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Bauanleitung Quadrocontrol III mit WiiMotionPlus

Inhaltsverzeichnis

Nachbau Schritt für Schritt

Hier wird der Nachbau der QuadroControl III mit WiiMotionPlus-Gyroskopen beschrieben.

Quadrocontrol III mit WiiMotionPlus



Warum Wii MotionPlus und wofür?

Bei der Wii MotionPlus (WM+) handelt es sich um einen kleinen Stecker, der normalerweise unten an den Wii Controller angesteckt wird, um die Lageerkennung zu verfeinern. Er enthält 3 Gyroskope, was ihn interessant macht für den Einsatz auf der QuadroControl. Er ist ca. 55€ günstiger (Stand 4/2011) als vergleichbare Piezo-Gyros (ENC-03) und arbeitet nahezu driftfrei.

Der Wii MotionPlus wird mit einigen Wii-Spielen ausgeliefert, kann aber auch separat erworben werden (z.B. hier).


Sy-hinweis.gif

Hinweis: Eine frühere Anleitung hat den Einbau des WiiMotionPlus Sensors ohne Operationsverstärker gezeigt. Für die Firmware 3.0 und höher sollte er auf jeden Fall eingebaut werden, um die Schwebeflugeigenschaften zu verbessern!


Zusammenbau der QuadroControl III

Hier wird der Nachbau der QuadroControl III beschrieben.

Bezug der Bauteile

Bevor es ans Bauen geht, benötigt man für den Aufbau der QuadroControl III einige Bauteile. Diese kann man bei Fa. Reichelt beziehen. Dort sind bereits öffentliche Stücklisten hinterlegt, so dass man die Bauteileliste nur in den eigenen Warenkorb aufnehmen muss. Die QuadroControl III Platine gibt es hier.


Bestückung der Platine

  • Die Bestückung erfolgt gemäß der folgenden Bestückungspläne, der Platinenfotos und des Schaltbildes.
  • Die Bestückung wird auf der Unterseite mit den SMD - Teilen begonnen und auf der Bestückungsseite abgeschlossen. Die Stückliste gibt die empfohlene Reihenfolge vor.
  • Wenn die auf der Platine enthaltene Stromverteilung für die Brushless-Regler genutzt werden soll, dann ist diese vor dem Einbau des Signalgebers SG2 mit viel Lötzinn zu verzinnen!
  • Die Hinweise in der Stückliste sind zu beachten.


Kontakt LR.jpg
Sy-tipp.gif
Nach den Bestückungsarbeiten sollte die Platine gereinigt werden. Dazu kann man verschiedene Mittel verwenden: z.B. Isopropanol, Flux-Frei von Cramolin oder Kontakt LR von Kontakt Chemie. Letzteres wird mit einer Srühbürste geliefert, man kann aber genau so gut eine alte Zahnbürste zur Reinigung verwenden.


Bestückungspläne / Platinenfotos

Bestueckung QC III WMP mit Verstaerker.png

Legende:

Blau IC 2 auf der Rückseite bestücken, um eine ausreichend große Klebefläche für den WiiMotionPlus Sensor zu schaffen! Dazu müssen die Beinchen von der Unterseite auf die Oberseite gebogen werden:

OP gebogen.jpg

Noch vor dem Einlöten werden die Beinchen gekürzt, so dass sie später bündig mit der Oberseite der Platine abschließen.

Pink Die Lötbrücken müssen wie im Bestückungsplan gezeigt gesetzt werden.
Grün Zusatzspannungsversorgung. Kann verwendet werden, um z.B. Servos an den Motoranschlüssen zu verwenden. Wird derzeit nur für Tricopter benötigt .
Rot Bei Verwendung von Bürstenmotoren (X-UFO) diese Teile nicht bestücken!
Orange Bei Verwendung von Brushlessmotoren diese Teile nicht bestücken!
Grau Diese Teile nicht bestücken!


Platinenfotos (noch ohne WiiMotionPlus):

Bestueckung QC III WMP.jpg


Einlöten des IC2 auf der Rückseite:

Bestueckung QC III WMPV OP.jpg

Schaltbild

Schaltbild QC III WIIM+ Verstärker.png


Stückliste

Sy-hinweis.gif

Die folgende Stückliste gibt die empfohlene Einbaureihenfolge vor.


