Quadrocopter für Luftaufnahmen – Teil 1

Ich habe mir ein kleines Zwischenprojekt gesucht, das sich da nennt: Quadcopter bzw. Quadrocopter. Ich hatte mir immer vorgestellt, eine Kamera unter einen meiner Helis zu hängen. Im Laufe der Zeit ist mir aber klar geworden, dass ich noch sehr viel üben muss, bis ich einen Heli so sauber steuern kann, dass sich Luftaufnahmen lohnen werden. Da mich Quadcopter schon immer mal gereizt haben, werde ich mir nun einen kleineren in der 45cm Klasse bauen. Er wird ein Kameragestell mit Nick- und Rollausgleich bekommen und mit 4 Motoren ausgestattet sein. Als Kamera wird vorerst meine GoPro HD Hero herhalten müssen.

Was braucht man nun für so einen Quadcopter?

Zuerst einmal die Elektronik, die später die Motoren im Copter ansteuert. Man benötigt ein paar Motoren, einen Rahmen, in dem man alles einbauen kann, Regler, Kabel und Kleinkram. Aktuell sieht die Liste der benötigten Teile so aus:

  • 1x Plejad Celaeno Board mit 3-Achs Beschleunigungssensor, Luftdrucksensor, LCD Terminal, USB-Programmer, Vibrationsdämpfer, Kunsstoffschrauben
  • 4x Regler Robbe Roxxy BL-Control 720
  • 4x Motor Robbe Roxxy BL-Outrunner 2827/34
  • 4x Propellerpaar EPP1045 CF von Mikrokopter
  • 4x Mitnehmer 1045/3 von Mikrokopter
  • 2x 3S LiPo mit 2200 mAh als Flugakku
  • 1x 1hoch4 Spektrum2PPM Signalwandler
  • 1x Spektrum DSM2 Satellit
  • Quadcopter Rahmen, z.B. Plejad Midi oder pvl Motoren Quadro Sport AE
  • Kamerahalterung, z.B. Plejad oder pvl Motoren
  • 2x Robbe FS 61 BB Carbon für das Kameragestell
  • Goldkontaktstecker 3mm, Silikonkabel, Schrumpfschlauch, Kabelbinder, Lötstation, GoPro Tripod Mount, Stativschraube

Als Fernbedienung nutze ich wieder meine Graupner MX-22. Heute habe ich nun angefangen, die Elektronik zu löten. Da ich noch auf ein Bauteil warte, habe ich sie nur teilweise gelötet. Ein paar Bilder davon, kann man sich in der Galerie ansehen.

Die auf der Plejad Webseite bereitgestellte Dokumentation ist sehr ausführlich. Es sollte damit quasi idiotensicher sein, die Steuerungselektronik zu löten.

Erstflug Mikado Logo 500 SE

Soeben komme ich vom Erstflug mit dem Logo 500 SE zurück. Eigentlich wollte ich auf dem Bolzplatz in Güntersleben fliegen. Auf den benachbarten Plätzen waren aber noch Spieler unterwegs. Somit schien mir der alte Platz durch seine räumliche Nähe v.a. wegen möglicher Unfallgefahren ungeeignet. Allerdings ist das bei uns im Ort auch die einzige Möglichkeit, eine einigermaßen glatte Wiese zum Starten und Landen zu bekommen.

Also bin ich Richtung Ochsengrund gefahren und habe mir dort eine Wiese gesucht. Die Auswahl ist extrem beschränkt, denn meist sind es ehemalige Äcker, auf denen man den Heli nicht gerade hinstellen kann. Nach längere Suche habe ich einen passenden Platz gefunden, der nicht ganz so huckelig ist. So lange das Gras noch niedrig genug ist, werde ich dort fliegen gehen.

Nun zum Logo 500 SE. Den Heli habe ich daheim sauber eingestellt, in der Hoffnung, keine Probleme beim Erstflug zu bekommen. Eigentlich hat mich nur eine Sache gestört, nämlich die leichte Hecklastigkeit. Mal schauen, ob ich das Problem beheben kann, denn ich fliege den Logo nur mit 6S und kann den Akku nicht beliebig weit nach vorne herausstehen lassen.

