Artículo DakarOSD 3.0b Construye tu propio OSD

Discussion in 'R/C TELEMETRÍA y UAV PROYECTOS' started by Cristóbal Fernández, Mar 31, 2008.

  1. Cristóbal Fernández Miembro Activo

    Cristóbal Fernández
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    La idea de este circuito que presento es que en menos de una tarde y por menos de 15 euros te puedes autoconstruir tu propio OSD para FPV.


    Es un OSD sencillo pero plenamente funcional, pesa unos 20 gramos, consume solo unos 25 mA y nos facilita la información de vital importancia para la navegación: altura,variómetro, distancia, dirección de vuelta a casa, pasillo de vuelo(ángulo relativo),velocidad terrestre, satélites y tiempo de vuelo, además de máximos de altura, distancia, velocidad, rumbo correcto hacia un itinerario y coordenadas gps.

    Desde la versión 2.0b se incorpora también la posibilidad de usar 2 voltímetros de libre disposición en una segunda hilera (más información sobre esta nueva versión en la página 46 de este hilo, post 1366).

    Desde la versión 2.5b se incorpora el Amperímetro, Variómetro, medición de la RSSI del receptor RC... y se unifica todo en un solo archivo .hex como en la versión original.

    Desde la versión 2.7b se incorpora el videomodem de 16 bits y desde la versión 3.0b se incorpora la posibilidad de usar alarmas, configurar las pantallas y un "Rudder to Home" (Timoneo automático para que el avión inicie la ruta de vuelta a casa).

    La información se presenta en la parte superior de la pantalla, que es donde considero que molesta menos un OSD pues es la zona de cielo y nubes, no obstante podemos controlar libremente la intensidad de los caracteres con la resistencia variable y escoger si los queremos en negro ó en blanco sobre banda gris.

    Es compatible con la mayoría de los módulos gps que vengan de fábrica ó se puedan configurar a:
    • Refresco de datos 5hz.
    • 9600 baudios de velocidad de transmisión.
    • Tramas NMEA: $GPRMC y $GPGGA.
    Entre estos modelos tenemos por ejemplo : eb-85(FV-M8) , LS20033 , FGPMM0PA6 y cualesquiera otros modelos compatibles o configurables.

    El mismo DakarOSD intentará configurar el gps para adaptarlo a los anteriores requerimientos, pero si esto no fuera posible también se puede intentar configurar el gps con software tipo minigps.

    También es compatible con los tradicionales módulos gps de 1hz a 4800 baudios de transmisión como: Em-406 ,Em-411, Em-401 que se utilizaban en las versiones iniciales.

    Podéis utilizarlo con o sin conexión a un canal auxiliar, si utilizáis este, su recorrido está segmentando en 5 tramos que serán 5 pantallas independientes , configurables y seleccionables con un canal de rueda o con mezclas asociadas a switches:


    1.) Primera pantalla: Pantalla OSD apagado.

    2.) Segunda pantalla, la pantalla general y más habitual de OSD, tenemos información de:

    En la primera línea:

    - Altura en metros con respecto al punto de casa.
    - Variómetro y tasa de ascenso/descenso en metros/segundo.
    - Distancia en metros.
    - Flechita de dirección de vuelta a casa por si estamos desorientados.
    - Ángulo relativo , pasillo de vuelo es decir la ubicación del avión con respecto a nosotros.
    - Velocidad con respecto a tierra en km/h.
    - Número de satélites.
    - Minutos de vuelo.

    En la segunda línea(Si está activada):

    - Voltímetro 1:
    - Amperios Hora de consumo instantáneo de nuestro motor.
    - Miliamperios hora de consumo acumulado.
    - Voltímetro 2 / RSSI del receptor RC.

    3.) Tercera pantalla, pantalla de máximos, tenemos la máxima altura, distancia y velocidad alcanzados durante la sesión de vuelo.

    4.) Cuarta pantalla, excursión a waypoint o punto destino(como un rutómetro en una etapa del DAKAR, je,je ), la flechita de vuelta a casa nos indica ahora la ruta correcta para alcanzar el itinerario de nuestra excursión, una vez alcanzado, podemos volver a la pantalla general para volver a tener la orientación de vuelta a casa.

