Projekt:Multikopter

Multikopter

Auf dieser Seite möchte ich meine bisherigen Erfahrungen mit dem Thema Multikopter vorstellen. Diese Seite ist übrigens keine Anleitung, da dieses Projekt vermutlich eine "never ending story" ist.

Gestartet wurde es im Sommer 2013 mit keinerlei Erfahrung im Modelflugbereich. (Abgesehen vom Klaglos gescheiterten Versuch 4 Motoren auf einem eigens designten Depronrahmen manuell zu steuern und in der Luft zu halten.)

X525 V1

Zu diesem Zeitpunkt hatte sich eine Kumpel gerade eine "AR-Drone 2.0" gekauft und die Messlatte mit Luftbildern, Videos, Waypoints und Video Downlink recht hoch gelegt.

Das wollte ich natürlich auch! Aber billiger und Eigenbau natürlich! (Einmal Bastler, immer Bastler ;-) )

Also bei Ebay ein "X525" Quadrokopter-Kit bestellt und ca. 6 Wochen später vom Zoll abgeholt.

Es bestand aus einem

• "KK-5.1" Flightcontroller
• 4x No-Name 30A ESC(Electronic Speed Controller)
• 4x No-Name 2212 1000KV BL-Motoren(Brushless)
• 1x power distribution board
• 2x CW (clockwise) 10x4.5 Propellern
• 2x CCW (counter clockwise) 10x4.5 Propellern
• X525 Rahmen(Gfk und Aluminium)

Ein 1800mAh Lipo, Ladegerät und eine 6 Kanal Fernsteuerung sowie passendem Empfänger Waren bekam ich von einem Bekannten (Missglücktes 450er Heliprojekt).

Dank entsprechender Vorfreude war der Kopter nach nicht einmal 2 Tagen abflugbereit.

Ein erfolgreicher "Maiden Flight" sollte jedoch noch eine Weile auf sich warten lassen.

Eine spärliche Config-Gui für den Flight-Controller und ein um 90° verdrehter Beschleunigungssensor sorgten für einige ungewollte Flips direkt nach Abflug. Der Unvermeidlich Propeller Schwund und zeitraubende Nachbestellungen taten ihr übriges. [Bild 1]

Nachdem dann jedoch erste Flugerfahrungen gesammelt waren wurde der ürsprüngliche Wunsch nach einer On-Board-Kamera immer lauter.

Also flugs eine "Key-Chain Camera #808 " gekauft und mit 3D-gedruckter Halterung starr am Kopter montiert.

Ergebnis: unbefriedigent.

Nächster Schritt: Cam an einem Servo befestigen, welcher durch den Heli-Gyro relativ ruhig gehalten wurde.

Ergebnis: moderat [Video]

Achja halbwegs zuverlässige Technik kann Pilotenfehler auch nicht überdecken ;-) [bild]

Verbaute Komponenten

• KK5.1 Flightcontroller
  • nur acro Flugmodus(kein auto leveling)
• X525 Rahmen(modifiziert)
• 2212 1000KV Bl-Motoren(No-Name)
• 30A ESC(No-Name)
• 10x4.5 Slowflyer Props
• 1800mAh/3600mAh 3S Lipo
• ESKY HOBBY 6ch TX & RX
• NR808 cam(480x640 Pixel 30fps)(externer Akku)
• Servo
• power distribution board

X525 V2

Nach relativ kurzer Zeit stellte ich jedoch fest, dass die Leistungen des FC(Flight-Controllers) nicht ganz meinen Erwartungen genügten und sah mich nach Alternativen um.

Das Open-source Projekt aufgebaut um den Wii Motion Plus Controller sollte es werden.

Verwirklicht auf Lochraster und mit unfassbar vielen neuen Funktionen!

• basiernd auf Arduino Nano V3 und MPU6050(3 Achs Gyro, 3 Achs ACC, 3 Achs Kompas)
• verschiedene Flightmodi:
  • Stable(Self leveling!)
  • Acro
  • ...
• Gimbal-Ausgang!

