Quadrokopter V-Frame mit Brushless Gimbal

#1
Hallo,

trendgerecht möchte ich euch in diesem Baubericht euch meine Variante eines Videokopters präsentieren.

Seit Beginn diesen Jahres spukt mir der Gedanke durch den Kopf für meine Gopro einen geeigneten Kopter zu bauen. Seitdem habe ich etliche Ideen und Entwürfe gezeichnet und auch wieder verworfen. Versuche mit einem Servogimbal waren unbefriedigend. Erst mit dem Alex Mos System hab ich zufriedenstellende Ergebnisse erzielt. Allerdings ist mein aktueller Kopter für einen sinnvollen Einsatz mit dem BL-Gimbal überlastet. Leistung und Flugzeit lassen zu wünschen übrig. Daraus ergab sich ein klares Lastenheft für meine neue Konstruktion:


Flugzeit bei entsprechender Nutzlast, Videobild ohne störende Propeller


Allerdings konnte ich mich nicht mit den hochbeinigen Varianten anfreunden. Deshalb hab ich die Variante ähnlich Discovery gewählt. Wenn man es so will – ein weiterer Clon.

QCVF_CAD02.jpg


Ausführungsdetails:
Ardupilot Mega 2.5+
Spektrum Empfänger
4S Lipo 3250 mAh
4x NTM 2830 750 kv
4x DIJ ESC 20A – mit SimonK
4x CfK Prop 10x4,5 v. flyduino
Ausleger Alu 11,5x11,5
Basisplatten Cfk 1,5 mm
Landegestell im Vakuum laminiert

Da der Kopter komplett im 3D CAD konstruiert wurde läßt sich das Fluggewicht und die Einhaltung des Schwerpunkts vorbestimmen. Da die Flugzeit neben der Effizient der Antriebskomponenten maßgeblich durch das Fluggewicht beeinflußt wird, hab ich hier besonderen Augenmerk drauf gelegt.
Laut CAD wiegt der Kopter flugfertig ca. 1300g (+/-) – wie ich denke ein respektabler Wert.
Video- und FPV-Funktionen sollen einfach montierbar sein. So läßt sich der Kopter vom reinen Fluggerät bis hin zum Video-FPV Kopter einsetzen. Eine variable Akkubefestigung korrigiert hierbei den Schwerpunkt.
Wenn er gut fliegt und meine Erwartungen erfüllt werde ich noch eine Haube dazu machen

Der Stand der Dinge:

Wie ihr seht ist Konstruktion bereist weitestgehend fertig und heute habe ich die letzten Teile gedreht und gefräst. Ab morgen beginnt die Montage.


QCVF_Teile01.JPG

Konstruktive Kritik und Anregungen sind jederzeit willkommen...

Heute hab ich begonne die Ausleger vorzubereiten. Zuerst muss da etwas Farbe dran. Am besten hat sich d-c-fix bewärt. Es gibbei uns im Baumarkt sogar schwarz-seidenmatt - sieht schick aus wie ich finde. Vorne brauch ich einfach etwas Farbe - da musste mein Standard-gelb wieder herhalten.


QCVF_Ausleger01.JPG

Als nächstes die Motoren. Die Fertigungsqualität der Motoren ist auf den ersten Blick überraschend gut. Allerdings ist es in meinem Einsatzfall notwendig den Motor umzubauen. Die Motorwelle muss auf die andere Seite. Das macht es notwendig einen Einstich und zwei neue Klemmflächen auf der Motorwelle aufzubringen. Allerdings ist die ziemlich hart.
Erst mnit einem selbst geschliffenen Hartmetallstichel hab ich den Einstich in Form gebracht.
Hier sollte man - falls keine geeigneten Werkzeuge und Maschinen vorhanden die Finger weg lassen. Mit dem Dremel und einer Trennscheibe läßt sich keine saubere Anlageschulter für den Sicherungsring herstellen - das wird wenn dann eher ein Radius. Fragwürdig ob der Sicherungsring dann hält. Die Folgen kann sich jeder selbst ausmalen.
Wichtig den Sicherungs auf einem Ölstein abziehen, so dass er sauber an der Schulter anliegt

QCVF_Motormontage01.JPG

Was mich überrascht hat war der gute Rundlauf und eine geringe Unwucht. Der Rundlauf liegt zwischen 0,02 und 0,04 mm.
QCVF_Motorrundlauf01.JPG QCVF_Motorwuchten01.JPG

Der einzige Nachteil bei den Motoren ist die Klemmung der Glocke auf der Motorwelle. Durch den radialen Druck beim festziehen des Gewindestifts verbiegt sich die Glocke so stark, dass der Rundlauf an der Welle bis zu 0,2 mm beträgt - also das 10-fache.
Deshalb hab ich auch keinen Mitnehmerflansch verwendet. den einen, den ich gedreht hatte kam daher wie ein Kuhschwanz.

