Teil 3: Elektronik, FPV & Extras
Flight Controller
Für einen 250er Racer braucht man nur Basisfunktionen, da der Copter eh im manuellen (= nur gyrostabilisierten Modus) sinnvoll geflogen werden kann und nur so richtig Laune macht. GPS ist auf einem FPV Racer kaum nötig, sinnvoller ein “Loc8tor” zum Wiederfinden (siehe unten).
Von der recht großen Auswahl:
•NanoWii und kompatible (z.B. Flip 1.5) mit MultiWii, oder auch Selbstbau-FC aus Atmega/Arduino(Nano)+MPU6050
•(Acro)Naze32 und kompatible (MW32, Flip32)
•CC3D mit OpenPilot oder Taulabs (oder andere Taulabs-unterstützte FCs)
•(Mini)APM
•besonders kleine Boards: AfroMini, CC3D Atom...
eignen sich im Prinzip alle, wobei die Zusatz-Flugfunktionen wie AltitudeHold/PosHold/RTH oder die APM-Flugmodi die auf erweiterter Sensorik basieren quasi nie benötigt werden oder sogar kontraproduktiv sind. Manche Firmwares haben aber nette Racer-Features wie z.B. die LED-Streifen-Funktion in Cleanflight. Die Autoren verwenden gern die AcroNaze32, welche mit CleanFlight bespielt, auch immer wieder softwaretechnische Neuerungen zu bieten hat. Weitere Informationen zu FlightControllern und dazugehörigen Firmwares (und Alternativen!) finden sich in anderen Diskussionsfäden dieses Forums und würden den Rahmen hier sprengen.
Für 4S bzw. bei sehr starker Motorisierung ist es meist nötig, sich näher mit den PID-Einstellungen und ggfl. PID-Controllern (sofern vorhanden) der FC-Software zu beschäftigen. Während MultiWii schon mit default-Einstellungen meist passabel fliegt, brauchen baseflight/cleanflight und OpenPilot manchmal ein paar mehr Anpassungen.
Stromverteiler
Um alle Komponenten vom Lipo mit Strom zu versorgen, gibt es mehrere Lösungen:
1. Superleicht und günstig aber etwas mehr Arbeit ist ein gelöteter Kabelbaum - am besten für einen Quad gleich auf sechs Leitungen aufteilen, 4x ESC, 1x FC (dünn) und 1x Videokomponenten (Filter, Sender, Kamera). Für die übliche Auslegung für 10-20A maximale Strombelastung je Motor und bei nicht allzu langen Wegen reicht AWG14/16 am Akku bis zur Verteilung, dann mit AWG18/20 weiter. Eine sehr gute Anleitung zum Löten hier <https://vimeo.com/89350073> . Varianten sind auch denkbar, z.B. beim H-Quad erst mal drei Abzweigungen hinten, dann dickes Kabel nach vorne weiter, dann noch mal drei Zweige, um die ESCs elegant in die Arme zu bekommen:
2. Einfacher Stromverteiler, am besten im Format 35x35 wie z.B. das Afro Board, so dass man ihn unter Standard FCs mit den gleichen Bohrungen setzen kann. Nicht schwer, auch für Einsteiger sehr einfach zu löten und vor allem können sehr einfach auch später noch weitere Stromverbraucher (LEDs, FPV Komponenten, etc.) angeschlossen werden:
3. Stromverteiler mit integrierten BECs werden immer beliebter, da für viele FCs und HD-Cams oder WS2812-LED-Streifen eine stabile 5V-Versorgung benötigt wird oder beim Betrieb mit 4S evtl. auch 12V für einige Verbraucher (LED-Stripes, VTX, etc.).
4. Stromverteilung integriert in den Rahmen (PDB): Ist eine elegante Lösung, bedingt aber GFK als Trägermaterial, was schwerer oder etwas weniger steif als CFK ist. Je nach Hersteller manchmal teurer und für einen anderen Copter oder Rahmen natürlich nicht mehr zu gebrauchen. Im Crashfall ist mehr kaputt bzw. die Reparatur komplizierter. Wird z.B. auch für den QR270 in der GFK Version kommen. Da auf einer solchen Rahmenplatte viel Platz ist, sind u.U. andere sinnvolle Komponenten wie der Video-Filter, Strommessung, LEDs oder gar OSD mit integriert oder auflötbar oder auch direkter ESC-Anschluss möglich. Ein schönes Beispiel ist das CleanHawk Board für den Emax 250 Frame:
Es gibt auch Mischformen, wie das Lumenier Fury PDB für den QAV250. Im Prinzip ähnlich wie das CleanHawk, aber es ist kein tragendes Teil, sondern wird zusätzlich unter den normalen Rahmen geschraubt.
Lipos
Die Lipowahl ist nicht so schwierig, fast alle 250er können mit 3S (=3 Zellen a 3,7V Nennspannung bzw. 4,2V Maximalspannung wenn voll) fliegen, die meisten auch mit 4S, sofern das alle Teile (ESCs, FC, Cams, Videosender) 4S verkraften bzw. mit zusätzlichen Spannungswandlern ihre jeweils zulässige Spannung erhalten.
4S erhöht in der Regel Schub und Beschleunigung/Speed des Copters erheblich, führt aber (sofern man die größere "Power" auch abruft) auch zu höherer Last für Motor, ESC und Lipo und evtl. sogar zu kürzeren Flugzeiten. 4S Lipos sollten von der Kapazität daher bei 250ern nicht kleiner als 3S Lipos gewählt werden, obwohl sie natürlich rechnerisch 33% mehr Energie als ein 3S-Akku gleicher Kapazität enthalten.
