APM 2.52 - eine tickende Zeitbombe fliegt über uns - Kurzschluss im 3,3V Spannungsreg

micropet

Erfahrener Benutzer
#1
Beitrag: APM 2.52 - eine tickende Zeitbombe fliegt über uns - Kurzschluss im 3,3V Spannungsregler

Hallo zusammen,

wenn man die Beiträge im diydrones Forum der letzten 12 Monate mitliest gewinnt man den Eindruck, dass mindestens jeder zweite APMCopter Pilot einen mehr oder wenig schweren Absturz hinter sich hat.
Hinterfragt man was passiert ist und schaut sich Fotos des Aufbaus und die Logfiles an, wird die Absturzursache meist deutlich. Vielfach sind es Pilotenfehler, ein gruseliger Aufbau und mechanische Probleme.

Es kann aber auch dadurch passieren, dass im Flug (oder schon vorher) die 3,3 Volt Versorgungsspannung für Gyros, Accel, Baro und Compass auf 5V angestiegen ist.

Schuld daran ist der zu schwach dimensionierter 3,3V Spannungsregler TPS79133DBVR.
Es ist ein Spannungsregler mit einem maximalen Strom von 100 mA, ohne interne Strombegrenzung und thermal Schutz!!

Stirbt dieser Regler, bildet er einen Kurzschluss zwischen Ein und Ausgang und schaltet die Eingangsspannung von 5V auf seinen 3,3V Ausgang.
Jetzt wird ein Teil der Sensoren mit zu hoher Spannung versorgt und sie können einen irreparablen Schaden erleiden.
In der Praxis überleben Gyro, ACC, Baro und Compass die Versorgung mit 5V (zumindest kurze Zeit), sie liefern aber irre Werte.

Die Auswirkungen sind unterschiedlich: Ein Copter mit defektem Spannungsregler stürzt plötzlich vom Himmel oder ist nur schwer zu kontrollieren.
Das zurückschalten in den Stab Mode bringt auch nichts, der Copter kennt seine waagerechte Lage nicht mehr.

Das Problem tritt in letzter Zeit häufiger durch die Erhöhung der SPI Bustaktfrequenz von 500 KHz auf 8 MHz auf. Der Bus wird für den MPU6k Chip (accels and gyros) und das MS5611 Barometer benutzt.

Was ist zu tun?
Ich sags mal ironisch: Solange der Spannungsregler noch 3,3V liefert, sehr vorsichtig und nicht zu hoch fliegen.
Liefert er schon 5V, ist der richtige Weg ist eine Reklamation bei 3D Robotics oder beim Fachhändler der das Board verkauft hat.

Noch zur Info: Die 3,3 Volt kann man von aussen am I²C Anschluß messen, es ist der obere Pin (rotes Kabel). Bei einem externen Compass kann man auch am Compass messen.

Bei der -rc6 läuft der Bus mit 8 MHz und führt bei defekten Spannungsreglern zu vermehrten Problemen.
Bei 500 KHz (V3.01) treten weniger Fehler auf. Man sieht aber auch hier eine ungenügende Stabilität, plötzliches wegdrehen, zucken oder Höhenschwankungen im Flug.

Nachtrag 1:
Auf dem alten APM 2.5(1) ist der MIC5219-3V3 (500 mA) Regler verbaut. Da es immer wieder Probleme mit diesem Regler gab "bad low noise, bad performance" wurde das APM 2.52 mit dem TPS79133 (100 mA) aufgelegt.
Eine schlechte Idee, damit hat man die Ausfallquote vervielfacht.

Ich habe bei meinen Coptern den TPS79133 ausgelötet und verwende einen LD1117S33TR im SOT-223 Gehäuse. Er hat eine Dropout voltage von 1.0 Volt bei 100 mA. Damit liefert er bei 4,50 Volt Eingangsspannung bei mir genau 3,29 Volt am Ausgang. Wer viel bei tiefen Temperaturen fliegt, sollte den LD1117S33CTR verwenden. Er hat einen erweiterten Temperaturbereich von -40 bis +125 Grad.

Die Höhe der Spannung spielt keine Rolle, solange sie "im Rahmen" liegt. 3,20 bis 3,40 sind völlig in Ordnung.

Vielleicht auch noch mal vereinfacht zusammengefasst: Der längliche Regler sollte in jedem Fall raus, der quadratische hat vielleicht nur die "bad low noise, bad performance" Probleme. Was immer das auch heißt.

