Bitte lesen! Mein Copter fliegt nicht! - Wie finde ich den Fehler?

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Tipps zur Fehlersuche und -vermeidung!

Obwohl der mechanische Aufbau eines Multicopter einfacher scheint als z.B. der eines Modellhubschraubers, lauern dennoch viele Fallen, wo man Fehler machen kann. Leider erkennt man einige Fehler bei einem Multicopter nicht sofort, weil die Steuerelektronik vieles ausbügelt. Nur ganz gravierende Probleme werden beim ersten Startversuch offensichtlich. Es gibt idR. also nur zwei Möglichkeiten, entweder der Copter fliegt (so gut er eben kann) oder er fliegt nicht.

Schlimmstenfalls endet ein nicht richtig oder schlecht aufgebauter bzw. schlecht eingestellter Multicopter unplanmäßig auf dem Boden. Sei es weil der Copter plötzlich nicht mehr steuerbar ist oder überraschend ein Eigenleben entwickelt. Das kann dann so, wie auf dem Foto enden. Dass dort offensichtlich eine Spektrumfernsteueranlage verbaut war ist reiner Zufall und nicht von mir geplant.

In diesem Thema werde ich nach und nach Fehlerquellen, Symptome und Lösungsmöglichkeiten vorstellen. Damit das Thema nicht durch andere Posts unübersichtlich wird und ein Hilfesuchender sich schnell zurecht findet, mache ich ein weiteres Thema auf "Hilfe mein Copter fliegt nicht! Fragen und Anregungen", in dem Fragen gestellt werden können. Ich lade auch die bereits kampferprobten Multicopterselbstbauer ein, in dem zweiten Thema Hinweise und Lösungen zu posten. Diese werde ich dann nach einer evtl. redaktionellen Überarbeitung hier mit einfügen und selbstverständlich den Helfer mit der Nennung seines Nicknamens würdigen.

Grundsätzliches

Beim Aufbau eines Multicopters ist es sehr wichtig, dass man Bedienungsanleitungen für die Rahmen, die Elektrik sowie die Elektronik sorgfältig liest und möglichst versteht. Ein besonderes Augenmerk ist auf die Fernsteuerung zu richten. Weil man bei Multicoptern leider keine Servos hat, an denen man falsch eingestellte Steuerkanäle sofort erkennt, ist die richtige Einstellung des Senders nicht selten das A und O, wenn es mal nicht klappt.

Ich halte meine Erklärungen möglichst allgemein, also unabhängig von bestimmten Produkten, um dem Hilfesuchenden eine Anleitung zur Selbsthilfe zu geben.

Eine Bitte in eigener Sache. Sehr häufig erreichen mich PNs, in denen sich jemand direkt an mich wendet und um Hilfe bittet. Ich helfe sehr gerne und habe an sich kein Problem damit das auch per PN zu machen, allerdings wird dann nur einer Person geholfen und meine Ausführungen sind quasi für andere verloren. Darum mein Appell, wenn jemand ein Problem hat, dann möge er keine Hemmungen haben und das im offenen Forum mitteilen, weil es sicher auch noch andere Modellflieger gibt, die ggf. ein ähnlich gelagertes oder sogar dasselbe Problem haben. Meine Zeit ist auch nur endlich. Jede Antwort kostet mich Zeit vorher das Problem zu analysieren, ggf. selbst noch zu recherchieren und dann in verständlicher Form aufzuschreiben. Außerdem tauchen manche Probleme und Fragen immer wieder auf. Der Rest der Community und ich selbst werden es danken.

Was braucht man für den Selbstbau

Bevor man mit dem Aufbau beginnt, sollte man die notwendigen Werkzeuge und Hilfsstoffe besitzen, weil in den Baukästen nicht unbedingt alles enthalten sein muss.

Als Werkzeuge braucht man ggf.:

- Inbusschlüssel in verschiedenen Größen
- Kreuzschlitzschraubendreher
- Kleine Zangen (Spitz- und Flachzange)
- Feile und Schleifpapier
- Propellerwaage zum Auswuchten
- Multimeter zur Widerstands- und Spannungsmessung
- Lötkolben

Hilfsstoffe:

- Schraubensicherungslack mittelfest
- Sekundenkleber
- Lötzinn
- Klettband

Die Liste kann variieren und dient als erster Anhaltspunkt.