Generell sollten Lipos für 250er eine hohe C-Rate haben. Die C-Rate bezeichnet den maximalen Strom, den der Lipo auf Dauer den Verbrauchern/Motoren geben kann: 1C bezieht sich auf Nennkapazität des Lipos, also als Beispiel bedeutet 30C bei einem 1300mAh Lipo = 30x1300mA = 39A Dauerstrom maximal, bei einem 2200mAh Lipo = 66A oder 50C bei 1300mAh = 65A Dauerstrom-Belastung (natürlich für alle Motoren gleichzeitig).
Mindestens echte 30C sollten es schon sein, bei Billiglipos besser mind. 40C. Alternativ kann man auch einen Lipo mit mehr Kapazität statt höherer C-Rate nehmen (siehe Beispiel oben 2200mAh/30C statt 1300mAh/50C).
Und generell sollte man Lipos bei 250er nicht zu klein wählen (der genaue mAh Wert ist nicht entscheidend, ruhig ein paar verschiedene Größen probieren), da der Lipo sonst den nötigen Strom für Vollgas nicht oder nur ganz am Anfang des Fluges liefern kann. Üblich sind um die 1000mAh für die Miniklasse, 1300-1800 für die Midiklasse und 1600-2200 für die Maxiklasse.
Auch bei FPV-Race-Coptern gilt die Daumenregel: Akkugewicht ca. halbes Copterleergewicht bzw. der Akku sollte ein Drittel des Abfluggewichtes ausmachen. Das ergibt dann in der Regel je nach Flugweise und Antriebsauslegung um 10min Flugzeit bei ruhigem Flugstil, aber auch genug Agilität. Zum Racen kann es gern auch ein etwas kleinerer Akku sein weil der Copter dann noch agiler wird. Allerdings muss der Akku dann eine entsprechend hohe C-Rate aufweisen (mindestens echte 30C sonst eher schon 40C).
Achtung: Viele Elektronikkomponenten am Copter und auch einige ESCs verkraften nur 3S bzw. 12V und würden mit 4S zerstört, dann muss diesen für 4S Betrieb ein Spannungsregler vorgeschaltet werden (siehe weiter unten)
Lipo-Bezugsquellen:
Die größte Auswahl, schnell, zollfrei und preiswert bekommt man vermutlich bei Hobbyking im Europe Warehouse. Die Fülle der verschiedenen Eigenmarken ist etwas verwirrend, unserer Erfahrung nach geben die sich aber alle nicht viel und sind meist alle eher billige Lipos, die weniger C verkraften als angegeben und kürzer leben als (dafür oft doppelt so teure) Markenakkus. -> für den Anfang die beste Wahl, ruhig ein paar mehr und verschiedene günstige bestellen.
SLS: Ein guter deutscher Shop für wesentlich bessere Markenakkus, geprüft, haltbarer und mit realen/glaubwürdigen C-Raten. Dafür deutlich teurer, besonders seit der Euroschwäche Frühjahr 2015, aber den Preis wert! -> 1. Wahl wenn es auf Zuverlässigkeit oder sehr hohe und echte C-Raten ankommt und man mit seinen Lipos umzugehen weiß und nicht jedes Wochenende einen lyncht (was bei 4S sehr schnell gehen kann mit nur 1-2min zu lang flott geflogen...). SLS Akkus sind robuster als billige Chinaakkus, da Alu-Schutzplatten verbaut sind, überleben aber ungünstige harte Einschläge auch nicht.
Akkus sollten im Sinne der Lebensdauer, Zyklen und vor allem Stromfestigkeit nicht völlig leer geflogen werden. Für den Einstieg empfiehlt sich daher die Benutzung eines Akkupiepers der am Balancer Port eingesteckt, mit fliegt und warnt wenn der Akku leer ist bzw. Unterspannung auftritt. Wenn man seine Akkus kennt kann man auch nach Timer fliegen, viele Fernsteuersysteme erlauben auch die Übermittlung der Akkuspannung an die Fernsteuerung per Telemetrie (+Ansage). Eine weitere Möglichkeit zur Spannungsüberwachnung ist die Benutzung eines einfachen OSDs im Videobild.
FPV Cam
Warum überhaupt noch eine FPV Cam und nicht einfach Live Out der oft ohnehin an Bord befindlichen FullHD Cam nutzen? Ganz einfach, die FullHD Cams haben in der Regel eine zu hohe Latenz/Verzögerung und sehr langsame Dynamikwechsel (z.B. bei Flug aus der Sonne in den Schatten oder umgekehrt), das reicht vielleicht zum gemütlichen GPS-Schweben mit einem Phantom oder eine Naza, aber nicht für FPV Racing, damit würden metaldanny und charpu Letzte in jedem Anfängerrennen…
Ähnliches gilt oft auch für FPV Cams mit Aufzeichnung (auf Micro SD), der Live-Out erfolgt irgendwie erst nach dem Schreiben auf Karte und somit zu stark verzögert (frei nach Frickler… ;-) ).
FPV Cams sind dagegen auf sehr kurze/kaum merkbare Latenzen und schnellere Dynamikwechsel und größeren Dynamikumfang optimiert.
