Lili: Der kleinste Nanokopter und erster mit Brushless

Hi,
Ich möchte euch mal mein Projekt vorstellen. Seit ca. 1 1/2 Jahren bin ich nun dran einen Nanokopter zu bauen. Nicht irgendeinen, sondern den kleinsten und gleichzeitig ersten Nanokopter mit Brushless.
Achsabstand ist dabei gerade mal 66mm, also ein 47mm Quadrat
Es gab also 2 Hürden: Kleiner als alle anderen und trotzdem noch 4 Brushlessregler dazu.
Weil es meine ersten gerouteten Platinen waren, hab ich einige Hilfe bekommen (Danke an der Stelle an alle ) und so entstand schnell die erste Version:




Zugegeben, er ist hässlich und unpraktisch Er ist aber auch nie geflogen..
Er war 2-Stöckig, eine FC mit Atmega 328p, ITG, ADXL345, BMP085 und einem Kompass. Die andere Platine hatte alle 4 Regler. Die Platinen waren jeweils 30x30mm.
Ich hatte einige Routingprobleme und auch sonst einige Fehler drin. Besonders der Übergang von der FC zu den Reglern hat zu einem massiven Spannungsabfall geführt, was ich erst spät gemerkt habe. Als er dann kurz vor dem Durchbruch stand, ist der Prozessor gestorben. Da zu dem Zeitpunkt V2 schon in Planung war, wurde er in den Schrank verbannt
Ich hab zwischenzeitlich Schaltpläne für einen viel kleineren Regler bekommen und somit war der Ehrgeiz da, alles auf eine Platine zu bringen und trotzdem nicht größer zu werden.
Nach einiger Zeit routen kam dann das hier raus:






Sieht schon besser aus, oder?
Und er sieht nicht nur besser aus, sondern fliegt sogar
Die Steuereinheit ist eine MWC mit Atmega 32u4, also identisch mit einer NanoWii. Allerdings auf einer Größe von gerademal 20x20mm. Dazu kommen noch kleine Sicherungen (Polyswitch, müssen also nicht getauscht werden), die bei einem blockierten Motor oder defekten FET die Platine vor größeren Schäden schützt.
Die Regler sind Silabs-Regler mit BL-Heli Software.
Leider sterben die Silabs Chips gerne durch die Vibrationen (siehe unten)..
Er wiegt abflugfertig 27g.

Aber es ist trotzdem nicht optimal:
Ich finde für die Motoren keine passenden Propeller. Ich habe einiges ausprobiert und bin jetzt bei 2 X-Twin Props übereinander gelandet. Es ist nicht optimal, vor allem im Bezug auf Schub, aber ich kann immerhin damit fliegen. Am besten haben gekürzte 3x2" GWS abgeschnitten, damit hatte ich ein 2:1 Schub/Gewichtsverhältnis. Da die linksdrehenden aber nur vom Chinesen angeboten werden, waren die so extrem unwuchtig dass eben die Silabs-Chips reihenweise gestorben sind. Dafür war dann aber sogar ein Flip drin

Ich werde auf jeden Fall weiter schauen nach Optimierungen und Weiterentwicklungen, ich bekomme ihn noch genauso gut zum Fliegen wie die ganzen Billigheimer, die seit 2 Monaten den Markt überschwemmen.

Gruß,
Moritz

EDIT: Jetzt auch mit Video: https://www.youtube.com/watch?v=VYQSGHLt9dc

Moin Moritz,

schönes Teil. Eine Frage hätte ich allerdings. Wieso sterben die Silabs Chips durch Vibrationen ?

Gruß Kayle

Hi,
Kann ich dir leider auch nicht sagen. Man muss aber dazu sagen, dass die Vibs echt extrem waren.
Es war dann immer so, wie wenn eine Motorphase nicht mehr angesteuert wurde. Das lies sich aber immer nur durch Tauschen beheben.

Gruß,
Moritz

Sehr schönes Projekt Moritz, gefällt mir.

Todschick!

Ich bin gerade selber dabei, einen kleinen Copter auf die Beine zu stellen, allerdings 5 Nummern größer (ca. 150-160g, 1,2 Kg Schub) und habe auch ein Problem vernünftige Props zu finden. Mein Ansatz hierbei (und ich bin gerade erst dabei die Machbarkeit zu evaluieren) sind selbstgemachte Props aus CFK-Prepregs mit Holmen und Naben aus entsprechenden Rovings. Scheinbar gibt es in der Größe für R/L keine Quirls, wo sich jemand um die Aerodynamik Gedanken gemacht hat. Das sind alles irgendwie gerade Flächen im 45 Grad Winkel. Mir schwebt hier eine Miniversion der e-Props oder der 15,7" CFK Löffel vor als Startpunkt. Man braucht für die Herstellung eine Form, die man in der Größe und bei den Drücken wohl locker auf einer 3-Achs-CNC in Alu fräsen können sollte. Prepregs halb reinlegen, Rovings ein paar mal Quer drüber und um die Nabe wickeln und dann die Proepregs komplett umschlagen. Oberteil der Form drauf, Schraubzwinge drum und ab in den Backofen zum Tempern. Ich werde da wohl noch ne Runde brüten müssen...

btw - werd mal die Metallschrauben los. Polyamid oder feste Schraubensicherung (ohne Schraube) hält auch recht gut.

Edith: Als ich mir eben die Platine nochmal angeguckt habe, kanm mir eine Idee bezüglich der Sterblichkeitsrate der SIL-Chips. Die sitzen genau da, wo sehr wenig Material ist. Je nach Stärke, dürfte das durch Vibrationen am Meisten belastet sein. Da kann sich schnell mal eine Lötstelle losreissen und den Strom bzw. das Signal pulsen. Das würde kein Chip lange mitmachen. Verstärke mal die Arme beidseitig (symetrisch), z.B. mit einem 1 mm CFK-Rundstab mit Sekundenkleber.

