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Quadrocopter Flat-Head mit ZeroUAV YS-X4 Navigator

BAXL

Admin
Mitarbeiter
Mein Multicopterhangar hat als Zuwachs einen Flat-Head Quadrocopter mit einer Steuerung von Zero UAV Tech, die YS-X4 bekommen.


Den Rahmen meines Flat Heads habe ich hier im Forum bei der Vorstellung des GPS-Quadrocopter FLAT-HEAD S650 in einem Komplettpaket gesehen (Seit Mai 2015 wird der Rahmen von meinem Händler auch gesondert angeboten Link zum Rahmen) Weil ich aber langsam (bezüglich Luftaufnahmen) an die Grenzen meiner NAZA-M gekommen bin, habe ich mir ein System zusammengestellt, dass dem o.g. Copter bis auf die Steuerung entspricht. Die Steuerung ist die YS-X4 von Zero UAV.

Der Rahmen selbst ist optisch sehr ansprechend. Er sieht elegant und professionell aus. Die Zentralplatten und die Rohre für die Arme und das Landegestell, sind aus poliertem Carbon. Als Motoren kommen bereits gewuchtete Brushlessmotoren / 690 KV zum Einsatz. Die hören sich an wie eine Turbine. Als Regler verwende ich 30A opto Regler von DJI.

Als Abdeckung dient ein schwarzer, helmartiger flacher "Topf", daher wohl auch der Name Flat-Head. Was mir besonders gefällt und enorm praktisch ist, ist die Möglichkeit die Motorarme ohne Probleme zusammenzuklappen. Mein F550 Rahmen ist im Kofferraum immer etwas sperrig beim Transport.




Das Highlight ist die YS-X4 Steuerung. Die bietet ein nette Features. So kann man damit Wegepunkte definieren und abfliegen (lassen), einen Fixpunkt (POI) definieren, RTH und Höhenstabilisierung ist obligat und noch ein paar weitere nützliche Funktionen.

Der Zusammenbau des Rahmens hat gut eine Stunde gedauert. Etwas aufwändiger (einige Lötarbeiten) war die Verkabelung der Motorregler. Der Anschluß des Empfänger und der Peripheriemodule an die Steuerung, war wieder nur ein Klacks.

Mittlerweile ist der Aufwand für das Einstellen der Steuerungsparameter fast genau so groß wir der reine Aufbau. Es ist schon erstaunlich, wie viele Kenntnisse man alleine für die Einstellungen am PC und an dem Mobilgerät (Smartphone/Tablet) benötigt. D.h. Systemkenntnisse von Win XP / Win7 etc und von Android. Nicht zu vergessen die speziellen Einstellungen für eine WLAN/WIFI-Verbindung. Wer da nicht fit und ausreichend leidensfähig ist, hat schlechte Karten.

Die "Instantsteuerungen" sind bezüglich des reinen Anschlusses und des Grundsetups deutlich einfacher als die Platinenlösungen (Wii Copter und Co) geworden. Durch zusätzlichen Optionen für Zusatzmodule und Funktionen, ist man aber fast schon wieder an dieser Komplexität angelangt.

Wer nichts mit PCs und Systemseinstellungen am Hut hat, sollte sich sorgfältig informieren, Hilfe parat haben oder besser eine einfachere Lösung wählen.

Ich kämpfe derzeit auch noch mit der WIFI-Verbindung. Gott sei dank kann man mit der Steuerung auch noch per USB-kabel kommunizieren. Leider hilft mir das nicht, wenn ich z.B. den Kompass oder die GPS-Einheit kalibrieren will.
Gruß
Norbert


Mein Flat-Head ist nun fertig. Ich habe während der Bauphase einige Fotos von den Komponenten und Montageschritten gemacht. Besonders sehenswert sind die Motoren, die in Diskform sind und bereits ausgewuchtet geliefert werden.



Derer finden vier Stück Platz in meinem Flat-Head. .

Die Motoren werden mit speziellen Halterungen an den Motorgondeln befestigt, weil die Halter aus dem Rahmenbausatz nicht passen.



Als Regler verwende ich 30A Opto Regler von DJI, bei denen die Anschlußbuchsen unmittelbar an der Platine angebracht sind, dadurch kann ich die Regler unmittelbar in der Motorgondel unterbringen, die auf der Unterseite eine passende Aussparung besitzt. Ein Motorwechsel wird dadurch ggf. sehr leicht und schnell möglich.





Allerdings ist dann das Steuerkabel des Reglers zur YS-X4 etwas zu kurz geraten. Ich verwende dafür eine normale Verlängerung, die ich mit einem Sicherungsclip gegen ungewolltes Herausziehen sichere.



