Einstieg für FPV-Neulinge

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Diese tolle Sicht aus einem Modellflugzeug möchte doch jeder einmal gerne selbst erleben! Die FPV-Community zeigt, wie es geht!
Für den FPV-Flug eignen sich besonders eigenstabile Platformen, zum Beispiel auch ein Paraglider

Dieser Guide hat das Ziel, denen zu helfen, die gern mit dem FPV-Hobby, auch Immersionsflug genannt, beginnen möchten, aber nicht wissen, wo sie starten oder was sie kaufen sollen. Es wird beschrieben, nach was angehende FPV-Piloten suchen müssen, um alle die ersten Komponenten zu kaufen. Dieser Guide ist in zwei Teile aufgeteilt: "Das Basis Equipment" und "Das erweiterte Equipment". Der erste Teil geht mehr in die Tiefe um ein Grundverständnis von der Materie zu vermitteln. Der zweite Teil ist mehr ein Wegweiser um Richtungen zu zeigen, wie das einmalige FPV-Erlebnis noch verbessert werden kann.

Einleitung

FPV ist ein komplett anderes Gefühl und auch nicht ganz so einfach, wie es am Anfang aussieht. Es ist, als wenn man das Fliegen/Fahren nochmal von Null an lernt. Der beste Weg ist es, zunächst wie gehabt zu steuern und die FPV-Perspektive lediglich aufzuzeichnen. Dadurch kann man sich hinterher den kompletten Flug in Ruhe anschauen und sich an die neue Perspektive und ihre Besonderheiten gewöhnen. Eine andere Idee wäre z.B. einen Freund steuern zu lassen, während man selbst via Videobrille "im Flieger" dabei ist. Einer der wichtigsten Punkte ist es, die Navigation aus der neuen FPV-Sicht zu beherrschen. Vor allem dies ist schwerer, als es sich zunächst anhört. Ein guter Tipp wäre, sich vorher markante Landschaftsdetails einzuprägen, welche auch aus der Kamerasicht noch leicht zu erkennen sind. Eine gute Vorbereitung ist auch das Kennenlernen des Fluggebietes mit Hilfe von Google Earth/Google Maps.
Besonders beim FPV Flug ist es "tödlich" plötzlich die Orientierung zu verlieren. Dies kann leider zu Abstürzen führen. Ein Spotter, der per Sichtlinie dem Modell folgt, um im Notfall übernehmen zu können, sollten jedem FPV-Piloten zur Seite stehen. Daher sollte man sich auf seine ersten Schritte genau konzentrieren, denn es ist leicht durch undurchdachtes Handeln ein Modell zu verlieren.

Abgesehen von diesen Grundkenntnissen werden weitere Qualifikationen benötigt:

  • genug Können, um das Modell auch ohne Hilfe von Videotechnik sicher zu steuern
  • grundlegendes Verständnis von Elektronik
  • Löterfahrung
  • Freizeit
  • Geduld
  • Geld

Wenn diese Punkte abgehakt werden können, kannst man ersteinmal nichts falsch machen! Im Folgenden beziehen wir uns spezifisch auf Modellflugzeuge, weil bei diesen die Auswahl besonders schwer fällt.

Welches Flugmodell für FPV?

Gerade für den FPV-Einstieg empfehlen sich eigenstabile Einsteigermodelle, wie bspw. der Easy-Star

Um überhaupt FPV fliegen zu können, wird zunächst ein Flugmodell benötigt. Hier empfiehlt sich ein Elektroflugmodell aufgrund der einfacheren Handhabung. Doch was ist denn nun das optimale Flugmodell?
Nun, das hängt mitunter auch vom Geschmack ab. Diese Eigenschaften sollte ein erster Flieger auf jeden Fall mitbringen:

  • Stabil
  • Leicht zu fliegen
  • Flieger sollte zusätzliches Gewicht tragen können
  • Viel Ladenraum im Rumpf

Es gibt viele Modelle, welche sich für den FPV Flug eignen und viele Personen mögen viele Typen.
Häufig verwendet werden folgende Luftfahrzeuge:


