Quadrocopter #4: Zusammenbau

Hallo an alle Interessierten und Maker,

heute werde ich ein wenig darüber berichten, wie der Zusammenbau der Quadrocopters war und worauf man achten sollte.
Damit erstmal alle auf gleichen Stand sind, erkläre ich nochmal kurz den Sinn hinter dem Bau Drohne (erster Beitrag).

Die Propeller bringen die Arme des Quadrocopters in Schwingungen (dies kann man reduzieren, indem man die Propeller und Motoren auswuchtet). Wenn man eine Kamera an der Drohne hat, werde die Schwingungen bis zu der Kamera geleitet. Bei dieser entsteht bei dem Filmen ein sogenannter Jello Effekt. Ein ziemlich unschöner Effekt. Es gibt verschiedene Methoden, wie dieser entfernt oder reduziert werden kann. Der Ansatz die Kamera aktiv zu dämpfen wurde noch nicht angewendet (zumindestens habe ich es im Internet nicht gefunden).

Im Prinzip ist der Zusammenbau an sich nicht kompliziert, nur ein wenig zeitaufwendig wenn man es alles sauber und ordentlich zusammenlöten will. Schaut euch am besten einige Videos in Youtube an wie man richtig lötet.

Zunächst schematisch der Aufbau einer Drohne und der wichtigsten Komponenten. (unsere Komponenten Variante 1)
BLDC (Brushless DC Motor)

ESC (Electronic speed control)

Hier eine beispielhafte Auswahl der Komponenten:

Der Rahmen (Flame Wheel F450) hat bereits ein PCB (Power Curcuit Board), in anderen Worten es gibt weniger Kabelsalat. Wenn der Rahmen kein PCB hat dann unbedingt eins kaufen und direkt mit Strom und Spannungsmesser (Für die Flugsteuerung, damit der Zustand des Akkus bekannt ist). Ansonsten muss man einen zusätzlichen Spannungs- Strommesser finden, welcher auch mit der Flugsteuerung kommunizieren kann.
Bei unseren Aufbau wurde so ein zusätzlicher Spannungsmesser gebraucht. Der Spannungsmesser wird direkt nach dem Akku in die Leitung eingebracht, sodass der gesamte Strom des Akkus gemessen werden kann.

Ein weiterer Punkt ist, je nachdem welche Motorregler ihr habt (ob dieser programmierbar ist oder ist, ob ihr diesen programmieren wollt oder nicht), müsst Ihr auf die Drehrichtung der Motoren achten. Die Richtung definiert sich anhand dem Rahmen und wie viele Motoren ihr habt und welche Software ihr benutzt (Beispiel weiter unten für Ardupilot Software). Also bevor ihr alles zusammenlötet, erstmal alles kurz anschließen ohne Frame und testen (natürlich ohne Propeller!).
Andere Möglichkeit ist auch, die 3 Phasen, welche zum BLDC Motor gehen, mit jeweils einem 3,5 mm Goldstecker zu verlöten. Dann braucht man nur zwei der drei Kabel vertauschen und die Drehrichtung des Motors dreht sich um. Somit könnt ihr alles direkt am Frame dran löten. Ein weiterer Vorteil ist, dass ihr dann z.B. schnell Motoren oder ESC’s wechseln könnt. Je nachdem wie die Anforderungen sind.

Im gesamten ist das Thema sehr umfassend wenn man ins Detail geht, wenn ihr nähere Fragen habt, dann schreibt es hier rein.
Im Folgenden von einige Bilder vom Zusammenbau:

Anbindung Flugsteuerung zu 4x Motorregler, Ansteuerung über PWM mit 400 Hz

Strom u. Spannungsmesser isoliert (UBEC ist ein DC/DC Wandler mit 5V Ausgang für die Versorgung der Flugsteuerung

Anbindung ESC (isoliert) zum BLDC Motor

Verbindung Akku zum PCB (Power Curcuit Board). Die beiden schwarzen Kabel seitlich an den Armen sind Antennen für den Empfänger. Diese soweit wie möglich von Leitungen anbringen, da diese Störungen verursachen könnten. Des weiteren sollte die beiden Antennen am besten 90° zueinander stehen, damit ein sicherer Empfang gewährleistet wird.

Der fertige Copter sieht dann so aus, und ist direkt ordentlich geflogen ohne zusätzliches PID Tuning der Flugsteuerung. Bevor ihr erste Testflug macht, versichert euch lieber dreimal ob die Propeller richtig angebracht sind und ob die Drehrichtungen der Motoren stimmen. Hierbei am besten jeweils verschiedene Gewinde entgegen der Drehrichtung benutzen, sodass sich die Propeller selber im Flug „zuschrauben“.

Demnächst wird ein Beitrag über die Flugeigenschaften kommen, darauf hin werde ich auf den Aufbau des passiven Systems eingehen.

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