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  2. Kandidat werden bei Die Modellbauer

Info! Einsteigerinfo zu Multicoptern "Drohne"

Dieses Thema im Forum "Multicopter, Selbstbau & Komponenten" wurde erstellt von BAXL, 4. Juli 2016.

  1. BAXL

    BAXL Moderator Mitarbeiter

    In diesem Thema werden für Einsteiger, in kompakter Form, grundsätzliche Informationen über Multicopter zusammengefasst.

    Multicopter erfreuen sich zunehmender Beliebtheit. Das liegt sicher zum Teil daran, dass diese Fluggeräte gewisse Vorteile von Hubschraubermodellen besitzen aber wesentlich einfacher zu steuern sind. Ein weiterer Faktor ist, dass die notwendigen Flugsteuerungen einfacher zu handhaben sind als noch ganz zu Anfang. Die Pioniere haben die Flugsteuerungen noch aus Einplatinencomputern selbst zusammengelötet, programmiert und die notwendigen Sensoren zur Fluglagenerkennung, zum Halten der Flughöhe und die GPS-Antennen für den Positionsmodus, selbst als externe Zusatzschaltungen angeschlossen.

    Die neue Generation von Steuerungen beherbergt in kleinen abgeschlossenen Gehäusen bereits die Steuerelektronik und einen Großteil der Sensoren. Alle weiteren elektrischen Komponenten (Empfänger, Motorregler, Gimbalservos usw.) werden einfach an vorhandene Pfostenstecker angeschlossen. Die GPS-Antennen können ebenso einfach mit einem Stecker angeschlossen und in speziellen Einstellprogrammen mit einem Mausklick aktiviert werden.

    Trotzdem ist es für den Einsteiger zum Teil immer noch ein Geheimnis, wie man zu einem flugfähigen Multicopter kommt und welche Komponenten gebraucht werden. Wie auch schon bei den kleineren Hubschraubermodellen bietet der Handel zunehmend Modelle an, die bereits flugfertig mit Sender, Akkus und Ladegerät als Komplettset, also fertig zum Fliegen RTF (Ready to Fly) sind.

    Dabei handelt es sich im günstigen Preissegment um kleine Quadrocopter, die nur wenige Gramm wiegen und auch in der Wohnung geflogen werden können. Diese kleinen Zimmerhummeln taugen bedingt auch für den Außeneinsatz. Man darf aber nicht zuviel bezüglich dessen erwarten, was die Kleinen dem Wind entgegen zu setzen haben.

    Wer nun ein etwas robusteres, schwereres Modell für den reinen Außeneinsatz sucht, wird selbst bauen und sich mit der Materie auseinandersetzen müssen, oder muss etwas mehr für bereits fertige Systeme (inkl. Fernsteuerung) ausgeben.

    Die Vielfalt der Möglichkeiten können den Einsteiger dennoch leicht überfordern. Im Folgenden werde ich deshalb kompakt die wichtigsten Informationen zusammenfassen.

    Es gibt zwar auch Zwischenlösungen, bei denen der Multicopter (bis auf die Luftschrauben) bereits fertig montiert ist und eine Flugsteuerung enthält, aber noch einen Empfänger für die eigene Fernsteueranlage benötigt. Die Gattung nennt sich dann ARF (almost ready to fly), also fast fertig zum Fliegen.

    Wer sich also ein ARF-Modell kauft oder den Copter selbst zusammenbauen möchte, sollte wissen woraus ein Copter im Wesentlichen besteht und wie die Steuerungen angeschlossen und eingestellt werden.

    Die Mechanik des Multicopters ist ein Rahmen, der aus einer Zentralplatte und den Auslegern für die Motorgondeln besteht. Die Zentralplatte ist wie eine Art Sandwich, auf dem die Steuerelektronik, der Antriebsakku und der Empfänger ihren Platz finden. Je nach geplanten Einsatzzweck kommt noch ein Landegestell darunter.

    An den Äußeren Enden der Ausleger befestigt man die Antriebsmotoren. Entweder schraubt man die Motoren direkt an die Arme, die aus Karbon, Kunststoff oder Aluprofilen bestehen, oder man verwendet spezielle Motorhalter dafür.

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    Die Motorregler, die die Drehzahl der Motoren steuern, können entweder an den Armen in der Nähe der Motoren ihren Platz finden oder im Sandwich der Zentralplatte untergebracht werden. Jeder Motor braucht einen eigenen Regler um auch unterschiedliche Drehzahlen der Motoren zu ermöglichen.

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    Als Luftschrauben / Propeller braucht man zwei unterschiedliche Typen, weil die Hälfte der Motoren sich im Uhrzeigersinn und die andere Hälfte, zum Drehmomentausgleich, sich entgegen dem Uhrzeigersinn drehen müssen. Man erkennt das auch an der Bezeichnung der Luftschrauben, die häufig mit dem Kürzel cw (clockwise, also rechtsdrehend im Uhrzeigersinn) und ccw (counter clockwise, also linksdrehend entgegen dem Uhrzeigersinn) beschriftet sind.

