QuadroKopter 1 (TD)

QuadroKopter 1 TD topHier ist mein erster QuadroKopter. Inspiriert durch einen Multikopter von WARTHOX (Bilder, Video) habe ich mich auch für diesen Multikopter entschieden. Das gute daran ist, dass ich viele Teile zu einem akzeptablen Preis bei FLYDUINO bekommen habe. Die Software MultiWii für den Flight-Controller ist OpenSource und kostenlos beziehbar. Sie ist mit der GNU GPL v3 lizenziert und somit auch unter den Bedingungen der GPL v3 erweiterbar.

Dieser Multikopter ist relativ einfach zusammenzubauen, zu programmieren und zu konfigurieren. Nach wenigen Tagen konnte ich die Motoren testen und beim nächsten gutem Wetter im Freien starten lassen.

Im Folgenden möchte ich meine Teileliste vorstellen und kurz beschreiben wie ich den QuadroKopter zum fliegen gebracht habe. Zusätzlich habe ich am Ende dieser Seite meine ersten Flüge dokumentiert.

Eigenschaften

  • Gewicht (mit Akku, ohne LEDs, mit 9'' Props): ~705g
  • Gewicht (mit Akku, mit LEDs, mit 9'' Props): ~745g
  • Gewicht (mit Akku, mit LEDs, mit 8'' Props): ~735g
  • Gewicht (ohne Akku, mit LEDs, mit 8'' Props, mit GPS/Vario Modul): ~545g
  • Max. Geschwindigkeit: 55 - 60 km/h
  • Flugzeit (3S 2200mAh): 13 - 15 Minuten
  • Größe: 40cm Achsabstand
  • Motoren: 1100KV T-Motoren

Teileliste

Hier werden alle benötigten Teile für den QuadroKopter aufgelistet. Weitere Informationen über die Stromversorger (LiPo) erhaltet ihr auf der Seite Lader, Netzteil und Akkus. Ich betreibe diesen QuadroKopter mit 3S LiPo Akkus.

Weitere Teile sind noch weiter unten im Abschnitt Erweiterungen aufgelistet. Wenn eine Erweiterung interessant ist, dann können die Teile gleich mitbestellt werden. Die Erweiterungen sind aber alle optional.

FLYDUINO Shop

  • 1x NanoWii.. ATmega32u4 Based MultiWii FC (PR1206)
  • 1x Quadrokopter Rahmen Set 20cm arm (PR1183)
    Besteht aus 4x 20cm Alu Armen und 2 Centerplates mit integrieter Stromverteilung.
  • 4x T-Motor MT2208 1100KV (PR1102)
    Eventuell sollte hier gleich noch ein fünfter Motor als Ersatz geordert werden.
  • 4x Flyduino NFET (HEXFET) 20A ESC SimonK Firmware (PR1248)
    Zuerst habe ich nach den Flyduino 25A ESC SimonK Firmware geschaut. Diese waren aber nicht lieferbar. Nach langen Recherchen im Internet bin ich dann zu den 20A ESC NFET gekommen, welche sehr gut sein sollen. Ich kann bisher auch nichts negatives darüber berichten. Wenn die Herstellerangabe über die maximale Stromaufnahme des MT2208 stimmt, dann reicht sogar ein 12A ESC.
    Ich persönlich würde aktuell nur zu einem ESC mit SimonK Firmware greifen. Das basiert aber nur auf diversen Meinungen in Foren wo ich fast nur positives darüber gelesen habe.
  • 2x 8"x4.5 Carbon verstärkte Propeller Schw. 2 CW and 2 CCW (PR1050)
    Einen Satz zum Probieren und einen weiteren als Ersatz.
  • 2x 9"x4.7 Carbon verstärkt AP Propeller Set Schwarz 2 CW and 2 CCW (PR1124)
    Die 9"x4.7 sollen laut Test (Link) zusammen mit dem T-Motor MT2208 den höchsten Wirkungsgrad haben.
  • 2x 10cm LED Streifen Blau, selbstklebend, schwarz PCB, IP65 (PR1042)
    12V LED-Strips die auch mit der Erweiterungen LiPo Überwachung & LED-Strips verwendet werden können.
  • 2x 10cm LED Streifen rot, selbstklebend, IP65 (PR1041)
    12V LED-Strips die auch mit der Erweiterungen LiPo Überwachung & LED-Strips verwendet werden können.
  • 4x Distanzbolzen 15mm Alu (PR1097)
    Diese werden gebraucht wenn ein kleiner Empfänger (z.B. Graupner GR-12) eingesetzt wird. Der GR-24 ist für einen Unterbau zu groß. Siehe auch die Erweiterung Graupner GR-12 Empfänger.
  • 4x Distanzbolzen 10mm Alu (PR1096)
  • 1x Schrumpfschlauchset 3mm und 8mm ca.20cm Länge (PR1110)
  • 1x AWG 12 Silikon Kabelset Rot Schwarz 20 cm (PR1094)
  • 1x 10cm Servokabel female to female (PR1013)
  • 1x Stiftleiste 10x3 90° gewinkelt (PR1134)
  • 1x Stiftleiste 36x1 (PR1143)
  • 1x XT60 Stecker und Buchse (PR1194)
    Die Buchse habe ich bisher nicht verwendet. Für einen eventuellen Adapter habe ich sie aber trotzdem mitbestellt.
  • 1x Welle für T-Motor 2208 2 Stück (PR1196)
    Ersatz für eventuelle Schäden. Wird aber nicht direkt benötigt.
  • 1x T-Motor Propellermount 2208 (PR1116)
    Ersatz für eventuelle Schäden. Wird aber nicht direkt benötigt.