Das Basis-Equipment

Um in das FPV-Hobby einzusteigen, werden folgende 4 Dinge benötigt:

  1. Eine Kamera - Erzeugt das Videosignal, nach welchem das Modell gesteuert wird
  2. Einen Videosender - um das Videosignal auf den Boden bzw. zur Empfangsstation zu senden
  3. Einen Videoempfänger - um das Videosignal auf dem Boden zu empfangen
  4. Eine Videobrille oder ein Display - Stellt das Live-Videobild am Boden dar

Dies ist die Grundausstattung für jeden, der mit dem FPV-Hobby beginnen möchte. Ohne diese 4 Komponenten geht es nicht. Die Erfahrung hat gezeigt, einfach zu Beginnen und später weiteres Equipment zum bestehenden System hinzuzufügen.

Die Kamera

KillerCCD CMOS-Kamera - Preisgünstig, leicht und mit guter Bildqualität eignet sie sich für die ersten Schritte im FPV-Hobby

Jede Kamera, die ein Composite Video ausgibt, ist verwendbar. Jedoch gibt es einige Eigenschaften, die gerade für den Einsatzbereich FPV wichtig sind. Das Wichtigste ist die Helligkeitsregelung, weil die Helligkeit im normalen FPV Flug sehr schnell und stark variiert. Verwendet man eine Kamera, die hier nur eine langsame Anpassung hat, wird man meistens nur ein schlechtes Bild erhalten und gegebenenfalls sogar abstürzen.
Logischerweise sollte die Kamera auch klein und leicht sein sowie eine gute Bildqualität bieten. Letzteres ist jedoch nicht so einfach festzulegen, da die Schönheit im Auge des Betrachters liegt. Manche mögen hellere Farben, andere eine höhere Auflösung und so weiter. Deswegen kann man nicht sagen, was nun die ideale Kamera ist. Am besten vergleicht man die verschiedenen Kameras, um die richtige für sich selbst zu finden. Hilfreich ist auch der Vergleich von FPV-Videos anderer Piloten.
Bevor man sich auf die Suche macht, noch ein wichtiger Hinweis: Es gibt 2 verschiedene Typen von Sensoren, welche in den Kameras verwendet werden, CCD und CMOS (Der Sensor ist der Teil, der das Licht aufnimmt und in ein digitales Bild umwandelt).
Diese beiden Sensoren funktionieren auf verschiedene Weise und haben beide ihre Vor- und Nachteile. Keine Sensor ist grundsätzlich dem anderen höhergestellt, deswegen gibt es hier eine kleine Zusammenfassung mit Vor- und Nachteilen für den Einsatz mit FPV-Bereich:

CCD:
+ besser bei wenig Licht
+ weniger Rauschen
+ mehr Pixel/Bereich
- vertikale Linien bei sehr hellem Licht

CMOS:
+ jeder Pixel hat eine Helligkeits/Kontrast-Korrektur
+ geringerer Stromverbrauch (bis zum 100fachen)
- Bild wird verzerrt bei Vibrationen (wackeliges Bild)

Moderne CMOS-Sensoren haben gegenüber CCDs den Vorteil , dass sie bei jedem Pixel die Helligkeit bzw. Kontrast einstellen können. Das bedeutet, dass man den Boden und den Himmel zur gleichen Zeit richtig belichtet sehen kann. Mit diesem Problem hat der CCD-Sensor stark zu kämpfen. An einen sonnigen Tag sieht man entweder den Himmel oder den Boden richtig belichtet, aber nie beide Teile zur selben Zeit. Der CCD Sensor hat zusätzlich ein Problem mit sehr hellem Licht, was zu Linen im Bild führen kann. Es kann hierbei vorkommen, dass die Kamera das Bild unterbelichtet.

Allerdings hat der CCD-Sensor einen Vorteil, wenn es um Vibrationen geht: Er is wesentlich unempfindlicher, verglichen mit einem CMOS-Sensor. Letzterer verwendet zur Belichtung des Sensors einen sog. Rolling-Shutter, welcher deutlich empfindlicher für Vibrationen ist.
Dies kann gerade bei der Verwendung im FPV Helikopter zum Problem werden. Am Flieger reicht meistens ein richtig ausgewuchteter Propeller aus.
Die meisten Kameras die man in den FPV Shops kaufen kann, sind umbenannte Security-Kameras. Teilweise wird jedoch die Firmware der Kamera geändert, sodass sie besser für das FPV-Hobby angepasst ist.

