FPV Einstiegstipps und Erfahrungsbericht

[aspranger]

Über mich:

Ich bin 43 Jahre alt, und fröhne seit 20 Jahren dem Flugmodellsport.

Ich habe in jungen Jahren Luft und Raumfahrttechnik studiert, was mir in meinem Hobby immer wieder zum Vorteil gereicht. Dazu kommt, dass ich auf dem zweiten Bildungsweg studiert habe, und so außerdem in den Genuss einer Maschinenbau Ausbildung gekommen bin.

Seit nunmehr einem Jahr fliege ich auch im FPV Bereich herum. In dieser Zeit konnte ich viele Erfahrungen und Wissen sammeln, die (das) ich hier gerne mit euch teile. Ich hoffe, dass ich Euch damit eine Menge Frust erspare.

Was muss ich wissen?

1. Rechtliche Grundlage:
Grundsätzlich bindend für alle Modellflieger ist die LuftVo vornehmlich §16 Abs 1:
„(1) Die folgenden Arten der Nutzung des Luftraums bedürfen im Übrigen der Erlaubnis:

1. der Aufstieg von Flugmodellen

a) mit mehr als 5 Kilogramm Gesamtmasse,

b) mit Raketenantrieb, sofern der Treibsatz mehr als 20 Gramm beträgt,

c) mit Verbrennungsmotor in einer Entfernung von weniger als 1,5 Kilometern von Wohngebieten,

d) aller Art in einer Entfernung von weniger als 1,5 Kilometern von der Begrenzung von Flugplätzen, auf Flugplätzen bedarf der Betrieb von Flugmodellen darüber hinaus der Zustimmung der Luftaufsichtsstelle oder der Flugleitung,“

Diese geht allerdings von 2 Voraussetzungen aus, die in der weiteren LuftVo geregelt sind:

A: Der Pilot ist jederzeit in der Lage nicht nur sein Fluggerät zu sehen, sondern auch den Umliegenden Luftraum, um auf eventuell auftretende Gefahren angemessen zu reagieren.
Soll heißen, (wie bei mir bereits mehrfach geschehen) wenn plötzlich aus dem Nichts ein Ultralight, Segelflieger oder Paraglider auftaucht, müssen wir in der Lage sein, diesem auszuweichen. Darum ist ein „Spotter“ und die Einhaltung der Regel, dass nur im Sichtbereich geflogen werden darf zwingend einzuhalten!

B: Der Modellflieger hält sich an die in §10 bezeichneten und erklärten Regeln zum sogenanntem „Kontrollierten Luftraum“.

Dazu muss man wissen, dass bestimmte Bereiche des Luftraums bestimmten Benutzungen vorenthalten sind. Dass gilt insbesondere im Umkreis von Flughäfen auch Außerhalb des 1,5 km Radius der in §16 erwähnt ist.

Hierzu empfehle ich den Artikel des Aeroclub NRW:

http://www.aeroclub-nrw.de/pdf/modellflug und hoehe.pdf

Also gilt immer erst mal kontrollieren, ob man sich in dem beflogenen Gebiet in einem kontrollierten Luftraum befindet. So legt man meist z.B. ein Rechteck über jede Landebahn eines Verkehrsflughafens, die 11 km breit und 18km Lang ist. Dies ist der sogenannte Luftraum A in dem wir gar nicht fliegen dürfen. Darum befindet sich der Luftraum B, in dem wir auf eine maximale Höhe von ca. 300m fliegen dürfen. Spätestens aber bei 2500 Fuß, also 762 Meter über Grund ist der gesamte Luftraum kontrolliert und darf nur mit Genehmigung beflogen werden…
Spielverderber, möchte man meinen. „Was soll so ne kleine Schaumstoffwaffel schon gegen einen Jumbo ausrichten?“ Das stimmt aber nicht ganz, wenn man sich mal die Schäden ansieht, die schon kleine Vögel an manntragenden Flugzeugen ausrichten, ist die Gefahr deutlich ersichtlich.