Conrad

  • 1 Meter Fahrzeugleitung FLRY Schwarz Meterware Leoni (4mm²)
  • 1 Meter Fahrzeugleitung FLRY Rot Meterware Leoni (4mm²)
  • 4x Durchführungstüllen 3 x 5 x 8 x 1,5
    Für die Dämpfung der NanoWii Platine. Es können hier auch andere Materialien verwendet werden.

Die folgenden Teile von Conrad sind optional. Ich habe zwischen der Stromverteiler-Centerplate und der NanoWii Platine eine G3.5 Steckerverbindung eingebaut um die NanoWii direkt ohne die ESCs zu bestromen. Zusätzlich ist es so möglich die NanoWii ohne Löten auszubauen.

  • 1x Graupner G 3,5 Gehäuse (10 St.)
  • 1x Graupner G3,5-Hochstromstecker vergoldet (2 Stück)
  • 1x Graupner G3,5-Buchsen vergoldet (2 Stück)

Sonstige

  • Klettband-Gurt für LIPO-Befestigung ca. 20cm
  • Kabelbinder

Werkzeuge (benötigte und empfehlenswerte)

  • Lötstation und Lötzinn
  • Lötsauger (zum Entlöten von falsch angebrachten Teilen)
  • Seitenschneider normal für z.B. 4mm² Kabel
  • Seitenschneider klein (z.B. Knippex)
  • Abisolierzange (sehr hilfreich)
  • Schraubendreherset (Kreuz, Schlitz nicht dringend notwendig)
  • Inbusschlüsselset
  • Maulschlüssel 5.5
  • Eisen-/ Platisk-Säge klein
  • PC
  • USB-Kabel (Mini USB)

Zusammenbau

  1. Anlöten der Stromkabel die später zum Akku führen
    Hierfür habe ich das AWG 12 (4mm²) Kabel verwendet. Ich habe sie vorerst 20cm lang gelassen und an die Stromverteiler Centerplate angelötet.
  2. Stromkabel (Rot, Schwarz) der ESCs kürzen und abisolieren
    Diese habe ich auf ca. 30mm - 35mm gekürzt und dann die Enden abisoliert.
  3. Anlöten der Stromkabel (Rot, Schwarz) der ESCs  an Stromverteiler Centerplate
    QuadroKopter 1 TD Stromkabel und ESCsDabei habe ich keine Kabel gekreuzt. Somit müssten zwei ESCs mit der Beschriftung nach oben sein und zwei ESCs mit der Beschriftung nach unten. Am Ende hat mit dieser Konfiguration bei jedem Propeller die Laufrichtung gestimmt.