Der Videosender

Momentan stehen zwei verschiedene Frequenzen für die Videoübertragung zur Verfügung:

  • 2,4GHz
  • 5,8GHz

In Deutschland und in den meisten Ländern der EU ist eine maximale Sendeleistung vorgeschrieben. Diese ist bei der analogen 2.4Ghz Frequenz auf 10mW beschränkt, bei 5.8Ghz auf 25mw. Stärkere Sender sind nicht zugelassen und werden bei Einschränkung bzw. Störung öffentlicher oder kommerziellen Dienste von der Bundesnetzagentur streng geahndet. Andere Frequenzbänder für Videoübertragung, z.B. 800/900Mhz (Mobilfunk) und 1.2Ghz (ATC - AirTrafficControl/Flugsicherung), sind nicht erlaubt, egal welche Sendestärke eingesetzt wird.
1.3 GHz darf in Deutschland nur mit einer Amteurfunklizenz der Klasse A genutzt werden.

Wenn du aber dein Modell (Luftfahrzeug, Auto, Boot, etc.) mit einer 2,4GHz RC-Anlage steuerst, darfst du keinen 2,4GHz Videodownlink verwenden. Du musst für das Videosignal die 5,8GHz Frequenz wählen. Eine ausführliche Beschreibung des Sachverhaltes findest du hier: 2,4GHz RC-Anlagen und Betrieb mit FPV

Als Information haben wir hier für dich eine Liste mit den Vor- und Nachteilen der einzelnen Frequenzen:

2,4GHz
+ Große Auswahl an Antennen
+ Große Auswahl an Sendern und Empfängern
+ keinen Einfluss auf das GPS Signal
- wird von Hindernissen beeinflusst bzw. gestört
- viel genutzte Frequenz (bspw. WLAN, RC-Steuerung, Babyfone usw.)
- kann nicht in Verbindung mit einer 2,4GHz RC-Anlage verwendet werden
5,8GHz
+ Große Auswahl an Antennen
+ ebenfalls keinen Einfluss auf das GPS Signal
+ kann mit 2,4GHz RC Sendern betrieben werden
- wird von Hindernissen noch stärker gestört als 2,4GHz
- ebenfalls viel genutzte Frequenz
- keine große Auswahl an Sendern und Empfängern


Ein 10mW 2,4GHz Videosender

Als Beispiel für den FPV-Einsteiger-Guide wählen wir einen analogen 2,4GHz Videosender mit 10mW Sendeleistung. In Deutschland und der EU darf nur auf diesen Frequenzen, 2,4GHz und 5,8GHz unter Beachtung der zulässigen Sendeleistungen, legal für Privatpersonen gesendet werden. Die Nutzung andere Sendeleistungen oder Frequenzen ist illegal.

Die beste Methode ist es, einen Videosender in Verbindung mit einer Richtantenne (Patch-Antenne) zu benutzen. Mehr über Antennen im weitern Verlauf dieses Einstiegsguides. Durch die Richtantenne erreicht man eine höhere Reichweite, kann allerdings nicht 360° um die eigene Position herum fliegen. Aber das ist ja sowieso eher untypisch. Bei dem Einsatz einer Patch-Antenne ist immer darauf achten, dass die Videoreichweite nicht über die Reichweite der RC-Fernsteuerung hinaus geht!

Mit einem guten analogen 10mW Sender auf 2,4GHz in Verbindung mit einer 9dBi Patch-Antenne sind Reichweiten von 1000m und mehr möglich. Diese Kombination erlaubt lange Flüge, mit wenig Stromverbraucht seitens des Videosenders, also ideal für die ersten Fortschritte im FPV-Hobby. Man soll an dieser Stelle die gesetzlichen Gegebenheiten in Deutschland und der EU beachten, welche Langstreckenflüge (Long-Range) verbieten!

