Hallo erstmal,
hier die Vorstellung von meinem aktuellen Projekt: ein schwerer FPV-fähiger Quadcopter mit MultiWii und 4S-Antrieb. Der Quad ist in mehreren Iterationen zu dem aktuellen Stand weitergebaut worden und nicht alles davon wurde von vorne rein dokumentiert, daher bitte ich um Verständnis, dass nicht von allen Bauphasen Bilder etc. vorhanden sind. Das Wichtige ist jedoch alles da, und zukünftige Weiterentwicklung wird auch hier berichtet.
Ohne weiter viel zu reden, so sieht's im Moment aus:
Ohne neue Antennen:
Verbaute Hardware:
Mitte Januar 2013 - Umbau von 3S auf 4S. Neue Motoren, Lipos, Frame-Modifikation
Vorher flog ich den Quad mit 2213N 800kv Motoren und 3S 2200mAh LiPos. Da hat mir allerdings weder Power noch Akkulaufzeit gereicht, und es wurde entschieden, auf 4S Antrieb hochzustufen, mit neuen Motoren und LiPos. So sah der Umbau vor ca. einem Monat aus:
Hier sieht man noch die alte Kamerabefestigung - ein "Sprungbrett" aus zwei Schichten Hobbyplatte. Das wurde beim Umbau abgeschafft...
... und stattdessen ein Holzbrett mit Gummipuffern am unteren Centerplate verschraubt, wo ausreichend Platz für die großen 4S Akkus sowie eine GoPro Halterung ist. Die Gummipuffern sollen die Kamera von den Vibrationen im Frame isolieren.
Auf das obere Centerplate wurde die FC, sowie auf der Unterseite davon (zwischen den Centerplates also) die Stromverteilerplatine verschraubt.
Etwas chaotisch wurde die Verkabelung mit dem alten HK6S Receiver.
So sah der Quad im Endeffekt nach dem Umbau aus:
Ich habe geglaubt, den Prophaltern der NTM-Motoren könnte man trauen. Ein böser Fehler. Beim ersten richtigen Testflug hat sich eine der Luftschrauben abgeschraubt, und der Copter fiel aus ca. 2m Höhe. Kein großer Schaden dank weichem, nassem Feld - musste nur eine Menge Dreck aus einem der Motoren rausbekommen, der sich nach der Landung in die Erde gebohrt hat, und die gebrochene Holzplatte durch eine neue ersetzen. Die eine Kappe, die sich abgeschraubt hat, habe ich im Feld erst gar nicht finden können - die anderen drei wurden auch abgenommen und alle durch Unterlegscheiben mit Sicherungsmuttern ersetzt.
Mit diesem Setup habe ich auch einige Testflüge gemacht. Allerdings war das Flugverhalten nicht gut - die P-Werte im MultiWii mussten auf 2.5-3 runtergeschraubt werden, um Oszillationen im Schweben zu verhinden, und im Vorwärtsflug wackelte der Copter gewaltig. Eine Verbesserung musste her...
10.02.2013 - SimonK Firmware und MX-16 HoTT
Dieser Anleitung folgend habe ich mich mit Ingrim mal zusammengesetzt und meine HK Blue Series 30A ESCs mit der SimonK Firmware geflasht:
http://youtu.be/RchLKOTUTmA
Das Ansprechverhalten der Motoren war sogar schon mit der billigen HK6S-Funke merkbar besser. Da diese aber ziemliger Schrott war, zudem Mode 1 und nur schwer umzubauen, habe ich direkt in eine weitere Verbesserung investiert: eine Graupner MX-16 HoTT, mit dem GR-16 Empfänger. Mag ein wenig Overkill sein, da ich derzeit nur den Quad damit zu bedienen habe - aber ich wollte meine Hardware in der Luft nicht einer billigen chinesischen Funke anvertrauen, und da ich in dem Hobby vermutlich bleibe... warum nicht gleich was ordentliches zulegen. Zudem habe ich rausgefunden, dass es eine HoTT-Anbindung für MultiWii gibt, was ich zukünftig auch angehen möchte.