Die meisten Multicoptersteuerungen werden heute per Computer eingestellt. Es haben sich Programme für die Windowssysteme durchgesetzt. Man sollte also einen PC zur Verfügung haben und sich mit dessen Bedienung auskennen. D.h. Gerätetreiber und Programme installieren, gepackte Dateien öffnen und Daten(Treiber, Einstellprogramme, Firmware und Bedienungsanleitungen) aus dem Internet herunterladen. Die Einstellprogramme sind fast ausschließlich mit englischer Benutzeroberfläche, Bedienungsanleitungen, Änderungsdokumentationen und Newsletter werden ebenfalls überwiegend in englischer Sprache angeboten, darum sind englische Sprachkenntnisse fast unumgänglich. Einige deutsche Händler investieren in deutsche Übersetzungen von Anleitungen, können aber nur schwer bei allen Anleitungen immer kleinere Änderungen nachhalten. Das würde die Preise hochtreiben, umsonst bekommen die diese Dienstleistung auch nicht. Ich bin aber erstaunt wie schnell sich einige Leute mit englischen Bedienungsanleitungen abfinden, wenn sie im Ausland bestellen, um ein paar Euros zu sparen.

Wer mit all den genannten Dingen Probleme hat, sollte einen erfahrenen Modellbauer (vorzugsweise für Multicopter) hinzuziehen. Ich warne auch Anfänger davor, sich beim Fliegen zu überschätzen. Es gibt sehr schnell Anfangserfolge, die aber nicht auf das Konto der realen Flugkünste gehen. Multicopter fliegen durch die verbaute Steuerung sehr stabil und vermitteln dem Novizen so das Gefühl, das Gerät bereits unter Kontrolle zu haben. Das ist ein gefährlicher Trugschluß. Außerdem verlassen sich Anfänger zu sehr auf die Fähigkeiten der Elektronik, die ihre Grenzen hat.

Das ist so, als würde man einen Fahranfänger bei Schnee und Eis in ein Auto setzen, das eine Reihe von Fahrassistenten besitzt (Automatik, ABS, ASR usw.). Der glaubt auch das Fahrzeug unter Kontrolle zu haben, weil in einfachen Fahrsituationen die Elektronik unbemerkt eingreift. Würde man die kleinen Helferlein abschalten, käme er nicht mehr von der Stelle oder würde in den nächsten Graben steuern.

 

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Doch nun komme ich zu den einzelnen Baubereichen /-Abschnitten.

Der mechanische Aufbau des Rahmens:
Die Multicopterrahmen bestehen entweder aus Kunststoffteilen, sind in Carbonbauweise ausgeführt, oder aus einem Mix beider Werkstoffe. Im Wesentlichen haben die Rahmen einen Zentralteil, bestehend aus zwei Platten und den Armen, an denen die Motoren befestigt werden. Die Teile sollten sehr sorgfältig zusammengesetzt werden und dort, wo es nötig ist, die Schrauben mit mittelfestem Sicherungslack sichern. Die Verschraubung der Motoren ist auf jeden Fall mit Sicherungslack zu sichern. Die Propeller sind aus praktischen Erwägungen erst zuletzt, nach dem ersten Funktionstest, anzuschrauben. Carbonplatten können scharfe Kanten haben und evtl. die Isolierung von Kabeln durchscheuern. Das ist kritisch, weil CFK -Platten elektrisch leitend sind. Darum scharfe Kanten etwas mit feinem Schleifpapier brechen und/oder Kabel mit Gewebeschlauch schützen.

Verkabelung, Steckkontakte:
Bei einigen Motoren oder Reglern müssen noch die Steckkontakte angelötet werden. Diese Lötungen müssen sehr sorgfältig gemacht werden, sodass das Kabel richtigen elektrischen Kontakt hat und die Lötstelle sich nicht lockert. Schlechte Lötstellen haben Übergangswiderstände, die sich bei größeren Strömen erwärmen können. Es ist bei besonders schlechten Lötstellen sogar möglich, dass sich die Lötung im Betrieb wieder löst. D.h., wenn der Copter in der Luft ist, ein Absturz wäre damit vorprogrammiert.
Natürlich müssen die Stecker auch richtig und fest in den Buchsen stecken. Dort lauern ebenfalls Übergangswiderstände, die Verluste produzieren, und die Gefahr, dass sich Steckverbindungen durch Vibrationen oder Zug lösen können.