Der Klassiker bzw. Standard ist die 600TVL CCDKiller Fatshark (mit 5V Versorgung - und im Gegensatz zu den sonst verwendeten CCD-Cameras eine CMOS-Kamera). Gutes Bild bei wenig Gewicht (ca. 10g) und sehr kompakten Abmessungen und geschlossenem schützendem Gehäuse. Unter der 600er empfehlen wir nicht, der Vorgänger mit 420TVL hat z.B. schon ein sichtbar schlechteres Bild.
Die Fatsharks sind aber sowohl preislich als auch technisch inzwischen überholt, sie kosten immer noch um die 50 Euro, mit etwas Glück auch mal 42-45 Euro, während man seit etwa 2014 FPV Cams (eigentlich CCD-Sicherheitskameras, der Hersteller hat den FPV-Markt aber nun klar erkannt
) ab ca. 30 Euro bekommt, die ein besseres Bild bieten und vor allem einen viel besseren Dynamikumfang und schnellere Dynamikwechsel. Sehr gut für wenig Geld und noch rel. leicht z.B. die Runcam PZ0420 bzw. PZ0420M (12g im kompakten 28mm-Format, aktuell Favorit der Autoren) mit 600TVL Sony Sensor, die es in drei Varianten gibt, nackt, mit rel. großem Plastikgehäuse und neu, gut geschützt, mit silbernen Alugehäuse. Die “nackte” und die Aluversion vertragen außerdem Eingangsspannung von 5-17V, was ein Vorteil sein kann. Viele VTX brauchen z.B. mehr als 5, dann kann man VTX und Cam an denselben z.B. 12V Spannungsregler hängen (eine Cam für 5V braucht dagegen einen eigenen Spannungsregler).
Einziger Nachteil zu den Fatsharks: Sie sind etwas größer&schwerer (ca. 12-18g), für ganz kleine Copter der Miniklasse kann daher eine 600er Fatshark noch interessant sein.
Größere FPV Cams meist mit einem 800-900TVL Sony Sensor sind etwas aus der Mode gekommen (außer Effio-V), da sie noch einmal teurer, größer und vor allem deutlich schwerer sind, da die noch bessere Bildaufbereitung CPU-intensiv ist und einen zusätzlichen (schweren) Metall-Kühlkörper oder ein Metallgehäuse (leider meist Stahl und kein Alu) benötigt. Preis ab ca. 40 Euro, manche Klassiker aber auch noch ab 65 Euro, Gewicht ab ca. 40g (was schon eine FullHD Cam wie Mobius wiegt), bei nur etwas besserer Bildqualität als die 600er Runcams. Wenn es aber die beste FPV Bildqualität sein soll und das Gewicht weniger entscheidend ist (z.B. bei größeren Modellen) sind die 800-900er weiter erste Wahl.
Nicht blenden lassen sollte man sich ausschließlich von der TVL-Angabe, z.B. gibt es einige 700TVL-Modelle am Markt die kein WDR (Wide Dynamic Range) unterstützen, d.h. beim Blick auf die Sonne den Boden fast schwarz blenden und damit ungeeignet zum FPV-Fliegen sind.
Für FPV Flug draußen bei Tag nimmt man in der Regel Brennweite 2,8mm und mit IR geblockt/gesperrt bzw. mit IR Filter für bessere Farbwiedergabe (ohne Filter/mit IR offen ist aber auch ok und vor allem nachts/bei Dämmerung von Vorteil). 3.6mm Linsen haben einen zu starken Zoom und sind zum Fliegen ungeeignet. Eine Linse mit 2.1mm Brennweite bietet noch mal wesentlich mehr Umsicht/Fischaugen-Effekt und hat in gewissen Situationen Vorteile, bietet aber deutlich verfälschte Entfernungswahrnehmung und Racing-Tore sind auf mittlere Entfernung schwerer zu entdecken als mit einer längeren Brennweite. Eine 2.5mm Linse ist ein Kompromiß, mehr Sicht nach unten und in die Kurve als bei 2.8mm aber nicht allzu viel Fischaugen-Effekt.
FullHD Cam
Hier könnte man wiederum fragen: Wozu noch eine rel. schwere&teure&empfindlichere FullHD Cam, wenn man doch schon eine FPV Cam nutzt? Hier ist das deutlich bessere Bild der FullHD Cam ausschlaggebend, das ohne Live Übertragung direkt auf dem Copter aufgezeichnet sehr gut ist (und man sieht natürlich auch keine Verzögerungen) und das nachher für Betrachter am PC/im www sehr eindrucksvoll wirkt, man kann sogar erträgliche Fotos/Standbilder herausholen. Das am Boden aufgezeichnete live Bild der FPV Cam mit meist nur VGA Auflösung und zusätzlich mit den Übertragungsstörungen ist dagegen ziemlich “mau”, damit können allenfalls FPV-Flieger etwas anfangen, Außenstehende werden oft sagen “Was soll denn das sein???”.
Allerdings macht eine FullHD Cam auch nur Sinn, wenn es was zu sehen gibt, wenn man z.B. besonders spektakulär fliegt oder beim Race mit anderen Coptern. Für gemütliches Schweben über den den Acker um die Ecke ist sie auf einem unruhigen/wackligen FPV Racer recht uninteressant, dafür ist ein größerer stabilisierter Copter mit GPS, Baro und Gimbal besser.
