S.Bus & Smart Port Telemetrie für MultiWii & FrSky Taranis

Telemetrie für MultiWii & FrSky Taranis

Ein MultiWii Flight-Controller kann auch direkt mit dem Smart Port (S.Port) eines FrSky X4R, X6R und X8R Empfängers kommunizieren. Dadurch lassen sich die Telemetrie-Daten des Flight-Controllers direkt auf die Taranis X9D bzw. X9E übertragen. Der S.Port arbeitet mit einem seriellen Protokoll, benötigt also eine serielle Schnittstelle am Flight-Controller. Das Problem an der Sache ist, dass ein MultiWii Flight-Controller mit 5V arbeitet, während der S.Port mit 3,3V läuft. Gleichzeitig wird noch ein Signal-Inverter benötigt. Damit das Ganze nicht zu einfach wird, arbeitet der Ein-/Ausgang des S.Port bidirektional. Das bedeutet also, dass wir eine Schaltung benötigen, welche die 5V Signale auf 3,3V Signale umwandelt, diese Signale invertiert und die eine Signal-Leitung des S.Port auf getrennte RX (Receive) und TX (Transmit) Leitungen des MultiWii Flight-Controllers umlegt. Wenn wir schon dabei sind, arbeiten wir auch direkt den S.Bus Inverter in die Schaltung ein. Also, frisch ans Werk! 😉

Telemetrie für MultiWii & FrSky Taranis selber bauen

Komponenten-Liste

Das Vorhaben wird nur funktionieren, wenn ein MultiWii Flight-Controller mit mehreren seriellen Schnittstellen genutzt wird. Der Flight-Controller benötigt somit einen ATmega 2560 µC.

Für die Umsetzung brauchen wir folgende Komponenten:

Die Schaltung

Die Schaltung besteht aus zwei Teilen:
1 – der Inverter für den S.Bus
2 – die bidirektionale Verbindung zwischen dem S.Port und den RX/TX Anschlüssen des Flight-Controllers.

Die Schaltung für den S.Bus Inverter ist schon bekannt (Einen S.Bus Inverter selber bauen). Sie wird jetzt also für den S.Port erweitert (siehe folgende Schaltung:).

S.Bus und S.Port Telemetrie Schaltung
S.Bus und S.Port Telemetrie Schaltung

Nach drei Mal tief durchatmen sieht die Schaltung schon gar nicht mehr so schlimm aus! 😉 Wenn sie Schritt für Schritt aufgebaut wird, ist es gar nicht so kompliziert wie es auf den ersten Blick erscheint!

Wie die Schaltung genau funktioniert und warum wir die entsprechenden Widerstände gewählt haben, schauen wir uns später an. Jetzt heizen wir erst mal den Lötkolben an.

Vorbereitung der Platine

Von der Platine brauchen wir nur eine Fläche von 7 x 8 Lötpunkten. Damit sich die Platine während der Lötarbeiten leichter handeln lässt, trennen wir 7 Reihen raus. Mit einem stabilen Messer lässt sich die Platine durch mehrmaliges Schneiden (in einer Lochreihe „langratschen“) sauber auseinander brechen. Die Bruchkanten können dann mit einer Pfeile oder Schmirgelpapier geglättet werden.

ACHTUNG!
Damit wir es gleich einfacher haben, kürzen wir Reihen (von oben nach unten) mit R und Spalten (von links nach rechts) mit S ab.
R1S1 ist also das Loch links oben, R7S8 das Loch rechts unten.

Die Seite mit den Lötpunkten (kleine Kupfer-Ringe) ist die Unterseite. Die Bauteile werden auf der Oberseite eingesteckt und auf der Unterseite verlötet.

Aufbau des S.Bus

Wir beginnen mit dem S.Bus. Wie in der Schaltung zu sehen ist, kann er getrennt vom S.Port aufgebaut werden.

TIPP
Du kannst natürlich auch nur den S.Bus oder den S.Port aufbauen. Falls Dich nur der S.Port interessiert, springe direkt ins nächste Kapitel “Aufbau des S.Port”.

Der Widerstand R1 (2,2kΩ) wird in die linke Spalte in R3S1 und R4S1 gesteckt. Die Beinchen biegen wir auf der Unterseite nach oben und unten weg. Das obere Beinchen wird mit einem kleinen Tropfen Lötzinn versehen:

1_R1o_R1u
Widerstand R1 (2,2kΩ)

TIPP
Ziehe ein kleines Stück Schrumpfschlauch über das „freie“ Beinchen, damit kein Kurzschluss entstehen kann, falls es umgebogen werden sollte.

Die BC337-25 bzw. BC337-40 NPN Bipolar Transistoren haben von der abgeflachten Seite aus gesehen links den Kollektor (C), mittig die Basis (B) und rechts den Emitter (E).

