考taulabs飞控、sparky飞控、brushed-sparky等）

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主要参数

轴距：邻桨约85，对桨约120

尺寸：机架PCB 100x100

机架：PCB also as frame

电机：有刷空心杯8520

螺旋桨：60mm 2叶 ABS 直接安装（紧配）

电调：MOSFET

飞控：taulabs flyingF4

主控：STM32F4

电池：2S 550mAh

接收机：S-bus

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飞行数据

飞行模式：Stabilized Leveling AltHold 

续航：6min（hover） 550mAh battery (test condition: w/o FPV w/LED indoor no wind)

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设计过程

外形设计

选定使用8520电机和60mm螺旋桨后，首先设计PCB also  as frame的外形。按X方式，在电路板上预留出电机安装座的孔位，将来制造时会铣出。同样预留出电池扎带的槽孔。

电路板外形图

电路设计

电源部分包括动力电、5V和3.3V共3条总线，需要分开走线。其中动力电和逻辑电的GND分开走线，且一点共地。USB电源接入5V总线，SWD电源接入3.3V。电源部分选用了一个微型TPS63070模块用于5V供电，MIC5219用于3.3V LDO。

TPS63070是2~16V输入的Buck-Boost升降压芯片

选用的TPS63070微型模块

选定使用taulabs飞控和STM32F4，其他电路参考ST DISCOVERY F4开发板。省略无用部分，只保留核心部分。

Tau Labs is an Open Source project aimed to create high quality code for controlling multirotors and other UAVs.

http://taulabs.org/

STM32F4-DISCO开发板

IMU选用GY-86模块。电路设计没有参考Brushed-Sparky原因是MEMS IMU芯片焊接太困难，很容易烧坏，自己做着玩的项目没有必要。

电调使用MOSFET控制电机，注意G极需要10k下拉电阻防止上电时电平跑飞（设计电路时被忽略了，制作时飞线加上了）。电机要并联续流二极管和滤波电容。

MOD2是TPS63070模块

MOD1是GY-86。S-bus翻转电路参考taulabs官方电路

电路板设计

元件排列、布线。全部手工布线。设计好的电路板如下（图片未显示铺铜）。（这是更改过的版本，已经加上了MOSFET下拉电阻和USB Vsense。会导致主控一直启用USB，但是没有影响。）

底层铜

顶层铜

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制作过程

电路板导出Gerber文件送加工，回来的电路板：

旁边的USB插头用做尺寸对比

测试一下机械尺寸是否正常：（我习惯把红色桨装在后面，其他人比较习惯把红色桨装前面，习惯不一样而已）

事实证明1.6mm板有点厚，电机座稍微有点hold不住，不过还好

之后焊接，首先是电源部分并测试

之后就是全部焊接，测试没有短路之后上SWD刷入taulabs飞控，USB静态调试。这个时候发现了一个问题，当推油门的时候有干扰，陀螺仪和加速度计跑飞导致姿态估测不正常。

当时用的设置是PWM频率1kHz。尝试把电机换成大功率LED灯，推油门，没有干扰，排除电方面干扰。粘住螺旋桨推油门（电机堵转），有干扰，排除机械振动。怀疑交变磁场干扰、电源干扰或者GY-86上的芯片是假货。暂时的解决方案是调高PWM频率到4kHz以上就好了。目前使用8kHz。

每个电机下面粘了一个坏的微动开关当做起落架。都调试好后将flight mode中的一个调成autotune，在实验室（场地稍微开阔一些）进行PID自动调参。至此这个X100室内四轴FPV穿越机制作完了。

焊接FPV摄像头电源并调试FPV一体图传。测试中发现FPV摄像头一体图传发热非常厉害，因而如果使用FPV必须在上电后尽快起飞。（调试中使用风扇冷却，下图右下角）

最后再放几个图片

谢谢阅读