Самодельный головной трекер с нулевой конфигурацией и автоматической калибровкой

Head Tracker работает на платах Seeeduino XIAO BLE Sense и Arduino Nano 33 BLE и подключается к радиомодулям OpenTX и ETHOS через проводную (PPM) или беспроводную (Bluetooth) связь для обучения.

Быстрая установка

• Купить плату Seeeduino XIAO BLE Sense
• Флеш-прошивка
  • Подключите плату к компьютеру
  • Двойное нажатие на RSTкнопку на плате (маленькая, рядом с разъемом USB-C), XIAO-SENSEвсплывает USB-накопитель
  • Скачать ht_xiao-ble_x.x.x.uf2из последней версии
  • Скопируйте файл на XIAO-SENSEUSB-накопитель
  • USB-накопитель отключается и перезагружается (поздравляю! Теперь у вас есть хедтрекер!)
• Подключиться к своему радио
  • Поднимите свое радио с беспроводной связью тренера (Bluetooth)
    все последние радиостанции FrSky имеют беспроводной тренажер, популярные TX16S могут быть модифицированы для поддержки Bluetooth
  • Подключите плату XIAO BLE Sense в качестве беспроводного тренажера,
    узнайте идентификатор платы через последовательную консоль , подключив небольшой экран (см. ниже) или прогуливаясь с ноутбуком, радио и доской вдали от других источников Bluetooth.
  • Определите микшеры от каналов Trainer 1, 2 и 3 до желаемых выходов модели,
    вы можете масштабировать выходы, чтобы они соответствовали углам вращения трекера головы и подвеса вашей камеры.
• Прикрепите Head Tracker к очкам FPV.
  См. файлы STL в папке «case», экран и кнопка не являются обязательными.
• Калибровка и настройка
  здесь делать нечего, переходим к следующему пункту
• ВЕСЕЛИТЬСЯ!
  и рассмотрите возможность установки нашего собственного подвеса для камеры fpv на вашу любимую модель!

Видеоуроки

• Подключите трекер головы по беспроводной сети к радио.
  Посмотрите полное видео, чтобы узнать, как питать трекер головы с помощью 1-элементной липо-батареи.

---

Подвес камеры

Проверьте наш самодельный 3D-печатный микрокарданный подвес для камеры

Протестированные радиостанции

• FrSky X-Lite Pro (OpenTX)
• FrSky X20S Тандем (EthOS)
• Радиомастер TX16S можно модифицировать, чтобы он имел беспроводную связь с тренером и работал с трекером головы.

Ссылка на проводку

• D2 : Контакт сброса ориентации, используйте кнопку, которая соединяет этот контакт с GND.
• D8 : контакт активации режима PPM, припаяйте его постоянно к GND или используйте позиционный переключатель
• D10 : сигнальный контакт PPM, подключите его к наконечнику аудиоразъема и GND к корпусу разъема.
• SDA и SCL : коммуникационные контакты I2C, подключите их к экрану 128×32 SSD1306.

Поддерживаемые платы

Перечисленные платы идеально подходят для проекта хедтрекера, поскольку они имеют как IMU для ориентации, так и Bluetooth для подключения.

XIAO BLE Sense — это крошечная плата с предварительно установленным загрузчиком UF2 и SoftDevice (драйвером Bluetooth), что делает ее очень простой в использовании. Плата относительно новая, найти ее может быть сложнее. Обратите внимание и заказывайте вариант “Sense”, в нем есть IMU.
Рекомендуется для пользователей без опыта программирования встраиваемых систем.

Nano 33 BLE — это более крупная плата от Arduino, которую будет проще найти. Существует два варианта этой платы: «Nano 33 BLE» и «Nano 33 BLE Sense» — оба подойдут для этого проекта. На этой плате нет предварительно прошитого загрузчика UF2, и для прошивки загрузчика UF2 требуется отладочный зонд.
Рекомендуется для опытных пользователей, у которых есть отладочный зонд (совместимый с JLink или CMSIS-DAP) и которые могут его использовать.