Den GR-16 habe ich gleich auf Summensignal umgestellt, somit ist nur ein Kabel zwischen dem Receiver und der FC nötig, und ich kann alle 8 Kanäle (Flugsteuerung + AUX1-4) nutzen, obwohl das FC-Board nur genug Pins für 2 AUX-Eingänge hat. So viel sauberer:
12.02.2013 - Erstes erfolgreiche Testvideo
Durch die zwei Upgrades wurde eine immense Verbesserung der Flugeigenschaften erreicht. Mit P=6 für Roll und Pitch steht der Quad nun im Schweben solide in der Luft, und ich habe das erste Video machen können, wo es mir nicht peinlich ist, es online zu zeigen:
http://www.youtube.com/watch?v=kel_CoEa3iA
16 Minuten Flugzeit wurden bei der Außentemperatur von 1°C erreicht, obwohl eCalc für den Setup nur 13 Minuten Schwebezeit kalkuliert. Damit bin ich äußerst zufrieden.
Wie man allerdings sehen kann, ist noch viel Arbeit zu verrichten. Ich habe bemerkt, dass der vordere rechte Motor nicht rund läuft: man sieht am drehenden Propadapter, dass dieser von der Drehachse leicht versetzt ist. Ich gehe davon aus, dass Vibrationen davon die Stabilität beeinflussen und sich in dem noch etwas wackligen Vorwärts- und Sinkflug sehen lassen.
Kleiner Zwischenupdate
Den Motor und die Propeller habe ich nochmal komplett gewuchtet und das Ganze getestet. Geholfen hat es auf jeden Fall, die Oszillationen im Vorwärtsflug scheinen deutlich zurückgegangen zu sein. Allerdings habe ich den Copter beim PID-Tunen einmal etwas hart aufgesetzt, und die Kamera/Akkuplatte ist wieder durchgebrochen. Bis ich die ersetzt hatte, wurde das Wetter nicht mehr flugtauglich.
27.02.2013 - FPV! Und neue Props
Heute wurde das erste Mal mit aufgebautem FPV-Equipment geflogen, und es war der erfolgreichste Flugtag bis jetzt. Zwei Akkus mit insgesamt 30 Minuten Flugzeit leergemacht, bevor es mir zu kalt wurde (3° und recht windig).
Die E-Props haben eine enorme Verbesserung gegenüber den SF-Plastiklpropellern gebracht. Der Copter steht viel stabiler in der Luft und hat viel mehr Power, und klingt besser
Außerdem scheinen einige Vibrationen ebenfalls weg zu sein, obwohl ich die E-Props nicht extra gewuchtet habe - die waren von vorne rein ziemlich gut ausbalanciert.
Und natürlich das FPV. Ich habe hinten auf dem Quad den 25mw ImmersionRC Sender aufgebaut, verbunden mit der GoPro mit einem Live-Out Kabel. Die Stromversorgung erfolgt über die zwei freien Extrapins auf der HobbyKing-Stromverteilungsplatine, die genau für solche Extraverbraucher gedacht sind. Der Sender verträgt Spannungen von 7-25V, also sind 14-17V von 4S LiPo an der Stelle absolut in Ordnung.
Auf dem Boden nutze ich erstmal einen passenden ImmersionRC Uno-Receiver und einen Bildschirm. Die beiden Geräte sind an einem selbstgebauten "Frame" um den Sender herum aufgebaut und mit einem der alten 3S 2200mAh LiPos mit Strom versorgt:
Der "Pult" funktioniert sehr gut, auch wenn's etwas unelegant von hinten aussieht. Das einzige wirkliche Problem ist, dass die GoPro das Videosignal immer in 4:3 ausgibt, mit schwarzen Balken oben und unten falls man in 720p oder 1080p arbeitet - und der Bildschirm ist zu doof, um diese Balken abzuschneiden und das Widescreen-Video auf die volle Bildfläche zu skalieren. Bisher die beste Lösung, die ich gefunden habe, ist die GoPro in einem 4:3 Modus zu betreiben (960p, 48fps) und das Video auf dem Bildschirm zu zentrieren.
Eine minimale Verzögerung im Videoausgang der GoPro ist vorhanden, wenn man in Bodentests explizit danach schaut. Im Fliegen fällt diese absolut nicht auf. Die übertragene Bildqualität lässt zu wünschen übrig, aber das lag vermutlich mit an dem sehr bescheidenen Wetter und der größtenteils verschneiten Wiese, über die ich geflogen habe.