QCVF_Motoren01.JPG

So, das wars für heute - morgen gehts ans Verkabeln und Vormontieren der Ausleger.

Neuer Stand - die Ausleger sind montiert und zur Verkabelung der ESC der Kopter grob vormontiert. Im hinteren Bereich geht es ganz schön eng zu. 11,5 mm Höhe sind nicht gerade viel für ESC´s und Kabel. Die ESC sind direkt mit den Motoren verlötet - im Verlauf immer wieder Test - stimmt die Drehrichtung und funktioniert noch alles.

QCVF_ESC Verkabelung 02.JPG QCVF_ESC Verkabelung 01.JPG

Als nächstes kommt die Stromversorgung, dann hoffe ich mal das dickste hinter mir zu haben.

.....


Ein langer Tag geht zu Ende... der Deckel ist drauf und der Kopter steht auf den eigenen Beinen... hier mal ein paar Impressionen...


QCVF_Abschluß Chassis01.JPG QCVF_Abschluß Chassis04.JPG QCVF_Abschluß Chassis03.JPG QCVF_Abschluß Chassis02.JPG
mit Gimbal...
QCVF_Abschluß Chassis06.JPG

und die variable Akkubefestigung - mit Gimbal wird der Akku um 65 mm nach hinten versetzt. Ein Lochbild im Akkurahmnen ermöglicht noch leichte Korrekturen nach vorne oder hinten...
QCVF_Abschluß Chassis05.JPG


Habe fertig....

die Grundausführung ist mal fertig. Der Code ist aufgespielt und alle Grundeinstellungen abgeschlossen... jetzt gehts zum Erstflug und PID-Einstellungen.
Gewichtsbilanz:

Grundmodell ohne Akku - 804g
mit Akku - 1100g

mit Gimbal und Gopro 3 - 1400g

QCVF_Basis03.JPG QCVF_Basis04.JPG QCVF_Basis01.JPG QCVF_Basis02.JPG



Grüße
Knut
 
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WHopper

Taugenichts der Lüfte
#2
Huhu Knut,

ein schönes Projekt hast Du Dir vorgenommen. Ich werde es gespannt verfolgen, denn wahrscheinlich wird bei mir nach dem kontrollierten FPV Flug auch das BL Gimbal anstehen. Sehr schön finde ich die Idee mit dem Alu U-Profil für die Seiten der centerplate. Ich bin auf Deine Ergebnisse in Bezug auf die Flugfähigkeit gespannt. Ich habe ein fast ähnliches Gewicht bei meinem Entwurf zu stemmen - versuche es aber mit 3S. Einen interessierten Leser hast du auf Garantiert ;).

Gruß Jens
 
#3
Hallo Jens,

danke dir. Im übrigen habe ich meine Suppos schon mit 4S befeuert. Also falls du den Drang nach mehr Leistung hast ist eine Zelle mehr durchaus drin.

Grüß Knut
 
#4
Ich hätte da mal eine Frage zur Stromversorgung an die Experten.

Geplant hab ich eine doppelte Stromversorgung - Outputseite ein BEC vom ESC - Inputseite separates UBEC für Input und Rx.
in diesem Thread schreibt Terminus, dass der J1 gesetzt bleibt - im Wiki soll er offen bleiben - die Diode im APM steuert dann die Verteilung und es besteht eine gewisse Sicherheit durch Redundanz. Passt das?
http://fpv-community.de/showthread.php?18226-APM-2-5-Stromversorgung/page3

Des weiteren hat bei RC Groups jemand einen ELKO als Puffer gegen brownouts eingebaut
http://www.rcgroups.com/forums/showpost.php?p=24263408&postcount=1
Kann das jemand bestätigen ob das funktioniert?

Ich bin leider keine Elektronikleuchte und tu mir dementsprechend bei diesen Elektronikfragen schwer.

Grüße

Knut
 

WHopper

Taugenichts der Lüfte
#5
Schöne Doku ! Das mit dem Abziehen des Sicherungsring auf einem Ölstein und Nacharbeiten des Einstichs mit einem Hartmetallstichel kannte ich noch überhaupt nicht - leuchtet aber ein. Wieder mal etwas gelernt....
 
#6
So, die erste Stunde Flug hat er hinter sich. Zunächst noch ohne Kamera und Gimbal, da ich mir erst mal sicher sein will, dass alles funktioniert.
Ich bin voll begeistert. Für die erste mehr oder Weniger grobe Einstellung des APM fliegt er überraschend gut. Die PID-Werte mussten aufgrund der doch relativ hohen Motorleistung deutlich verändert werden. Loiter und Althold hat aus dem Stand mit den Standarswerten funktioniert.

Ach ja... Flugzeit - 20 Min !! - bis zur Akkuwarnung. Also im späteren Einsatz müsste mit Reserve 15 Minuten drin sein.