Und Paraglider kommen regelmäßig runter, weil sich ein Vogel in ihren Leinen verfangen hat. Und bei unter 700 Meter Flughöhe, ist das selbst mit Rettungsfallschirm eine gefährliche Angelegenheit.
„Wird schon nix passieren?“ meistens nicht, aber denkt daran, wenn etwas passiert, sind alle Flugzeugführer rein rechtlich Piloten, ob sie nun im Cockpit sitzen, oder den Flieger vom Boden aus steuern! Und das heißt auch, dass wir für jeden verursachten Schaden uneingeschränkt gerade stehen und im Zweifel auch ins Gefängnis gehen und dass sicher nicht nur für ein Wochenende…

 

[aspranger]

2. Die Übertragungstechnik

Was die Übertragungstechnik angeht, so habe ich mich nach langen Recherchen für 5,8 GHz entschieden. Meiner Erfahrung nach, ist das völlig ausreichend.

Wichtig ist hier die Wahl der richtigen Technik!

Wenn ich einige Grundregeln beachte, kann man mit 25mw locker eine Entfernung (LOS) von 2 bis 3 km erreichen, was selbst bei den größten Modellen und Spottern die mit Feldstechern ausgerüstet sind die Grenzen des machbaren darstellt. Und bedenke, je größer die Entfernung zwischen Dir und Deinem Modell, desto geringer die Chance, es wieder zu finden, falls mal was schief läuft.
Aber wo liegt das Geheimnis? Warum krepeln die meisten bei 500m rum?

Ganz einfach, jede Kette ist nur so stark wie Ihr schwächstes Glied. Das Heißt, dass nur die konsequente Optimierung der Ausrüstung zum Ziel führt.

Aber keine Angst, ROM wurde auch nicht an einem Tag erbaut und wenn ihr bei eurem ersten Flug einen Radius von 500m um euch herum abdecken könnt, ist das schon ein hervorragender Start und macht eine Menge Spass!!!

Also hier meine Tipps zur Funkstrecke:

Die meisten Empfänger haben eine Empfindlichkeit von -85dbm, wer sich aber schon ein wenig in das Thema eingelesen hat, wird feststellen, dass es sich hierbei um einen ca. Wert handelt. Die meisten schwanken zwischen -85 und -90 dbm. 3 dbi, auch das wissen die meisten schon, verdoppeln die Reichweite beim Funken. Soll heißen, dass ich mit einem 20$ Empfänger von Foxtech mit -90dbm schon Per See mehr als doppelt so weit komme wie mit einem 400$ diverity Empfänger von Iftrontech der leider nur -85dbm Empfangsempfindlichkeit hat… da hilft die abgefahrenste Antenne nix…

Zu den Antennen:

vielleicht habt ihr schon gelesen, dass es linear und zirkulär polarisierte Antennen gibt. Während eine linear polarisierte Antenne eine Welle abstrahlt, die „flach“ ist, dreht sich die zirkulär polarisierte Welle ständig, wie die Spirale eines Korkenziehers:



Wenn ich eine Funkwelle empfangen will, muss ich so viel wie möglich von dem gesendeten Signal einfangen.

Wir stellen uns vor das Flugzeug fliegt eine steile Kurve und daher ändert sich die Polarisation des abgestrahlten Signals von vertikal (rot) nach horizontal (blau) weil meine Antenne nun auf der „Seite“ liegt.
Wenn meine Empfänger Antenne nun vertikal polarisiert ist, verringert sich die Schnittmenge drastisch und große Teile des gesendeten Signals gehen verloren. Deswegen werden hier oft Diversity Empfänger eingesetzt, an denen zwei Antennen angeschlossen sind, eine Horizontal und eine vertikal. Der Empfänger schaltet dann jeweils auf das stärkere Signal (die stärker empfangende Antenne) um.

Hinzu kommt, das die ausgesendeten Funksignale von Gegenständen, wie Häusern, Brücken und Bäumen und was die meisten vernachlässigen von dem Boden, auf dem ich stehe reflektiert werden.
Bei einem linear ausgesendeten Signal, passt die Reflektierte Welle immer noch perfekt ins Empfänger Muster und stört somit unter Umständen dramatisch den Empfang.