3DR Power Board
Die nächste Schwachstelle ist das 3DR Power Board. Es soll konstante 5,0 Volt zur Versorgung der APM Platine liefern. Diese Spannung bricht im Betrieb aber mächtig ein.
In den Logfiles kann man sehen, dass die Spannung immer wieder unter 4,6 Volt zusammenbricht und einen Reset der FC im Flug zur Folge haben kann.
Wer das Power Board mit mit 5S oder 6S Akkus betreibt wird auch schnell eine unangenehme Überraschung erleben, es ist nur für einen nicht mehr zeitgemäßen 4S Betrieb ausgelegt.

Das PIXHAWK
Das PIXHAWK ist momentan auch unsicher.

Im Forum findet man folgende Aussage von Craig:

LSM303d Pixhawk Accelerometer sensor failing in flight..
Small Ic on the board to reset chip… is not working as the voltage is not dropping below 0.7v
Putting a resistor may help this… but might have other issues…
Some boards are not powering on correctly…. But the concern is the inflight failure, and we do not know why… so having a way to re-boot the chip in flight would be good.

Also sollte man mit dem PIXHAWK auch besser nur in sehr geringen Höhen fliegen. :)

Noch zur Info - im PIXHAWK ist ein MIC5332 dual low quiescent current LDO Spannungsregler mit 2x 3,3 Volt und je 300 mA eingebaut.

Ganz Wichtig: Bei allen Problemen immer 3DR unter help@3drobotics.com informieren, sonst werden die Fehler nie behoben.

Gruss Peter
 
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rose1203

Erfahrener Benutzer
#2
Und du hast erst gestern im DIY Forum begeistert von der 3.1 RC 6 berichtet. Bus speed wurde wieder auf 500 KHz reduziert in der RC 6.
 
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micropet

Erfahrener Benutzer
#3
Das ist richtig, Robert.

Ich war Samstag ganze 5 Stunden mit drei Coptern draußen.
Die Software funktioniert tadellos.

Ich hatte allerdings schon vor längerer Zeit die Spannungsregler gegen LD1117S33TR getauscht und 3DR benachrichtigt.

Gruss Peter
 

gervais

Ich brauche mehr Details
#4
Gut, dass Du darauf hinweist. Diese Reglerdefekte gibt es auch nicht erst seit gestern (auch in RCGroups und hier zuweilen drauf verwiesen inkl. Totalausfall)...verschwindet aber immer in Monsterthreads. Das man das Powerboard prima zum Strom messen nehmen kann aber die Versorgung besser über sep. uBEC (nicht Regler BEC) laufen lässt, wurde ja auch mehr als einmal erwähnt. Inkl. Stützelko.

PS: Der Zusammenhang mit der BUS Frequenz ist aber neu. Kannst Du das genauer ausführen ?


PPS: Das wurde auch schon behauptet:

Reply by David Baker on January 3, 2013 at 1:53pm
Another difference between the ArduFlyer and the APM 2.5 seems to be in the mystery port which connects to the power module. Using the 3DR power module with the ArduFlyer it only gets about 4.7V to the board. Using APM2.5 gets the expected 5V. Calibration and voltage/current detection seems to be a bit off as well due to that, but I haven't played with it extensively yet.
http://diydrones.com/forum/topics/r...t-controller?commentId=705844:Comment:1074660

Nachmessen oder Log lohnt durchaus...

Btw. Peter, was ist im PIXHAWK verbaut? Dein 0,8A Regler ?
 
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micropet

Erfahrener Benutzer
#5
Die älteren Software Versionen arbeiten mit einem SPI Takt von 500 KHz. Bei dieser geringen Frequenz ist die Fehlerquote auf dem Bus etwas geringer.

In den letzten Wochen wurde der Bustakt immer mal wieder auf 8 MHz angehoben. Damit steigt die Fehlerquote rasant an.

Der Bus wird für MPU6k (accels and gyros) und MS5611 Barometer verwendet.

Gruss Peter
 
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micropet

Erfahrener Benutzer
#6
Btw. Peter, was ist im PIXHAWK verbaut? Dein 0,8A Regler ?
Gute Frage, darauf habe ich nicht geachtet.

Das PIXHAWK ist die nächste Schwachstelle.

Im Forum findet man folgende Aussage von Craig:

LSM303d Pixhawk Accelerometer sensor failing in flight..
Small Ic on the board to reset chip… is not working as the voltage is not dropping below 0.7v
Putting a resistor may help this… but might have other issues…
Some boards are not powering on correctly…. But the concern is the inflight failure, and we do not know why… so having a way to re-boot the chip in flight would be good.

