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  Oggi vogliamo riportare in questo articolo alcune innovazioni che sono state introdotte da Axisflying, un marchio ormai noto, entrato a far parte della comunità di produttori di componenti per droni dal 2022. Sul sito internet, a questo link, potete trovare svariati prodotti riguardanti il mondo dei droni FPV. La maggior parte di voi conosceranno il marchio Axisflying prevalentemente per la produzione dei motori di fascia medio alta e per la produzione di frame di qualità ma, di recente, il team ha deciso di creare una propria linea con schede di controllo volo (FC) e regolatori ESC che prendono il nome di “ARGUS”. Il loro obiettivo principale è quello di realizzare un prodotto di qualità che vada a risolvere il problema di de-syncs che tanti piloti stanno accusando volando con le ultime versioni del firmware di Betaflight. Con questo presupposto le schede vengono testate a banco con 800 cicli di simulazione e assorbimenti alla massima corrente erogabile, full throttle test, al fine di verificare la risposta e la tenuta dei componenti. Per chi fosse alle prime armi il fenomeno di de-syncs avviene quando un motore del drone si comporta in maniera differente dagli altri causando così un volo instabile che porta infine alla caduta o al Fly away del drone stesso. Questo fenomeno può essere causato da disturbi dell’elettronica dovuti a un cattivo funzionamento di alcuni componenti della scheda FC o ESC o dovuti a problemi di configurazione software.  Noi del team del blog di ATTACCO By Rhobby FPV abbiamo testato una di queste schede che ci ha colpito per la sua particolare colorazione. Il team di Axisflight ha infatti utilizzato schede PCB e dissipatori colorati di rosa. La suddetta colorazione identifica appunto la linea di schede tipo AIO (all in one) Argus adeguate per l’utilizzo su droni di dimensioni contenute dove è necessario ottimizzare il più possibile lo spazio sul frame per posizionare tutti i componenti che formano il drone stesso.

Specifiche tecniche

• PROCESSORE STM F722 
• ESC DA 40A compatibili con il protocollo DSHOT per firmware BLHELI già aggiornata al firmware BLUEJAY per l’uso della comunicazione BI DIREZIONALE.
• ALIMENTAZIONE 3-6S con BEC 5V 3A / 3.3V
• GYRO BMI 270 / ICM 42688P
• Barometro
• Connettore PNP per interfaccia HD VTX tipo DJI O3 / Walksnail / Vista
• 5 porte UART programmabili
•  16MB memoria flash per blackbox
•  Peso: 14,7 g
•  Dimensioni: 36*36*7,2 mm
•  Foro di installazione: 25,5*25,5 mm/26,5*26,5 mm M3

