What is new at Herkules II ?

Nach vielen erfolgreichen Testflügen und Messungen mit dem HERKULES I hab ich mich ans Re-Design des 4-fach Reglers gemacht und wieder sehr viele Stunden und einiges an Nerven investiert. Das Ergebnis möchte ich hiermit vorstellen.

What is new? What has changed since HERKULES I?

Kurz und Knapp:

  • PCB-Board wurde kleiner (nur noch 60x60mm).
  • Bessere, kleinere niederohmigere MOSFETs (3mOhm).
  • Zentrale Strommessung wurde entfernt.
  • Sperrige WAAGO-Stromstecker wurden gegen Lötpads ersetzt. Anlöten von bis zu 3.5mm Goldkontaktbuchsen nun möglich.
  • Nur noch ein 8-poliger Micromatchstecker für Programmierung, I2C, PPM, UART und Versorgung der FlightControl.
  • Einfach Programmierung über Bootloader.
  • Neue Firmware: Einstellung von I2C-Adresse, aktivem Freilauf, Timing, etc. per PC und Programmieradapter!
  • Als Batterie-Stecker können jetzt direkt Multiplex, XT60 oder Lötbuchsen eingelötet werden.
  • Keine Blind- und Burried Vias mehr in Leiterplatte, dadurch kostengünstiger fertigbar.
  • Jetzt Schaltregler mit 7.5V/2A als Vorregler für interne 5V-Regler und externe FlighControl.
  • Volle Versorgung aus 6S (26V) möglich (wegen Schaltregler).

Etwas Genauer:

1) Bauform / Gewicht

  • Noch kleiner: quadratisch-praktische Bauform von jetzt nur noch [b]60x60mm[/b].
  • Geringeres Gesamtgewicht von nur noch 28g (35g mit Hochstromstecker).
  • Gesamtgewichtersparnis gegenüber Einzelreglern ca. 180g bei Quadro- und 360g bei Oktokopter da der aufwändige und schwere Kabelverhau und sämtliche Leistungsverteiler wegfallen!
  • Flexible Befestigung: Bohrloch-Abstand passend für Mikrokopter und Andere (Armo, UAVP, CADMICOPTER etc...)
  • Minimaler Inbetriebnahmeaufwand da jetzt alle Signale zur FlightControl (I2C, PPM, UART, PowerSupply) auf einem Micromatch-Stecker liegen und einfach mit Flachbandkabel gesteckt werden können.
  • Die WAGO Stecker für die Motoren sind weggefallen. Dadurch konnte das Board kleiner werden.
  • Der Anschluss für die Motoren erfolgt jetzt über Lötpads wahlweise auf der Ober- oder Unterseite des Reglers oder über auflötbare 2-3.5mm Goldkontaktbuchsen.
  • Programmierstecker für alle Microcontroller integriert in Micromatchstecker. Dadurch sind keine extra Lötpads oder Stecker mehr nötig!
  • Das Layout wurde so optimiert, dass die Impedanz des integrierten Leistungsverteilers noch niederohmiger wurde und damit noch weniger Verlustleistung verursacht wird.
  • Optimale Kühlmöglichkeit, da die Leistungsbauteile auf der Unterseite des Reglerboards habenn alle gleich Höhe und können flächig auf einen Kühlfläche aufgeschraubt werden.

2) Betriebssicherheit

  • Eine maschinell bestsückte Platine. Keine Fädeldrähte. Keine Hochstromverteiler. Keine Wackelkontakte. Und wiederum alles "Made in Germany".
  • Noch Leistungsfähiger und robuster durch noch niederohmigere N-Kanal Transistoren (Imax laut Datenblatt bis zu 100A!)
  • Ordentliche, schnelle MOSFET Treiber zur sauberen und satten Ansteuerung der N-Kanal Transistoren. Diesmal wurden die Treiber diskret aufgebaut.
  • 4-lagige Hochstrom-Leiterplatte mit 110um Kupferdicke.
  • Zentrale-Strommessung und Verpolschutz wurde zugunsten kleinerer Leiterplattenmasse entfernt.
  • Optimiertes Schaltverhalten der Mosfets. Optimiert gegen parasitäres öffnen und Vermeidung von shoot-throughs.

3) Flexibilität

  • Erprobter ATMEGA8 bzw. ATMEGA168 mit ausgereifter Firmware bestückt.
  • Firmware-Updates einfach per Micromatch-Stecker und Bootloader möglich.
  • Wahlweise UART, PPM oder I2C-Interface auf Micromatch-Stecker.
  • Einfacher Micromatch-Stecker mit allen Signalen. Daher nur noch ein Verbindungskabel zw. FlightControl und Herkules Regler nötig.
  • Pro Kanal eine blaue LED die den Status der Motoren anzeigt.

4) High-Power

  • ausschliesslich N-Kanal MOSFETs durch Verwendung für ordentliche Treibern für Highside und Lowside.
  • Nur ein Typ N-MOSFETs nötig => billiger und Leistungsfähriger als P-MOSFETs.
  • Erweiterter Spannungsversorgunsbereich von 2-6S (6-26V!)
  • Leistung bis zu 10Arms/40Apeak pro Motor (40Arms/160Apeak) für Gesamtregler ohne Kühlung durch Verwendung von aktivem Freilauf! Mit sehr guter Kühlung auch bis zu 20Arms pro Motor möglich.
  • 100% Teillastfähig durch wahlweise zuschaltbaren aktivem Freilauf!
  • optimierte Motor-Anlauf-Strategie, getestet mit einer Vielzahl von verschiedenen Motoren.

5) Die neue Firmware

Wir haben sehr viel Zeit in die Erstellung und Optimierung einer eigenen Regler-Firmware investiert und nun einige neue Features ermöglicht.

  • Es sind Varianten für PPM, UART und I2C verfügbar.
  • Die I2C-Adressen sind nun per Programmiertool einstellbar. Keine Lötbrücken oder ähnliches nötig!
  • Das Timing ist nun an eine vielzahl von Motorn anpassbar. Timing-Werte von 0 bis 30 grad sind einstellbar.
  • Für besonders Leistungsfähige Motoren oder bei fehlender Kühlmöglichkeit (z.B. bei Einbau in geschl. Gehäuse) kann durch aktivieren von aktivem Freilauf die Verlustleistung um bis zu 70% reduziert werden!
  • Die Anlauf-Strategie wurde optimiert und mit einer Vielzahl von Motoren getest.
  • Erkennung von Fehlkommutierung und Blockierung verhindert ein Abbrennen des Motors bei blockieren.