Bauteile Unterseite

Anz. Referenz Wert Hinweis Reichelt
1 BS1 LIS3LV02DQ bereits vorbestückt. -/-
2 T10, T11 IRLML2502 oder ZVN 3306 F ZVN 3306 F
6 R1, R16, R23, R25, R27, R29 10k SMD-0805 10,0K
1 R2 3k3 SMD-0805 3,30K
11 R9, R10..R15, R19, R24, R26, R28 220 SMD-0805 220
4 R7, R8, R17, R18 1k SMD-0805 1,00K
17 C2, C3, C5, C7, C8, C10..C12, C18, C22, C23, C30, C32, C33, C40, C42, C43 100n X7R-G0805 100N
2 C16, C17 22p NPO-G0805 22P
5 T5..T9 BC848SMD BC 848C SMD
2 R3, R6 470 SMD-0805 470
2 R4, R5 100 SMD-0805 100
3 R20, R30, R40 3k3 SMD-0805 3,30K
3 R21, R31, R41 15k SMD-0805 15,0K
3 R22, R32, R42 33k SMD-0805 33,0K
4 T1..T4 IRFR1205 Nur bei Verwendung von Bürstenmotoren(X-UFO) verwenden! IRFR 1205
1 IC2 TLC274 Vor dem Einsetzen Beinchen von Unterseite auf Oberseite biegen und auf der Rückseite montieren!!!! Einbaulage beachten! TLC 274 DIL


Bauteile Oberseite

Anz. Referenz Wert Hinweis Reichelt
1 LED1 LED 0805 rot Polung beachten - Pfeilspitze auf Rückseite der LED zeigt zur markierten Seite (Kathode auf der Platine!) SMD-LED 0805 RT
4 LED2..LED5 LED 0805 grün Polung beachten - Pfeilspitze auf Rückseite der LED zeigt zur markierten Seite (Kathode auf der Platine!) SMD-LED 0805 GN
1 D1 1N4007 Polung beachten 1N 4007
1 D2 1N4007 Nur für Zusatzspannungsversorgung. Polung beachten! 1N 4007
1 L1 10µH SMCC 10µ
1 Q1 Quarz, 8 MHz 8,0000-HC49U-S
1 IC1 Fassung Einbaulage beachten! GS 28P-S
1 IC3 LP 2950 ACZ3,0 LP 2950 ACZ3,0
1 JP1, JP9, PRG, Rec Stiftleisten Stiftleiste in passende Abschnitte kürzen. SL 1X36G 2,54
HL/H, HR/R, VL/L, VR/V Nur bei Verwendung von BL-Motoren bestücken!
1 SG2 Signalgeber Einbaulage beachten! SUMMER TDB 05
1 C1 330µF/16V Polung beachten! RAD 330/16
1 C25 330µF/16V Nur für Zusatzspannungsversorgung. Polung beachten! RAD 330/16
3 C4, C6, C19 10µ/35V Polung beachten! RAD 10/35
1 C9 10µ/35V Nur für Zusatzspannungsversorgung. Polung beachten! RAD 10/35
1 IC4 7805 Einbaulage beachten! Tipp: Beidseitiges Anlöten hilft gegen Kaputtvibrieren der Beinchen! µA 7805
1 IC5 7805 Nur für Zusatzspannungsversorgung. Einbaulage beachten! µA 7805


Aufsteckteile

Anz. Referenz Wert Hinweis Reichelt
1 PRG Jumper Der Jumper muss im normalen Betrieb geschlossen sein. Er wird nur während der Programmierung des Atmega entfernt. JUMPER 2,54GL RT
1 IC1 ATMEGA328P Vor dem Einsetzen Beinchen an der Tischkante gerade biegen -/-


Vorbereitung des Wii MotionPlus Sensors für den Einbau

Um die eingebauten Sensoren an der QuadroControl III nutzen zu können, muss man diesen erstmal öffnen und die originalen Verbindungen zu den Steckern entfernen, so dass man nacher nur noch die blanke Platine hat. Hier werden dann die analogen Signale abgegriffen und auf die QuadroControl III geführt.