Troviamo quindi il processore F722 che consente un utilizzo più intenso della scheda controllo volo rispetto al processore F405 o F411, processori che spesso troviamo montati su FC della medesima fascia di prezzo di altri marchi. Questo controller, associato ad un regolatore ESC da 40A che già è fornito col firmware Bluejay, consente di utilizzare appieno la funzione di comunicazione bidirezionale e RPM Filter, cioè il filtro dinamico di taglio dei disturbi di frequenza generati dai motori. Il processore F722 è in grado di supportare una frequenza di aggiornamento del giroscopio e del loop dei PID a 8kHZ mantenendo un profilo di carico della CPU basso e quindi una temperatura di funzionamento e un consumo di energia più contenuti.  Se vi ricordate con i processori F405 e soprattutto F411 la frequenza deve essere sempre mantenuta sui 4kHZ per evitare il sovraccarico della CPU che può poi portare ad un reboot della scheda con conseguente perdita di controllo del drone. Vogliamo anche ricordarvi che a 4kHZ non è consigliabile usare il protocollo di comunicazione DSHOT 600 che, invece, può essere utilizzato senza problemi con frequenze di aggiornamento dei parametri PID a 8kHZ. Su questa analisi, legata alla prestazione dei processori, introduciamo l’argomento giroscopi. Le schede Argus di Axisflying montano due versioni di giroscopi che sono TDK modello ICM 42688P e BOSH modello BMI270. Questi modelli sono attualmente al centro di diversi dibattiti legati a problemi generati durante il volo dei droni, tra cui il fenomeno di Desync di cui abbiamo parlato all’inizio dell’articolo. Diversi piloti infatti preferiscono montare schede FC dove ancora è presente il giroscopio MPU 6000 che, ad oggi, non ha mai dato problemi con l’utilizzo di schede su cui è presente il firmware Betaflight. Noi della redazione del blog di Attacco by RHobby FPV, però, non siamo propensi a dare la colpa dei problemi emersi sulle ultime versioni di Betaflight direttamente a questi giroscopi, come in tanti della community del mondo del volo FPV stanno facendo, ma piuttosto riteniamo che la responsabilità possa essere legata a come il firmware di Betaflight gestisce i dati del giroscopio stesso e anche da come noi, inteso come piloti di droni fpv, interveniamo sulle dinamiche di interazione del firmware, modificando i parametri nella scheda PID tuning del configuratore di Betaflight. Il giroscopio ICM 42688P e BMI 270 hanno un funzionamento differente dal giroscopio MPU 6000. Partendo dal presupposto che l’applicazione del giroscopio sulle nostre schede di controllo volo costituisce una piccolissima parte delle applicazioni per cui sono stati usati, mentre l’impiego in dispositivi indossabili per il rilievo delle attività fisiche (BMI270) o nell’industria per il controllo dei processi di automazione industriale e automotive (ICM 42688P) costituisce sicuramente un gruppo ben più ampio di applicazioni stesse, l’obiettivo degli sviluppatori di questo hardware è stato quello di puntare a una maggiore precisione e ad un minore consumo di energia per il funzionamento per ottimizzare il loro utilizzo nei rami più influenti di applicazione. Da qua è nato quindi il presupposto di dotare i nuovi giroscopi di un bus di trasmissione dati a variazione di frequenza dinamica, andando quindi a ridurre il consumo di energia,  e di limitare il taglio della frequenza di registrazione delle oscillazioni della parte meccanica del giroscopio per aumentare la sua precisione. Purtroppo i concetti espressi trovano un fondamento certo solo se poi la scheda di controllo su cui i giroscopi sono montati è in grado di gestire una variazione in frequenza dell’acquisizione dei dati e soprattutto se la scheda stessa è installata su un’apparecchiatura stabile e priva di disturbi esterni. Come ben sappiamo i droni sono soggetti molto a disturbi alle basse frequenze, dati dalle vibrazioni trasmesse dall’attrito del vento e dai motori al telaio, ed inoltre Betaflight utilizza una frequenza fissa di ricezione dati dal Giroscopio. Il vecchio modello di giroscopio MPU6000 era perfettamente compatibile con i firmware Betaflight perchè aveva una frequenza fissa a 8kHz di trasmissione dati con un taglio di frequenza delle interferenze (Low Pass Filter)  fissato a 256Hz. I nuovi modelli, invece, possono variare la frequenza in base alle impostazioni trasmesse dal controllore ma dato che in Betaflight queste frequenze sono fissate nel configuratore e non sono variabili ci troviamo che il giroscopio BMI 270 funziona a 3,2kHz mentre il modello ICM 42688P lavora a 8KHz come l’MPU6000. Il problema sta nel fatto che, a quelle frequenze, la frequenza di taglio delle interferenze per il BMI 270 è impostata a 751Hz mentre per ICM 42688P è impostata a 3979Hz. Se avete letto il nostro articolo sul PID tuning, che potete trovare a questo link, uno dei primi passaggi per effettuare correttamente i settaggi è legato appunto al disabilitare, nella schermata di regolazione dei filtri nel configuratore Betaflight, i filtri lowpass del giroscopio. Questo passaggio poteva essere corretto con il giroscopio MPU6000 che era dotato di un proprio filtro settato su basse frequenze. Nel caso dei nuovi giroscopi la disattivazione dei filtri giroscopio in Betaflight è assolutamente da evitare in quanto non fa altro che aumentare i segnali di disturbo trasmessi alla FC. Ne consegue che droni che montano schede con questi giroscopi dovrebbero essere testati inizialmente sempre con le versioni stock dei firmware senza andare a modificare impostazioni di PID Tuning e configurazioni non essenziali al montaggio del drone, per esempio andando ad installare preset per rates, filtri o altro. Ricordatevi poi che, se la vostra scheda FC, monta il giroscopio BMI 270 impostate sempre il protocollo di comunicazione ESC su DSHOT 300 anche se la scheda monta un processore F7. Axisflying, probabilmente analizzando nel dettaglio i dati dei test eseguiti sulle proprie schede FC Argus, è arrivata alla soluzione dei problemi andando a creare un firmware custom basato su Betaflight. Quando collegherete la FC al configuratore, infatti, avrete la sorpresa di trovarvi una versione di firmware che è la 4.5 e non la 4.4.2 attualmente distribuita da Betaflight stessa. Tra l’altro, se proverete a cercare il target del firmware nella sezione di aggiornamento del configuratore Betaflight, non troverete nulla sui firmware della Argus AIO. Io personalmente ho fatto un tentativo perchè, purtroppo, ho constatato che non è installato il modulo della OSD e quindi non si riesce a impostare la visualizzazione delle informazioni di volo sul visore. All’interno del firmware sono state modificate diverse proprietà tra cui, nella sezione di PID Tuning riferita al settaggio dei filtri, proprio le impostazioni dei lowpass filter del Gyro. In questa immagine potete vedere come questi parametri sono stati modificati. Concludiamo l’analisi delle specifiche tecniche con una nota sull’alimentazione della scheda.  La scheda può supportare il collegamento di 5 periferiche UART ed è anche dotata di porta di alimentazione per il Buzzer e per i led. Abbiamo il pad Vbat, il pad 3.3V e le uscite a 5V. Viene dichiarato che il BEC 5V può erogare fino a 3A di corrente ma qua abbiamo riscontrato una piccola anomalia. Nel drone su cui siamo andati ad installare la scheda AIO di Axisflying monta una ricevente diversity ELRS, un GPS BE 220, 4 led, ed una linea di collegamento per l’alimentazione della Runcam Thumb 4K Pro V2. Sull’uscita Vbat, invece, abbiamo collegato la Unit HD di Walksnail. Purtroppo abbiamo constatato che, con questa configurazione, il BEC della FC non regge e la scheda si riavvia. Abbiamo fatto svariate prove per capire se stavamo collegando qualche componente difettoso ma alla fine i vari componenti erano correttamente funzionanti. Tra l’altro se si scollegava la ricevente o la Runcam la scheda lavorava bene. Questo ci ha portato a pensare che il BEC non sia in realtà da 3A. Abbiamo risolto quindi alimentato la Runcam usando il cavo di bilanciamento della batteria. Riguardo l’alimentazione primaria, la scheda è dichiarata per un range di tensione di alimentazione 3S – 6S ma, solitamente, le schede AIO per cinewhoop consentono alimentazione con un range di tensione tra 2S e 4/6S. Abbiamo quindi eseguito una prova con un alimentatore regolabile e abbiamo potuto verificare che, effettivamente, la scheda si alimenta anche con tensioni nell’ordine dei 7,4V e i BEC della scheda stessa funzionano regolarmente. Non avendo però garanzia che, una volta sotto stress e con il carico dei motori a piena potenza applicato, la Argus AIO funzioni regolarmente, vi consigliamo di non alimentare la scheda con batterie inferiori a tre celle (3S) come riportato nel manuale di Axisflying.  