Hier mal ein erstes Video... grob zusammengezimmert.

http://www.youtube.com/watch?v=KzmVYgLP5Bk&feature=youtu.be
 

WHopper

Taugenichts der Lüfte
#7
Hallo Knut!

Sehr schöner Jungfern-Flug. Der Copter liegt klasse schon in der Luft und mach einen guten Eindruck. Die Flugzeit ist natürlich super, wird sich aber mit Gimbal und Kamera noch ein wenig nach unten korrigieren. Magst Du eventuell noch ein wenig mehr von Deinem Gimbal zeigen und eventuell auch kurz beschreiben ? Das wird auf lange Sicht mein nächstes Ziel werden.

Bei meinem Bauprojekt herrscht im Moment leider Flaute. Der Materialnachschub lässt auf sich warten :mad:

Umso mehr freue ich mich über Deine Erfolge.

Gruß Jens
 
#8
Hallo Jens,

vielen Dank für dein Feedback. In der Zwischenzeit hab ich schon einige Flüge hinter mir und bin immer mehr begeistert von den Flugeigenschaften.
Mein Gimbal hab ich hier beschrieben

http://fpv-community.de/showthread.php?29174-Compact-Gimbal-Alex-Mos-f%FCr-Gopro-Hero

allerdings hab ich es nochmal ein paar Veränderungen unterzogen und warte wie du auf Material. Mir hat die Kameraaufnahme nicht gefallen und in Anlehnung an das Tarot-Gimbal werde ich diese noch mal verändern.

Hast du bei dir den Schwerpunkt mit den Komponenten mal im CAD berechnet - wo er liegt wissen wir ja - aber wirst du ihn denn hinbekommen. Ich frag nur deshalb, weil ich bei allen symetrischen Entwürfen ständig kopflastig war oder den Akku extrem nach hinten verlagen musste.

Grüße
Knut
 

WHopper

Taugenichts der Lüfte
#10
Sehr schöne Aufnahmen mit passender Musik.

Teilweise finde ich die Bilder sehr gut stabilisiert und teilweise habe ich das Gefühl das Gimbal kommt mit dem Regeln nicht hinterher. Täusche ich mich da ? Wie schon geschrieben - noch bin ich Gimbal Laie!

Aber einen mutigen weißen Tiger habt Ihr da. Die Katzen in meiner Umgebung haben scheinbar nicht soviel vertrauen zu meinen Flugkünsten :D.

Viele Grüße
Jens
 
#11
Hallo Jens,

danke dir. Du hast völlig recht, teilweise ist das Ergebnis gut - teilweise deutlich verbesserungswürdig. Hat meiner Meinung nach mehrere Ursachen.
Zum einen stimmen die PID-Werte vom Kopter noch nicht 100 prozentig. Wenn der Akku voll geladen ist hat er noch leichtes Oszilieren - vorallem beim Absteigen aus großer Höhe.
Wo es noch auffällig ist - bei sehr dynamischen Passagen - da ist vorallem noch die Gimbaleinstellung gefragt.
Des Weiteren experimentiere ich noch mit der Kamerahalterung und Dämpfung. Da ist eine neue dran und die ist noch nicht ausgereift.
Ein paar Schwingungen hab ich noch in den Propelleraufnahmen - die will ich nächste Woche neu machen.
Aber für den Anfang - neues Gimbal - neuer Kopter finde ich das Ergebnis - ausbaufähig und brauchbar :).

Grüße

Knut
 

UMS

Neuer Benutzer
#12
Tolles Projekt. Da ich jetzt eine neue Gopro habe und mri auch das Gimbal von Tarrot zulegen will, wäre das genau mein Copter;) Hast du schon drüber nachgedacht, das Tarrot einzubauen?
 
#13
Hallo UMS,

auf den ersten Blick hat mir die Ausführung vom Tarrot Gimbal sehr gut gefallen. Ich hab dann versucht eine ähnliche Kameraaufnahme nachzubauen. Sah dann so aus:

Gimbal alt.JPG
Ein mehr oder weniger gut funktionierendes Gimbal hatte ich ja schon

http://fpv-community.de/showthread.php?29174-Compact-Gimbal-Alex-Mos-f%FCr-Gopro-Hero

Allerdings waren die Ergebnisse nicht sonderlich befriedigend. Die Balance des Gimbals war wesentlich schlechter als die von meiner ersten Variante. Also hab ich die Alte nochmals überarbeitet. Neue Dämfer gegossen, Befestigung überarbeitet... und so siehts heute aus.

Gimbal aktuell.JPG Gimbal Dämpfung akltuell.JPG

Ich kenn jetzt nicht die Balance des Tarrot-Gimbals. Aber ich kann nur empfehlen das Gimbal - egal welches - so gut wie möglich auszubalancieren. Das sind beim Finden der PID-Einstellungen Welten.

Grüße
Knut
 
FPV1

Banggood

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