Долгое время Nano 33 BLE была единственной поддерживаемой платой. У него есть дополнительный датчик, магнитометр, который обычно используют хедтрекеры для устранения дрейфа рыскания. Однако на практике магнитометр добавляет больше проблем, чем решает. Магнитометр очень чувствителен к окружающей среде, и его сложно правильно откалибровать. В этом проекте мы не используем магнитометр и вместо этого используем автоматическую непрерывную калибровку гироскопа с нулевой конфигурацией для решения проблемы дрейфа. Уже после первых 5 секунд калибровка достаточно хороша, чтобы остановить дрейф.

На данный момент плата Nano 33 BLE не дает никаких преимуществ по сравнению с XIAO BLE Sense. Вместо этого более поздняя плата на самом деле проще в использовании благодаря предварительно прошитому загрузчику UF2 и меньшему размеру. В будущем, просто для удовольствия, может быть добавлена ​​поддержка магнитометра, но только если мы сможем сделать калибровку автоматической и прозрачной для пользователя.

У вас есть еще одна плата на базе nRF52840 с IMU и вы хотите ее использовать? Отправьте запрос функции. А еще лучше сделайте PR напрямую!

Двоичный файл Flash

XIAO BLE Sense (простой)

Подключите плату к компьютеру, дважды нажмите кнопку RST и скопируйте ht_xiao-ble_xxx.uf2файл на USB-накопитель XIAO-SENSE.

Nano 33 BLE (расширенный)

Во-первых, вы должны прошить загрузчик UF2 на плату . Вам нужно сделать это только один раз для каждой новой доски. Затем подключите плату к компьютеру, дважды нажмите на кнопку и скопируйте ht_nano-33-ble_xxx.uf2файл на USB-накопитель NANO33BOOT.

Используйте трекер головы

Прикрепите доску с высветившимся кодом хедтрекера к очкам FPV.
Положите очки на твердую поверхность и запитайте хед-трекер от двухэлементной батареи или источника питания 5 В. Я использую отсек для аналогового адаптера на своих очках DJI для источника 5 В.

светодиоды

При запуске плата должна непрерывно мигать синим, красным и зеленым/оранжевым светодиодами.

• Синий светодиод указывает на состояние Bluetooth и мигает, когда соединение не установлено, при успешном подключении к радиостанции он постоянно горит синим цветом (см. ниже);
• Красный светодиод указывает на начальную калибровку гироскопа, вы должны подождать, пока красный светодиод не погаснет перед использованием, обычно не более нескольких секунд;
• Зеленый/оранжевый светодиод указывает на исправность хедтрекера и будет медленно мигать при нормальной работе.

Кнопки

Головной трекер записывает первоначальную ориентацию при включении питания, соответственно наденьте очки.
При желании кнопку сброса ориентации можно подключить к контактам D2 и GND .

Экран

Если к вашей плате добавлен светодиодный экран 128×32 (через I2C), то на нем отображается адрес bluetooth платы. Мигающие символы «:» указывают на состояние подключения Bluetooth, например, синий светодиод. При запуске, пока гироскоп калибруется, на экране ненадолго появится версия хедтрекера. Затем версия заменяется тремя горизонтальными полосами, по одной на каждую ось: крен, тангаж и рыскание.

Подключиться к радио

HeadTracker может работать как в беспроводном (Bluetooth), так и в проводном (PPM) режиме.
Режим Bluetooth активен по умолчанию.

Bluetooth

• Прошить плату файлом релиза
• Подключитесь к плате с помощью последовательной консоли и запишите адрес платы (например: 7b:f5:1e:35:de:94)
• Светодиодный дисплей SSD1306 можно подключить (через I2C) к плате; в таком случае там же отображается адрес платы
• В вашем радио выберите режим тренера “Master/BT” , немного подождите и нажмите “[Discover]”
• Найдите свою доску по указанному ранее адресу и подключитесь к ней.
• Синий светодиод на плате загорится, указывая на успешное подключение
• Не забудьте настроить функцию Trainer в вашем радиоприемнике либо на экране «Специальные функции» вашей модели, либо в «Глобальных функциях» настройки вашего радио.

Проволока

• Активируйте выход тренера PPM, соединив контакты D8 и GND .
• Соберите сигнал PPM с контакта D10 . (Наконечник аудиоразъема должен быть подключен к D10 , а остальные к GND )