Der Videoempfänger

Häufig verwendeter 2,4GHz Videoempfänger mit guten Empfangseigenschaften

Der Empfänger muss zu dem gekauften Sender passen. Das heißt einerseits dieselbe Frequenz (2,4GHz oder 5,8GHz) und andererseits dieselben Kanäle. Meistens bieten die Shops passende Sets an.
Es gibt auch Empfänger mit zwei Videoausgängen, so genannte „Dual Output“-Empfänger. Sie haben den großen Vorteil, dass man ganz einfach direkt eine zweite Videobrille für Zuschauer oder einen Videorekorder anschließen kann. Ansonsten kann man sich einen Video-Splitter kaufen, der diese Funktion übernimmt.

Stromversorgung des FPV-Equipments

Bei der Wahl des Videosenders und der Kamera sollte man in Betracht ziehen, dass beide Komponenten mit derselben Spannung arbeiten. Dies vereinfacht die Spannungsversorgung im Flieger. Wenn man eine 12V Kamera und einen 12V Sender hat, kann man diese direkt mit einem 3s Lipo betreiben. Wenn man 5V Komponenten verwendet, benötigt man einen Spannungsregler, welcher zusätzliches Gewicht und einen Wirkungsgradverlust mit sich bringt.
Die Strom- bzw. Spannungsversorgung der FPV-Komponenten (Kamera, Mikrofon und Sender) kann man grundsätzlich über 2 Varianten realisieren:

  • eigener Akku für das FPV-Equipment
+ getrennte Stromversorgung
+ keine Störungen
- zusätzliches Gewicht
- zusätzlicher Akku der geladen werden muss

  • Verwendung des Flugakku
+ Gewichtsersparnis
+ einfacheres System
- Störungen


Um den Hauptnachteil bei direkter Verwendung vom Flugakku auszubessern, setzt man einen Spannungsfilter ein. Mit diesem kann man die Störungen, die durch Motor und Regler erzeugt werden, ausfiltern. Somit hat man eine einfache und saubere Spannungsversorgung für seine FPV-Komponenten. Bei 5V Equipment muss man natürlich einen passenden Spannungsregler verwenden. Auch hier ist bei einem Schaltregler ein Filter von Vorteil.
Störungen in der Spannungsversorgung verursachen nämlich Bildstörungen und Reichweitenverluste. Beide Probleme sollte man in einem gut funktionierenden FPV-System vermeiden. Mehr Informationen zum Thema Spannungsfilter hier: Störungsfreie Spannungsversorgung für FPV

Videobrille/Display

Videobrillen stellen das Live-Bild aus dem Flieger realitätsgetreu am Boden dar (hier Fatshark RCV922).
Die Zeiss Cinemizer eignet sich für Brillenträger dank stufenloser Dioptrieneinstellung.

Nachdem man einen Video Sender und Kamera ausgewählt hat, braucht man auch noch ein Display um sich das übertragene Bild ansehen zu können. Die günstigste Alternative ist sich ein kleines TFT-Display, z.B.: 7“, zu kaufen. Das Display sollte eine Mindestauflösung von 640x480 Pixel besitzen. Dieses montiert man in einer kleinen Box um das Sonnenlicht abzuschatten. Es ist eine günstige aber nicht gerade praktische Lösung.
Eine andere Alternative ist sich eine Videobrille zu kaufen. Diese sind viel praktischer und vermitteln einem ein viel besseres Erlebnis beim FPV-Fliegen.
Bei der Wahl der Videobrille sollte ebenfalls auf eine Auflösung von mindestens 640x480 geachtet werden. Brillen mit geringerer Auflösung zerstören aufgrund der geringen Details und des verschwommenen Bildes das Erlebnis.
Eine weitere technische Angabe die wichtig ist, ist der FOV (Field of View) Wert. Er beschreibt wie groß einem das Bild vorkommt. Ein größerer Wert ist besser. Die Fatshark RCV922 mit 46° hat den besten FOV Wert. Jedoch geben nicht alle Hersteller diesen Wert an, sondern die virtuelle Displaygröße in ein Meter Entfernung mit z.B.: 58“. Auch hier gilt, je größer desto besser.
Also besser die Videobrille testen, bevor man sie kauft. Beachte: Da man die Videobrille durchaus einige Zeit trägt, sollte man auch ein besonderes Augenmerk auf den Tragekomfort legen!