    5.) Quinta pantalla: coordenadas gps, se muestran las coordenadas de latitud y longitud donde se encuentra el avión en ese momento, útiles solo si se nos cae el avión y queremos localizarlo, podemos asociar esta posición del canal auxiliar al fail safe, el formato es ggº mm.mmmm, se recomienda el uso de esta pantalla asociada al Fail Safe. Es necesario también entrar en esta pantalla para activar y configurar el "Rudder to Home" que timoneará nuestro avión a casa.

    En cuanto a las coordenadas internas del punto de casa y de destino de excursión si queremos utilizarlo (waypoint) también he pensado que la memoria RAM del PIC no es el mejor sitio donde guardarlos, si la alimentación del osd es compartida , posibles sobrepicos en el consumo pueden resetear nuestro pic y perderíamos el punto de casa, y la distancia y si estamos lejos, no creo que nos haga gracia ninguna, así que he decidido guardarlos como en mi circuito Vienna en la eeprom del microcontrolador, que es como el “disco duro” del PIC, así que para guardar el punto de casa, esperamos a tener unos cuantos satélites en el OSD , apretamos el pulsador y este punto queda guardado en ese “disco duro” y solo si cambiamos de lugar de vuelo, tendremos que volver a guardar ese punto de casa, si el circuito se resetea durante el vuelo, automáticamente recupera este punto de casa. Para el punto waypoint o destino de excursión si nos interesa utilizarlo, hacemos lo mismo, podemos transferirlo desde un PC en casa con el programa DakarOSDmanager o bien desplazándonos personalmente antes del vuelo a ese sitio o a las inmediaciones. Con el avión en tierra encendemos y esperamos a tener satélites en el OSD y apretamos 5 segundos el pulsador para almacenar esas coordenadas en el “disco duro” del pic como punto destino( waypoint).

    Las funciones por tanto del pulsador son las siguientes:

    - Si lo mantenemos apretado mientras encendemos el osd conmutamos a gusto del usuario entre caracteres en negro ó caracteres en blanco sobre banda gris, esta última opción muy útil también para vuelo nocturno.

    - Pulsación corta , la más empleada,pulsamos y soltamos, establecemos el punto de casa, ponemos a cero por tanto la altura ,la distancia ,el contador de minutos , los miliamperios acumulados y los máximos de altura, velocidad y distancia.

    - Establecimiento del waypoint,nos desplazamos físicamente este lugar teniendo cobertura de gps o le damos las coordenadas con el DakarOSDmanager y mantenemos el pulsador durante 5 segundos (si no queremos contar, a los 5 segundos ya vemos que se enciende el led ) y luego soltamos.

    - Entrar en modalidad de calibración analógica sin necesidad de cobertura gps pero con el gps conectado: Tan pronto como iniciemos y nos indique "DakarOSD 2.7b GPS x HZ" mantenemos apretado el pulsador principal durante 10 segundos (el led se enciende por segunda vez y soltamos), veremos que nos indica 0 Satélites y ahí podremos ajustar y calibrar las medidas analógicas de voltímtros, rssi, amperímetro, etc, así como configurar el coeficiente multiplicador de los miliamperios hora acumulados con el fin de ajustar el consumo declarado con el cargado por nuestro cargador , para salir de esta modalidad simplemente reiniciamos el DakarOSD.


    -Activación/desactivación de linea analógica (voltímetros, RSSI, Amperímetro), mantenemos apretado durante 15 segundos (el led se enciende por tercera vez y soltamos).

    -Activación/Desactivación de Amperímetro(por defecto desactivado), mantenemos apretado durante 20 segundos (el led se enciende por cuarta vez y soltamos).

