HOLYBRO H-Flow (Optical Flow and Distance Sensor Module)

Holybro H-Flow – Optical Flow und ToF-Distanzsensor mit DroneCAN

Der Holybro H-Flow ist ein kompakter Sensor für optische Bewegungs- und Entfernungsmessung in UAVs und anderen unbemannten Systemen. Das Modul kombiniert einen PixArt PAA3905E1 Optical-Flow-Sensor, einen Broadcom AFBR-S50LV85D Time-of-Flight-Distanzsensor und eine InvenSense ICM-42688-P 6-Achsen-IMU in einem gemeinsamen Gehäuse.

Durch die Kombination von Optical Flow, Distanzmessung und IMU-Daten kann der H-Flow den Flight Controller bei der Positions- und Bewegungsbestimmung unterstützen. Dies ist insbesondere bei Flügen in Innenräumen oder anderen Umgebungen interessant, in denen kein zuverlässiges GNSS-Signal zur Verfügung steht.

Eine integrierte Infrarot-LED verbessert die Arbeitsbedingungen des Optical-Flow-Sensors bei geringer Umgebungsbeleuchtung. Die Kommunikation mit dem Flight Controller erfolgt über DroneCAN und einen Pixhawk-Standard CAN-Anschluss mit 4-Pin JST-GH Steckverbinder.

Optical Flow und Entfernungsmessung in einem Modul

Der H-Flow vereint mehrere Sensoren in einer kompakten Einheit. Dadurch wird die Integration in UAV-Plattformen vereinfacht und es müssen keine separaten Optical-Flow-, Distanz- und Bewegungssensoren montiert werden.

• PixArt PAA3905E1 Optical-Flow-Sensor
• Broadcom AFBR-S50LV85D Time-of-Flight-Distanzsensor
• InvenSense ICM-42688-P 6-Achsen-IMU
• Integrierte Infrarot-LED
• STM32F412CEU6 Mikrocontroller
• DroneCAN-Kommunikation

PixArt PAA3905E1 Optical-Flow-Sensor

Der integrierte PixArt PAA3905E1 erfasst Bewegungen relativ zur darunterliegenden Oberfläche. Diese Daten können vom Flight Controller zur Bestimmung der horizontalen Bewegung verwendet werden und unterstützen damit beispielsweise die Positionsregelung in Umgebungen ohne zuverlässige satellitengestützte Navigation.

• Sensor: PixArt PAA3905E1
• Minimale Beleuchtung: über 5 Lux
• Effektiver Sichtwinkel: bis zu 42°
• Arbeitsbereich: 80 mm bis 30 m
• Maximale Winkelgeschwindigkeit: bis zu 7,4 rad/s

Infrarot-LED für geringe Umgebungsbeleuchtung

Zur Unterstützung des Optical-Flow-Sensors bei schlechten Lichtverhältnissen verfügt der H-Flow über eine integrierte 40-mW-Infrarot-LED. Diese besitzt einen Abstrahlwinkel von 120° und verbessert die optische Erfassung bei geringer Umgebungsbeleuchtung.

• Leistung: 40 mW
• Abstrahlwinkel: 120°
• Direkt auf dem H-Flow integriert
• Unterstützt den Optical-Flow-Betrieb bei schlechten Lichtverhältnissen

Broadcom Time-of-Flight-Distanzsensor

Für die Entfernungsmessung verwendet der H-Flow einen Broadcom AFBR-S50LV85D Time-of-Flight-Sensor. Der Sensor arbeitet mit einer integrierten 850-nm-Laserlichtquelle und ermöglicht eine typische Distanzmessung von bis zu 30 Metern.

Die Entfernungsmessung ergänzt die Optical-Flow-Daten um Informationen über den Abstand zur erfassten Oberfläche. Dadurch können Bewegungsdaten und Entfernungsmessung gemeinsam für die Navigation und Positionsregelung genutzt werden.

• Sensor: Broadcom AFBR-S50LV85D
• Messprinzip: Time-of-Flight (ToF)
• Laser-Wellenlänge: 850 nm
• Typische Reichweite: bis zu 30 m
• Field of View: 12,4° × 6,2°
• Auflösung: 32 Pixel
• Umgebungslicht: Betrieb bis zu 200.000 Lux
• Senderstrahl: 2° × 2°
• Für unterschiedliche Oberflächenbedingungen ausgelegt

Integrierte 6-Achsen-IMU

Zusätzlich zu Optical Flow und Entfernungsmessung ist eine InvenSense ICM-42688-P 6-Achsen-IMU integriert. Sie stellt Beschleunigungs- und Drehratendaten bereit und ergänzt damit die optischen Sensordaten des Moduls.

• IMU: InvenSense ICM-42688-P
• 3-Achsen-Beschleunigungssensor
• 3-Achsen-Gyroskop

DroneCAN Kommunikation

Die Kommunikation zwischen H-Flow und Flight Controller erfolgt über das DroneCAN-Protokoll. Die CAN-basierte Datenübertragung ermöglicht eine robuste digitale Kommunikation und vereinfacht die Integration des Sensors in kompatible Autopilot-Systeme.

