xNH Bluetooth

Der xNH hat neben der normalen Sensorik (ACC und Gyro, kombiniert im MPU6050) einen Luftdrucksensor sowie alternativ einen Kompass an Bord.

Besonders Letzterer hat mich dazu animiert, nach einem passend kleinen Bluetooth-Modul zu suchen, denn für das Kompass-Einlernen muss man eine halbe Minute durchs Zimmer tanzen und den Copter dabei um 360° um jede Achse hin und zurück drehen. Anfangs habe ich das mit angestecktem seriellem Kabel versucht, aber spätestens nach dem fünften Mal kommt dabei Frust auf, weil sich das Kabel schon wieder um den linken vorderen Propeller gewickelt hat :-(

Sucht man im Netz nach Micro Bluetooth Modul findet man zuerst das SESUB-PAN-T2541 von TDK.
Dessen Abmessungen und technische Daten sind bestechend, nur 4,6 x 5,6 x 1 mm klein und mit der Serienfirmware direkt als Serielle Funk-Schnittstelle verwendbar.

Schaut man sich das Datenblatt etwas genauer an, fällt dann allerdings auf, dass das Modul eine externe Antenne benötigt und, viel schlimmer, die Anschlüsse an die mit Bluetooth zu versorgende Schaltung mittels BGA (Ball Grid Array) zu erfolgen hat. Damit stellt sich das Modul für den Hobbybereich eigentlich ins Abseits.

Viele andere Bluetooth-Module werden als Micro angepriesen, sind dann aber durchaus schon mal 15 x 27 mm groß oder alternativ nicht in Deutschland zu erwerben.

Ich habe mich letztlich für das SPBT2632C2A.AT2 3.0 von ST Micro Electronics entschieden, das bei RS Components - auch für Privatkunden - käuflich zu erwerben ist.

Die Abmessungen dieses Moduls sind mit 10 x 13 mm deutlich größer als das TDK-Teil, dafür sind die Anschlüsse über halbe Durchkontaktierungen am Rand der Platine erreichbar und die Antenne ist bereits auf dem Modul integriert. Und es geht in meinen Augen immer noch als Micro durch.

Hier das Bluetooth-Modul im Vergleich zum IMU-Modul mit dem MPU9150:

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Das Modul muss mit 2,8 V, maximal 3,6 V, versorgt werden, ich habe also die für die Sensoren des xNH vorhandenen 3,3 V verwendet.

Für die wechselfreundliche Montage der FPV-Kamera habe ich ja bereits für den xNQ ein kleines Modul entworfen, das seine Position zwischen den Anschlusssteckern von GUI_Comm und PDI-Interface des XMega findet. Diese Platine erschien mir ebenfalls passend für das Bluetooth-Modul:

Das Modul wird nur mittels dieser beiden Lötkontakte an der Trägerplatine befestigt, der rechte Lötklecks führt GND zu, der Linke befestigt das Modul lediglich mechanisch, das Lötauge wurde elektrisch von der Leiterbahn getrennt:

Über die Stecker für GUI-Kommunikation und PDI-Interface wird die Versorgungsspannung und GND zugeführt. Die beiden Datenleitungen (roter und grüner Draht) führen zum GUI_Comm Anschluss des xNH:

Das fertig bestückte und verschaltete Bluetooth-Modul findet seinen Platz auf dem xNH zwischen den vier vorderen Motoren:

Die Hoffnung, der Ausgangspegel des Moduls könnte für den mit 5 V betriebenen AtMega328 ausreichen, hat sich leider nicht erfüllt, also muss ein Pegelwandler für die Empfangsdaten Richtung µController dazwischen geschaltet werden. Der Eingang des Bluetooth-Moduls ist 5 V tolerant, hier muss also nicht angepasst werden.

Im Netz geistern mehrere Vorschläge zur aufwandsarmen Umsetzung dieses Unterfangens mittels Widerständen und Dioden herum, funktioniert hat letztlich nur die Variante mit FET und einem Pullup (eine auf das Wesentliche reduzierte Ableitung des Schaltungsvorschlags von NXP, den ich in bidirektionaler Ausführung auch schon im sNQ angewandt habe), eine durchaus übersichtliche Implementierung, was den Platzbedarf angeht:

Die beiden zusätzlichen Bauteile finden Platz auf überflüssigen Leiterbahnen des Kameraträgers, die mit dem Skalpell passend freigestellt wurden. Zusätzlich zu den bereits über die Stecker zugeführten Signalen muss für den Pegelwandler noch 5 V auf die Platine geführt werden, was ich mit der gelben Leitung (im Bild oben sichtbar) realisiert habe. Auf dem xNH ist ein einzelner Pin an einem Blockkondensator der 5V Versorgungsspannung angelötet, diese Verbindung ist damit ebenfalls lösbar.

Diese Variante der Schaltung ist optisch wenig aufregend aber funktional.

So ausgerüstet ist das Einlernen des Kompass spielerisch einfach. Im Flug kann dann das Bluetooth-Modul entfallen und durch das Kamera-Modul für FPV ersetzt werden :-)