Auch wenn mancher nur das Beste will und viele einschließlich bekannter Größen wie Charpu u.a. damit fliegen: Wir halten eine GoPro am kleinen 250er Racer für relativ überflüssig, seit es gute kleine leichte günstige FullHD Cams wie Mobius oder RuncamHD gibt. Die GoPro ist 4-6mal so teuer. Es gibt zwar inzwischen sehr günstige gute GoPro Clone wie SJ4000 oder Xiaomi Yi (erster Clon mit 60fps bei FullHD), aber auch für diese gilt wie für die GoPro, dass sie alle fast doppelt so groß&schwer sind wie Mobius/RuncamHD und sie machen nur ein etwas besseres Bild, das aber vor allem durch die ungünstigen Bedingungen auf 250er Racern (Vibrationen, meist nur mäßige Entkopplung und kein Gimbal) am Ende nur wenig Mehrwert bietet. Cracks wie Charpu o.ä. bekommen teilweise auch von Herstellern Material gestellt und müssen vermutlich eine geschrottete GoPro4 nicht mal oder nicht zum vollen Preis bezahlen.
Mobius oder RuncamHD drauf und immer gute FullHD Videos haben und wenn man mal eine schrottet oder verliert, ist es kein Weltuntergang.
Aber auch günstige FullHD Cams sollte man erst montieren, wenn man etwas Übung hat!
Videosender/VTX
Das Videosignal kann in D überlicherweise über 2,4 oder 5,8 GHz übertragen werden. Da 2,4 GHz heute meist bereits durch die Funke belegt ist, wird meist 5,8 GHz verwendet. Hier gibt es das größte Angebot an Teilen und man benötigt außerdem nur kleine/kompakte Antennen (gut für unsere kleinen Racer…) und hat auch technisch einige Vorzüge gegenüber anderen Bändern. Größter Nachteil von 5,8 GHz: Es ist rel. anfällig gegenüber Hindernissen, eben noch gutes live Bild, dann nur wenige Meter hinter einem Baum oder eine kleine Baumreihe gesunken und das Bild ist schnell ganz weg.
Es gibt verschiedene Bänder und Kanäle, ein Band bietet in der Regel 7-8 Kanäle, ein ImmersionRC/Fatshark VTX hat in der Regel nur ein Band/8 Kanäle, sog. 32 Channel Systeme bieten 4 Bänder und 4x8=32 Kanäle. Wichtig ist das das Kanal bzw. Band von VTX und RTX zusammenpassen!
Verwendet werden darf in Deutschland bei 5,8 GHz maximal 25mW Sendeleistung, die bekanntesten 25mW VTX sind:
•ImmersionRC (oft bzw. lange auch von Fatshark bzw. mit Fatshark Brillen angeboten): Rel. teuer, groß und schwer, dafür sehr gut und zuverlässig und schon mit Spannungsfilter für VTX und 5V Spannungsregler für die (Fatshark) Cam oder Mobius
•FT951: klein, leicht, gut, günstig, der Favorit der Autoren, in D z.B.
hier bei FPV1 zu bekommen
•Skyzone (Bezeichnung “TS….”) und Boscam: klein, leicht, günstig, leider streuen sie oft sehr stark und stören dann schnell das Bild anderer FPV Flieger in der Nähe
In anderen Ländern darf auch mehr Sendeleistung verwendet werden (bitte jeweils vorher informieren!), was größere Entfernungen ermöglicht und eine etwas geringere “Hindernisanfälligkeit” bewirkt; Anbieter sind meist die gleichen Hersteller wie oben. Zum Racen sind aber die legalen 25mW völlig ausreichend.
Achtung: VTX mögen es nicht, ohne Antenne betrieben zu werden und können dabei (je nach Sendeleistung) sehr schnell bzw. in Sekunden zerstört werden. Sprich: Immer Antenne dran bzw. nie Lipo anschließen, wenn gerade mal keine Antenne drauf ist!
Videoempfänger/VRX
Am Boden braucht man einen zum VTX passenden VRX. Dieser kann fest oder modular in Brille oder TFT verbaut sein und ist dann rel. klein. Brille oder TFT lassen sich aber auch immer von einem externen, meist größeren Receiver speisen. Wenn dieser noch ein Diversity bzw. Duo ist, hat er intern zwei Empfänger, jeder mit eigener, anders ausgerichteter Antenne und automatischer Umschaltung auf den mit dem gerade stärksten Signal, so kann man z.B. typische Funklöcher von zirkular polarisierten Antennen (z.B. genau über dem Piloten) vermeiden bzw. abdecken.
Den meisten FPV Race Piloten reicht heute ein guter RX in der Brille mit SPW Antenne, was viel Aufwand und ”Kram” (zu Schleppen) oder auch Kosten spart.
Uns scheinen bisher Nexwave hochwertiger als Boscam (streuen manchmal über mehrere Kanäle), daher die Empfehlung zu ImmersionRC (Duo) Empfängern bzw. den Nexwave Brillenmodulen für Fatshark.
Noch ein Wort zu den verschiedenen Videobändern A B E F: Die sind nicht ganz unabhängig, sondern bezeichnen einen Satz von 8(B: nur 7) Frequenzen die alle im Bereich um 5,8 GHz liegen und für das jeweilige Band theoretisch störfrei nebeneinander betrieben werden können. Jedoch sind die Bänder verschieden sortiert und die Frequenzen überlappen sich “fast”: Beispielsweise stören sich Band E Kanal 2 mit 5845 Mhz und Band B Kanal 6 mit 5840 Mhz weil sie nur 5 Mhz auseinander liegen. Für eine ordentlich stabile Trennung sind ca. 40 MHz Abstand zu wählen (d.h. vier Videolinks können fast immer sicher gleichzeitig betrieben werden), wenn man LHCP und RHCP abwechselnd betreibt und die Leistungsklassen der Sender nicht sonderlich differieren ist auch mehr drin. ImmersionRC ist daher dabei ein sogenanntes Racingband zu propagieren mit Kanalabständen von 37 MHz gleichmäßig über das ganze 5,8 MHz Band verteilt so das dann 8 Piloten gleichzeitig fliegen können mit größtmöglichem Frequenzabstand. Einige Selbstbauprojekte haben daher ihre 32 Kanäle schon auf 40 erweitert. Beim Betrieb ist natürlich darauf zu achten nur die im jeweiligen Land erlaubten Frequenzen auch zu nutzen.