    -Activación/Desactivación de la RSSI, mantenemos apretado durante 25 segundos (el led se enciende por quinta vez y soltamos)

    -Activación/Desactivación de la RSSI inversa, mantenemos apretado durante 30 segundos (el led se enciende por sexta vez y soltamos)

    Técnicamente el corazón del circuito es el PIC 18F252 ó 18LF252 ya empleado en anteriores circuitos y el archiconocido separador de sincronismo lm-1881, el resto son 4 resistenicas, 4 diodos, 4 condensadores, 1 cristal y poco más. Una instalación sencilla si no queremos insolar es utilizar una plaquita de pistas paralelas, muy apropiadas para microcontroladores o una de isletas.


    El complemento perfecto del DakarOSD es el Lince, que es un circuito que va en tierra muy similar en componentes y construcción al DakarOSD y también podemos autoconstruirnos para 2 propósitos muy importantes:

    1º.-Autotracking de antena: nuestra antena direccional (patch) estará siempre apuntando al avión allí donde esté con la consiguiente libertad de vuelo y sin tener que volar encofrados dentro del sector de cobertura de una antena direccional fija.

    2º.-Envío de telemetría en tiempo real:también nos permite conocer la posición y demás parámetros del avión para luego poder hacer mapa-móvil (ver el avión sobre el mapa en tiempo real), track logger (guardar la ruta de vuelo), etc a través de un portátil o miniportátil.

    Junto con el paquete de archivos, también se incluye el software de simulación y gestión DakarOSDmanager con el que podréis conectar el DakarOSD al PC a través de un conversor USB-TTL ó un max232 y checkear tanto el DakarOSD como la parte electromecánica del Lince a través de una simulación básica o dinámica de gps con recorridos virtuales que previamente podréis construir con el GoogleEarth. También es imprescindible su uso para poder configurar las alarmas visuales y la segmentación ppm de las pantallas.


    Si tenéis alguna duda tanto en la lógica de funcionamiento como en el montaje del circuito o se os ocurre alguna sugerencia no dudéis en plantearla.


    Construcción:

    Adjunto 2 esquemas posibles del circuito para que cada uno escoja el procedimiento de construcción que más le interese. Podéis optar por utilizar placa de pistas paralelas, isletas, etc, y si deseáis utilizar la insoladora o la plancha adjunto también los ficheros facilitados por cortesía de Fred para el Sprint Layout con todo el ruteado hecho.
    y aquí están también el esquema para el diseño del pcb con los optos para el Rudder to Home (RTH) y Rudder to waypoint de la versión 3.0

    Esquema A: El básico y standard que utiliza 2 diodos, D1 y D2 para poder reducir la tensión del PIC a unos 3,6v y así que este pueda entender perfectamente los datos que le manda el gps que oscilan entre 0v/2,85v en vez de 0v/5v., solo recomiendo este esquema si solo nos interesa, la línea superior de información, es decir mientras no queramos utilizar los voltímetros, RSSI ,ni Amperímetro, que aparacen en la segunda línea o también llamada "línea Analógica", es decir , serviría para construirse un DakarOSD básico, aunque posteriormente podemos upgradearlo.

    Esquema B (el más recomendable): El PIC va alimentado a sus 5v oficiales en vez de 3,6v del anterior esquema y para poder entender perfectamente lo que le manda el gps se construye un pequeño "Interface" entre el PIC y el gps (aparece dentro del rectánglo discontínuo en el esquema 2) con 2 transistores y 4 resistencias que elevan la tensión 0v/2,85v a 0v/5v, también se prescinde de los Diodos D1 y D2 que en el anterior esquema reducían la tensión de trabajo del PIC, este esquema se desarrolla y comenta a partir de la página 10, post 288 de este hilo.

    Con esta versión B podemos utilizar el upgrade de voltímetros , RSSI y Amperímetro perfectamente ya que el pic va alimentado a 5v por su pin 20.

    Siempre podéis empezar por el esquema A, dejar unos agujeritos en la placa y luego pasar al esquema B o colocar el interface de transistores de forma aérea entre el GPS y el DakarOSD.