     
  4. Stromversorgungskabel mit G3.5 Steckerverbindung für NanoWii erstellen
    G3.5 StromkabelDie AWG 16 (2,5mm²) Stromkabel, die beim Kürzen der ESCs Stromkabel übrig geblieben sind, habe ich für die Stromversorgung der NanoWii verwendet. Die Kabel haben eine Länge von ca. 6cm. Es müssen zwei Kabel erstellt werden. Eines von der NanoWii mit G3.5 Stecker und eines von der Centerplate mit G3.5 Buchse. Ich verwende auch die G3.5 Gehäuse um ein verpolen zu verhindern.
    Wer die NanoWii über die ESCs mit Strom versorgen möchte, braucht dieses Stromkabel nicht. Dazu bitte in das PDF NanoWii Manual schauen.
  5. Anlöten der NanoWii Stromversorgung auf der Stromverteiler-Centerplate
    Dieses Kabel ist zusätzlich auf die + und - Plättchen, zusammen mit den Akku-Stromkabel auf die Stromverteiler Centerplate angelötet.
  6. Alu-Arme an der Centerplates befestigen
    QuadroKopter 1 TD AluauslegerDie Stromverteiler-Platte habe ich oben mit den Kontakten nach unten montiert. Somit sollten sie recht gut vor nassem Gras geschützt sein. Ein erneutes anlöten zusätzlicher Leitungen oder entlöten erfordert dann aber ein auseinander bauen.
    Die vier inneren Schrauben nicht mit den Muttern befestigen sondern mit den vier 10mm (15mm bei Empfänger-Unterbau) Abstanzbolzen. Das ist für den Aufbau mit der NanoWii Platine. Die unteren Abstandsbolzen im Bild rechts sind nur vorübergehend für die Montage angebracht.
  7. XT60 Stecker an Stromkabel anlöten
    Ich habe die Kabel so gelegt, dass ich den XT60 Stecker später hinten habe. Die Kabel habe ich dann auf Länge geschnitten und den XT60 Stecker angelötet. Den Schrumpfschlauch nicht vergessen.
  8. Motoren an den Armen anschrauben
  9. Die 3 Kabel von den Motoren und ESCs auf Länge kürzen und abisolieren
    Dabei die Kabelenden für die Lötverbindung ein wenig (ca. 5mm) überlappen lassen und das ganze nicht zu straff gestalten.
  10. Verbinden der Kabel zwischen den Motoren und ESCs mittels löten
    QuadroKopter 1 TD ESC-Motor-VerbindungIch habe mich hier für Lötstellen entschieden (Schrumpfschlauch nicht vergessen) da Steckverbindung hier zu viel Platz einnehmen würde. Nachteil ist, bei einem Motortausch immer löten zu müssen. Vorteil ist aber die Einsparung des Platzes und der Kosten für die Steckverbindungen.
    An dieser Stelle bin ich einfach davon ausgegangen, dass die Laufrichtung stimmt wenn ich hier auch keine Kabel kreuze. Bei mir stimmte dieses auch, sollte aber vor dem finalen fertigstellen der Lötstellen (Schrumpfschlauch anbringen) geprüft werden. Der Test geht leider erst mit einsatzbereiter NanoWii und Empfänger.
  11. NanoWii bestücken
    QuadroKopter 1 TD NanoWiiJe nach Empfängerausgang muss die NanoWii anders bestückt werden. Hierzu ist ein Blick in das PDF NanoWii Manual notwendig. Ich habe ein PPM (Summensignal-Empfänger) Graupner GR-24 montiert und dazu 3 gewinkelte PINs aufgelötet. Diese kommen auf die Pins von D7
    Für die vier Motoren habe ich 4x3 90° gewinkelte Pins verwendet. Am einfachsten lassen sich diese Stiftleisten mit einer kleinen Eisensäge kürzen. Zur Not kann auch ein Seitenschneider verwendet werden. Angelötet werden sie dann auf die Pins D9 - D10 - D5 - D6.
    Für die Stromversorgung habe ich von der geraden Stiftleiste 2 Pins mit dem Seitenschneider abgeschnitten und auf die NanoWii gelötet. Daran habe ich dann das AWG 16 (2,5mm²) Stromkabel mit den G3.5 Stecker angelötet. Auch hier den Schrumpfschlauch nicht vergessen.
    Hinweis zum JP1 (USB Stromversorgung bzw. LiPo Stromversorgung): Dieser ist ab der NanoWii Version 1.0 nicht mehr vorhanden. Die NanoWii ist in der Lage über beide Schnittstellen mit Strom versorgt zu werden. Die NanoWii bzw. die USB Schnittstelle geht auch nicht kaputt wenn beide angeschlossen werden. Bei früheren Versionen muss das Manual der NanoWii beachtet werden.
  12. NanoWii befestigen
    QuadroKopter 1 TD NanoWii-BefestigungFür das befestigen der NanoWii auf den Abstandsbolzen habe ich Gummipuffer verwendet. Damit ist die Platine bzw. die Sensoren auf der Platine vor Erschütterung geschützt.



     

Die folgenden Schritte sollten erst nach der Konfiguration, welche im nächsten Abschnitt beschrieben ist, durchgeführt werden.

  1. Empfänger anbringen
    QuadroKopter 1 TD EmpfängerBei meinem Sender war der Graupner GR-24 Empfänger mitgeliefert worden. Dieser ist relativ groß weshalb ich ihn erstmal mit Kabelbinder vor der NanoWii am Rahmen befestigt habe. Zum Schutz habe ich ihn noch mit einer Schaumstoffmatte umwickelt.
    Achtung: Das USB-Kabel muss später noch an die NanoWii angeschlossen werden können.
    Das PPM Signal am Empfänger GR-24 wird am Servoanschluß 8 ausgegeben. Für die richtige Polung an der NanoWii bitte das Datenblatt PDF NanoWii Manual verwenden.
    Mittlerweile habe ich den großen überdimensionierten Empfänger gegen den kleineren 6-Kanal Empfänger GR-12 ausgetauscht. Die Montage ist im Abschnitt Erweiterungen Graupner GR-12 beschrieben.
  2. ESC Kabel verlegen und anschließen
    Bevor die ESC Kabel angeschlossen werden, sollten noch die Plus- (Rot) und Minus- (Braun) Kabel von allen ESCs getrennt werden. (Achtung! Nur wenn die NanoWii über den LIPO versorgt wird. Wenn die NanoWii über einen BEC eines Reglers versorgt werden soll, dann muss bei einem Regler auch das Plus- und Minus-Kabel verbunden werden.) So wird nur das Signalkabel der ESC mit der NanoWii verbunden. Damit diese aber einen besseren Halt bekommen, sollten die Steckkontakte der anderen beiden Kabel aus dem Stecker nicht entfernt werden. Wenn die Kabel durchtrennt werden sollten die Enden der Plus Kabel vor Kurzschluss gesichert werden. Das kann z.B. mit einem Schrumpfschlauch oder auch mit einem kleinem Punkt Kleber aus der Heizklebepistole gemacht werden. Die beiden Kabel können natürlich auch direkt vom ESC abgelötet werden.
    Quadrocopter Motoren-LaufrichtungNun die ESC Kabel verlegen und der Ausrichtung des QuadroKopters entsprechend anschließen. Das Bild rechts zeigt die richtigen Nummern der Pins wie sie angeschlossen werden um den QuadroKopter als X zu Fliegen. Möglich wäre auch eine Quad + Konfiguration. In diesem Fall wäre die Belegung aber gleich. Nur die Ausrichtung vorne ist nicht mehr zwischen 6 und 10 sondern über 6. Die verschiedenen Konfigurationen sind auch in dem PDF NanoWii Manual beschrieben. Im Abschnitt zur Konfiguration unten wird dieses Thema nochmal wichtig.
    Für die richtige Polung an der NanoWii bitte das Datenblatt PDF NanoWii Manual verwenden.
  3. ESCs und Servokabel fixieren
    Die ESCs und Servokabel mit kleinen Kabelbinder fixieren.
  4. Akkubefestigung anbringen
    QuadroKopter 1 TD AkkubefestigungZur Befestigung des Akkus habe ich ein Klettband durch die untere Centerplate geführt. Zwischen Akku und Centerplate habe ich noch eine Schaumstoffmatte gelegt damit der Akku nicht raus rutschen kann.