5,8GHz Antennen
Wichtig für eine gute Reichweite ist eine gute bzw. bessere Antenne als die bei VTX/RTX meist mitgelieferten linear polarisierten Rundstabantennen (die aber super Crashresistent sind
). Am besten und besonders für Race Copter universell nutzbar sind zirkular polarisierte Antennen, die aussehen wie eine Blüte mit Blättern. Dabei wird nach Anzahl und Ausrichtung der Blätter unterschieden. Blätter nach rechts geneigt = rechtsdrehend/RHCP, nach links geneigt = linksdrehend/LHCP. Welche Drehung man verwendet ist egal, es sollten nur VTX und RTX Antenen gleicher Art sein. Bei vielen FPV Piloten gleichzeitig am Start kann man mit je einem LHCP und einem RHCP fliegend die zur Verfügung stehenden Bänder bzw. Kanäle noch besser ausnutzen bzw. eine noch bessere Trennung zum Kanal-Nachbarn schaffen.
6 und 5 “Blätter” (Hexaleaf/Fiveleaf) sind rel. selten bzw. teuer. Üblich sind 4 Blatt (= Skew Planar Wheel (SPW)) und 3 Blatt (= Cloverleaf (CL)), wobei die frühere Einteilung SPW für VRX und CL für VTX heute nicht mehr so genau genommen wird, manche Hersteller nutzen schon nur noch SPW.
Wenn man RHCP mit LHCP-Antennen mischt vergibt man mögliche Reichweite, und sieht die Bildverschlechterung sofort.
Wir empfehlen für FPV Racer preiswerte CL/SPW Antennen (selbst aus D ab ca. 15 Euro das Paar), da diese am Copter auch mal kaputt gehen, da lohnt sich eine teure Edelantenne nicht und die letzten 20m Reichweite rausquetschen ist bei einem FPV Racer nicht entscheidend. Außerdem sinnvoll am Copter: eine geschlossene Antenne, d.h. mit einem Plastikdeckel um die Blätter, da diese beim Crash schnell verbiegen und so Empfangsleistung einbüßen und zurückbiegen ist weder exakt noch unbegrenzt möglich.
Patch- und Helixantennen sind Empfangsantennen mit einem stark ausgerichteten bzw. trichterförmigen Empfangsbereich, die man für Flüge in größer Entfernung und in einer Richtung verwendet, für ein FPV Race Copter sind sie in der Regel weniger sinnvoll.
Es gibt zwei gängige Anschlüsse, SMA (Antenne mit Stecker/Pin in der Mitte, VTX bzw. RTX dementsprechend mit Buchse/Loch in der Mitte) und RP-SMA (andersrum). D.h. die Antennen müssen zu VTX/VRX passen, d.h. Antenne und VTX/VRX alle SMA oder eben alle RP-SMA, was man bei Chinaware leider manchmal nicht 100% exakt vorher erkennen/rauslesen kann. Es gibt notfalls auch Adapter, diese verschlechtern aber den Empfang etwas und sind auch rel. schwer.
Die VTX Antenne am Copter sollte etwas entfernt von der Empfangsantenne des normalen RX am Copter sein, nicht gerade beide direkt nebeneinander, sonst können sie sich gegenseitig stören.
Bildausgabe per TFT oder Brille
Die einfachste und günstigste Bildausgabe am Boden geht über einen TFT, meist 7-8”. Wichtig dabei, dass der TFT bei schwachem Signal (was bei FPV oft vorkommt) nicht abschaltet (sog. “Bluescreen”). Sehr gut z.B. Foxtech M700/M800, die man mit etwa Glück auch mal ohne Zoll und langes Warten baugleich bei Hobbyking im EU-Lager unter Fieldview 777/888 bekommt, auch mit schon internem VRX für nur geringen Mehrpreis.
Schnelles/dynamisches FPV Fliegen bzw. Racen nach TFT ist aber schwierig bzw. nie so gut möglich wie mit einer FPV Brille, die einen exakteren Eindruck vermittelt und volle Konzentration ermöglicht, besonders bei hellem Sonnenlicht. Gute Fertige FPV Brillen sind leider sehr teuer, wir empfehlen die bekannten Fatsharks erst ab der Dominator V2, die beim schwachen Euro derzeit leider bei 400-450 Euro liegt. Aber die einfacheren aktuellen Fatsharkmodelle sind im Vergleich einfach zu schlecht bzw. mit ihrem kleinem Bild und immer noch nicht gerade billig. Eine auch nicht ganz günstige Alternative, aber technisch top ausgestattet, ist die Skyzone Diversity v2 Brille (von den Autoren nur kurz probiert, wer kann mehr dazu sagen?).