Die Anbringung des Reglers direkt in der Motorgondel hat noch einen weiteren Vorteil. Die Steuerungen reagieren einstweilen empfindlich auf Störstrahlungen, durch die Anbringung weit außen werden evtl. Einflüsse deutlich reduziert, was ggf. zur Betriebssicherheit beiträgt.

Im folgenden Bild ist der komplett montierte Motorarm zu sehen. Die Hauptstromzuleitungen zum Regler mußte ich allerdings auch verlängern. Aber irgendwo muß man Kompromisse machen. Damit erspare ich mir auch das Kupferbergwerk in dem Zentralplattensandwich und habe mehr Platz die übrigen Leitungen leichter zu verlegen. Bauartbedingt befindet sich im Zentrum der Zentralplatte auch die zweietagige Konstruktion für die "Powerplate" also die Stromverteilerplatine und die Plattform für die Multicoptersteuerung.




Als Empfänger dient mir ein 9-Kanalempfänger der Firma Multiplex. An den MPX-Empfängern schätze ich besonders die längeren Antennendrähte, die ich damit einfach aus dem Zentralteil herausführen kann. Das verringert ebenfalls Störstrahlungen auf die Steuerung. Auf dem Empfänger sieht man Huckepack den Spannungssensor für den Flugakku. In der letzten Ausbaustufe kommt auch noch ein Variometer mit an Bord, um eine Kontrolle über die Flughöhe und die Steig- und Sinkgeschwindigkeit zu haben.

Das WLAN-Modul, welches die Datenübertragung zu Überwachung der Copterbetriebsdaten im Einsatz ermöglicht, hat seinen Platz außen an einem der Landegestellbeine gefunden. Befestigt habe ich das Modul mit Klettband und zur Sicherung mit zwei einfachen Gummibändern.
Im folgenden Bild ist der Flat-head im zusammengeklappten Zustand, was einen Transport enorm erleichtert. Gerade bei den Abmessungen die dieser Rahmen hat könnte der aufgeklappte Zustand zu Komplikationen oder gar Beschädigungen führen.






Für die Befestigung GPS-Antenne liefert Zero UAV ähnlich wie bei der NAZA-M bekannt, eine spezielle Plattform mit Standfuß, Stange und Antennenhalter mit. Den Fuß konnte ich weglassen, weil die Haube des Flat-Head dazu eine angespritzte Montageröhre besitzt. Leider ist die Befestigungsstange, die an beiden Seiten ein M4 Gewinde besitzt, etwas zu dick für das Röhrchen, weshalb ich eine etwas dünnere Carbonstange dafür verwende, auf die ich ein M4 Gewinde geschnitten habe. Damit die Antenne sich nicht verdrehen kann, habe ich seitlich zwei 1,5mm Löcher gebohrt und ein M2 Gewinde eingeschnitten. Mit zwei M2 Schrauben wird der obere Teil der Halterung dann gegen Verdrehen und Abziehen gesichert.

Durch das Kunststoffröhrchen und die Carbonstange habe ich ebenfalls ein 1,5mm Loch durchgebohrt und ein M2 Gewinde geschnitten, durch das auch eine M2 Schraube geschraubt wird. Die ganze Konstruktion gewährleistet einen sichern und festen Sitz der Antenne.




Als nächstes steht der Jungfernflug an, leider hat mir das Wetter bislang immer einen strich durch die Rechnung gemacht.
 
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BAXL

Admin
Mitarbeiter
Bezogen habe ich die Teile beim Multicopter-shop.de in Dessau.
Bei meinem speziellen Vorhaben wurde ich dort gut beraten und unterstützt. Normalerweise wird dieser Copter nur als Komplettpaket inkl. einer NAZA-M verkauft, ich musste deshalb die Komponenten einzeln bestellen und selbst zusammenbauen.
Hier die Teileliste:

KV690 Disk-Type Brushless Motor (Hochleistungs-Motor) für Multicopter

CFK Propeller 1245 links/rechts - Tuning für Multicopter

OPTO Regler (ESC) 30A DJI

Multi-Powerboard für Quadro- Hexa- Oktocopter mit T-Stecker

ZeroUAV YS-X4 Multicopter Steuerung (Navigator-Version)

Trägermodul für Hexacopter FladHead S650/S800 und XA-6Pro GPS

Motorhalterungen und der Rahmen, dafür habe ich leider keinen Link
Der Rahmen wird vom Multicopter-Shop aber nicht separat angeboten!

Am Wochenende war der Jungfernflug. Nach einer Anlaufschwierigkeit konnte ich dann zum ersten Mal abheben. Die Anfangsschwierigkeit war aber kein technischer Fehler des Systems, sondern meine schiere Gewohnheit mit der NAZA zu fliegen.