Verlängert man Kabelverbindungen, empfehle ich, die Kabelenden nicht stumpf zu verlöten, sondern die die Einzeldrähte der abisolierten Kabelenden etwas ineinander zu schieben und nach dem Verlöten mit Schrumpfschlauch zu sichern. Besitzt der Copter eine so genannte Powerplate, das ist eine Platine mit sehr dicken Leiterbahnen zum Verbindung der Motorregler mit dem Flugakku, dann braucht der Lötkolben etwas mehr Leistung. Die dicke Platine zieht sofort die Wärme aus dem Lötkolben, wodurch eine „kalte“ Lötstelle droht. Kalte Lötstellen haben hohe Übergangswiderstände und können sich im ungünstigen Fall sogar lösen. Ein Lötstelle ist idR. gut, wenn das Lötzinn nach dem Auskühlen eine blanke Oberfläche hat.

Leitungen, durch die hohe Ströme fließen, sollten möglichst weit entfernt von der Steuerung und der GPS-Antenne verlegt werden. Gleichströme durch Leitungen erzeugen ein Magnetfeld. Je höher der Strom ist umso stärker ist das elektromagnetische Feld. Der Kompass von Multicoptersteuerungen kann dadurch merkbar beeinflußt werden. Es ist auch nicht auszuschließen, dass die übrige Elektronik der Multicoptersteuerungen ebenfalls durch elektromagnetische Felder beeinträchtigt wird. Am besten man legt die Powerleitungen möglichst weit von Kompass und Steuerung weg oder man verdrillt die Leitung. Was ebenfalls nicht jedem bekannt ist, sogar der Akku erzeugt ein elektromagnetisches Feld. Es gibt ein interessantes Video von einem Testaufbau mit stromdurchflossenen Leitungen und einem Kompass.
Link zum Video

Noch ein Tipp aus eigener Erfahrung. Motoren und Regler werden vielfach mit bereits angelöteten Steckkontakten geliefert. Es kann vorkommen, dass ein Steckkontakt nicht richtig an das Kabel angelötet wurde, darum alle Stecker kurz prüfen, ob diese fest mit dem Kabel verbunden sind.

Verlängert man die Steueranschlüsse der Regler mit Servoverlängerungskabeln, dann sollten die Steckverbindung mit Sicherungsklips gegen unbeabsichtigtes Herausziehen gesichert werden. Die Sicherungsklips sind nicht sehr teuer, der Preis ist nur ein kleiner Bruchteil des Anschaffungspreises für den abflugfertigen Copter.

Achtung! Beim Verlängern immer auf die Polung achten, es gibt nämlich Kabel, die besitzen keinen wirksamen Verdrehschutz.

Anschluß der Brushlessmotoren:
Bei Multicoptern dreht sich die Hälfte der Motoren rechtsherum und die andere Hälfte, zum Drehmomentausgleich, linksherum. Die spätere Drehrichtung beim Anschluß kann man leider nicht sofort feststellen. Das merkt man erst, wenn alles bereits verkabelt ist und der erste Funktionstest durchgeführt werden kann. Um ggf. die Drehrichtung noch umkehren zu können, muss man noch leicht an die Steckverbindungen zwischen Motor und Regler können. Dreht sich ein Motor falsch herum, müssen lediglich zwei der Verbindungskabel getauscht werden.

Anschluß der Multicoptersteuerung:
Ich kann es nur noch einmal wiederholen, es ist absolut wichtig, sich die Bedienungsanleitung der Steuerung sorgfältig durchzulesen, auch wenn man anfangs meint nicht alles zu verstehen und was noch schlimmer ist, wenn man meint alles schon zu wissen

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Stromversorgung der Multicoptersteuerung
Es gibt Steuerungen, die besitzen zur Stromversorgung ein eigenes Spannungsreglermodul (BEC). Wenn eine Steuerung ein eigenes BEC besitzt, und die eingesetzten Motorregler ebenfalls ein eingebautes BEC haben, dann müssen aus den Servosteckern der Motorregler alle roten Kabel herausgezogen und mit Schrumpfschlauch gegen Kurzschluss gesichert werden. Am besten verwendet man bei Steuerungen mit eigenem BEC Opto-Motorregler.