Die zirkulär polarisierte Welle entpuppt sich hier als echte Wunderwaffe! Erstens ist es ihr egal, in welcher Fluglage sich der Flieger befindet, da sie sich ja selbst ständig dreht und zweitens kommt sie noch mit dem charmanten Nebeneffekt daher, dass sie, wenn sie von Gegenständen abprallt, die Richtung ändert. Soll heißen, trifft eine rechts drehende Welle auf eine Häuserwand, so dreht der reflektierte Teil der Welle fürderhin links herum. Da unsere Empfänger Antenne aber ebenfalls auf rechtsdrehende Signale geeicht ist, stören die Reflektionen fast gar nicht mehr.

Dies gilt auch für alle Signale von anderen Quellen, die eventuell noch in der Umgebung herumschwirren. Im zivilen Einsatz, ist das zirkulär polarisierte Signal aber nicht sehr weit verbreitet, wodurch ein weiterer Vorteil dieser Technik ersichtlich wird.
Das Problem bei dieser Technik ist, dass die hierzu erforderlichen Antennen in der Regel Eigenbauten von Tüftlern sind und somit die Qualität von Serienfertigungen bis auf einige wenige Ausnahmen nicht erreichen.

Der versierte Tüftler kann sich eine solche Antenne auch selber bauen. Hier empfehle ich dringend, auf Grund der durch die Fertigungstoleranz auftretenden Abweichungen (tuning) der Antennen, mehrere Antennen zu bauen und diese dann ausgiebig zu testen, um herauszufinden, welche Antennen (Sender Empfänger) am besten zusammen passen. Auch hier kann man sich gerade bei 5,8 GHz mit einem zehntel Millimeter Änderung in der Biegung der Antenne die Reichweite schnell halbieren bzw. verdoppeln.
Solche Tests führe ich übrigens immer am Boden aus, vor dem Flug. Man schnappe sich einen Freund, respektive Freundin, die mit der Sendeeinheit auf „Reisen“ geht, während man selbst an der Empfangsstation überprüft, wie weit man kommt.
Noch ein kleiner Tipp, zum Erwerb der benötigten Bauteile: Das meiste das ihr in den Modellbaushops oder im Internet kaufen könnt kommt aus der Überwachungstechnik. Es sind die Sender und Empfänger von Sicherheits- Überwachungs- Anlagen (CCTV) die im FPV zum Einsatz kommen.

Die Wahl der richtigen Empfänger Antenne.

Wer weit kommen will, der braucht eine Richtantenne am Empfänger.

Während eine Richtantenne das empfangene Signal verstärkt, fällt mit der Verstärkung des Signals gleichzeitig der Winkel in dem diese Verstärkung funktioniert. Soll heißen, je stärker die Antenne, desto genauer muss sie auf das Flugzeug zeigen. Spätestens jetzt kommt man um ein Antennentracking nicht mehr herum. Es gibt abenteuerliche Vorschläge für das Antennentracking. Am einfachsten ist es, man gibt dem Spotter die Antenne in die Hand und hofft, dass er gut zielen kann und sein Arm nicht allzu schnell lahm wird. (Ich fliege Segelflieger und mitunter brauche ich für 1 Stunde Flug weniger als 500 mah, da macht der Spotter mit der Antenne in der Hand schneller schlapp als mein Akku
Eine FPV Ikone aus China, Ali Shan Mao montiert sich die Antenen kurzerhand an den Rucksack, diese Methode ist aber sehr ungenau und gerade bei den ersten flügen verliert man schnell die Orientierung mit der FPV Brille auf der Nase. Ich habe mich daher schon sehr früh für einen Automatischen Antennen Tracker entschieden und dies nie bereut. Aber bedenkt bitte folgendes, das Positionssignal des Flugzeuges wird mit dem Video Signal übertragen. Ist der Empfang gestört, weil ihr euch zu weit hinaus gewagt habt, empfängt der Tracker auch nicht mehr die Position Eures Fluggerätes! Er bleibt stehen, folgt dem Flieger nicht mehr und erhöht zu allem Übel auch noch Eure Panik, indem er unerlässlich warnende schrille Piep Töne von sich gibt, bis auch dem letzten Zuschauer schwant, dass da was nicht stimmen kann... und zu allem Übel wird das Signal binnen Sekunden immer schlechter!!
 

 

[aspranger]

3. Störquellen:

a. Fremd gestört

Darunter verstehe ich alles, was meiner Videosignalübertragung in die Quere kommen kann.