Öffnen des Gehäuses der Wii MotionPlus

Öffnen des Gehäuses

Das Gehäuse ist mit zwei Nintendo-typischen Triwing-Schrauben verschraubt. Diese lassen sich auch ohne Spezialwerkzeug mit einem 2mm breiten flachen Schlitz-Schraubendreher öffnen.


Sind die Schrauben gelöst, kann das Gehäuse ganz einfach auseinander genommen werden.

Lösen der Platine aus dem Gehäuse

Ausbau der Platine

Die Platine der Wii MotionPlus ist lediglich mit zwei Plastikclips befestigt.


Wenn man diese zusammen drückt, kann die Platine ganz einfach angehoben und entnommen werden.

Ansicht der zerlegten Wii MotionPlus

Entfernen der Kabel / Flachbandkabel

Die Wii MotionPlus ist nun von ihrem Gehäuse befreit. Da man jedoch nur die Platine selbst benötigt, müssen im nächsten Schritt alle Kabel entfernt werden. Hierbei ist sorgfältiges Arbeiten empfehlenswert, um Beschädigungen zu vermeiden.


Die Stecker, die an der Platine angelötet sind, werden nicht benötigt. Sie können an der Steckerseite abgeschnitten werden. Es sollte jedoch genug Kabel an der Platinenseite verbleiben um diese entfernen zu können. Hierzu geht man wie nachfolgend beschrieben vor.

Entfernen des Flachbandkabels

Das Flachbandkabel

Hier ist Vorsicht geboten, da dieses sehr schnell an der Platine abbricht. Das Flachbandkabel wird längs bis zum Ende aufgetrennt (mit Hilfe einer Schere oder eines scharfen Messers). Jetzt werden die Lötstellen des Flachbandkabels von der Unterseite der Platine her mit dem Lötkolben erhitzt und das Kabel unter leichtem Zug entfernt.


Sy-tipp.gif



Alternativ kann man die Leitung auch mit der Schere in 6 einzelne Adern zerlegen und die Leitungen einzeln entfernen.

Auftragen von Lötzinn auf die Lötstellen

Die Kabel am Stecker

Um dieses Kabel zu entfernen, wird zunächst zusätzliches Lötzinn auf die Lötstellen aufgetragen, um einen guten Wärmeübergang zwischen Lötkolben und Lötstellen zu schaffen.

Entfernen des Steckerkabels


Dann wird wie beim Flachkabel das Kabel unter Zug und durch Erwärmen aller Lötstellen mit dem Lötkolben vorsichtig entfernt.


Sy-tipp.gif



Alternativ kann man folgende Methode anwenden: Als erstes muss mit einem Seitenschneider das Oberteil des Steckers entfernt werden. Hierzu einfach die Stege zwischen den einzelnen Kabeln durchtrennen. Danach kann der Stecker nach vorne (die breite Seite, die geschlossen ist) abgezogen werden. Jetzt werden auch wieder die Lötstellen erhitzt und die Kabel unter leichtem Zug und mit Hilfe von kleinen Drehbewegungen entfernt.

Reinigen der Platine mit einer Zahnbürste

Entfernen von überschüssigem Lötzinn

Die Lötstellen der entfernten Kabel werden mit Hilfe von Entlötlitze von überschüssigem Lötzinn befreit. Danach kann die Platine mit Isopropanol oder Flussmittelentferner (z.B. Flux-Frei oder Kontakt LR) gereinigt werden. Zum Putzen nimmt man am Besten eine Zahnbürste.

Ansichten der ausgebauten und gereinigten Platine


Die Platine sollte nun so aussehen (Ober- und Unterseite).


Eine Schicht Klebeband
Drei Schichten Klebeband

Klebeband montieren

Um die Platine auf der QuadroControl montieren zu können, benötigt man ein wenig doppelseitiges Schaumstoffklebeband - auch bekannt als Spiegelklebeband. Dieses Klebeband wird auf der Rückseite der Platine in mehreren Schichten aufgeklebt, so dass das Klebeband höher ist als der mittig aufgelötete Chip.