Einige Steuerungen haben aber kein eigenes BEC , dann wird das eingebaute BEC von einem der Motorregler gebraucht. In dem Fall verbleibt nur in einem Stecker ein rotes Kabel, aus den restlichen Servosteckern der Motorregler müssen die roten Plus-Kabel herausgezogen. Das verbleibende Pluskabel ist dann für die Versorgung der Steuerung und des Empfängers wichtig.

Anschluß der Motorsteuerungskabel (Servostecker)
Hier passieren die beim Anschluss die häufigsten Fehler. Man braucht unbedingt das Anschlußschema aus der Bedienungsanleitung der Multicoptersteuerung, in dem die Motornummerierungen festgelegt sind. Manchmal habe die Copterrahmen auf ihren Armen bereits Nummerierungen, die sind aber nicht relevant, können aber rein zufällig mit der Reihenfolge der Steuerung übereinstimmen. Am besten ist es, die Nummern aus der Anleitung abzulesen und mit einem Filzstift oder kleinen Aufkleber, außen an die Motorgondel anzubringen. Bei der Gelegenheit kann man auch gleich die vorgeschriebene Drehrichtung aus der Anleitung entnehmen und die Motorgondeln damit ebenfalls beschriften.

Damit ist diese Fehlerquelle aber noch nicht endgültig beseitigt. Es besteht immer noch die Möglichkeit, dass man das falsche Anschlußkabel erwischt, weil die Leitungen z.B. zwischen den Zentralplatten kreuz und quer verlegt sind. Also ist es ratsam, sich auch da vorher zu vergewissern, dass man das richtige Kabel des entsprechenden Motors erwischt. Eine Beschriftung, in Form eines kleinen Isolierbandfähnchens mit der Nummer (in der Nähe des Steckers), kann auch dieses Problem beheben. Wenn es hält, kann man die Motornummer auch mit einem Filzstift direkt auf den Servostecker schreiben.

 

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Verbindung des Empfängers mit der Multicoptersteuerung
Jetzt sind Kenntnisse über die Fernsteueranlage gefragt, insbesondere die Kanalbelegung des Empfängers. Einige Empfänger besitzen bereits Beschriftungen in der Form Aile , Elev , Yaw, Pitch , AUX 1 usw.. Die Beschriftungen stimmen teilweise mit der Anschlußbeschriftung der Multicoptersteuerungen überein. In dem Fall muss man nur noch auf die Kanalbelegung für die Zusatzfunktionen (Betriebsartenumschaltung, Gimbal , Beleuchtung usw.) achten. Andere Empfänger haben lediglich eine numerische Beschriftung, also 1,2,3,4,… usw.. Bei den Empfängern muss man die Bedienungsanleitung mit der Kanalbelegung bemühen. Es kann auch vorkommen, dass die Einstellung des Modelltyps (Hubschrauber, Flugzeug) die Belegung zusätzlich verändert. Also immer zwei Mal hingucken. Die Bezeichnungen können ggf. etwas irreführend sein, so gibt es für ein und dieselbe Funktion mehrere Begriffe und Kürzel.
Aile = Roll = seitwärts, Elev = Nick = vorwärts/rückwärts,
Pitch = Gas = hoch/runter, Yaw = Gier = um die eigene Achse drehen.

Normalerweise braucht eine Multicoptersteuerung mindestens 4 Kanäle für die Steuerrichtung (Gas, Gier , Roll , Nick ) und je nach Ausstattung, weitere Kanäle für schaltbare Betriebsarten. Flugzeugprogramme haben die vier Grundsteuerfunktionen meist hintereinander auf dem Empfänger liegen. Ab dem 5. Kanal können dann die Sonderfunktionen (Betriebsartenumschaltung, Gimbalsteuerung, Beleuchtung usw.) belegt werden.
Programmierung des Senders
Multicoptersteuerungen erwarten für die Steuerrichtungen ungemischte Kanäle, darum wird von den Herstellern empfohlen, ein normales Flugzeugprogramm am Sender einzustellen. Damit alle Kanäle auch wirklich direkt und ungemischt, ohne jegliche Trimmeinstellung ist, empfehle ich immer ein ganz neues Modell anzulegen.