Folgende Videobrillen werde in der FPV-Szene häufig verwendet und haben sich bewährt:

  • Fatshark RCV922
  • Headplay Visor
  • Z800 Emagin
  • Zeiss Cinemizer
  • Video HR i-glasses

Ready for Take-Off!

Nun sind alle nötigen Sachen für einen ersten FPV-Flug zusammen. Im nächsten Abschnitt geht es um das fortgeschrittene Equipment, wenn man noch etwas tiefer in die Materie einsteigen möchte.
Auch wenn es nicht zwingend notwendig für FPV ist, aber ein Rekorder zur Aufnahme der Videos ist von großem Vorteil. So kann man sich seine Flüge später noch einmal ansehen, was einem das Lernen aus der Flugzeugperspektive zu fliegen erleichtert. Zusätzlich ist eine Patchantenne von Anfang an zu empfehlen, um die Reichweite auf Kosten des 360° Empfangsbereichs zu erhöhen. Schließlich sitzt man nicht oft mitten im Feld und fliegt die ganze Zeit um einen rundherum.


Das erweiterte Equipment

Aufnahme

Das Aufnehmen der Flüge/Fahrten ist eine gute Idee. Nicht nur, um sie anderen zu zeigen sondern auch um sie noch mal Revue passieren zu lassen und zu "untersuchen". Das ist vor allem am Anfang sehr nützlich, wenn man sich zunächst mit der Navigation vertraut macht. Um Aufnahmen zu machen benötigt man einen "Dual Output" Videoempfänger mit zwei Videoausgängen oder einen Composite-Video-Splitter. Eine einfache Y-Verbindung zu verkabeln ist nicht zu empfehlen, da die Videoqualität sehr darunter leidet. Außerdem braucht man etwas, um sein Video überhaupt aufnehmen zu können. Folgende sind die gebräuchlichsten Lösungen:

  • Camcorder mit AV-Eingang
  • Digitale Videorekorder (DVR)
  • USB Videograbber oder Computer mit Video Capturing Karte

All diese funktionieren einwandfrei, sind jedoch nicht so leicht zu bekommen. Es gibt DVRs wie den Sandisk V-Mate der direkt auf SD-Karte aufnimmt. Dieser funktioniert ist jedoch nicht gerade der beste. Aus diesem Grund sollte man sich im Internet schlau machen, welche Möglichkeiten man hat. Hier ist eine gute Liste mit Rekordern für die FPV Verwendung.

Patchantenne

Dies ist ein einfacher, schneller und günstiger Weg um mehr Reichweite zu bekommen, wenn man in Richtung der Antenne und nicht 360° um einen rundherum fliegt. Eine 9dBi Patchantenne gibt einem rund die 2-3fache Reichweite einer Standard-Antenne, hat aber dennoch einen großen Empfangsbereich (ca. 60°).
Die meisten beginnen mit einer Patchantenne und bleiben auch bei dieser, weil sich diese einfach hervorragend für FPV eignet.

Pan/Tilt

Mit Hilfe eines Pan/Tilts kann man während des Fluges mit der Kamera in alle Richtungen schauen

→ Hauptartikel Pan/Tilt

Um das FPV-Erlebnis weiter zu verstärken, sollte man sich ein Pan/Tilt System bauen oder kaufen. Es werden nur 2 Servos für Pan (Kamera nach links und rechts bewegen) und Tilt (Kamera nach oben und unten neigen) benötigt. Man muss nicht gleich mit einem kompletten Pan/Tilt System beginnen, da Pan am Anfang die meist benutzte Achse ist.
Die Kontrolle des Pan-Servos kann zum Beispiel über Kanal 4 bei einem 3-Kanal Flugzeug, wie dem Easystar, sein. Somit kann man ganz einfach mit dem Ruderstick an der Fernbedienung die Kamera schwenken.
Es gibt hier sehr viele Möglichkeiten der Steuerung, wie zum Beispiel der Kauf eines Headtrackers oder über Kanal 5 und 6 mittels Drehpotentiometers.