    La conexión del gps em-406 (1hz) se realiza como consta en ambos esquemas, la conexión del gps eb-85/fv-m8 (5hz) ó LS20033 se realiza de la siguiente forma:

    Uilizad los pines del canal 1 del gps, es decir 3-tx1 y 4- rx1 así como 1-voltaje de entrada(en este gps podemos ir entre 3,3v y 5v) y 2-Tierra(Gnd) y también el 8-tensión de entrada de la batería de backup (2-5v) , este pila es prácticamente imprescindible pues guarda la información de la memoria flash durante años y acelera muchísimo el posicionamiento de satélites en cada arranque, cualquier pilita de botón de litio que que entregue entre 2 y 5v es suficiente, este tema se discute y desarrolla a partir del post 929 de la página 31 de este foro.



    Adjunto fotos del montaje, los 2 esquemas y un pequeño video realizado con la versión 1.3b y el gps eb-85a [ame=""](Ver video)[/ame]

    Incorporaciones de la última versión DakarOSD 3.1b, (Descargar DakarOSD 3.1b y esquemas para esta versión), (explicaciones a partir del post 4573)
    - Se incorpora el "Rudder to Waypoint"

    Incorporaciones de la última versión DakarOSD 3.0b, (Descargar DakarOSD 3.0b y esquemas para esta versión), (explicaciones a partir del post 3739)
    - Se incorpora el "Rudder to Home"
    - Alarmas configurables.
    - Pantallas configurables.
    - Mejoras visuales.

    *Versión GoPro:Una variación de la versión 3.0b para adaptarse a la cámara GoPro

    Incorporaciones de la última versión DakarOSD 2.7b, (Descargar DakarOSD 2.7b y esquemas para esta versión), (explicaciones a partir del post 3083)

    -Se incorpora el nuevo videomodem de 16 bits para poder utilizar la antena de seguimiento completa y el envío de Telemetría en el Lince 2.0b

    Incorporaciones de la última versión DakarOSD 2.5b(Descargar Dakar OSD 2.5b y esquemas para esta versión)
    -Se incorpora el Amperímetro para obtener el consumo instantáneo y acumulado de nuestro motor.
    -Variómetro para indicarnos si ascendemos/descendemos y la tasa de ascenso/descenso.
    -Un solo archivo .hex para todas las configuraciones posibles.
    -Reconocimiento y detección de enlace con el GPS.
    (Esta versión se comenta a partir del post Nº 2344 de la página 79)


    Incorporaciones de la última versión DakarOSD 2.0c(Descargar Dakar OSD 2.0c y esquemas para esta versión)
    -
    Se incorpora la capacidad de videomodem, es decir transporta telemetría a tierra a través del canal de video y el decodificador Lince en tierra la procesa.
    - Se incorporan 2 voltímetros de libre uso.
    - Se puede escoger caracteres en negro ó caracteres en blanco sobre banda oscura.
    - También es posible medir porcentualmente la señal RSSI del receptor RC utilizando el 2º voltímetro (Descarga de esta versión especial para RSSI, interface y explicaciones a partir del post 1724 de la página 58 de este hilo)

    Incorporaciones de la última versión DakarOSD 1.31(Descargar Dakar OSD 1.31 y esquemas para la versión 1.31 y precedentes)

    - Se incorpora el parámetro “ángulo relativo” ó “pasillo de vuelo”.
    - Posibilidad de utilizar también el GPS EB-85 trabajando a 5hz (5 actualizaciones por segundo).
    - Se incorpora la resolución de metro a metro para la distancia.
    - Se eliminan los ceros a la izquierda en las mediciones.
    - Se suben todos los caracteres 5 líneas más arriba.
    - La pantalla de coordenadas tiene un aspecto más descriptivo.
    - Se mejora el DakarOSDmanager: Podemos mandarle al OSD coordenadas desde él, con lo cual podemos establecer el waypoint desde casa y también podemos calcular el “ángulo relativo” para volar en línea recta hacia un itinerario.


    Incorporaciones de la última versión DakarOSD 1.2b(Descargar Dakar OSD 1.2b)

    - Se incrementa considerablemente la velocidad de actualización de datos tanto si utilizamos el canal auxiliar para controlar el OSD como si no lo utilizamos,pasando de aproximadamente una actualización cada 2 o más segundos de las versiones anteriores a una actualización aproximadamente por segundo si tenemos buena cobertura.