In der Luft erwies sich der Heli als recht direkt, obwohl ich schon ziemlich viel Expo im Sender eingestellt hatte. Er folgte auf meine vorsichtigen Steuerbefehle sofort, was mir sehr gefällt. Nach etwa 5 Minuten bemerkte ich ein leichtes Pumpen am Heck. Ich landete gerade noch rechtzeitig, denn das Heckrohr hatte sich gelöst und die Spannung des Zahnriemens lies nach.

Somit war mein Erstflug auch schon nach diesen wenigen Minuten vorbei.

Logo 500 SE – VStabi – MX-22 Konfiguration

Heute einmal nichts vom Bagger. Stattdessen ein Artikel über die Einstellungen meiner Graupner MX-22 in Verbindung mit dem VStabi V5.0 in einem Logo 500 SE. Der Logo soll mit wenig Drehzahl geflogen werden, deshalb sind halbsymmetrische Spinblades verbaut und die Regleröffnung ist recht gering. Bei Gelegenheit wird ein anderer Motor eingebaut, der weniger Umdrehungen pro Volt liefert. Der Spielraum ist dann größer, was die Regleröffnung für geringe Rotorkopfdrehzahlen angeht.

Zuerst die Konfiguration des Helis:

  • Mikado Logo 500 SE
  • 600 mm Spinblades halbsymmetrisch
  • 105 mm Edge Heckrotoblätter
  • Mini VStabi “Blueline” 5.0 Express
  • Motor: Scorpion HK4025-1100
  • Regler: Robbe Roxxy BL Control 9100-12 Opto
  • Servos: 3 x Savox SC-1257 und 1x Savox SH-1290 MG
  • Mikado 04021 Carbon Servoarme Futaba, 20 mm
  • Empfängerakku MTTEC HPcells LiPo 1800 mAh 2S1P 7,4V 25C/50C
  • BEC: Castle Creations CC BEC Pro Revision 2
  • Flugakku: 6S1P 4000 mAh

Das VStabi habe ich ganz regulär mit dem Assistenten in der Software eingestellt. Die Werte, die sich hier ergeben, sind von Heli zu Heli meist etwas unterschiedlich. Zeigen möchte ich hier jedoch die Konfiguration der MX-22, damit Einsteiger eine erste Idee davon bekommen, wie man den Sender programmiert bekommt.

Grundeinstellungen Modell

  • Modellname: Logo 500 SE
  • Steueranordnung: 2
  • Modulation: PPM18 (Ich nutze ein Spektrum Modul, deshalb dieser Wert)
  • Trimmschritte: 1 1 1 1

Helityp

  • Taumelscheibentyp: 1 Servo (Flybarless Voraussetzung)
  • Rotor-Drehrichtung: rechts
  • Pitch min: hinten
  • Expo Gaslimit: 0%

Servoeinstellung

Servo 1, Servo 2, Servo 3 und Servo 4: Umkehrung, Mitte und Servoweg ergeben sich aus dem Aufbau des Modells. Hier meine Werte:

  • Servo 1: => | -10% | 117% 116% | 150% 150%
  • Servo 2: <= | +10% | 120% 116% | 150% 150%
  • Servo 3: => | -10% | 123 % 116% | 150% 150%
  • Servo 4: <= | +9% | 117% 118% | 150% 150%

Gebereinstellungen

Mit Schalter 2 (SW2) wird der Gaslimiter auf Kanal 12 betätigt. Position 0 bedeutet -100% auf Kanal 12 und Position 1 bedeutet 100% auf Kanal 12. Man schaltet darüber also nur den Motor aus und ein. Die Gyroempfindlichkeit auf Kanal 7 ist fest über den Offset Wert auf +39% gesetzt. Das gibt laut der VStabi Software die gewünschte Heckempfindlichkeit für den Logo 500 SE.