Abb. 6: Transistor Beschriftung

Transistor T1
KOLLEKTOR: R5S1
BASIS: R4S2
EMITTER: R5S3
Der Kollektor kann direkt mit dem unteren Beinchen des Widerstands R1 (R4S1) verlötet werden:

3_T1o_T1u
Transistor T1

Widerstand R2 (2,2kΩ)
RECHTES BEIN: R3S3
LINKES BEIN: R3S2
Der Widerstand R2 (2,2kΩ) verbindet den S.Bus Eingang mit der Basis des Transistors.
Das linke Bein wird mit der Basis des Transistors T1 verlötet (R4S2):

2_R2o_R2u
Widerstand R2 (2,2kΩ)

Widerstand R3 (100kΩ)
RECHTES BEIN: R2S3
LINKES BEIN: R2S2
Der Widerstand R3 (100kΩ) verbindet den S.Bus Eingang mit der Masse, um das Signal sauber auf 0V zu ziehen. Das rechte Beinchen wird mit dem Widerstand R2 verlötet:

Widerstand R3 (100kΩ)
Widerstand R3 (100kΩ)

Jetzt bräuchte man nur noch die Leitungen verlöten und der S.Bus kann genutzt werden.
Damit es aber übersichtlicher bleibt, warte ich an dieser Stelle noch mit den Leitungen und mache direkt mit dem S.Port weiter.

Aufbau des S.Port

Widerstand R4 (2,2kΩ)
RECHTES BEIN: R4S5
LINKES BEIN: R4S4
Beim S.Port beginnen wir mit dem Widerstand R4 (2,2kΩ), der den Kollektor des Transistors T2 mit 5V verbindet.
Das rechte Beinchen kann direkt mit einem kleinen Tropfen Lötzinn befestigt werden:

Widerstand R4 (2,2kΩ)
Widerstand R4 (2,2kΩ)

TRANSISTOR T2
KOLLEKTOR: R5S4
BASIS: R6S5
ERMITTER: R7S4
Der Kollektor wird in R4S4 mit dem Widerstand R4 verlötet. An diesen Lötpunkt kommt später auch die RX-Leitung des Flight-Controllers:

6_T2o_T2u
Transistor T2

Widerstand R5 (4,7kΩ)
LINKES BEIN: R5S5
RECHTES BEIN: R5S6
Der Widerstand R5 (4,7kΩ) verbindet den S.Port des Empfängers mit der Basis des Transistors T2.
Das linke Beinchen wird mit der Basis von T2 in R6S5 verlötet:

Widerstand R5 (4,7kΩ)
Widerstand R5 (4,7kΩ)

Widerstand R6 (100kΩ)
OBERES BEIN: R6S6
UNTERE BEIN:R6S7
Um auch diese Signale sauber auf GND ziehen zu können, verbindet der Widerstand R6 (100kΩ) den S.Port mit der Masse.
Das obere Beinchen wird mit dem rechten Beinchen des Widerstands R5 aus R5S6 verlötet.

Widerstand R6 (100kΩ)
Widerstand R6 (100kΩ)

Widerstand R7 (1,5kΩ)
RECHTES BEIN: R4S7
LINKES BEIN: R4S6
Der Widerstand R7 (1,5kΩ) verbindet das invertierte Signal von TX mit dem S.Port. Gleichzeitig reduziert er die Spannung des Signals auf 3,32V, um den S.Port des Empfängers nicht zu überlasten.
Das linke Beinchen kann direkt mit den Widerständen R5 und R6 in R5S6 verlötet werden:

Widerstand R7 (1,5kΩ)
Widerstand R7 (1,5kΩ)

Transistor T3
KOLLEKTOR: R5S7
BASIS: R6S8
ERMITTER: R7S7
Der Transistor T3 dient als Inverter für den TX Ausgang des Flight-Controllers.
Der Kollektor kann direkt mit dem rechten Beinchen des Widerstands R7 in R4S7 verlötet werden:

Transistor T3
Transistor T3

Widerstand R8 (1,5kΩ)
RECHTES BEIN: R3S7
LINKES BEIN: R3S6
Der Widerstand R8 (1,5kΩ) verbindet den Kollektor von T3 mit 5V.
Er kann komplett verlötet werden.
RECHTES BEIN: mit R4S7 (Kollektor von T3)
LINKES BEIN: mit R3S5 (Beinchen vom Widerstand R4 aus R4S5)

Widerstand R8 (1,5kΩ)
Widerstand R8 (1,5kΩ)

Widerstand R9 (2,2kΩ)
OBERES BEIN: R4S8
UNTERES BEIN: R5S8
Der Widerstand R9 (2,2kΩ) verbindet den TX Ausgang des Flight-Controllers mit der Basis von T3.
Das untere Beinchen kann direkt mit der Basis in R6S8 verlötet werden:

Widerstand R9 (2,2kΩ)
Widerstand R9 (2,2kΩ)

Widerstand R10 (100kΩ)
Das letzte Bauteil ist der Widerstand R10 (100kΩ), welcher die TX-Leitung des Flight-Controllers sauber auf GND zieht.
OBERES BEIN: R2S8
UNTERES BEIN: R3S8
Das untere Bein wird direkt mit dem oberen Beinchen des Widerstands R9 in R4S8 verlötet. An diese Lötstelle kommt später die TX-Leitung.