Man kann durchaus auch ein Hubschrauberprogramm wählen, muss dann aber eine mechanisch gemischte Taumelscheibe (H1) einstellen und verliert den Kanal für die Blattverstellung, weil der bei Hubschraubern immer mit dem Gaskanal gekoppelt ist.
Besser ist also ein Flugzeugprogramm.

Je nach Multicoptersteuerung braucht man für die Betriebsarten ein bis zwei Schalter, die entweder als Zweiwege- oder Dreiwegeschalter ausgeführt sind. Was tatsächlich gebraucht wird, darüber gibt die Bedienungsanleitung der Steuerung Auskunft.

Es kann verschiedentlich vorkommen, dass am Sender die Ausgänge umgedreht (reversiert) werden müssen. Bei vielen Steuerungen kann man das aber in der mitgelieferten Einstellsoftware überprüfen und dort ggf. auch direkt an der Multicoptersteuerung einstellen.



Fail Safe
Multicoptersteuerungen besitzen häufig so genannte Fail Safe Einstellungen. Diese Einstellungen sollen bewirken, dass der Copter bei unvorhergesehenen Problemen mit der Fernsteueranlage automatisch zum Startpunkt zurückkehrt. Doch dazu ist es notwendig, die Fail Safe Einstellungen des Fernsteuerempfängers zu kennen und richtig einzustellen. Wenn die Fail Safe Einstellungen des Empfängers nicht richtig gesetzt sind, können die Fail Safe Mechanismen der Multicoptersteuerung nicht aktiviert werden.

Zum guten Schluß die Propeller
Die Propeller sollte man erst dann montieren, wenn man sicher ist, dass die Verkabelung funktioniert, die Motoren richtig an der Steuerung angeschlossen sind, die Drehrichtungen der Motoren stimmen, die Steuersignale in richtige Reaktionen der Motoren umgesetzt werden und die Betriebsarten richtig geschaltet werden. Die Propeller weisen Fertigungstoleranzen auf, weshalb es fast schon zu erwarten ist, dass die beiden Propellerseiten unterschiedlich schwer sind. Das kann im Betrieb zu Unwuchten führen. Unwuchten belasten die Lager der Motoren führen zu Vibrationen, die Schrauben losrappeln können und die Steuerfähigkeit der Multicoptersteuerungen stören. Dafür gibt es Propellerwaagen zu kaufen, mit denen man Gewichtsunterschiede der Propellerseiten auswiegen kann.

Wie man sieht, gibt es viele Stellen, an denen man Fehler machen kann. Nicht jeder Fehler führt sofort zum Komplettausfall des Systems. Manches bemerkt man erst beim Start, wenn die Motoren laufen und der Copter nicht abhebt, sich überschlägt oder unsteuerbar zu sein scheint. Die gemeinsten Fehler zeigen sich fast gar nicht, man merkt nur, dass der Copter irgendwie zickig ist, in der Luft eigenartige Dinge tut, oder plötzlich auf Nimmerwiedersehen wegfliegt.

Trotzdem, man kann beim Aufbau des Copters und bei der elektrischen Verschaltung noch so sorgfältig gearbeitet haben, es passiert einfach. Entweder man war zu aufgeregt, wollte zu schnell fertig werden, war übermüdet oder man hatte schlicht ein Brett vor dem Kopf. Jetzt ist guter Rat teuer, womit ich beim eigentlichen Thema bin

„Hilfe, mein Copter fliegt nicht!“

 

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Fehlerbilder

- Die Motoren laufen nicht an, obwohl der „Entriegelungsbefehl“ (Stickcode) gesendet wurde.