  • Gyro 7: frei | +39% | +100% +100% | 0.0 0.0
  • Gasl. 12: SW2 | 0% | +100% +100% | 0.0 0.0

Sonderschalter

Mit Schalter 7 (SW7) wird Autorotation ein- und ausgeschaltet.

  • Autorotation: SW7

Phaseneinstellung

  • Autorot: Autorot | 0.0s
  • Phase 1: normal | 0.0s

Dual Rate & Expo

Mit dem Schalter 1 (SW1) wird Expo geschaltet. Position 0 des Schalters bedeutet aus, Position 1 bedeutet an (50% Expo). 

SW1 Position 0 und SW7 Position 0 -> Kein Expo und Flugphase “normal”

  • Roll: 100% | SW1 (Pos 0) 0%
  • Nick: 100% | SW1 (Pos 0) 0%
  • Heckrotor: 100% | SW1 (Pos 0) 0%

SW1 Position 1 und SW7 Position 0 -> 50% Expo und Flugphase “normal”

  • Roll: 100% | SW1 (Pos 1) 50%
  • Nick: 100% | SW1 (Pos 1) 50%
  • Heckrotor: 100% | SW1 (Pos 1) 50%

SW1 Position 0 und SW7 Position 1 -> Kein Expo und Flugphase “Autorotation”

  • Roll: 100% | SW1 (Pos 0) 0%
  • Nick: 100% | SW1 (Pos 0) 0%
  • Heckrotor: 100% | SW1 (Pos 0) 0%

SW1 Position 1 und SW7 Position 1 -> 50% Expo und Flugphase “Autorotation”

  • Roll: 100% | SW1 (Pos 1) 50%
  • Nick: 100% | SW1 (Pos 1) 50%
  • Heckrotor: 100% | SW1 (Pos 1) 50%

Helimischer

Der Mischer “Kanal 1 -> Gas” gibt die Regleröffnung vor. Da der Regler im Governer Mode arbeitet, sich also selber um den Ausgleich der Drehzahl kümmert, kann hier eine simple horizontale Gerade gewählt werden. Gas liegt auf Kanal 6 und wird einerseits durch den Mischer “Kanal 1 -> Gas” und durch den Gaslimiter (SW2) bzw. den Autorotationsschalter (SW7 ) beeinflusst. Ist der Gaslimiter-Schalter auf 0, also auf Kanal 12 ein Wert von -100%, ist auch Kanal 6 auf -100%. => Motor ist aus. Das Selbe gilt für den Autorotationsschalter. Ist dieser auf 1, ist Kanal 6 automatisch auf -100%.

  • Pitch: Diagonale von -100% bis +100% (Autorotation und normale Flugphase)
  • Kanal 1 -> Gas: Auf allen Punkten -70% (Normale Flugphase; Bei Autorotation ist der Motor aus; Geringe Rotorkopfdrehzahl; Der Regler läuft im Governer Mode)

Schalter Zusammenfassung

SW1 – Expo:

  • Position 0 -> Kein Expo -> direkte Steuerung
  • Position 1 -> 50% Expo -> sanfte Steuerung um den 0 Punkt herum

SW7 – Autorotation:

  • Position 0 -> Flugphase normal (Keine Autorotation) -> Kanal 12 +100% -> Kanal 6 -70% -> Motor dreht
  • Position 1 -> Autorotation -> Kanal 6 -100% -> Motor dreht nicht

SW2 – Gaslimiter:

  • Position 0 -> Kanal 12 -100% -> Kanal 6 -100% -> Motor dreht nicht
  • Position 1 -> Kanal 12 +100% -> Kanal 6 – 70% -> Motor dreht

SW7 überschreibt grundsätzlich SW2. Der Motor dreht also nur, wenn SW7 auf 0 und SW2 auf 1 steht. Somit ist es deutlich unwahrscheinlicher, dass der Motor unbeabsichtigt anläuft.

Logo 500 SE – Baustufe 5 Abschluss

Nach ein paar Tagen Pause, habe ich nun den Logo 500 SE fertig gestellt. Das VStabi, die Spektrum Satelliten und die Verkabelung sind an ihrem Platz.