Die preiswerte und erstaunlich gute bzw. für manche sogar bessere Alternative (die ein sehr großes Bild ermöglicht) ist der Selbstbau einer FPV Brille aus einer Skibrille und einem 4-5” TFT, der mit schwarzem Schaumstoff auf dem richtigen Abstand vor den Augen gehalten wird und einer Linse (die den nötigen Abstand noch einmal deutlich reduziert, um keinen zu argen “Tunnel” vor dem Kopf zu haben), wahlweise mit externem oder auch internem VRX möglich. So eine Brille ist etwas klobig, nicht so schick wie die teuren fertigen, dafür hat man ein sehr gutes Bild zum Preis von deutlich unter 100 Euro.
Einige Shops wie Hobbyking oder Banggood bieten auch schon fertige Sets für Eigenbaubrillen an, wo nur noch ein RX fehlt, z.B. Hobbyking Quanum Goggle V2.
Ganz neu (Juni 2015) die Edelvariante der Selbstbaubrillen, die Headplay HD, die mit üppigem 7” TFT und allem wichtigen fertig integriert kommt, RX, HDMI, Lipo etc. und dazu recht ansprechend verpackt/weniger “Bastelimage” als reine Eigenbaubrillen und gutem Tragekomfort, aber immer noch ein ziemlich großer und schwerer Klotz (bzw. bei 7” erst recht). Mit ca. 300 Euro deutlich teurer als Eigenbau, aber immer noch deutlich unter guten normalen Fertigbrillen. Das Bild ist spektakulär groß/breit (FOV fast doppelt so groß) und man kann eine Unmenge (bzw. mehr) an Details erkennen als bei den fertigen üblichen Brillen mit 30-45 Grad FOV. Aber es scheint auch, dass die riesige Größe bzw. generell dieser Typ FPV Brillen nicht ganz so ideal für schnelles FPV Racing ist, da Auge&Hirn etwas länger brauchen, um zwischen Mitte und Randbereichen “umzuschalten”, etwas wie im Kino in der allerersten Reihe sitzend. Auch sind bei FPV Races die vorderen Plätze derzeit eigentlich immer mit normalen Fertigbrillen besetzt.
Für gemütlicheren FPV Flug oder mit größeren Coptern und evtl. anderen “Zielen” (wie z.B. Camcopter für Foto/Video) ist die Headplay aber vermutlich ideal.
Recorder: Als schnelle einfache Aufzeichnung (zum Nachvollziehen später und wenn man ohne FullHD unterwegs ist) oder für den Fall eines Absturzes kann man das live Bild am Boden auf einem Recorder aufzeichnen, was das Wiederfinden anhand der im Bild zuletzt sichtbaren Umgebung und der eventuellen OSD Einblendungen stark erleichtern kann.
Neuere bessere (teure...) FPV Brillen wie Dominator V2 und HD und Skyzone Diversity V2 haben sogar bereits einen Recorder integriert und sparen so auch hier nochmal zusätzlichen sperrigen “Kram” und Aufwand für Verkabelung und Stromversorgung.
Groundstation
Unter Groundstation versteht man im einfachsten Fall nur einen Video-RX auf einem Stativ etwas erhöht (dann hat man rundum, auch bei Modell hinter dem Piloten guten Empfang), oft noch mit Recorder und/oder TFT (oder Laptop für beides in einem), für besseren Empfang mit Diversity RX und mehreren Antennen, für allerbesten Empfang auch auf große Entfernungen gar mit Tracker, wo RX&Antenne dem Modell folgen. Früher war eine Groundstation quasi Standard, inzwischen bei FPV Racing mit kleinen Coptern und “mal eben schnell” flexibel an allen möglichen Orten zusammen mit anderen racen sind sie deutlich seltener geworden und viele Brillen haben inzwischen interne RX, was bei guten Antennen und gutem VTX meist ausreicht und Geld und unnötigen “Kram” und zusätzliche Stromversorgungen spart (vor allem wenn mal mal zu Fuß oder mit dem Rad zu einer Location will).
Spannungen, Regler/BEC, Filter
Wie oben schon erwähnt, vertragen viele Komponenten am Copter keine 4S. Generell muss egal ob 3 oder 4S für
jedes elektronische Bauteil
vor(!) dem ersten Anschließen eines Lipos geprüft werden, mit welcher minimalen und maximalen Spannung es arbeitet!
Die richtige Ausgangsspannung aus in der Regel höherer Eingangsspannung lässt sich mit einem sog. UBEC oder Spannungsregler erzeugen. Größere ESCs haben oft ein BEC für 5V (nur 5V) onboard, die neueren kleinen ESCs nicht. Bitte bei ESCs mit BEC maximal Plus von
einem ESC-BEC zur FC legen (um diesen zu versorgen),
nicht mehrmals/nicht Plus aller ESC-BECs an die FC legen!
Zusätzlichen UBECs sind in passender (nicht zu großer) Größe (d.h. maximal benötigter Strom) inzwischen sehr klein und günstig möglich, die früher üblichen rel. großen und schweren 2-3A BECs sind für kleine leichte 250er Racer aus der Mode gekommen. Besonders beliebt sind die kleinen zuverlässigen Pololu Stepdown Regler mit hoher Schaltfrequenz (1,5MHz), meist nur so groß wie ein Fingernagel und unter 1g.
(Pololu Stepdown 5V/600mA (ohne Pins unter 1g) und “altes” 5V/3A Riesen-BEC (dessen 3A man fast nie brauchte...))