Was ebenfalls nicht sehr gut war, ist die Reichweite mit den Stabantennen. Diese endet bei ~100m mit starken Bildstörungen und letztendlich Signalverlust - da war ich ein Paar Mal ganz froh, vom Bildschirm hochschauen und im Sichtflug weiter fliegen zu können, bis das Signal wieder da war. Das kommt allerdings nicht unerwartet - im Gegenteil sind 100m fast mehr als ich den Stabantennen mit 25mw zugetraut hätte. Die PM an rabe2000 bzgl. CL/SPW ist bereits raus
Alles in allem bin ich mit heutigem Testflug sehr zufrieden. Der Copter steht mit neuen Props stabil in der Luft, an PID kann noch etwas geschraubt werden aber zum brauchbaren Fliegen reicht es jetzt schon. Und die FPV-Geschichte hat vom ersten Anlauf recht reibungslos funktioniert - das habe ich nicht unbedingt erwartet, und bin darüber sehr erfreut.
02.03.2013 - geliehene CL/SPW, OSD, gute Bilder im Freien
Dank meister kam ich an ein Satz CL/SPW Antennen, identisch zu den die ich bei rabe2000 bestellt habe, sowie an ein MinimOSD. Der MinimOSD wurde direkt mit der KV-Team-OSD Firmware geflasht (Weiterentwicklung von Rushduino), das Ganze aufgebaut, und heute bei wunderschönem Sonnenwetter in Bad Homburg geflogen.
Die CL/SPW Antennen machen den Unterschied sehr deutlich. Mit Stabantennen war das Bild die ganze Zeit etwas instabil, und bei 100m höchstens war Schluss - Signalverlust. Mit den neuen bin ich auf ca. 250m rausgeflogen, bin ich den Copter nur noch als Punkt im Himmel sehen konnte - das Bild aufm Bildschirm war nach wie vor perfekt. Nur im Blindspot der CL-Antenne unter dem Copter, wenn ich direkt überkopf geschwebt habe, waren Bildstörungen wahrzunehmen.
Das OSD ist eine geniale Addition und macht das Fliegen viel angenehmer, da man immer eine sichere Anzeige für die Lage des Copters hat, sowie eine Höhenanzeige - diese hilft durchaus, daohne ist in großer Höhe sehr schwer zu sehen, ob man gerade im Sink- oder Steigflug sich befindet. Allerdings hat das OSD ein interessantes Problem offenbart, woraus ich daohne wahrscheinlich nicht gekommen wäre: und zwar verstellt sich die Nulllage des ACC in steilen Kurven und bei starken Manövern, sodass die Horizontlinie schief wird und der Copter auch entsprechend schief autolevelt. Sie wird nach einer kurzen Weile wieder gerade, aber solange sie schief ist, muss man aktiv gegensteuern, um den Copter waagerecht zu halten - nervig.
Aktuell in Arbeit
Weitere Pläne
Wie oben erwähnt, werde ich über alle weitere Entwicklungen hier berichten. Über jegliche Kommentare, Kritik, Ideen und Vorschläge würde ich mich freuen.
MfG
Olex
[HR][/HR]
Aktueller Projektstand: Abgeschlossen, es folgt der Umbau der Komponenten auf den Spider-Quad.
hier die Vorstellung von meinem aktuellen Projekt: ein schwerer FPV-fähiger Quadcopter mit MultiWii und 4S-Antrieb. Der Quad ist in mehreren Iterationen zu dem aktuellen Stand weitergebaut worden und nicht alles davon wurde von vorne rein dokumentiert, daher bitte ich um Verständnis, dass nicht von allen Bauphasen Bilder etc. vorhanden sind. Das Wichtige ist jedoch alles da, und zukünftige Weiterentwicklung wird auch hier berichtet.