Die Einstellung der Taumelscheibe war etwas kniffelig, da ich meinen Anspruch, sie absolut exakt einzustellen, nicht gerecht werden konnte. Ohne Rechts-Links-Gewinde an der Anlenkung, ist man darauf angewiesen, mit minimal halben Umdrehungen der Kugelköpfe, die Länge zu verändern. Offiziell sollte man sogar nir volle Umdrehungen nutzen, da die Kugelköpfe nur in einer Richtung auf die Kugeln gedrückt werden sollen. Außerdem hat mir die passende Trueblood-Lehre gefehlt (passend dürfte eine für den T-Rex 600 sein), so dass die Taumelscheibe nicht 100%ig exakt eingestellt ist.

Die Programmierung meines MX-22 Senders ging leichter von der Hand, als ich dachte.  Jetzt warte ich nur noch auf besseres Wetter, um den Jungfernflug durchführen zu können. 🙂

Logo 500 SE – Baustufe 4 Regler

Als Regler habe ich nicht den im Baukasten beiliegenden Kontronik Jive 100+ LV verwendet, sondern einen Robbe Roxxy BL-Control 9100-12 Opto. Ich habe mit diesem Regler schon sehr gute Erfahrungen gemacht und er hat im Gegensatz zum Jive auch schon einen Kühlkörper samt Lüfter an Board. Außerdem habe ich schon den Programmer für den Regler, so dass auch die Programmierung leicht von der Hand geht. Negativ ist, dass er kein BEC mitbringt und ich somit gewzungen bin, einen 2S LiPo an einem Castle Creation CC BEC Pro 2  als Empfängerstromversorgung einzusetzen.

Logo 500 SE – Baustufe 3 Antrieb und Rotorkopf

Im dritten Bauabschnitt habe ich den Zahnriemen durch das Heckrohr gefädelt, was mit den beliegenden Carbonstangen recht gut geht. Einbau des Riemenrads und Zahnrads auf der Rotorwelle war in kurzer Zeit erledigt. Der Rotorkopf stellt mich ebenfalls vor keine großen Schwierigkeiten. Bei den Blatthaltern ist zu beachten, dass die Drucklager wirklich korrekt eingebaut werden und leicht gefettet sind. Hier bitte große Sorgfalt walten lassen.  Taumelscheibe und Taumelscheibenmitnehmer sind jeweils aus wenigen Teilen flott montiert. Entgegen der Bauanleitung natürlich erst Taumelscheibe, dann Taumelscheibenmitnehmer und erst zum Schluß den Rotorkopf auf die Welle stecken.

Als Motor kommt ein Scorpion HK4025-1100 zum Einsatz. Er ist mit seinen 1100 U/min/V nicht der ideale Motor für mein Low RPM Setup, aber für den Anfang sollte es reichen. Später hat es sich herausgestellt, dass ich mit diesem Motor und einem 13er Ritzel immerhin auf knapp unter 1200 U/min am Rotorkopf kommen kann. Nicht optimal, aber schon ganz gut. Mittefristig wird der Motor jedoch gegen einen Scorpion HK4025-890 oder -740 getauscht, damit ich mit der Drehzahl weiter runter komme.

Auf den Foto sieht man auch die Servos, die ich an der Taumelscheibe montiert habe. Es handelt sich um 3x Savöx SC-1257 TG.

Logo 500 SE – Baustufe 2 Heck

Im nächsten Schritt begann ich den Zusammenbau des Hecks. Teile der Heckrotorwelle waren schon ab Werk montiert, wobei ein falsches Kugellager auf der Welle aufgepresst war (siehe 1. Foto). Ich habe das Lager entfernt und durch das laut Bauplan erforderliche ersetzt. Als nächstes konnte der Heckrotorhalter montiert werden. Nach Montage der Carbonteile und Halterungen war der Bauabschnitt auch voerst beendet.