    Das Herzstück ist die Flugsteuerung, die unter den unterschiedlichsten Namen bei den Herstellern zu finden sind. Es gibt Begriffe wie IMU (inertial measurement unit), Steuerung, Flight Control, Autopilot usw. um nur ein paar der Namen zu nennen. Hauptsächlich handelt es sich aber um einen Steuercomputer, der zusammen mit Gyrosensoren (zur Fluglagenerkennung) und ggf. einem barometrischen Sensor (zur Flughöhenbestimmung) in einem kompakten Gehäuse untergebracht ist. Am Gehäuse selbst oder an einem ausgelagerten Modul, befindet sich ein Schnittstellenanschluß um per Computer die notwendigen Einstellungen der Flugparameter vornehmen zu können. Je nach Hersteller besitzt die Steuerung einen eigenen Spannungsregler, der aus dem Flugakku die Betriebsspannung für das Modul bereitstellt, oder man nimmt von einem der Motorregler die BEC-Spannung. Dabei müssen die Kontakte der übrigen BEC-Anschlüsse aus den Steckern herausgezogen werden.

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    Wer einen Rahmen sucht, darf sich über ein großes Angebot an so genannten Kits freuen. Da sind in einem Bausatz bereits alle Teile enthalten, die man für die reine Mechanik benötigt. D.h. Zentralplatten, Ausleger, Motorgondeln, Schrauben und sonstige Kleinteile, die für die Montage erforderlich sind. Man kann sich aber auch bei einschlägigen Firmen einen Rahmen aus Einzelkomponenten zusammenstellen (lassen). Meist sind diese Rahmen aber schon für den Profieinsatz gedacht und entsprechend teuer.

    Weitere denkbare und tatsächlich erhältliche Kit-Bausätze beinhalten noch Motoren, Regler, Luftschrauben und vereinzelt auch die Flugsteuerung bzw. ebenfalls die Fernsteueranlage. Von Interessenten hört man auch gerne den Begriff Rundumsorglos Paket. Doch Vorsicht, so sorglos sind die Pakete aber nicht.

    Der Zusammenbau ist im Prinzip sehr einfach, dennoch gibt es eine Reihe von Stolperfallen, die dazu führen können, dass der Multicopter nicht oder nicht richtig fliegt. Hier ein paar mögliche Fehlerquellen:

    • Einer oder mehrere Motoren laufen falsch herum
    • Eine oder mehrere Luftschrauben sind falsch(herum) montiert
    • Einer oder mehrere Motorregler sind falsch an der Steuerung angeschlossen
    • Schlechte Lötverbindungen an Steckern oder der zentralen Anschlußplatte
    • Falsche Einstellung des Multicoptertyps (Quadro, Hexa, Octo, x + y)
    • Falsche Anschlussbelegung am Empfänger
    • Falsches Steuerprogramm im Sender
    • Fehlende Belegung von Schaltern am Sender für Zusatzfunktionen der Steuerung
    • … uvm.

    Das ist eine kleine Übersicht dessen, wo man beim Selbstbau einen Fehler machen kann, dabei habe ich noch nicht die Einstellung der Parameter erwähnt, die in der Steuerelektronik für das Regelverhalten notwendig sind.

    Wer also etwas Anderes als die kleinen Quadrocopter wie den mQx, Ladybird und wie sie noch alle heißen, nimmt, sollte sich mit den Funktionen der verbauten Steuerung und der Einstellung an seinem Sender auskennen. Weiterhin muss man in der Lage sein, Einstellprogramme und Schnittstellentreiber auf seinem Computer zu installieren und die Einstellprogramme bedienen zu können.

    Leider sind die Einstellprogramme fast ausnahmslos mit einer englischsprachigen Benutzeroberfläche versehen, sodass grundsätzliche englische Sprachkenntnisse vorhanden sein müssen. Verschiedentlich bekommt man von Händlern in Deutschland auch eine übersetzte deutsche Anleitung zu den Steuerungen, allerdings deckt dass nicht automatisch die Informationen bei Firmwareupdates der Module ab. Wer in einen der o.g. Disziplinen Schwierigkeiten hat, sollte sich an einen erfahrenen Modellbauer wenden, der selbst bereits Multicopter baut, fliegt und über Computer- und englische Sprachkenntnisse verfügt. Sonst kann das Hobby schnell im Frust enden.

    Selbst bzw. gerade bei den flugfertig ausgelieferten „Schwergewichten“ ist es unumgänglich, sich mit der Funktionsweise des Multicopter und der Steuerung auszukennen.

    Der letzte Hinweis gilt der Sicherheit und der Versicherung für Flugmodelle. Mir ist keine Versicherung bekannt, die Flugmodelle über die normale Haftpflicht abdeckt. Man muss sich idR. immer bei seiner Versicherung erkundigen und ggf. eine Zusatzversicherung abschließen oder einem Modellsportclub beitreten, der seinen Mitgliedern eine entsprechende Versicherung bietet.

    Multicopter sind keine Spielzeuge. Selbst die kleinen Quadrocopter können Verletzungen verursachen oder im Außeneinsatz zu Schadenssituationen führen. Ab einer bestimmten Größe und Gewicht, kann ein herabstürzendes oder außer Kontrolle geratenes Fluggerät schwere Verletzungen und Schäden verursachen.

    In Wikipedia gibt es eine interessante Seite über Multicopter, auf der mit Schaubildern und bewegten Grafiken einige Grundlagen sehr schön dargestellt werden.
     

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