Ohne weiter viel zu reden, so sieht's im Moment aus:
Ohne neue Antennen:
Verbaute Hardware:
- Frame: X525 mit gummipuffergelagerter Akku- und Kameraträgerplatte
- FC: Crius MultiWii SE v0.2
- Motoren: NTM PropDrive 28-30 750kv
- Propeller: Graupner E-Prop 11x5
- ESCs: HK Blue Series 30A, mit SimonK Firmware
- LiPo: Turnigy NanoTech 4S 4500mAh
- RX: Graupner GR-16 HoTT
- Kamera: GoPro HD Hero2 im Skeleton Case
- Extras: Bluetooth-Modul für die FC, LiPo-Alarm, CD-Deckel
Mitte Januar 2013 - Umbau von 3S auf 4S. Neue Motoren, Lipos, Frame-Modifikation
Vorher flog ich den Quad mit 2213N 800kv Motoren und 3S 2200mAh LiPos. Da hat mir allerdings weder Power noch Akkulaufzeit gereicht, und es wurde entschieden, auf 4S Antrieb hochzustufen, mit neuen Motoren und LiPos. So sah der Umbau vor ca. einem Monat aus:
Hier sieht man noch die alte Kamerabefestigung - ein "Sprungbrett" aus zwei Schichten Hobbyplatte. Das wurde beim Umbau abgeschafft...
... und stattdessen ein Holzbrett mit Gummipuffern am unteren Centerplate verschraubt, wo ausreichend Platz für die großen 4S Akkus sowie eine GoPro Halterung ist. Die Gummipuffern sollen die Kamera von den Vibrationen im Frame isolieren.
Auf das obere Centerplate wurde die FC, sowie auf der Unterseite davon (zwischen den Centerplates also) die Stromverteilerplatine verschraubt.
Etwas chaotisch wurde die Verkabelung mit dem alten HK6S Receiver.
So sah der Quad im Endeffekt nach dem Umbau aus:
Ich habe geglaubt, den Prophaltern der NTM-Motoren könnte man trauen. Ein böser Fehler. Beim ersten richtigen Testflug hat sich eine der Luftschrauben abgeschraubt, und der Copter fiel aus ca. 2m Höhe. Kein großer Schaden dank weichem, nassem Feld - musste nur eine Menge Dreck aus einem der Motoren rausbekommen, der sich nach der Landung in die Erde gebohrt hat, und die gebrochene Holzplatte durch eine neue ersetzen. Die eine Kappe, die sich abgeschraubt hat, habe ich im Feld erst gar nicht finden können - die anderen drei wurden auch abgenommen und alle durch Unterlegscheiben mit Sicherungsmuttern ersetzt.
Mit diesem Setup habe ich auch einige Testflüge gemacht. Allerdings war das Flugverhalten nicht gut - die P-Werte im MultiWii mussten auf 2.5-3 runtergeschraubt werden, um Oszillationen im Schweben zu verhinden, und im Vorwärtsflug wackelte der Copter gewaltig. Eine Verbesserung musste her...
10.02.2013 - SimonK Firmware und MX-16 HoTT
Dieser Anleitung folgend habe ich mich mit Ingrim mal zusammengesetzt und meine HK Blue Series 30A ESCs mit der SimonK Firmware geflasht:
http://youtu.be/RchLKOTUTmA
Das Ansprechverhalten der Motoren war sogar schon mit der billigen HK6S-Funke merkbar besser. Da diese aber ziemliger Schrott war, zudem Mode 1 und nur schwer umzubauen, habe ich direkt in eine weitere Verbesserung investiert: eine Graupner MX-16 HoTT, mit dem GR-16 Empfänger. Mag ein wenig Overkill sein, da ich derzeit nur den Quad damit zu bedienen habe - aber ich wollte meine Hardware in der Luft nicht einer billigen chinesischen Funke anvertrauen, und da ich in dem Hobby vermutlich bleibe... warum nicht gleich was ordentliches zulegen. Zudem habe ich rausgefunden, dass es eine HoTT-Anbindung für MultiWii gibt, was ich zukünftig auch angehen möchte.