Das fängt an mit Bäumen, Sträuchern, Gebäuden, Hügeln oder Bergen. Beim FPV ist es extrem wichtig, dass ihr immer so fliegt, dass ihr direkte Sicht auf Euer Modell behaltet. Was durch die Luft 2000 Meter weit funktioniert, kann durch eine Betonmauer schnell auf 20 Meter reduziert werden. Und wer vor hat, um den Mount Everest herum zu fliegen, der sollte sich schon mal Gedanken darüber machen, wie er eine 2000 Terra Watt Sendeanlage in sein Modellflugzeug unterbringt, sowie die Genehmigungen zum Grillen aller auf seiner Flugroute liegenden Lebensformen.
Spannend hierbei ist, dass oft unterschätzte, „lichte“ Hindernisse einem FPV Piloten schnell den Gar ausmachen können. So flog ich eines schönen Tages im Tiefflug über verschiedene Felder, die von einer Hecke getrennt waren. Elegant lupfte ich den Flieger über die Hecke um gleich darauf wieder auf 50cm Höhe zu gehen. Die Folge war ein sofortiger Signalabbruch des Video und des Fernsteuersignals… Bei meiner anschließenden Wanderung zum Absturzstelle musste ich feststellen, dass sich in der Hecke ein Maschendrahtzaun versteckte. Dieser war natürlich die perfekte Abschirmung zwischen mir und meinem Fluggerät.
Generell gilt aber auch, je dichter ich am Boden fliege, desto kürzer wird die Reichweite! Dies gilt nicht nur für den Sender, sondern auch für den Empfänger. Daher macht es absolut sinn, die Empfänger Anlage auf ein Stativ zu stellen und falls möglich dieses so zu manipulieren, dass die Antenne zwischen 2 und 3 Meter hoch über dem Boden angebracht ist. Dies reduziert auch drastisch den Effekt, den Reflektionen vom Boden verursachen. Wer jetzt denkt „och dann stell ich mein Stativ eben einfach aufs Autodach“ möge bedenken, dass das Auto weil aus Metall einen wunderbaren Reflektor abgibt!!!

b. Selbst gestört

Oft unterschätzt werden beim FPV (und ich war da am Anfang keine Ausnahme) die vom eigenen Equipment verursachten Störungen. So ist es zum Beispiel tödlich, Videoleitungen oder Signalleitungen entlang der Hauptstromleitung im Flugzeug zu verlegen. Wenn ihr unbedingt die Energie für euer FPV Equipment von demselben Akku ziehen wollt, wie euer Antrieb, dann empfehle ich einen adäquaten Filter zwischenzuschalten, oder wenigstens einen Ferritkern um die Leitung zu legen. Ansonsten verursacht das „Gas geben“ an eurem Modell einige unschöne Störungen, die bis zum Totalverlust des Empfangs führen können.
Außerdem solltet ihr den Video Sender so weit wie möglich Räumlich vom eingebauten Empfänger eurer Fernsteuerung trennen. Sonst stören diese sich gegenseitig. Das gilt insbesondere für modernere Anlagen, die neben dem Empfangen der Fernsteuerungssignale noch Telemetrie Daten zurück an die Fernsteuerung Funken.
Beim Positionieren der Antenne ist außerdem noch darauf zu achten, dass jede Abschattung des Signals die Reichweite deutlich verringert. Dies gilt auch für das Modell selbst. Daher, wer sich den Luxus leisten kann, sollte die Antenne unten am Modell anbringen. Falls nicht, dann nach Möglichkeit so, dass so wenig Material wie möglich in der Sichtlinie zwischen Sende- und Empfangsantenne liegt. Dabei ist zu beachten, dass unterschiedliche Materialien unterschiedlich stark abschirmen. Während der Schaumstoff aus dem viele Modelle gefertigt sind nur ca. 5-10% des Signals schluckt, kann das bei Kohlefaser oder Glasfaser auch schon mal 50-60% des Signals sein. Und wenn gar Metall oder der Motor dazwischen kommt bedeutet das fast immer eine kurzzeitige Funkstille…
Enorm helfen hierbei sogenannte Whip (Peitschen) Antennen bei denen ist der Eigentliche Antennenkopf ähnlich wie bei einem Pilz auf einem meist 5cm langen Stiel angebracht. Dies verringert die Abschattung durch das Flugzeug erheblich.