     
  5. Propeller auf Motoren befestigen
    QuadroKopter 1 TD Propeller auf T-MotorDiesen Vorgang erst vor dem ersten Flug durchführen. Befestigte Propeller können bei der Konfiguration und Tests zu großen Verletzungen führen.
    Das Bild rechts veranschaulicht die Befestigung eines Propellers. Weil kein passender Ring für die Propelleraufnahme dabei war, habe ich die Bohrung eines Ringes ein bisschen vergrößert.

Software und Konfiguration

Um den QuadroKopter überhaupt fliegen zu können muss die NanoWii mit einer speziellen Software wie MultiWii bespielt werden. Im Auslieferungszustand ist nur ein Bootloader auf dem Mikrocontroller der NanoWii drauf welcher als Basis dient um die Software mit der Arduino Entwicklungsumgebung bespielen zu können.
Eingerichtet und Konfiguriert habe ich das ganze unter Windows XP. Das sollte aber auch unter Linux funktionieren, wird hier aber nicht erwähnt.

  1. Arduino Entwicklungsumgebung installieren
    Um die Multikopter-Software MultiWii auf das NanoWii Board zu bekommen, muss die freie Entwicklungsumgebung Arduino heruntergeladen und installiert werden. Sie kann hier heruntergeladen werden. Aktuell war die Version 1.0.3.
    Zum installieren reicht es aus, die ZIP Datei in ein beliebiges Verzeichnis zu entpacken. Ich habe dazu einen Ordner Tools angelegt in dem ich den Ordner arduino-1.0.3 entpackt habe.
  2. MultiWii Software downloaden und Sketch in Arduino öffen
    Die MultiWii Software kann hier bezogen werden. Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Artikels war die Version 2.1 aktuell. Das ZIP Archiv welches zum Download angeboten wird, beinhaltet den Sourcecode und das Konfigurationstool MultiWiiConf
    MultiWiiConf habe ich auch in mein angelegtes Tools Verzeichnis entpackt. Dieses wird aber erst nach dem Software-Upload auf die NanoWii benötigt.
    Für den MultiWii Sourcecode habe ich mir einen weiteren Projektordner (WorkspaceQK1TD\MultiWii_2_1) erstellt, in den ich die Sources entpackt habe.
  3. MultiWii Konfiguration in config.h
    Vor dem Upload auf die NanoWii müssen wir die MultiWii Software mit verschiedenen Parametern konfigurieren. Dazu starten wir Arduino und öffnen das Sketch MultiWii_2_1.ino. Arduino öffnet nun auch alle anderen Dateien die benötigt werden. Die Konfiguration wird nun in der Datei config.h, welche über den Tab ausgewählt werden kann, vorgenommen.
    • Das Statement #define QUADX einkommentieren. Möglich wäre an dieser Stelle auch die Konfiguration QUADP (Quad +). Diese unterscheiden sich ich der Ausrichtung der Flugrichtung vorne. Bei Quad X ist vorne zwischen den beiden Seitenarmen 6 und 10 und bei Quad + ist vorne über den Seitenarm (6) (Siehe auch weiter oben im Abschnitt ESC Kabel verlegen und anschließen).
    • Den Wert MINTHROTTLE habe ich auf den Wert 1100 angepasst. Auch wenn die ESCs mit der SimonK Firmware geliefert werden ist der Wert 1064 zu gering und die Motor gehen aus, wenn kein Gas gegeben wird.
    • Nun muss das Board ausgewählt werden. Dazu das Statement #define NANOWII einkommentieren.
    • Um das PPM Signal meines Graupner GR-24 Empfängers richtig auszuwerten habe ich die Zeile #define SERIAL_SUM_PPM   PITCH,YAW,THROTTLE,ROLL,AUX1,AUX2,AUX3,AUX4 //For Graupner/Spektrum einkommentiert.
    • Zum Schluss noch eine Einstellung für die Sicherheit vor Schäden. Dafür habe ich den Failsafe Modus aktiviert. Das erfolgt durch einkommentieren der Zeile #define FAILSAFE. Die weiteren Einstellungen habe ich bisher noch nicht im Flug getestet. Hinweis: Möglich wäre auch den Failsafe Modus über den Sender-Empfänger zu konfigurieren. Die softwareseitige Lösung ging mir aber leichter von der Hand.
    Sind diese Einstellungen alle vorgenommen kann die config.h gespeichert werden.
  4. Software upload
    Um die Software auf das Board zu bekommen muss ein USB Kabel an die NanoWii angeschlossen werden.
    Bevor die Software auf die NanoWii hochgeladen werden kann, müssen noch zwei Einstellungen vorgenommen werden. Als Board muss unter Tools Board Arduino Leonardo ausgewählt werden und der richtige serielle Port (COM-Port) muss unter Tools Serieller Port COMX ausgewählt werden.
    Ist alles richtig kann nun durch drücken auf den Upload Button das Hochladen der Software gestartet werden.
  5. MultiWiiConf starten und letzte Einstellungen vornehmen