Meinst du nicht, dass einfach nur die Lötstellen unter dem MLF Gehäuse des Silabs Chips brechen, dadurch dass sich die Platine verbiegt? Ansonsten könnten durch die belastung an den Pads auch die Bonddrähte im Chip reissen. Da sollte man vllt mal ne Messreihe mit ner Rüttelplatte machen . Wär interessant.

Sehr schönes Projekt. Um den USB-uart Converter ist ja noch richtig viel Masse, da geht noch was drauf Und nochn kleiner Tipp von mir: Wenn du Masseschleifen auf der Platine verhindern willst, dann setz an freien Punkten Durchkontaktierungen von der oberen Masse auf die untere Masse.

Hi,
Danke
@zerosight: Ich denke nicht, dass ein Propellertuning bei der Größe sehr viel bringen wird. Die Effizienz bei den Größen ist einfach misserabel. Viel wichtiger ist meiner Meinung nach, die Motoren möglichst passend zu den vorhandenen Propellern zu kaufen bzw. anzupassen. Einfach weil es einfacher ist die Motorwicklung anzupassen, als neue Propeller zu machen.
Ich hatte vor kurzem perfekt verarbeitete CFK-Propeller in der Hand. Bei der Größe reicht eine einzige Lage CFK.
Sogar einen innen hohlen CFK Prop hatte ich in der Hand, sehr beeindruckend (geschätzt 7" groß gewesen). War alles für Slowflyer und auch nur eine Drehrichtung.
Ich habe es mir auch mal überlegt, bei 45mm Propdurchmesser dürfte auch Drucken/Sintern noch gut funktionieren. Aber in der Wohnung gehen eben doch viele Props kaputt und irgendwann steht man immer dumm da..

Ja die Schrauben.. Leider gibt es M1,6 nur in Stahl. Konnte nix anderes finden. Kleben ist mir nicht so recht, weil es einfach ein Prototyp ist an dem viel getestet und geändert wird. Und gekürzt sind sie nicht, weil dann die Motoren nicht auf der Wicklung aufliegen, wenn ich die Glocken abziehe und dran rum löte

@fofi1: Ich habe jedes Mal versucht die Lötstellen nachzulöten, hatte aber nie Erfolg. Ich konnte auch nie mit Oszi und Multimeter rausfinden welche Phase jetzt defekt ist. Ich hatte auch schon die Bonddrähtchen in Verdacht..
Ein Freund fliegt die 1g XP-3A von HK (auch Silabs Chip) und hat auch ein Silabssterben (allerdings tut er meistens von heut auf morgen gar nicht mehr).
Platz ist auf der FC-Platine kaum noch Aber sie ist nur einseitig bestückt.. Dafür geht es oben umso enger zu..


Ich habe noch was hier liegen, was ich noch testen möchte. Wenn das klappt wäre eine 15g Konfiguration möglich, würde ich sagen. Wenn es aber nicht klappt werde ich erst mal abwarten was sich in nächster Zeit so tut. Ohne passende Motoren zu den Propellern (oder umgekehrt) komm ich leider nicht weiter.
Ich werde berichten

Gruß,
Moritz

Das hier wird dann das nächste Projekt:
http://www.youtube.com/watch?v=XaNkLhreXMM

cooles projekt!
abonniert

@moritz

Könntest Du mir / uns den Schaltplan für den ESC mit Silabs Chip zur Verfügung stellen ?

Gruß Kayle

Pff...das wär mir viel zu groß, ich will jmd mit dem Copter in die Nase fliegen!

http://www.electronic-data.com/Ausg_red.asp?Datei=2012_06134
Hiermit kommst Du dem schon Näher

Wenn dafür mal jemand Code schreiben würde.. 13x13mm ist schon krass klein

Gruß,
Moritz

@Kayle: Ich schau morgen mal.. Schreib mir doch mal was Du vor hast

Hallo Moritz ,

nett dein kleiner

Es gibt auch so kleine brushless controller IC´s die gerade mal 3x3mm groß sind .
Benötigen kaum externe Bauteile und werden mit einem einfachen PWM Singnal angesteuert .
Die frage ist nur ob sie auch schnell genug sind

Hi,
Genau so einen hab ich hier liegen. Ich hab es aber beim ersten Versuch nicht geschafft den Motor zum laufen zu bringen. Da ich jetzt aber auch einen passenderen Motor habe, werde ich es noch mal versuchen.
Hast Du eine Idee, wie man die Updaterate messen könnte? Das Eingangssignal ist ja auf jeden Fall schnell genug..

Gruß,
Moritz

Hi ,

welche hast du ? hab mir die MTD6505 bestellt und auch schon seit einer weile hier liegen .
gute frage , spontan hab ich keine Idee wie man das messen könnte .
Eins ist aber klar , wenn sie funktionieren sollten kann man damit richtig richtig kleine kopter bauen

Ich hab die 6502B.

jetzt muss man nur noch einen Hott-Empfänger mit Telemetrie nachbauen können und in diesem winzigen Ausmass in der Platine integrieren...

@moritz
Was fuer einen Akku verwendest Du denn bei dem Gewicht? Der muss ja winzig sein!

hi,
so winzigist er leider gar nicht, die Motoren sind wahre Stromfresser. ca. 1,2A bei Vollgas.
Deswegen ist eine 260mAh 30C Zelle drunter geschnallt

Gruß,
Moritz

Wieviel wiegt der Akku denn?
Die genaue Bezeichnung bzw. die Beschaffungsquelle waere auch sehr interessant...