Es ging um die Aktivierung der Steuerung. Bei der NAZA fangen die Motoren nach dem Absetzen des Startkommandos langsam an zu drehen. Bei der X4 muß man nach dem Kommando den Gashebel hochschieben. Das hatte ich schlicht vergessen, obwohl ich die Anleitung Wort für Wort gelesen habe. Das muß das Alter sein
.

Danach ging es dann. Beim Hochdrehen der Motoren hatte ich zuerst das Gefühl der Copter wolle gar nicht abheben, doch bei über 50% Gas startete er dann doch. Die X4 hatte dabei noch ihre Auslieferungsparameter für die ganzen Steuerempfindlichkeiten.

Der Flat Head stand nach dem Start sehr stabil auf der Stelle und die Höhe wurde sehr genau gehalten. Lediglich ein Schaukeln des Quadros war störend. Ansonsten waren die Reaktionen auf Steuereingaben sehr sanft und verhalten. Darum habe ich mir die Bedienungsanleitung der X4 genommen und die entsprechenden Werte angepasst.

Steuerempfindlichkeit für Roll und Nick hoch, den Wert für Motion Compensation höhergesetzt und die GPS-Steuerempfindlichkeit von smooth auf common gestellt.

Was soll ich sagen. Der Copter entwickelte eine enorme Lebendigkeit. Leider wurde die Landung dann zu einem etwas unruhigerem Unterfangen. Das Wackeln in der Luft war aber dennoch vorhanden. Ich habe die Werte wieder herutergesetzt und warte auf meine nächste Gelegenheit zum Testen. dazu nehme ich dann das Tablet mit um auch mal die übrigen Einstellparameter zu justieren. Leider gibt es in der Beschreibung keinen Hinweis wie sich Veränderungen auswirken.

Zwischenzeitlich konnte ich die X4 so einstellen, dass der Flat Head durchweg ruhig in der Luft steht. Also war es möglich weitere Daten zu erfassen. Der Copter hat im Moment ein Abfluggewicht von 2200g inkl. einem 4s 5000mAh Akku. Die Akkus habe ich zur Ermittlung der möglichen Flugzeit, jeweils bis auf ca. 14.4V leergeflogen und die dabei erreichte Flugzeit am Sender abgelesen. Akku 1 bei 12'02" 3800 mAh, Akku 4 bei 13'39" 4196mAh.
Rein rechnerisch ist in der Konfiguration eine Flugzeit von ca. 16 Minuten möglich. Mit einer gewissen Reserve, um die Akkus nicht zu schädigen, bleiben die bereits gemessenen 12-13 Min.. Wenn die Kamera mit Gimbal noch darunter kommt, sollten mit den 5000er Akkus durchaus eine Flugzeit von bequemen 10 Minuten erreichbar sein.

Videos gibt es auch dazu:
Testflug 1
Testflug 2

Testflug 3 und 4

Das Flugverhalten dieser Konfiguration ist sehr ruhig, also kein Copter für den sportlichen Einsatz. Selbst wenn ich den Roll bzw. Nickhebel im GPS-Modus bis an den Anschlag bringe, wird mein Flat Head nicht schneller als 2m/s. Damit ist das Setup ideal für Foto- und Filmaufnahmen. Dafür war er letztendlich auch gedacht.

Wenn meine "Vertrauensaufbaufluggefühlgewöhnungsflüge" absolviert sind, wird er seinen Dienst aufnehmen. Dann kann ich meinen DJI F550 Rahmen durch den Hexa Flat Head Rahmen austauschen.

In der Zwischenzeit habe ich viele Flüge mit dem S650 gemacht und vollstes Vertrauen zur ZeroUAV YS-X4 aufbauen können. Für Filmaufnahmen hat der Copter noch das FY G3 brushless Gimbal von Fei Yu Tech bekommen. Für die Livebildkontrolle gab es noch eine 5,8GHz Funkverbindung.

Insgesamt ein solides Paket, was bei einem Spezialauftrag für die Dortmunder Videofreunde sein Können unter Beweis gestellt hat.

Das Flugverhalten hat sich dabei wiederholt als sehr ruhig und stabil gezeigt. Obgleich ich derzeit noch den F550 für reine Fotoaufnahmen in Betrieb habe, ist der S650 Flat Head das beste Pferd im Stall.

Nächste Aktion wird die Inbetriebnahme meines S800 Flat Head mit brushless Gimbal für eine Sony Nex 5 sein. Dann sind die Tage des F550 Evo Kit für Fotozwecke gezählt. Doch dazu in einem anderen, neuen Thema mehr.
 
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