    Nachdem die Software auf der NanoWii hochgeladen wurde, können die letzten Konfigurationen mit dem Tool MultiWiiConf durchgeführt werden. Bevor MultiWiiConf gestartet wird, muss das USB Kabel mit der NanoWii verbunden werden. Ist MultiWiiConf gestartet muss links der richtige COM Port ausgewählt werden was mit einer grünen Einfärbung bestätigt wird. Um nun die Daten aktuell auslesen zu können, muss im unteren Teil noch auf Start gedrückt werden. Jetzt sollten alle Werte angezeigt werden und die Konfiguration kann beginnen.
    • Zum Ein-/ Ausschalten des ACC Modus habe ich dies auf AUX1 gelegt. Dazu einfach auf das HIGH in der Tabelle unter AUX1 drücken. Eine weiße Markierung sollte nun vorhanden sein.
    • Weiter habe ich noch den P-Wert für Roll und Pitch von 4.0 auf 3.5 abgesenkt. Dieses war eine Empfehlung bei kleinen Rahmen wie dieser QuadroKopter ihn hat. Erfahrungswerte kann ich leider nicht geben.
    • Der ACC sollte noch kalibriert werden. Dafür den QuadroKopter auf einer geraden waagerechten Fläche stellen und den Button CALIB_ACC drücken.
    • Um alle Werte auch auf der NanoWii zu speichern muss noch der Button WRITE gedrückt werden.
    Die Daten können auch für ein späteres Laden auf dem PC gespeichert werden. Dazu gibt es oben links die Buttons SAVE und LOAD.
  6. Summensignal (PPM) beim Empfänger aktivieren
    Damit der Empfänger genutzt werden kann, muss das Summensignal aktiviert werden. Beim meinem Graupner GR-24 habe ich es über das Telemetrie Menü des Senders einstellen können. Einfach im Telemetrie Menü EINSTELLEN, ANZEIGEN wählen und mit rechts / links zur Anzeige RX SERVO TEST wechseln. Dann CH OUT TYPE wählen und SET drücken. Nun kann SUMO 12 einstellt werden.
  7. Sendereinstellungen in MultiWiiConf überprüfen
    MultiWiiConf ist glücklicherweise auch in der Lage live die Daten vom Empfänger darzustellen. Das erspart uns das Einstellen des Senders während realer Flüge. Der Empfänger muss dafür mit der NanoWii verbunden werden. Anschießend einfach MultiWiiConf starten und über den richtigen COM Port mit der NanoWii verbinden. Nun noch den Sender einschalten und ihr solltet Reaktionen auf Knüppelbewegungen erkennen können.
  8. ACC Mode am Sender belegen
    Um nun den vorher definierten ACC an AUX1 auch Schalten zu können muss ein Schalter am Sender belegt werden. Dieser muss dem Kanal 5 zugeordnet werden.
    An meiner Graupner MX-20 habe ich dazu unter Gebereinstellungen den Eingang 5 mit dem Schalter 3 (SW3) belegt.
    Ist der Schalter belegt kann es direkt mit dem MultiWiiConf Tool überprüft werden. ACC sollte dann bei betätigen des Schalters zwischen grün (aktiv) und rot (inaktiv) wechseln.
  9. Servoeinstellungen des Senders (Graupner MX-20) anpassen
    Durch das MultiWiiConf Tool habe ich gesehen das zwei Dinge nicht passten. Zum einen waren die Knüppelbewegungen für Yaw und Roll falsch herum und zum anderen wurde der Bereich von 1000 - 2000 nicht ausgenutzt. Hierzu habe ich die folgenden Einstellungen an meiner MX-20 vorgenommen.
    Unter Servoeinstellungen habe ich die Servodrehrichtung für Kanal 2 und 4 geändert.
    Weiter habe ich den Servoweg für alle Kanäle auf 125% erhöht.
    Diese Einstellungen können auch im MultiWiiConf Tool überprüft werden. Der Min-Wert sollte 1000 sein und der Max-Wert 2000. Die Mittelstellung sollte den Wert 1500 haben. Bei einer Toleranz von +/- 20 habe ich keine Auswirkung erkennen können.
  10. Neutralisierung für Throttle (Gas) im Sender entfernen
    Damit der Kopter durch die Mittelstellung des Gasknüppels nicht unbewusst die Motordrehzahl erhöht, sollte die Neutralisierung im Sender entfernt werden. Bei meiner Graupner MX-20 ging das ganz einfach. Wie das gemacht wird, steht in der Beschreibung vom Sender. Zusätzlich habe ich noch die Bremsfeder ein bisschen verstärkt damit der Knüppel nicht einfach runter fällt wenn ich ihn los lasse.
  11. Gasweg auf ESCs anlernen
    Bevor es nun in die Luft geht, müssen die ESCs noch angelernt werden.
    Achtung: Nie mit montierten Propellern durchführen! Verletzungsgefahr!
    Zuerst (falls angeschlossen) den Akku entfernen und das Summensignalkabel von der NanoWii abziehen.
    Zum Einlernen eines ESC muss dieser an den Servoausgang 1 des Empfängers angeschlossen werden, den Gasknüppel des eingeschalteten Senders auf Maximum stellen und dann den Akku anschließen. Nach akustischer Rückmeldung (Piepen) kurz warten (ca. 3 Sekunden) und dann den Gasknüppel auf Minimum stellen. Nun sollte wieder eine akustische Rückmeldung (Piepen) kommen.
    Jetzt noch testen ob der Motor bei leichtem Gas geben anspringt und der ESC ist angelernt.
    Das gleiche noch mit den anderen 3 ESCs durchführen.