Also sollte man mit dem PIXHAWK auch besser nur in sehr geringen Höhen fliegen. :)

Gruss Peter
 

rose1203

Erfahrener Benutzer
#8
Das ist richtig, Robert.

Ich war Samstag ganze 5 Stunden mit drei Coptern draußen.
Die Software funktioniert tadellos.

Ich hatte allerdings schon vor längerer Zeit die Spannungsregler gegen LD1117S33TR getauscht und 3DR benachrichtigt.

Gruss Peter
Hallo Peter,

ist es empfehlenswert den Spannungsregler auszutauschen? Und kann das auch ein Nichtelektroniker?
Ich habe soeben am externen Kompass gemessen 3,2 Volt.

Grüße
Robert
 

gervais

Ich brauche mehr Details
#9
War doch deutlich genug, aber fass den nicht selber an, ohne SMD Erfahrung. Dein mediterran besetzter Handyshop an der Ecke ist ideal für diesen Job. Schneller 10er für die, intaktes Board für Dich.

PS. Bezugsquelle gelöscht, Ich sehe gerade, der verlinkte LD1117S33 braucht im Gegensatz zum TPS79133DBVR tatsächlich Supply Voltage Min: 4.75V..,was bei einem Power Modul ,welches darunter fällt, fatal wäre..

PPS: Haben wohl alle Voltage Drop zw. 1,2 und 1,3V , decreasing at lower currents Leichter zu finden unter der Bezeichnung: LM1117-3.3V
 
Zuletzt bearbeitet:

Terminus

Erfahrener Benutzer
#10
Hatte bisher noch keine Probleme damit, Glück gehabt :). Werde ich vor dem nächsten Flug mal tauschen.

Danke für die Info!

Gruß Termi
 

micropet

Erfahrener Benutzer
#11
Ich glaube für einen "Nichtelektroniker" ist der Austausch nicht zu empfehlen.

@gervais
Bei 4,5 Volt Einspeisung liefert der LD1117S33 immer noch 3,29 Volt.
Meine BECs speisen mit 5,10 Volt ein und brechen im Betrieb auf 4,99 Volt ein. Das reicht aus.
Bestimmt lässt sich aber ein Typ mit einer kleineren DropSpannung finden.

Grad gesehen, im Datenblatt vom LD1117S33 steht: Low dropout voltage (1 V typ.)

Gruss Peter
 

micropet

Erfahrener Benutzer
#13
Ja, davon kann man sich ruhig einige hinlegen. :)

Ich habe den LD1117S33 genommen weil ich ihn schon seit Jahren bei meinen 3,3 Volt BT oder Funkmodulen einsetze. Die werden auch mit 5V versorgt

Bei unserem APM wird der fließende Strom recht klein sein. Die original Spannungsregler dürften durch die kapazitive Belastung (Kondensator Ladevorgang, leider bei jedem Einschalten!) sterben.

Gruss Peter
 
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#14
in der Tat interessant und beunruhigend...

Läßt sich eigentlich sagen, ob alle HW-Revisionen sowie die Clones von HK und rctimer gleichermaßen betroffen sind?
Auf meinen RcTimer APM Clones bekomme ich (noch) zwischen 3.28V und 3.30V.

Der Regler am original APM sieht laut einem Foto auf DIY-Drones so aus:





mein APM2.5-Clone hingegen hat da ein etwas anderes Layout, auch trägt der Regler hier die Aufschrift G33 642:



Danke und Gruß aus Wien,
Christian
 

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#15
Hallo Peter,

welch ein Zufall, habe am Freitag einen unerklärlichen Absturz gehabt und dank dieses Thread wohl gleich die Ursache.