Die Kamera wurde nun auf einen äuserst minimalistischen 2-Achs Servo Gimbal befestigt.

Die Videoaufnahmen wurden nun besser, allerding zeigten sich nun die Nachteile einer schlechten Kamera... [Video]

Die nächste Investition war eine (natürlich gebrauchte) Gopro Hero2.

Die neue Kamera in verbindung mit der Version 2 des Servo Gimbals steigerte die Video Qualität deutlich. [Video]

Hier wurde jedoch der Nächste Flachenhals sichtbar: die reaktionsgeschwindigkeit der analogen servos.

Die lösung war ein 2-Achs BL-gimbal bausatz aus Ebay.

Verbaute Komponenten

• MultiWii(Arduino Nano V3)
• X525 Rahmen(modifiziert)
• 2212 1000KV Bl-Motoren(No-Name)
• 30A ESC(No-Name)
• 10x4.5 Slowflyer Props
• 3600mAh 3S Lipo
• ESKY HOBBY 6ch TX & RX
• GoPro Hero2 (1920x1080 Pixel, 30FPS)
• 2-Achs BL-Gimbal mit Alexmos-Board
• power distribution board

X525 V3

Anfang 2014 war jedoch auch der MultiWii Fc erschöpft( zu wenig speicher, zu wenige IO-Pins, zu geringer Tackt)

Des Rätsels Lösung war der APM 2.6 FC von 3DR. Er basiert auf einem Arduino Mega2560 mit zusätlichen Sensoren: 3 Achs Gyro, 3 Achs ACC, 3 Achs Kompas, Barometer, Gps)

Damit waren nun einige neue Flugmodi verfügbar:

• Loiter(Position und Höhe halten)
• Return to Launch (Panikschalter)
• Auto (Wegpunkte)
• Land.
• ...

weiter Neuerungen:

• Telementrie über 433Mhz
• Powermeter(Strom und Spannung)

Damit die Telemetrie nicht nur mit dem PC über USB funktioniert, sondern auch mit dem Smartphone ohne OTG, wurde der 433Mhz Empfänger mit einem HC-05 Bluetooth Modul kombiniert.

Im Sommer 2014 packte mich dann die Faszination des FPV fliegens.

Ich ersteigerte mir eine Fatshark Dominator V2.

Dabei waren waren die FPV Kamera, Videosender und Videobrille.

Die Welt von oben zu sehen ist ein unbeschreibliches Erlebnis!

Nächster Schritt waren ein RC-Video Switch, ein OSD(On Screen Display) und ein Live-Video-Out Kabel für die Gopro.

Da der Kopter mittlerweile relativ schwer geworden war (ca 1,7 Kg Abfluggewicht) wurde der Versuch unternommen auf 4S Lipo umzubauen. Der Kopter wurde elektrisch entsprechend modifiziert und der Flug unternommen. Leider sorgten starke Vibrationen durch falsche PIDs zum lösen einens Sprengrings an einer der Motorachsen.

Die Folge war ein recht destruktiver Absturz.(Motor, ESC, Propeller, Damper, Struktur) Der Kopter wurde wieder aufgebaut und im November 2014 erfolgreich test geflogen.

Da die 6 Kanäle der alten Steuerung langsam knapp wurden, lag unter dem Weihnachtsbaum eine brandneue FrSky Taranis X9D Plus + Empfänger X8R! 16 frei programmierbare Kanäle und ein open-source Firmware auf der TX!