Anschluss an die QuadroControl III

Anschlusspunkte der Wii MotionPlus für den Einsatz an der QC III


Die für den Betrieb an der QC III benötigten Anschlusspunkte der Wii MotionPlus sind mit Hilfe der nebenstehenden Grafik leicht zu finden. Die dort verzeichneten Anschlussfarben entsprechen den in der nachfolgenden Bilder-Bauanleitung verwendeten Kabelfarben.

Anschluss der roten 3V-Leitung


Nun benötigt man etwas flexible Leitung (je flexibler, desto besser) und beginnt mit dem Anschluss der roten 3V-Leitung. Diese wird durch die benachbarte Aussparung in der Platine nach unten geführt.

Durchführung des roten Kabels auf die Unterseite


Dazu muss eventuell ein Loch in das Klebeband gestochen werden.

Herstellung der Verbindung zur QC III-Platine


Nun wird dieses Kabel ausreichend gekürzt und enstprechend des Bildes angelötet.

QC III mit verklebter Wii MotionPlus


Mit dem Aufkleben der Wii MotionPlus-Platine auf die QC III ist der Anschluss des ersten Kabels erledigt. Alle weiteren Kabel können direkt auf den Oberseiten der Platinen verlötet werden.

Anschluss des Massekabels / Einlöten der Brücke


Nun können die restlichen Kabel Schritt für Schritt eingelötet werden. Zunächst wird das blaue Massekabel (GND) eingelötet.


Darüber hinaus ist in diesem Bild die kleine Drahtbrücke vom Kondensator unten rechts zum Spannungsregler zu sehen. Diese ist wichtig, um die Spannungsversorgung der Gyros sicher zu stellen.


Anschluss der Signalkabel


Die Signalleitungen werden an den gezeigten Punkten angeschlossen und nach dem Herausbrechen der kleinen Giersensorplatine durch das entstandene Loch geführt.

Anschluss der Sensorkabel auf der Rückseite


Auf der Rückseite werden die Signalkabel an den nebenstehend dargestellten Punkten angeschlossen.


Sy-achtung.gif
Die Lötpads für die Signalleitungen sind etwas empfindlich. Sie dürfen nur sehr kurz gelötet werden! Außerdem sollten die Leitungen nicht unter mechanischer Spannung stehen, um zu verhindern, dass diese abreißen!



Umbau bei schon vorhandener Wii Motion Plus

Wenn die Wii Motion Plus schon bestückt ist und nur der für die Firmware-Version 3.x notwendige Verstärker nachgerüstet werden soll, so beschränkt sich der Umbau auf folgende Teile:

Bauteile Unterseite

Anz. Referenz Wert Hinweis Reichelt
3 C23, C33, C43 100n X7R-G0805 100N
2 R3, R6 470 SMD-0805 470
2 R4, R5 100 SMD-0805 100
3 R20, R30, R40 3k3 SMD-0805 3,30K
3 R21, R31, R41 15k SMD-0805 15,0K
1 IC2 TLC274 Vor dem Einsetzen Beinchen von Unterseite auf Oberseite biegen und auf der Rückseite montieren!!!! Einbaulage beachten! Die Markierung für Pin 1 zeigt zum gleichen Rand der Platine wie die Markierung des Atmels. TLC 274 DIL

Nach dem Bestücken dieser Teile muss die Wii Motion Plus vorsichtig von der QC3 gelöst werden, damit die Lötjumper gesetzt werden können. Nick und Roll bekommen den Jumper von der Mitte zum Pad 2 (parallel zum Atmel), Gier bekommt ihn zum Pad 3 (weg vom Atmel).

Danach kann die Wii Motion Plus wieder montiert werden, wobei die Anschlusskabel jetzt nicht mehr an den Anschlüssen der MEMS-Gyros angelötet sondern auf die Unterseite zu den Pads der Piezo-Gyros geführt werden.

Die Änderungen und Anschlüsse sind auf dem folgenden Bild nochmal farbig markiert.

Bestueckung QC III WMP mod.jpg

Legende:

Pink Die Lötbrücken müssen wie im Bestückungsplan gezeigt gesetzt werden.
Orange Zusätzliche Widerstände
Gelb Zusätzliche Kondensatoren
Grün TLC274
Blau Anschlüsse für die Gyrosignale (Links Gier, Mitte Roll, Rechts Nick).