Nun kann der QuadroKopter, wenn noch nicht geschehen, fertig zusammengebaut werden. Dazu gehört das anschließen von Empfänger, ESCs, Akku und das montieren der Propeller. Siehe dazu den letzten Teil im vorherigen Abschnitt Zusammenbau.

Erweiterungen

LiPo Überwachung & LED-Strips

QuadroKopter 1 TD LEDTeileliste Spannungsteiler:

  • 56 kOhm Widerstand
  • 33 kOhm Widerstand
  • 5cm 1mm² Kabel Rot
  • 5cm 1mm² Kabel Schwarz
  • 5cm Schrumpfschlauch
  • 1x2 Stiftleiste (für NanoWii)


Teileliste LED-Strips-Ansteuerung:

  • BC337 Transistor
  • BC547 Transistor
  • 2x 10 kOhm Widerstände
  • 4,7 kOhm Widerstand
  • 1A Flink Kleinstsicherung (Optional da viele LED-Strips offene Kontakte haben)
  • 0,14mm² Kabel in verschiedenen Farben
  • 2x4 Stiftleiste (oder Kabel direkt auflöten)
  • 1x3 Stiftleiste (oder Kabel direkt auflöten)
  • 1x1 Stiftleiste (für den NanoWii Port D8)
  • Lochrasterplatine ca. 2,5x5cm
  • Schrumpfschlauch für Platine
  • Kabelbinder (für Montage und Kabelfixierung)


Spannungsteiler
QuadroKopter 1 TD SpannungsteilerDer Spannungsteiler kann wie im NanoWii Manual beschrieben zusammengelötet werden. Ich habe einfach den 56 kOhm Widerstand an einem roten Kabel angelötet. Auf der anderen Seite des Widerstandes habe ich auch wieder ein rotes Kabel und den 33 kOhm Widerstand angelötet. Das schwarze Kabel kommt dann auf die andere Seite des 33 kOhm Widerstandes.

Nun kommt der Schrumpfschlauch komplett über beide Widerstände drüber. Dabei habe ich das rote Kabel, welches zwischen den Widerständen angelötet ist, auf der Seite mit dem schwarzen Kabel raus geführt.

QuadroKopter 1 TD Spannungsteiler 2Jetzt kann das einzelne rote Kabel an den Pluspol des LiPo angebracht werden. Da ich für die NanoWii Versorgung den LiPo verwende, konnte ich direkt mit meinem roten Kabel da ran gehen.

Das rote Kabel auf der anderen Seite wird dann an den Port A3 der NanoWii angeschlossen und das schwarze Kabel wird an GND der NanoWii angeschlossen.

LED-Strips-Ansteuerung
QuadroKopter 1 TD Schaltplan LED AnsteuerungDie LED-Strips-Ansteuerung ermöglicht, dass die LED-Strips dauerhaft leuchten und aus gehen wenn ein Signal (high Pegel) an der NanoWii anliegt. Anders gesagt werden die LED-Strips invertiert angesteuert (low Pegel/kein Signal → LED-Strips an; high Pegel/Signal → LED-Strips aus). Somit würden ohne diese Schaltung die LED-Strips die ganze Zeit aus sein und nur anfangen zu leuchten wenn die Unterspannungswarnung anliegt. Da die LED-Strips auch zur Lageerkennung genutzt werden sollen, wird diese Schaltung eingesetzt.

QuadroKopter 1 TD LED Ansteuerung Platine frontEine Lochrasterplatine sorgt für ein stabilen Aufbau der Schaltung. Es sollte mindestens eine Platine sein die auf einer Seite Cu-Auflagen hat. Darauf können dann die Bauteile möglichst kompakt aufgelötet werden.

Die Kleinstsicherung, welche nicht in der Schaltung enthalten und optional ist, sollte möglichst nahe am +12V PIN/Kabel sein. Ich habe sie verwendet weil meine LED-Strips ziemlich offene Kontakte haben und ich einen Kurzschluss vermeiden QuadroKopter 1 TD LED Ansteuerung Platine backmöchte.

Der PIN1, welcher auf dem Schaltplan zu sehen ist, wird mit dem Port D8 auf der NanoWii verbunden. PIN2 habe ich mit den vier LED-Strips verbunden. Dabei aber auf die richtige Polung achten. Plus und Minus von PIN3 habe ich zusammen mit einem ESC auf der Centerplate angelötet.