Verbaute Komponenten

• APM 2.6 von 3DR
• X525 Rahmen(modifiziert)
• 2212 1000KV Bl-Motoren(No-Name)
• 30A ESC Mystery
• 10x4.5 Slowflyer Props
• 3600mAh / 5000mAh 3S Lipo
• FrSky Taranis X9D Plus + Empfänger X8R
• GoPro Hero2 (1920x1080 Pixel, 30FPS)
• RC-Video Switch
• Fatshark video Sender
• MinimOSD
• 2-Achs BL-Gimbal mit Alexmos-Board
• Teensy 3.1(Telemetrie)
• 433Mhz Telemetrie

Blacksnapper V1

In der Winterpause wurde zudem ein neues Projekt in Angriff genommen: Der Blacksnapper V1.

Die Konstruktion ist dabei stark an den Blacksnapper XS von Globe-Flight angelehnt.

Zielsetzungen waren sehr kompakte Packmaße(ca Din A4) und schnelle Einsatzzeiten (ca. 1-2 min).

Beide wurden erfüllt.

[Bild]

Materialien:

• 4mm Plexiglas
• 20mm Carbon Rohre
• Diverse 3D-Druck Teile
• M3 Schrauben
• M4 SChrauben

Die Elektronik wurde komplet vom X525 V3 übernommen.

Zusätlich wurde ein weiteres Telemetriemodul eingebaut. Es ermöglicht die Anzeige der Telemetriedaten direkt auf dem Display der Taranis. Möglich machen dies frei programmierbare Skripte.

Der erste Testflug im Frühjahr 2015 war durchaus erfolgreich, jedoch zeigte sich schnell, das die alten Motoren für das Gewicht von ca 2kg unterdimensioniert waren.

Neue EMAX 2218/09 1100KV Motoren sollten die Lösung sein.

Diese Erwartungen wurden jedoch nicht erfüllt. Der erforderliche Schub war zwar nun vorhanden, jedoch verkürzte sich die Akkulauzeit erheblich auf wenige Minuten.

Das Problem lies sich später auf die kalten Temperaturen zurückführen. Dadurch konnten die Akkus nicht die erwartet Leistung bringen.

Da ein neues Jahr mit vielen Möglichkeiten und Motiven zum Filmen vor der Türe stand, wurde das Projekt vorerst auf Eis gelegt.

Verbaute Komponenten

• APM 2.6 von 3DR
• Blacksnapper V1
• EMAX 2218/09 1100KV Bl-Motoren
• 30A ESC Mystery
• 10x4.5 Slowflyer Props
• 3600mAh / 5000mAh 3S Lipo
• FrSky Taranis X9D Plus + Empfänger X8R
• GoPro Hero2 (1920x1080 Pixel, 30FPS)
• RC-Video Switch
• Fatshark video Sender
• MinimOSD
• Teensy 3.1(Telemetrie)
• 433Mhz Telemetrie

X525 V4

Diese Version ist nur als Übergangslösung gedacht.

Sie enthält die Elektronik des "geschlachteten" Blacksnapper V1.

Zusätlich wurde ein Railsystem aus Carbon-Rohren und 3D-Druck-Teilen entworfen und gebaut.

Es trägt den Gimbal und das Akkuschnellwechsel-system.

Der Gimbal wurde um eine 3. Achse erweitert und der Alexmos-Controller durch einen Storm32-3Achs-Controller ersetzt.

Damit der 360° Rundum-Blick gewärleistet ist wurde zudem ein Klapplandegestell entwickelt.

Es besteht aus jeweils einem 9g Servo, einer ca 13cm Langen Kunstoffstange mit 8mm Durchmesser, und einer gedruckten Halterung. [Bild] [video]

Verbaute Komponenten

• APM 2.6 3DR
• X525 Rahmen(modifiziert)
• EMAX 2218/09 1100KV Bl-Motoren
• 30A ESC Mystery
• 10x4.5 Slowflyer Props
• 3600mAh / 5000mAh 3S Lipo
• FrSky Taranis X9D Plus + Empfänger X8R
• GoPro Hero2 (1920x1080 Pixel, 30FPS)
• RC-Video Switch
• Fatshark video Sender
• MinimOSD
• Teensy 3.1(Telemetrie)
• 433Mhz Telemetrie