Den GR-16 habe ich gleich auf Summensignal umgestellt, somit ist nur ein Kabel zwischen dem Receiver und der FC nötig, und ich kann alle 8 Kanäle (Flugsteuerung + AUX1-4) nutzen, obwohl das FC-Board nur genug Pins für 2 AUX-Eingänge hat. So viel sauberer:
12.02.2013 - Erstes erfolgreiche Testvideo
Durch die zwei Upgrades wurde eine immense Verbesserung der Flugeigenschaften erreicht. Mit P=6 für Roll und Pitch steht der Quad nun im Schweben solide in der Luft, und ich habe das erste Video machen können, wo es mir nicht peinlich ist, es online zu zeigen:
http://www.youtube.com/watch?v=kel_CoEa3iA
16 Minuten Flugzeit wurden bei der Außentemperatur von 1°C erreicht, obwohl eCalc für den Setup nur 13 Minuten Schwebezeit kalkuliert. Damit bin ich äußerst zufrieden.
Wie man allerdings sehen kann, ist noch viel Arbeit zu verrichten. Ich habe bemerkt, dass der vordere rechte Motor nicht rund läuft: man sieht am drehenden Propadapter, dass dieser von der Drehachse leicht versetzt ist. Ich gehe davon aus, dass Vibrationen davon die Stabilität beeinflussen und sich in dem noch etwas wackligen Vorwärts- und Sinkflug sehen lassen.
Kleiner Zwischenupdate
Den Motor und die Propeller habe ich nochmal komplett gewuchtet und das Ganze getestet. Geholfen hat es auf jeden Fall, die Oszillationen im Vorwärtsflug scheinen deutlich zurückgegangen zu sein. Allerdings habe ich den Copter beim PID-Tunen einmal etwas hart aufgesetzt, und die Kamera/Akkuplatte ist wieder durchgebrochen. Bis ich die ersetzt hatte, wurde das Wetter nicht mehr flugtauglich.
27.02.2013 - FPV! Und neue Props
Heute wurde das erste Mal mit aufgebautem FPV-Equipment geflogen, und es war der erfolgreichste Flugtag bis jetzt. Zwei Akkus mit insgesamt 30 Minuten Flugzeit leergemacht, bevor es mir zu kalt wurde (3° und recht windig).
Die E-Props haben eine enorme Verbesserung gegenüber den SF-Plastiklpropellern gebracht. Der Copter steht viel stabiler in der Luft und hat viel mehr Power, und klingt besser
Außerdem scheinen einige Vibrationen ebenfalls weg zu sein, obwohl ich die E-Props nicht extra gewuchtet habe - die waren von vorne rein ziemlich gut ausbalanciert.Und natürlich das FPV. Ich habe hinten auf dem Quad den 25mw ImmersionRC Sender aufgebaut, verbunden mit der GoPro mit einem Live-Out Kabel. Die Stromversorgung erfolgt über die zwei freien Extrapins auf der HobbyKing-Stromverteilungsplatine, die genau für solche Extraverbraucher gedacht sind. Der Sender verträgt Spannungen von 7-25V, also sind 14-17V von 4S LiPo an der Stelle absolut in Ordnung.
Auf dem Boden nutze ich erstmal einen passenden ImmersionRC Uno-Receiver und einen Bildschirm. Die beiden Geräte sind an einem selbstgebauten "Frame" um den Sender herum aufgebaut und mit einem der alten 3S 2200mAh LiPos mit Strom versorgt:
Der "Pult" funktioniert sehr gut, auch wenn's etwas unelegant von hinten aussieht. Das einzige wirkliche Problem ist, dass die GoPro das Videosignal immer in 4:3 ausgibt, mit schwarzen Balken oben und unten falls man in 720p oder 1080p arbeitet - und der Bildschirm ist zu doof, um diese Balken abzuschneiden und das Widescreen-Video auf die volle Bildfläche zu skalieren. Bisher die beste Lösung, die ich gefunden habe, ist die GoPro in einem 4:3 Modus zu betreiben (960p, 48fps) und das Video auf dem Bildschirm zu zentrieren.
Eine minimale Verzögerung im Videoausgang der GoPro ist vorhanden, wenn man in Bodentests explizit danach schaut. Im Fliegen fällt diese absolut nicht auf. Die übertragene Bildqualität lässt zu wünschen übrig, aber das lag vermutlich mit an dem sehr bescheidenen Wetter und der größtenteils verschneiten Wiese, über die ich geflogen habe.