13_R10u_R10u
Widerstand R10 (100kΩ)

Die Platine aufräumen

Jetzt wird die Platine aufgeräumt:

1 – Das obere Beinchen von R1 wird von R3S1 bis R1S1 mit den Lötpunkten verlötet. Dies bietet später eine passende Fläche, um alle 5V-Leitungen zu verbinden.

2 – Die Beinchen in R2S2 und R2S3 werden einfach abgeschnitten.

3 – Das Beinchen vom Widerstand R4 in R4S4 wird nach R2S4 gezogen und dort verlötet. Hier wird gleich die RX-Leitung des Flight-Controllers angeschlossen.

4 – Das obere Beinchen des Widerstands R10 in R2S8 wird ebenfalls abgeschnitten und verlötet.

14_Unterseite1_X

Für eine gemeinsame Masse-Fläche wird das Emitter-Beinchen des T3 von R7S7 bis R3S7 gelegt. Alle darunter liegenden Drähte werden verlötet.
Gleichzeitig wird das Beinchen im Lötpunkt R5S1 gekürzt:

15_Unterseite

Jetzt wird es leider etwas komplizierter, da wir auf der Unterseite noch die vielen Leitungen verlöten müssen.

Die erste Leitung ist die Masse-Leitung zwischen R2S2 und R2S8.
Die zweite Leitung ist die Masse-Leitung zwischen R2S2 und R5S3:

16_Unterseite4_5
1. und 2. Masse-Leitung ziehen

ORANGE: Die erste Leitung ist der Anschluss vom S.Bus des Flight-Controllers. Da beim CRIUS AIOP die RX-Leitung des seriellen Ports 1 orange ist, wählen wir diese Farbe.

WEISS: Die zweite Leitung ist die Verbindung zum S.Bus Ausgang des Empfängers (weiß). Diese Leitung wird am Lötpunkt R2S3 verlötet.

17_Sbus-in-out

BLAU: Die RX-Leitung des seriellen Ports 3 des CRIUS AIOP hat eine blaue Leitung. Also wählen wir auch blau als Leitungsfarbe für die RX-Leitung zum Flight-Controller und verlöten sie an R2S4.

VIOLETT: Die TX-Leitung des seriellen Ports 3 hat beim CRIUS AIOP eine violette Leitung. Auch hier halten wir uns an die Farbe und verlöten diese Leitung an R3S8.

18_RX_TX

GELB: Gelb ist als Farbe noch frei, also wird die Leitung zum S.Port des Empfängers gelb und am Lötpunkt R5S6 verlötet.

ROT: Jetzt wird es richtig lustig, denn wir müssen von R2S2 nach R3S5 eine rote 5V-Leitung legen.
Danach verlöten wir an R1S1 eine rote 5V-Leitung zum Flight-Controller und an R1S3 eine zum Empfänger.

19_5V_2

SCHWARZ: Die schwarze GND-Leitung vom Flight-Controller wird nun an R7S4 verlötet.

Die GND-Leitung zum Empfänger wird an R7S3 verlötet.

20_GND_Leitung_2

Die fertig-gelötete Platine

Wenn wir auch das geschafft haben, sind wir mit den schwierigsten Lötarbeiten fertig und können die Platine kürzen. Jetzt sollten wir nochmal alle Lötpunkte auf Kurzschlüsse überprüfen!

21_Platine-fertig

Im letzten Schritt werden die Leitungen noch zu schönen Bündeln verdrillt und  die Enden mit entsprechenden Steckern bzw. Buchsen versehen.

Wenn Du die Leitungen kürzt, denke daran, dass der S.Port Anschluss am Empfänger nicht neben dem S.Bus Anschluss liegt. Die Leitung muss also entsprechend länger sein.

22_Platine-verdrillt

Jetzt kann die Platine getestet werden. Hat sie den Test bestanden, würde es sich anbieten, die Platine komplett mit Schrumpfschlauch zu sichern.

Wir haben die Leitungen zum Flight-Controller direkt an dessen Stecker gelötet. Gleichzeitig haben wir präventiv noch je eine Buchse an die 5V- und GND-Flächen gelötet, um sie bei Bedarf nutzen zu können. Da der CRIUS AIOP am seriellen Port 2 die Anschlüsse für das GPS-Modul hat, welche mit einer gelben und grünen Leitung ausgestattet sind, haben wir diese einfach mit dem Stecker des GPS-Moduls verbunden und lose mit unter dem Schrumpfschlauch verlegt. Natürlich wurden die beiden Lötstellen auch einzeln isoliert. Das Ergebnis sieht also wie folgt aus:

Ergebnis_fertig
Fertige Platine am Flight-Controller und am Empfänger angeschlossen!

 

1 Kommentar zu "S.Bus & Smart Port Telemetrie für MultiWii & FrSky Taranis"

  1. Was muss den in der config.h eingestellt werden damit der RX und TX Kanal überhaupt arbeitet?

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