MultiWii Konfiguration
Zuerst muss die Erkennung der richtigen Spannung vom Spannungsteiler aktiviert und eingestellt werden. Dafür habe ich die Zeile #define VBAT in der config.h einkommentiert.

Um die Spannungsmessung richtig einzustellen habe ich den Wert VBATSCALE in der config.h auf 123 gesetzt. Ob der Wert stimmt kann mittels dem Tool MultiWiiConf überprüft werden. Jetzt gibt es zwei Möglichkeiten die Ausgangsspannung zu messen. Ich habe dafür meine NanoWii an einem regelbaren Netzteil angeschlossen. Das Netzteil zeigt mir digital die aktuelle Spannung an und ich kann im MultiWiiConf ablesen ob die NanoWii diese auch richtig erkennt. Eine andere Möglichkeit ist, dass anschließen eines Akkus, wobei aber vorher oder während der Akku angeschlossen ist die Spannung mit einem Multimeter gemessen werden muss. Die gemessene Spannung muss dann auch wieder mit der erkannten Spannung in MultiWiiConf übereinstimmen. Ideal ist es wenn die Spannung in dem Bereich eingestellt wird wo später die Schwellwerte für die Unterspannungswarnungen liegen. Bei mir ist dieser Bereich von 9,3V – 10,5V. Wird ein voller Akku genommen, dann kann es passieren, dass bei ~12,6V die Spannung richtig erkannt wird, aber im unteren Bereich sich wieder eine Abweichung von z.B. 100mV – 200mV ergeben kann.

Nun können die 3 Warnlevel (VBATLEVEL1, VBATLEVEL2 und VBATLEVEL3) eingestellt werden. Es können natürlich auch die Default-Werte verwendet werden. Mir waren die Default-Werte ein bisschen zu konservativ warum ich sie folgendermaßen einstellte:
#define VBATLEVEL1_3S 105 // 10,5V
#define VBATLEVEL2_3S 99 // 9,9V
#define VBATLEVEL3_3S 93 // 9.3V

Wie oben beschrieben ist die LED-Ansteuerung auf dem D8 der NanoWii angebracht. Um diesen auch zu nutzen muss die Zeile #define D8BUZZER einkommentiert werden. Dann noch die Zeile #define BUZZER einkommentieren und das Ganze kann aufgespielt werden.

Wem die Blinkcodes nicht gefallen bzw. zu uneindeutig sind kann diese auch noch anpassen. Mir waren die Unterschiede der 3 Warnlevel nicht ausreichend eindeutig, warum ich den Level 2 angepasst habe. Diesen habe ich in dem Sketch buzzer.c im Bereich Priority driven Handling angepasst. Ersetzt habe ich den beep_code in der Zeile else if (warn_vbat == 2) beep_code('S','S','M','D'); durch den beep_code('S','S','S','S'). Somit habe ich nun nach dem anfänglichen leichtem Blinken (Level1) ein schnelles Blinken (Level2) was mich dann wirklich zum Landen auffordert.

Graupner GPS/Vario Sensor Modul

Graupner GPS/Vario Sensor ModuleTeileliste:

  • Graupner GPS/Vario Module (33600)
  • 1x2 Stiftleiste (separat Power)
  • 1x2 Buchsenleiste (separat Power)
  • Kabelbinder (für Montage)
  • Schrumpfschlauch

Der 5V Spannungregler auf der NanoWii ist leider nur in der Lage 150mA zu liefern. Davon nimmt der GR12 allein schon 70mA. Da das GPS/Vario Modul weitere 110mA benötigt, kann dieser nicht mehr über den Empfänger versorgt werden. Um das GPS/Vario Modul trotzdem zu nutzen, habe ich die 5V von einem BEC, welche auf den ESCs integriert sind, verwendet. Dazu einfach eine 1x2 Buchsenleiste an Plus und Minus des BEC anbringen. Die Kabel Plus (rot) und Minus (braun) vom GPS/Vario Modul müssen nun vorsichtig mit einem Seitenschneider am besten direkt an der Buchse durchtrennt werden. Das Signalkabel (orange) muss aber noch in der Buchse bleiben. Die Enden des Plus- und Minuskabels können nun auf die 1x2 Stiftleiste angelötet werden. Hierbei nicht vergessen den Schrumpfschlauch vorher rauf zu machen. Der Stecker mit dem Signalkabel kann nun an den Telemetrieeingang des Empfängers angeschlossen werden und die Plus-Minus Stiftleiste wird mit der Buchsenleiste verbunden.

Bei meinem GR-12 musste ich noch im Telemetrie-Menü des Senders den Telemetrie-Eingang am Empfänger aktivieren. Standardmäßig wird dieser für einen Servo verwendet.

Für die Aufzeichnung der Daten muss die Fluguhr gestartet werden. Nur dann zeichnet der Sender (MX-20) die Daten auf und speichert sie auf der MicroSD-Karte.

An der MX-20 können dann auch noch verschiedene Warntöne bei z.B. überschreiten einer definierten Distanz oder Höhe eingestellt werden. Dabei hilft dann aber auch die Beschreibung vom GPS/Vario Modul.