Sehr praktisch sind kleine Stromverteilerboards (siehe oben), die neben den Lötpads zur Versorgung aller ESCs und weiterer Komponenten mit Lipospannung (was es schon lange gibt) jetzt auch schon 5V und 12V BECs onboard samt Lötpads für die jeweilige Ausgangsspannung haben, was sehr komfortabel und kompakt ist. Es gibt auch BECs mit einstellbarer Ausgangsspannung, diese können aber das FPV-Videosignal stören und sind auch selten mal in ihrer Spannung nicht konstant/die Ausgangsspannung kann sich verstellen.
Auch FC und RX brauchen fast immer eine reduzierte Spannung, meist 5V.
Grobe Richtwerte zum Verbrauch der Komponenten für die Dimensionierung der BECs: FC bis 50-100mA, Fernsteuer-Empfänger bis zu 100mA selten auch mehr, CMOS Cam ca. 50mA, CCD Cam 100-200mA, Videosender ungefähr Sendeleistung in mA statt mW. Lediglich der Ladestrom einer HD-Cam fällt mit bis zu 500mA mehr ins Gewicht und natürlich LEDs (WS2812B maximal 60mA pro LED; macht bei 16 LEDs schon knapp 1A). Ohne Versorgung der HD Cam und vieler LEDs sind BECs mit mehreren Ampere Belastbarkeit daher meist überdimensioniert. Das Aufteilen der Stromversorgung ein für BEC RC-R+FC und ein weiterer für Videoelektronik kann auch zur Signalverbesserung beitragen.
Oft wird für FPV Fliegen vor FPV Cam und VTX ein sog. Spannungsfilter empfohlen, der Störungen und Spitzen herausfiltert und so die Reichweite des Bildsignals oft noch einmal deutlich erhöht. Diese Filter sind allerdings mit Kondensator und Spule für 250er Copter schon rel. groß&schwer (für 4S 8-10g). Oft findet mit kleinen (hochwertigen) Spannungsreglern für FPV Cam und VTX (die wie oben erklärt ohnehin meist nötig sind) bereits eine ausreichende Filterung statt, zumindest ist eine deutliche Verbesserung der Bildreichweite festzustellen.
Filter
oder zumindest Spannungsregler sollte immer vor FPV Cam
und VTX sein. Manche hochwertigen Videosender (Ifrontech oder ImmersionRC/Fatshark) haben eine gute Filterwirkung schon integriert und haben eine extra Versorgungsspannungsleitung für die Kamera, die dann ebenfalls schon gefiltert ist.
In jedem Fall sollte man FPV Cam und VTX nicht mit direkter Lipospannung betreiben, auch wenn es je nach Setup (z.B. nur 3S Lipo und alle Teile können 12V) möglich ist. Kaputt macht man damit nichts, aber man verschenkt Bildreichweite, was man auf kurze Entfernungen evtl. noch nicht mal merkt.
Telemetrie, TX/RX und Failsafe
Welches System bei Funke/Sender ist oft auch eine Glaubensfrage oder Tradition, wir wollen daher nicht näher auf die drei größten Systeme Graupner, FrSky und Spektrum eingehen. Vom Preis her bietet aktuell aber eine FrSky Taranis schon ohne “Mods” oder Änderungen vermutlich am meisten bzw. für rel. wenig Geld so viel, wie andere Hersteller erst sehr viel teurer.
An Extras ist für einen 250er Racer Telemetrie (in erster Linie für Spannungsüberwachung) sinnvoll und wenn man wie vermutlich die meisten mit FPV Brille fliegt Sprachansage, wenn das Budget es erlaubt, also am besten gleich eine Funke wählen, die diese Features ohne Zusatzmodule (die zusätzlichen Platzbedarf und Gewicht bedeuten würden) bietet. Telemetriewerte können auch über ein sog. OSD (On Screen Display) in das live Bild eingeblendet werden, was evtl. günstiger ist als Funke+RX mit Telemetrie, dafür aber schwieriger einzurichten.
Spannungsüberwachung per Telemetrie wird inzwischen auch von FC-Firmwares wie Cleanflight und Baseflight unterstützt und ist sehr einfach einzurichten, meist/am einfachsten für FrSky/Taranis.
Beim RX sollte man einen kleinen&leichten aber full/long range RX nehmen, da man FPV oft weiter fliegen kann, als auf Sicht. Ebenfalls nützlich und Gewicht und Verkabelung zu sparen ist die Verwendung von PPM bei RX und FC.
Bei FrSky dürfte der am häufigsten für 250er verwendete RX wohl der D4R-II sein, der klein und rel. günstig ist und Telemetrie und PPM hat. Die überarbeitete Variante (spricht allerdings kein PPM sondern SBUS, ein digitales Protokoll, das die FC verstehen muss) ist der X4RSB.
Die Antennen ordnet man für besten Empfang am besten V-förmig an, was mit Kabelbindern und Schrumpfschlauch sehr einfach und leicht geht:
(Kabelbinder in Framelöcher, Schrumpfschlauch mit Antenne einschrumpfen, fertig. Videoantenne mit Deckel als Schutz)
Von Orange Sats für DSM2 (weil so schön klein und leicht) z.B. für besonders kleine&leichte FPV Copter rate ich ab, ich habe etliche Male verschiedene FPV Copter damit immer wieder zu Fuß holen müssen, wo noch gutes Bild bestand, aber der Sat aufgab und der Quad runterplumpste.