Unboxing

La confezione che racchiude la scheda FC rispecchia lo stile della scheda stessa presentandosi in un bel colore rosa.  Aperta la scatola vi troverete una busta metallica sigillata dove all’interno è racchiusa la scheda. Vi ricordiamo che la scheda viene venduta in due versioni: una con protezioni in alluminio, anch’esse verniciate di rosa, e con giroscopio ICM 42688P, e una versione naked che monta il giroscopio BMI270. Quella che vedete nella fotografia è la versione naked. Sollevata la protezione in gommapiuma su cui è posizionata la scheda FC, troverete gli altri accessori inclusi che consistono in un condensatore 35V 270վF, cavi AWG10 per alimentazione batteria e connettore XT30, ammortizzatori in gomma, cavo con connettori PNP per il collegamento rapido delle VTX digitali. La scheda FC naked si presenta molto bene con i componenti elettronici ben sistemati e saldati sulla piastra PCB rosa. I pad per la saldatura dei vari cavi sono discretamente ampi ed i mosfet dell’ESC sono leggermente più distanti dai punti di connessione dei motori, rispetto ad altre schede AIO della stessa tipologia. Quello che personalmente non amo, invece, è trovarmi i PAD delle UART allineati verticalmente invece che orizzontalmente cioè se avete su una fila RX1 troverete TX1 sulla fila sotto invece che a fianco. Devo però ammettere che è una prassi che ormai ho trovato anche su altre schede di altre marche. Nella scheda che monta le protezioni in alluminio lo spazio per le saldature è più sacrificato ma dovrebbe comunque essere possibile fare un lavoro pulito, quando andrete a collegare le varie periferiche, purchè abbiate la giusta attrezzatura, che vi ricordiamo potete reperire facilmente nel nostro negozio visitabile a questo link. Prossimamente proveremo ad installare questa scheda FC su una versione di un drone 3” basato sul frame Apex micro di ImpulseRC, che potete trovare a questo link. Sarà un buon banco di prova per testare la Argus AIO e verificare se effettivamente Axisflying ha raggiunto il suo obiettivo di creare una scheda affidabile.  

Articolo scritto da Marco Greco, caricato sul sito da Matteo Del Pino, foto di Marco Greco.