Was ebenfalls nicht sehr gut war, ist die Reichweite mit den Stabantennen. Diese endet bei ~100m mit starken Bildstörungen und letztendlich Signalverlust - da war ich ein Paar Mal ganz froh, vom Bildschirm hochschauen und im Sichtflug weiter fliegen zu können, bis das Signal wieder da war. Das kommt allerdings nicht unerwartet - im Gegenteil sind 100m fast mehr als ich den Stabantennen mit 25mw zugetraut hätte. Die PM an rabe2000 bzgl. CL/SPW ist bereits raus
Alles in allem bin ich mit heutigem Testflug sehr zufrieden. Der Copter steht mit neuen Props stabil in der Luft, an PID kann noch etwas geschraubt werden aber zum brauchbaren Fliegen reicht es jetzt schon. Und die FPV-Geschichte hat vom ersten Anlauf recht reibungslos funktioniert - das habe ich nicht unbedingt erwartet, und bin darüber sehr erfreut.
02.03.2013 - geliehene CL/SPW, OSD, gute Bilder im Freien
Dank meister kam ich an ein Satz CL/SPW Antennen, identisch zu den die ich bei rabe2000 bestellt habe, sowie an ein MinimOSD. Der MinimOSD wurde direkt mit der KV-Team-OSD Firmware geflasht (Weiterentwicklung von Rushduino), das Ganze aufgebaut, und heute bei wunderschönem Sonnenwetter in Bad Homburg geflogen.
Die CL/SPW Antennen machen den Unterschied sehr deutlich. Mit Stabantennen war das Bild die ganze Zeit etwas instabil, und bei 100m höchstens war Schluss - Signalverlust. Mit den neuen bin ich auf ca. 250m rausgeflogen, bin ich den Copter nur noch als Punkt im Himmel sehen konnte - das Bild aufm Bildschirm war nach wie vor perfekt. Nur im Blindspot der CL-Antenne unter dem Copter, wenn ich direkt überkopf geschwebt habe, waren Bildstörungen wahrzunehmen.
Das OSD ist eine geniale Addition und macht das Fliegen viel angenehmer, da man immer eine sichere Anzeige für die Lage des Copters hat, sowie eine Höhenanzeige - diese hilft durchaus, daohne ist in großer Höhe sehr schwer zu sehen, ob man gerade im Sink- oder Steigflug sich befindet. Allerdings hat das OSD ein interessantes Problem offenbart, woraus ich daohne wahrscheinlich nicht gekommen wäre: und zwar verstellt sich die Nulllage des ACC in steilen Kurven und bei starken Manövern, sodass die Horizontlinie schief wird und der Copter auch entsprechend schief autolevelt. Sie wird nach einer kurzen Weile wieder gerade, aber solange sie schief ist, muss man aktiv gegensteuern, um den Copter waagerecht zu halten - nervig.
Aktuell in Arbeit
- CL/SPW Antennen von rabe2000 sind bestellt.
Weitere Pläne
- Rahmenverstärkung und Umbau. Da die Motorhalterungen des X525-Frames sich als Schwachpunkte zeigen, werden diese wohl bald entfernt. Die dünnen Alurohre tausche ich dann gegen welche aus dem Baumarkt mit 15mm Kantenlänge. Die Motoren werden dann direkt darauf verschraubt. Was ich genau mit dem Landegestell mache, muss ich noch überlegen - eins muss aber auf jeden Fall her, da ich sonst auf dem Akku aufsetze, was ich ungerne tun würde.
- MultiWii-HoTT. Telemetrie auf der MX-16 ist eine interessante Alternative zum OSD bei FPV. Das Thema bin ich derzeit am untersuchen, wie ich genau vorgehen möchte - gibt nämlich eine Möglichkeit, das Ganze als eine Erweiterung des MultiWii-Codes direkt auf dem FC laufen zu lassen, oder als ein externes Modul mit einem Arduino Pro Micro.
Wie oben erwähnt, werde ich über alle weitere Entwicklungen hier berichten. Über jegliche Kommentare, Kritik, Ideen und Vorschläge würde ich mich freuen.
MfG
Olex
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Aktueller Projektstand: Abgeschlossen, es folgt der Umbau der Komponenten auf den Spider-Quad.
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