Für den Anschluss steht ein Pixhawk Standard CAN Connector mit 4-Pin JST-GH Steckverbinder zur Verfügung.

• Protokoll: DroneCAN
• Anschluss: Pixhawk Standard CAN
• Steckverbinder: 4-Pin JST-GH
• CAN-Terminierung: softwaregesteuert

STM32F412 Mikrocontroller

Die Verarbeitung der Sensordaten und die Kommunikation über DroneCAN übernimmt ein integrierter STM32F412CEU6 Mikrocontroller. Dadurch werden die verschiedenen Sensoren innerhalb des H-Flow zu einem kompakten Sensormodul zusammengeführt.

Kompakte und leichte Bauweise

Der H-Flow wurde für eine platz- und gewichtssparende Integration entwickelt. Das komplette Modul wiegt lediglich 15,2 g inklusive Gehäuse. Ohne Gehäuse beträgt das Gewicht nur 3,5 g.

• Gewicht mit Gehäuse: 15,2 g
• Gewicht ohne Gehäuse: 3,5 g

Unterstützung bei GNSS-unabhängiger Navigation

Die Kombination aus Optical Flow, Entfernungsmessung und IMU macht den H-Flow besonders für Anwendungen interessant, bei denen die Positionsbestimmung nicht ausschließlich auf GNSS basieren kann. Dazu gehören beispielsweise Indoor-Flüge, Hallen, technische Anlagen oder andere abgeschirmte Bereiche.

Der H-Flow ersetzt dabei nicht grundsätzlich eine vollständige Navigationslösung, sondern stellt dem Flight Controller zusätzliche Bewegungs- und Entfernungsinformationen zur Verfügung, die entsprechend der verwendeten Autopilot-Konfiguration für die Positionsregelung und Navigation genutzt werden können.

Features

• Kombiniertes Optical-Flow- und Distanzsensor-Modul
• PixArt PAA3905E1 Optical-Flow-Sensor
• Broadcom AFBR-S50LV85D Time-of-Flight-Sensor
• InvenSense ICM-42688-P 6-Achsen-IMU
• Typische Entfernungsmessung bis 30 m
• Optical-Flow-Arbeitsbereich von 80 mm bis 30 m
• Integrierte 40-mW-Infrarot-LED
• Verbesserter Betrieb bei geringer Umgebungsbeleuchtung
• STM32F412CEU6 Mikrocontroller
• DroneCAN-Kommunikation
• Pixhawk Standard CAN-Anschluss
• 4-Pin JST-GH Steckverbinder
• Softwaregesteuerte CAN-Terminierung
• Kompakte und leichte Bauweise

Technische Daten

• Optical-Flow-Sensor: PixArt PAA3905E1
• Optical-Flow-Sichtwinkel: bis zu 42°
• Optical-Flow-Arbeitsbereich: 80 mm bis 30 m
• Optical-Flow-Lichtanforderung: > 5 Lux
• Maximale Winkelgeschwindigkeit: 7,4 rad/s
• IR-LED: 40 mW / 120°
• Distanzsensor: Broadcom AFBR-S50LV85D
• Messprinzip: Time-of-Flight
• Laser-Wellenlänge: 850 nm
• Typische Distanzreichweite: bis zu 30 m
• ToF-Sichtfeld: 12,4° × 6,2°
• ToF-Auflösung: 32 Pixel
• Umgebungslicht: bis zu 200.000 Lux
• IMU: InvenSense ICM-42688-P 6-Achsen
• Mikrocontroller: STM32F412CEU6
• Kommunikation: DroneCAN
• CAN-Anschluss: Pixhawk Standard 4-Pin JST-GH
• CAN-Terminierung: softwaregesteuert
• Gewicht: 15,2 g mit Gehäuse
• Gewicht ohne Gehäuse: 3,5 g

Lieferumfang

• 1 × Holybro H-Flow
• 1 × 4-Pin GH Kabel
• 2 × M2,5 Schrauben
• 2 × M2,5 Nylon-Sicherungsmuttern

Optical Flow für UAVs und autonome Systeme

Der Holybro H-Flow kombiniert drei wichtige Sensortechnologien in einem kompakten Modul: Optical Flow zur Bewegungserfassung, Time-of-Flight zur Distanzmessung und eine 6-Achsen-IMU zur Erfassung von Beschleunigung und Drehraten.

Durch DroneCAN, den Pixhawk-kompatiblen CAN-Anschluss und die kompakte Bauweise eignet sich der H-Flow besonders für UAVs, Robotikplattformen und individuelle unbemannte Systeme, bei denen zusätzliche Sensorinformationen für präzise Bewegungs- und Positionsbestimmung benötigt werden.