Headtracker

→ Hauptartikel Headtracker

Der Headtracker ist ein Gerät, welches die Bewegungen des Kopfes in Servobewegungen umwandelt. Es sind ein paar verschiedene Geräte am Markt, die man einfach auf dem Kopf (z.B.: Kappe) befestigt und direkt am Lehrer-Schüler-Eingang der Fernsteuerung anschließt. Dabei werden durch Beschleunigungs- oder Magnetfeldsensoren die Bewegungen des Kopfes in ein PPM-Signal umgewandelt und zur Fernsteuerung gesendet.
Man kann sich natürlich auch selbst zum Beispiel einen mechanischen Headtracker bauen.

OSD

Einblendung von Flugdaten in das Videobild mit Hilfe des EagleTree OSD Pro

OSD steht für On-Screen-Display. Es überlagert Texte oder Grafiken direkt über das Bild in Echtzeit und liefert einem wichtige Informationen vom Flugzeug.
Ein OSD sollte eines der ersten Upgrades für das Basis FPV-Equipment sein. Sie kosten zwar einiges, sind es aber auf jeden Fall wert. Wenn man es sich leisten kann, sollte man gleich eines mit GPS kaufen. So kann man sich direkt Geschwindigkeit, Höhe, Entfernung vom Startpunkt und einen Richtungspfeil zum Startpunkt anzeigen lassen. Manche OSDs haben sogar eine RTH(Return to Home)-Funktion. Somit fliegt der Flieger automatisch wieder zum Startpunkt, wenn zum Beispiel die RC-Verbindung verloren gegangen ist.

Diversity

→ Hauptartikel Diversity

Video Diversity Controller sind Geräte mit denen man 2 Videoempfänger verbindet. Das Gerät wählt automatisch den Empfänger mit dem besten Videosignal und gibt es an den Videoausgang weiter. Dort kann dann eine Videobrille, Display oder ein Aufzeichnungsgerät angeschlossen werden. Das bedeutet, dass man es für folgende Einsatzzwecke verwenden kann:

  • den „toten“ Bereich von nur einem Empfänger minimieren
  • Verwendung von 2 Patchantennen für einen größeren Empfangsbereich
  • Verwendung von einer Patchantenne für größere Reichweite und einer Stabantenne für 360° im Nahbereich
  • Verwendung von 2 unterschiedlichen Videofrequenzen

Gerade wenn man beabsichtigt schnell, tief und nahe um einen rundherum zu fliegen, bietet ein Diversity Set die ideale Möglichkeit, trotzdem ein gutes Bild zu erhalten.
Diversity Controller sind grundsätzlich etwas teuer, sind aber seit der Einführung des EagleEyes „leistbarer“ geworden.

Antennen Tracking

→ Hauptartikel Antennentracking

Manche OSDs bieten die Möglichkeit von Antenne Tracking. Dazu muss man sich das passende Modul für die Bodenstation kaufen. An dieses wird dann über 2 Servos eine Pan/Tilt Einheit betrieben, die eine Antenne mit hohem Empfangsgewinn (Patchantenne) immer auf das Flugzeug ausrichtet.
Der Antennentracker verwenden die GPS-Daten des OSDs um die Antenne immer genau auf das Flugzeug auszurichten. Somit kann man eine Antenne mit einem höheren Empfangsgewinn (z.B.: 14dbi) verwenden, da der kleinere Empfangsbereich aufgrund des Trackings kein Problem mehr darstellt.
Antennen Tracker sind jedoch relativ teuer und nicht so einfach zu bauen.

Stabilisierungssysteme und Return-To-Home

Folgt



Siehe auch

FPV-Community.de- Im Forum bieten wir Euch Diskussionsmöglichkeiten über alle Themen des FPV-Hobbys. Bei Fragen oder Problemen wird gerne weitergeholfen.