Logo 500 SE – Baustufe 1 Rahmen

Die Beutel für die erste Baustufe sind schnell zusammengesucht. Herausragen tun da natürlich die beiden Seitenteile, die aus Kunststoff gefertigt sind (teilweise recht scharfkantig). Bis jetzt hatte ich nur mit Kohlefaser- und Aluminium-Chassis zu tun. Umso gespannter war ich auf das Kunststoff-Chassis, von dem man meist nur Gutes hört.

Es macht einen robusten und verwindungsarmen Eindruck. Was mir jedoch den letzten Nerv geraubt hat, war das Verschrauben mit den 14 Stoppmuttern. Grund waren v.a. zwei unsauber gefertigte Mutternaufnahmen, in denen die Muttern nicht richtig saßen und daher sich erst nicht festziehen ließen.

Was mich auch etwas stört, ist der Bauplan bzw. die Größe der Abbildungen/Bezeichnung der Teile. Ohne entsprechend Gehirnschmalz und Überlegung ist nämlich nicht immer ersichtlich, wo was hingehört. Dies gilt für die Stoppmuttern genauso, wie für die Schrauben. Es wäre sicherlich kein Drama gewesen, alle Schrauben im Bauplan mit Maßangaben zu versehen. Sind z. B. drei Typen von Schrauben vorgesehen, sind zwei Typen mit Maßangaben im Plan versehen. Somit müssen alle anderen Schrauben dem dritten Typ entsprechen. Klingt logisch, wäre aber dennoch schön, wenn alles sauber bezeichnet wäre.

Da ist das Ding – Mikado Logo 500 SE

Soeben hat DHL mir ein Paket gebracht. 🙂 Drin war ein Mikado Logo 500 SE und allerlei Zubehör:

  • Mikado Logo 500 SE
  • Mini VStabi “Blueline” 5.0 Express
  • Motor: Scorpion HK4025-1100
  • Regler: Kontronic Jive 100+ LV
  • Servos: 3 x Savox SC-1257 und 1x Savox SH-1290 MG
  • Mikado 04021 Carbon Servoarme Futaba, 20 mm
  • Rotorblätter: Spinblades 600 mm, halbsymmetrisch
  • BeastX Bevel Box inkl. Montagerahmen
  • Loctite 243
  • RJX-Hobby T6014 Taumelscheibenlehre
  • RJX-Hobby T6006 Reibahle für Kugelpfannen
  • Mikado 04368 Anti-Rutsch Akkuklettband
  • Kunststoffschrauben M3 x 20
  • RJX-Hobby T6020 Innensechskantschlüsselsatz
  • 5-Minuten-Epoxy 100 Gramm
  • Mikado 04263 Transporthalter Logo 500/500 SE
  • 6 Paar 4 mm Goldkontaktstecker/-Buchse
  • Gewebeschutzschlauch, Kabelbinder, Klettband
  • Robbe Roxxy BL Control 9100-12 Opto
  • Empfängerakku MTTEC HPcells LiPo 1800 mAh 2S1P 7,4V 25C/50C
  • BEC: Castle Creations CC BEC Pro Revision 2 inkl. USB Programming Kit
  • Öl für Scorpion Brushless Motoren

Wer sich jetzt fragt, wieso ich zwei Regler in der Liste stehen habe, bekommt nun gleich die Antwort. Ich habe in meinem großen Vario Trainer schon den Roxxy verbaut und gute Erfahrungen gemacht. Außerdem habe ich den passenden Programmer, was mir das Leben auch beim Logo sehr erleichtern dürfte. Zu guter letzt ist der Roxxy BL Control 9100-12 Opto auch noch Teillastafest, was meinem Ziel eines Low RPM Setups sehr entgegen kommt. Der Kontronik Jive 100+LV wird also gleich wieder verkauft.

Das V-Stabi wird wohl auch in den Verkauf gehen, denn ich möchte den Helicommand HC-3SX als Flybarless-Elektronik einsetzen. Als Fernbedienung werde ich wieder meine Graupner MX-22 nutzen. Als Empfänger fungiert der Helicommand in Verbindung mit zwei Spektrum Satelliten.