Quadrocopter #1: Aktive Schwingungsminderung an einem Quadrocopter – Einführung

Hallo OpenAdaptronik Leser und Interessierte.

Dies ist mein erster Beitrag also werde ich mich zuerst vorstellen. Ich studiere zurzeit an der TU Darmstadt das Studienfach Mechatronik. Fange jetzt eine Masterarbeit bei dem Fraunhofer Institut LBF an. Mein spannendes Thema ist, wie der Titel schon verraten hat, aktive Schwingungsminderung an einem Quadrocopter. Das bedeutet, dass ich einen Quadrocopter aufbauen werde, für diesen eine Schwingungsanalyse machen werde und anschließend ein aktives System entwickeln werde, welches die Schwingungen der Rotoren minimiert.

Während meiner Arbeit werde ich euch meinen aktuellen Stand berichten. Ihr könnt gerne kommentieren und auch Vorschläge für Verbesserungen machen. Am Ende wird daraus eine Anleitung entstehen, wie sich jeder Maker zuhause  ein aktives System für die Schwingungsminderung für einem Quadrocopter bauen kann.

Ich werde euch kurz vorstellen welche Bauteile zu einem Quadrocopter gehören.

• Motor: Bürstenloser Gleichstrommotor
• Motorregler: ESC (Elektronic speed control): eine rechteckförmige dreiphasige Wechsalspannung wird aus einer Gleichspannung erzeugt. Die Freqenz ist mit der Drehfrequenz des Rotors identisch.
• Flugsteuerung: Die Flugsteuerung ist das „Herz“ bzw. das „Gehirn“ der Drohne. Hier sitzen verschiedene Sensoren (Beschleunigungssensor, Gyrometer, Barometer). Anhand von den ankommenden Befehlen und des aktuellen Zustandes wird eine Regelung eine optimale Drehzahl ermitteln und diese an den Motorregler weiterleiten. Dies geschieht mehrere hunderte male in der Sekunde.
• Empfänger: Ankommende Signale vom Sender werden empfangen und an die Flugsteuerung weitergeleitet.
• Akku: Energieversorgung
• Rahmen
• Propeller

 

Auswahl der Komponenten:

Bei der Auswahl der Komponenten muss sich jeder bewusst werden, was die Drohne können bzw. machen sollte.  Anhand dessen werden dann Anforderungen bestimmt.
Dies sind unsere wichtigsten Anforderungen:

• Gesamt Fluggewicht unter 2 kg (Damit jeder mit der Drohne fliegen kann ohne Kenntnissnachweis (aktuelle Drohnenverordnung))
• Zusatzgewicht für die Drohne mindestens 500g-600g

Anhand diesen Anforderungen spielt das Gewicht und die Leistung die oberste Priorität. Das bedeutet, dass die Drohne höchstens 1300g wiegen muss und dennoch flugfähig sein muss mit einen Zusatzgewicht von 700g.  Ausgehend von dieser harten Anforderung wurden zwei Kombinationen zusammengestellt, welche im nachfolgenden Link einsehbar sind. Da für uns das Gewicht oberste Rolle spielt, wurde die Variante 1 Ausgewählt.

Zusammenstellung des Quadrocopters

In den nächstens Posts wird der Zusammenbau der Drohne und die Entwicklung des aktiven Systems folgen.

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