1. Prüfen, ob die Empfängerkanäle mit den richtigen Eingängen der Steuerung verbunden sind.
2. Prüfen, ob ein Flugzeugprogramm am Sender eingestellt ist.
3. Prüfen, ob einer oder mehrere Steuerkanäle umgedreht (reversiert) werden müssen.
4. Prüfen, ob der Empfänger mit dem Sender ver- bzw. gebunden ist.
5. Prüfen, ob der Empfänger mit Spannung versorgt wird.
6. Prüfen, ob die Akkus des Senders und des Copters geladen sind.


- Die Motoren laufen an, aber in die falsche Richtung

1. Die falsch drehenden Motoren merken und zwei der drei Anschlußleitungen vom Regler zum Motor vertauschen.


- Die Motoren laufen unterschiedlich an.

1. Einer der Stabilisierungsmodis wurde eingestellt, gleichmäßigen Anlauf der Motoren im Normalmodus überprüfen.
2. Die Motorregler wurden nicht an der Fernsteueranlage „angelernt“.
3. Geringe Abweichungen der Motoren beim Start sind nicht ganz ungewöhnlich und können durchaus "übersehen werden".


- Die Motoren laufen alle an, aber der Copter hebt nicht ab.

1. Prüfen, ob die Drehrichtungen der Motoren stimmen
2. Prüfen, ob die Propeller an den richtigen Stellen, richtig herum angebracht sind


- Copter hebt ab und überschlägt sich sofort

1. Es wurde ein falscher Coptertyp in die Steuerung eingetragen.
2. Es wurden Propeller an der falschen Stelle oder falsch herum montiert.
3. Die eingestellten Flugparameter stimmen nicht.


- Copter hebt ab driftet aber zu irgendeiner Seite weg

1. Es ist windig, der Copter fliegt im Normalmodus und wird schlicht abgetrieben.
2. Die Gyroskope der Steuerung wurden nicht kalibriert.
3. Bei vorhandener GPS-Funktion wurde der Kompass nicht kalibriert
4. Die Steuerung hat noch nicht genügend GPS-Satelliten im Empfang
5. Die Steuerung muß noch "warm" werden (z.B. bei DJI NAZA)

 

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Ein Motor läuft nicht - Fehler eingrenzen!


1. Motoren untereinander tauschen.
a. Fehler wandert mit dem Motor => Motor defekt
b. Fehler bleibt an der Stelle => weiter mit 2.


2. Regler untereinander Tauschen
a. Fehler wandert mit dem Regler => Regler überprüfen (evtl. defekt)
b. Wurde Verlängerung verwendet, Verlängerung prüfen (Kontakte ok?, richtig herum eingesteckt? stimmt die Polarität? Durchgang der einzelnen Adern ok?)
c. Fehler bleibt => Problem mit Ausgang der Steuerung (evtl. defekt)


Ein Regler wird wärmer als die anderen – Fehler eingrenzen!

Dient der Regler auch zur Versorgung von Steuerung und Empfänger Erwärmung kann normal sein, weil internes BEC zusätzlich Strom liefern muss.


Ist es ein anderer Regler oder ein Opto-Regler?


1. Regler untereinander tauschen
a. Fehler wandert mit dem Regler => Regler überprüfen (evtl. defekt)
b. Fehler bleibt an derselben Stelle=> evtl. Motor Prüfen (schwergängig, schleift, defekt)

 

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Zu lange Motorbefestigungsschrauben.

Ein weiterer Fehler, der sicher häufiger passiert, ist die Verwendung von zu langen Befestigungsschrauben für die Motoren.
Um die Motoren an die Motorgondeln zu schrauben, verwendet man entweder Schrauben, die im Bausatz enthalten sind, oder, wenn man sich die Bauteile aus mehreren Quellen zusammengestellt hat, benutzt man eigene Schrauben, bzw. Schrauben, die die Werkzeugkiste noch hergibt.

Doch hier lauert die Gefahr, dass die Schrauben zu lang sind und deshalb zu weit in die Motorglocke ragen. Das kann dazu führen, dass man mit der Schraubenspitze die Kupferwickungen des Motors beschädigt. Die Schäden reichen dann vom Ausfall des Motors, bis evtl. hin zur Zerstörung des Reglers, der u.U. einen zu hohen Strom abgibt.