Graupner GR-12 Empfänger

QuadroKopter 1 TD mit Graupner GR-12Als Ersatz für den überdimensionierten GR-24 habe ich mir den Graupner GR-12 angeschafft. Dieser hat 6 Kanäle welche für die Ansteuerung dieses QuadroKopters völlig ausreichend sind. Der große Vorteil beim GR-12 sind sein Außenmaße, welche so klein sind, dass er zwischen der NanoWii und der Centerplate angebracht werden kann. Dazu muss die NanoWii nur auf 15mm Abstandhalter befestigt werden.

QuadroKopter 1 TD mit Graupner GR-12 2Bei diesem Empfänger kommt das PPM (Summensignal) auf dem Port 6 raus. Dieses muss auch wieder über den Sender aktiviert werden.

Der Empfänger hat auf dem Port 5 auch einen Telemetrieanschluss. Standardmäßig ist dieser Port aber für einen Servo und muss über das Telemetriemenü des Senders umgeschaltet werden.

Landegestell

Quadrocopter LandegestellTeileliste:

  • Landegestell für Quad (PR1181)
  • 4 Kabelbinder

Die Montage ist recht einfach. Ich habe das Landegestell einfach mit 4 Kabelbinder angebracht. Dabei habe ich die Kabelbinder so weit auseinander gemacht, dass der Akku noch dazwischen passt und nicht auf einem Kabelbinder aufliegt.

Tests/ Flugtagebuch

Motorentest (ohne Propeller)
Als erstes habe ich einen Test der Motoren ohne Propeller durchgeführt. Somit konnte ich schon überprüfen ob die Laufrichtungen stimmen und ob der ACC Mode funktioniert. Zusätzlich konnte ich schon überprüfen ob der QuadroKopter richtig auf die Knüppelbewegung (Throttle, Yaw, Pitch, Roll) am Sender reagiert.

Test im Schlafzimmer
Hier ein kleines Video in dem ich den QuadroKopter ein erstes mal teste. Das tue ich im Schlafzimmer, weil ich es nicht mehr abwarten konnte und hier nicht viel kaputt gehen kann. Was man hier erkennt ist, dass die Einstellung für MinThrottle noch nicht richtig eingestellt ist. Darum gehen die Propeller immer aus wenn kein Gas gegeben wird. Vielleicht war das auch gut so wink.

Erster Flug im Freien
Nachdem dann kein Regen mehr vom Himmel kam, habe ich es gewagt ihn steigen zu lassen. Dazu bin ich extra weit in eine abgelegene Gegend gefahren um keine Schäden zu verursachen. Zum Glück war die erste Landung ohne Schäden. Es war aber knapp.

Zweiter Flug im Freien mit Video
Hier nun mein zweiter Flug im Freien welcher auch wieder gefilmt wurde. Die Landung am Ende war auch nicht die Beste blush.

Dritter Flug im Freien mit Video
Im dritten Flug ist einigermaßen zu erkennen wie agil und schnell der kleine QuadroKopter ist. Die Landungen klappen auch schon besser.

Ausflug in einen Baum beim viertem Flug
Beim vierten Flug war es dann soweit, der QuadroKopter hat einen Ausflug in einen Baum gemacht. Wahrscheinlich weil gerade dieses mal keine Kamera dabei war. Naja, außer ein paar Äste die dem Baum jetzt fehlen sind erstaunlicherweise die Schäden sehr gering. Nur ein Motor hat ein bisschen mehr Spiel im Lager. Sogar die Propeller sind alle ganz geblieben.

Erste Loopings
Nach ein paar Flügen habe ich mich getraut kurz im Acro Modus (ACC aus) zu Fliegen und habe ein paar Loopings hinbekommen.

Heftiger Crash
Jetzt ist es passiert, an einem schönen Sonntag ist der QuadroKopter mit 84 km/h (laut Graupner GPS/Vario Modul) aus rund 40 m Höhe in den Schnee geflogen. Es hat auch heftig gekracht und ich habe nur noch Teile fliegen sehen.
Der entstandene Schaden:

  • Ein Ausleger gebrochen
  • Antenne vom Empfänger abgerissen
  • XT60 Stecker (Isolierung beschädigt)
  • Motorwelle verbogen
  • 4 Propeller

Der Schaden war tatsächlich nicht so groß wie ich erst vermutet habe.
Hier ein paar Bilder:

QuadroKopter 1 TD Absturzdiagram (Geschwindigkeit / Höhe)

QuadroKopter 1 TD Absturz (Akku)

QuadroKopter 1 TD Absturz 1

QuadroKopter 1 TD Absturz 2

Der Motor, welcher auf dem letzten Bild gut zu sehen ist, habe ich wieder zum laufen bekommen. Wegen der noch vorhanden Unwucht muss ich noch die Welle wechseln.

4 Akkus ohne Probleme geflogen
Nachdem ich innerhalb einer Woche den Schaden reparieren konnte, habe ich gleich 4 Akkus leer geflogen. Ganz ohne Probleme. Loopings waren auch schon einige dabei. Das schweben im Acro-Mode funktioniert jetzt schon ganz gut.
Im Moment fliegt auch gerade das Graupner GPS/Vario Modul mit. Dieses liefert mir einige interessante Daten.

QuadroKopter 1 TD GPS Log

QuadroKopter 1 TD GPS Log 2

Hier habe ich eine maximale Höhe von 126 m erreicht. Dagegen sieht die maximale Geschwindigkeit von 59 km/h recht wenig aus.