Kurz die Fakten damit andere bei der Suche und wie es sich bemerkbar macht, etwas Info bekommen:
Neues APM 2.6 mit ext. GPS/Mag Modul ca. 15cm erhöht, alles orig. 3DR Hardware, SW Release 3.0.1 (kein Beta ) Firmware vor 5 Tagen neu geladen mit Eeprom löschen, reboot etc. . Alle Gains noch auf Default, HW nur kalibriert, Copter gut gewuchtet usw.
Spannungsversorgung aus Dual Ubec via 6S Flugakku 5,2V JP1 nicht gesetckt, Regler sind ohne BEC (China OPTO)
Die ersten 5 Flüge sind auch problemlos gelaufen... ausgetrimmt, verschiedene Modis ALT, LOITER, RTL getestet, dann ist beim Umschalten aus einem stabilen Schwebeflug von Stab nach Loiter, der Hexa in 10 Meter Höhe unerklärlich ins trudeln geraten, ein schnelles zurückschalten nach STAB hat die Sache aber nicht mehr retten können. :confused:
Da ich in Sachen Copter ein "Newbie" bin, habe ich am WE einige Stunden versucht die Ursache zu finden, Logs, MissonPlaner Mitschnitt usw. viele Infos aber nichts wirkliches gefunden. Habe letztendlich mir bzw. den default Gains die Schuld gegeben (aufgeschaukelt, Wind, oder doch versehentlich ein wichtigen Parameter verstellt ??).
Also alle Rohre neu gerichtet, Landegestell neu geharzt und nochmal APM FW reload und wd. alles Kalibriert.
Dann mit mulmigen Gefühl gestern nochmal in die Luft. Hexa fliegt wieder, ABER unruhiger, besonders LOITER und RTL wackelt und driftet deutlich stärker als die ersten Flüge mit identischen default Einstellungen ?!
So wollte ich mit den ersten Tests für Waypoint, Fencing usw. nicht anfangen.
Die Augen heute Nacht schon 16:9 geschädigt von der Suche nach Ursache u. a. auch Peter deine tollen Webseiten gefunden und nun lese ich hier diesen Hinweis mit dem Problem GPS/MAG ....
Eben an meinem I2C und ext. Kompass gemessen !! 5,2V !! anstelle der erwarteten 3,3V
Da scheint sich mein erst 2 Wochen altes APM bzw. der Spannungsregler verabschiedet zu haben :mad:
Leider arbeiten die Sensoren mit 5,2 V noch alle soweit, das es nicht sofort auffällt !! Recht gefährlich diese Situation.
Mal den Garantieservice bei 3DR testen ... kann ja über den Ausgang kurz informieren.

Da ich bisher nur ein stiller Mitleser war, möchte ich mich doch kurz vorstellen.
Mein Name ist Jörg, ich bin seit über 30 Jahren aktiver Modellflieger, Schwerpunkt Flächemodelle mit E Antriebe. Die kleinen Nebenschauplätze wie Rennboot, Wasserflug und Elektronik stechen zeitlich eher meiner besser Hälfte ins Auge :)
Urlaubskollegen hatten mir dann vor 3 Jahren mit dem autonomen Flugprojekt "Paparazzi" gezeigt was so möglich ist, wenn man sich mit Senosren, GPS und viel Elektronik beschäftigt. Vor kurzem ist dann so eine fertige NAZA bei uns geflogen und da war ich restlos mit dem Copter Bazillus infiziert... Durch das offene Konzept hat sich das APM Projekt natürlich angeboten.
Solche o.g. Rückschläge halten Modellbauer aber nicht davon ab weiterzumachen, zumal sich auch hier viele hilfreiche Kollegen tummeln und tolle Infos zu finden sind.

Gruß Jörg
 

gervais

Ich brauche mehr Details
#16
@Kornetto: Statistik gibt es darüber nicht und da bei DIY nicht so laut gepostet wird, wenn ein Clone verbaut ist (Und bei RCGroups mittlerweile umgekehrt,lol), würde ich darauf tippen, dass es ein Thema ist, welches alle Typen betrifft.

Die Bauform des Ersatz ist dabei auch nicht relevant, da man den neuen Regler >>>überall hinkleben kann: Altes Teil raus, 5V / GND abgreifen, 3.3V beschicken.

Achtung, es gibt bei vielen Boards Abweichungen, selbst bei RCTimer gibt es abweichende Versionen (z.B. bzgl.3.3V PIN /NC), wie Jabram >>>hier sehr schön zeigt. Da muß man schon genau messen.
 
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h4ze

Erfahrener Benutzer
#19
wäre genial wenn einer von euch eine detaillierte beschreibung posten könnte, diesen spannungsregler zu ersetzen.
habe auch ein apm 2.5 clone so wie kornetto.

hier mal das foto, würde das X entfernen, meine frage ist aber dann noch wo wird der regler wieder angelötet ?
http://www.xup.in/dl,20314719/2013-11-18_15.24.48.jpg

spannung würde ich auf der rückseite abgreifen,+5V /GND
 

Darkmo

Erfahrener Benutzer
#20
Ups.... ich haben noch 2 ArduFlyer V2.5 hier liegen die ich bald verbauen möchte
hat jemand dazu auch schon Erfahrungen -

Markus
 
RCLogger

FPV1

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