Apropos Plumpsen, Thema
Failsafe: Was passiert, was soll passieren, wenn der Copter einige Sekunden kein Steuersignal mehr erhält, die Verbindung bzw. TX/RX gestört sind? Bei einem großen teuren empfindlichen Copter mit GPS und RTH kann man je nach Situation verschiedener Meinung sein, aber bei einem robusten 250er Racer ist die Antwort eindeutig: Die Motoren sollen am besten sofort ausgehen und der Copter runterplumpsen, das wird in der Regel den wenigsten Schaden anrichten, an der Absturzstelle und am Copter (einem 250er passiert dabei außer Props kaum etwas) und er fliegt nicht mehr weiter/keine Gefahr eines großen “Flyaways”. Failsafe/”was tun bei Signalverlust” kann in der Regel sowohl im RX als auch in der FC eingestellt werden, wobei in der Regel der RX die entscheidende Stelle ist, er gibt im Failsafe-Fall die vorher dafür eingestellten Kanalwerte (also in unserem Fall: Gas und Schalter für Armen auf Null, alles andere mittig) an die FC, d.h. die FC merkt gar nichts von einem Signalverlust, erst wenn der RX stromlos wäre, sie selbst aber noch Strom hätte (was möglich ist, aber in der Praxis eher selten vorkommt).
OSD
Hier müssen wir leider bislang passen, da wir das noch nicht selbst im Einsatz haben und beim FPV Racer bisher mit Telemtrie über die Funke gut zurechtkommen. Wir denken auch, dass für richtig schnelles Racing OSD eher stört, weil man keine Zeit&Konzentration hat, es abzulesen oder es vielleicht im entscheidenden Moment sogar mal etwas verdeckt.
Für etwas "zahmeres" FPV oder z.B. auch für Zuschauer (Name das Piloten, Geschwindigkeit, etc.) ist aber OSD evtl. nett oder um wie z.B. beim Vortex Settings direkt am Copter auf dem Platz ohne Laptop/Handy/USB/Bluetooth einfach über das OSD ändern kann.
Wer etwa zu OSD im Einsatz bei FPV Racern sagen bzw. schreiben kann und will etwa im Stil des bisherigen Leitfadens (kein 10bändiges Werk aber auch nicht nur Copy&Paste irgendeines Wiki-Eintrages), einfach bei schnellmaleben oder mir per PN melden.
Wiederfinden/Ortung:
Aus eigener leidlicher Erfahrung sind Hilfsmittel zur “Ortung” des Copters nach Absturz sinnvoll, gerade bei einem kleinen FPV Racer, den man FPV meist weiter weg fliegen kann als auf Sicht und mit dem man häufiger abstürzt. Mögliche Lösungen sind:
•Viele ESCs piepsen, wenn sie z.B. 1min kein Signal von Funke/FC bekommen oder man kann an viele FCs einen Piepser anbringen, der nach 1min ohne Signal oder bei Betätigen eines Schalter an der Funke piept. Für den Nahbereich oder in der Dämmerung helfen auch LEDs. Bei besseren Steuerungen z.B. der Taranis ist die Anzeige der Signalstärke/RSSI hilfreich und reicht zum Peilen des Modells: die Steuerung dicht vor sich halten/Funke nach hinten mit dem Körper abschirmen und sich langsam drehen, der Copter ist in der Richtung, wo der Wert am höchsten ist. Großer Nachteil aller dieser Lösungen: Sie funktionieren nur, wenn der Copter noch Strom hat/der Lipo noch dran ist. Aber gerade beim kleinen Racer, der recht oft und schnell gecrasht wird, fliegt der Lipo beim Sturz oft weg und löst sich.
•GPS Tracker mit SIM Karte ist eine sehr gute und dank eigenem Akku zuverlässige Möglichkeit, aber für einen 250er Racer viel zu groß&schwer, ca. 50-70g.
•GPS an der FC mit Anzeige der letzten Koordinaten in der Funke über Telemetrie: Neben klassischen Komponenten der Fernsteuer-Hersteller geht das auch mit einigen FC-Firmwares, z.b. Baseflight/Cleanflight und MultiWii. Erfordert aber ein wenig mehr Kenntnisse, Einstellungen und Basteln und das GPS ist auf einem Racer immer etwas gefährdert und auch Mehrgewicht (ab ca. 10g).
•Aufzeichnung des Live-Bilds am Boden (Groundstation oder Recorder in der Brille). So kann man beim Ansehen des Videos kurz vor Absturz die Absturzstelle oft etwas genauer (aber oft noch nicht ganz genau) einschätzen.
•Beste Lösung für kleine 250er ist meist ein sog. Loc8tor (ursprünglich für Haustiere gedacht): Am Copter wird ein sog. Tag angebracht, so groß wie ein Fingerglied und nur ca. 5g schwer, mit einem kleine Handpeilgerät lässt sich der Tag ab ca. 25-60m Entfernung orten (in der Praxis, die optimistische Herstellerangabe ist ca. doppelt so groß), was meist ausreicht, da man das ungefähre Absturzgebiet dank live Bild ja meist kennt. Danach gibt das Handgerät mit LED-Balkenanzeige und unterschiedlich schnellem Piepsen an, wie nah man dem Tag ist und wie weit die Richtung, in die man den Handgerät hält, der des Tag/Copters entspricht.
Für die letzten Meter hilft dann, dass der Tag piept und seine LED blinkt. Dank eigener Batterie ist der Tag autark für etliche Monate. Einziger Nachteil der Lösung: Das System ist trotz eher simpler Technik recht teuer, ab ca. 60 Euro für Handpeilgerät + 2 Tags, weitere Tags ab ca. 15 Euro. Aber es lohnt sich und spart viel Stress&Nerven!