    Si no conectamos el OSD al canal auxiliar es necesario conectar una resistencia de 10k (la R5 en el esquema) de la entrada de señal del receptor (patilla 22) a masa bien en el propio circuito o en el cable que va hasta el receptor. Por tanto recomiendo siempre la incorporación de esta resistencia puesto que de esta forma podemos utilizar el OSD con o sin conexión al canal auxiliar.

    -Se incorpora como me habíais comentado la posibilidad de vuelo diurno/nocturno, es decir: caracteres en negro o en blanco. La conmutación es muy sencilla, presionamos el pulsador mientras encendemos el OSD y cambiamos de forma permanente de un modo a otro.

    -En esta última versión se incorpora el programa DakarOSDmanager, que utilizando un sencillo circuito maxs232 cumple 2 funciones:

    1.- La función más importante es simular nuestros módulos GPS sobre nuestro OSD, bien porque todavía no lo hemos adquirido, no tenemos cobertura en casa o simplemente queremos comprobar que funciona correctamente nuestro DakarOSD.

    2.- La segunda función es comprobar las tramas que nos manda nuestro GPS con el fin de probar que nuestro módulo trabaja correctamente.

    - Otros cambios de esta versión son la sustitución de los 17 ceros iniciales por el texto que nos indica el nombre y la versión de este OSD, y otros cambios internos relacionados con el control del tiempo.

    Incorporaciones de la versión 1.1b:

    -Se incorpora la posibilidad de utilizar el modo de altura absoluta o el modo de altura relativa pulsando durante 15 segundos el pulsador principal.

    -El OSD funciona también sin el uso de canal auxiliar mostrándonos la pantalla principal:altura, distancia, dirección de rumbo a casa, velocidad, número de satélites y minutos de vuelo.

    -Se aumenta la compatibilidad com más módulos gps. el em-401 y el eb-85a configurando este previamente a 4800 baudios y 1hz. (se puede utilizar el minigps y la batería de backup conectada al pin correspondiente)

    _________________________________________________________
    Lista de componentes:


    - Integrados:IC1:pic 18f252-i/sp, IC2: LM-1881, 2 zócalos estrechos para su inserción de 28 pines y de 8 pines respectivamente.
    - Resistencias: R1 , R3 , R5 de 10k, R2 de 680k , R6 de 200 Ohmios y R4 resistencia variable de 1k aprox.
    - Condensadores Cerámicos: C1 y C2 de 100nF y C3 y C4 entre 25pF y 33 pF.,
    - Condensadores electrolíticos: C5 de entre 100 y 220 uF.
    -Diodos: D1, D2 y D3(desaparece en la versión 2.0) del tipo 1N4001, 1N4007 etc y LED1 es un diodo LED normalito.
    -1 pulsador para colocarlo preferiblemente remoto y fuera del avión
    -Cristal de 10Mhz preferiblemente de perfil bajo.
    -Resto de conectores de libre disposición tanto para la entrada-salida de video, canal auxiliar y conexiones gps.

    Si optáis por el esquema B:

    Prescindimos de los Diodos D1 y D2 que reducían la tensión de trabajo del PIC a 3,6v e incorporamos:
    - T1:transistor NPN modelo BC547
    - T2:transistor PNP modelo BC557
    - R5 y R6 de 1k,
    - R7 , R8 y R10 de 10k
    - R9 de 380 Ohmios
    - R11 de 200 Ohmios.
     

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    #1 Cristóbal Fernández, Mar 31, 2008
    Last edited by a moderator: Nov 23, 2017
  2. raspdroid Miembro

    raspdroid
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    Hola,

    Construí una para ver que tal todo el proceso y bueno la verdad que no ha ido muy mal, me pasé un poco con la pasta de soldar, por lo demás no lo veo tan mal.

    Este es un módulo para las FRDM boards (compatibles con mbed) pero también es compatible con las Arduino (los pines).

    Saludos
     

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