c. Luftfeuchtigkeit

Die Luftfeuchtigkeit, man soll es kaum glauben, spielt bei der Signalübertragung auch eine große Rolle. Vereinfacht könnt ihr euch vorstellen, dass Myriaden kleinster Wassertropfen in der Atmosphäre schweben, durch die Euer Signal durch muss. Je höher die Luftfeuchtigkeit, desto geringer die Reichweite. Daher kann es gut sein, dass ihr an einem Tag 2km schafft, am nächsten aber nur noch 1km weit kommt. Während dieser Effekt bei 5,8GHz deutlich kleiner ist als bei längeren Wellen, wie z.B. 2,4 GHz oder gar 1000 MHz, hat das 5,8 GHz aufgrund seiner Wellenlänge ein anderes Manko, das zu besonderer Vorsicht gereicht. Je kürzer die Wellenlänge, desto unvermittelter reißt der Empfang ab.
Während sich bei 2,4 GHz das Signal auf mehreren 100 Metern langsam verschlechtert, sind es meiner Erfahrung nach bei 5,8 GHz oft nur 10 bis 100 Meter von einem klaren Bild bis zum Signalverlust. Wenn ihr also unbedingt die maximale Reichweite ausloten wollt, empfehle ich dringend 2 Dinge:

 

[aspranger]

4. RTH
Erstens, tastet Euch in langgezogenen Kreisen an die Maximale Reichweite heran. Damit erschlagt ihr zwei Probleme gleichzeitig erstens Schießt ihr so nicht mit Volldampf ins statische Rauschen und zweitens verhindert ihr so, dass bei dem Versuch das Flugzeug zu wenden, weil das Signal schlechter wird, durch die Fluglagenänderung der Restliche Empfang auch noch zu verlieren und das Bild in der Videobrille endgültig zu Schneesturm in Alaska wird.

Zweitens kann ich jedem der ein Flächenmodell steuert wärmstens ein RTH oder auch „Return to Home“ System empfehlen. Ich selbst benutze das Dragon OSD V2 und habe gute Erfahrungen damit gemacht.

Ein OSD, kombiniert mit einer RTH Funktion kostet heute nicht mehr die Welt und wenn Ihr an der Grenze der Sichtbarkeit fliegen wollt, dann halte ich dies sogar für ein Muss.

Erstens verhindert das OSD, das man plötzlich ohne Strom dasteht, da man vor lauter Entzückung vergessen hat, dass der Akku fast leer ist und man ja noch 1,5 km gegen den Wind nach Hause fliegen muss. Und zweitens kann man jederzeit bei Signalverlust den Autopiloten einschalten, der einem in den meisten Fällen den Flieger sicher wieder in den gut sichtbaren Bereich bringt.

Aber Achtung! Diese Autopiloten kommen leicht an ihre Grenzen. So ermitteln die meisten OSDs, zum Beispiel die Fluggeschwindigkeit über die GPS Daten. So fliegt man also bei 30 km/h Gegenwind im Extrem Fall bei 30km/h Eigengeschwindigkeit laut OSD 0 km/h schnell. Dies ist besonders fatal, wenn der Autopilot versucht das Flugzeug mit dem Wind nach Hause zu fliegen.

Der digitale Pilot könnte schnell dem Irrglauben verfallen, dass er mit 30 km/h über Grund die optimale Reisegeschwindigkeit erreicht hat, während aufgrund des Rückenwindes der Flieger aber in der ihn umgebenden Luft steht. Da diesen minimalistischen Flughilfen aber selten die Skills gegeben wurden, ein so ins Stall gerutschtes Flugzeug mit den ohnehin fehlerhaften Geschwindigkeitsmessungen wieder in eine stabile Fluglage zu bringen, führt dies schnell dazu, dass der schöne Flieger unangespitzt im Erdboden verschwindet, trotz vermeintlicher Hightech.

Ich persönlich stelle mein RTH vor jedem Flug so ein, dass die eingestellt „Reisegeschwindigkeit“ über der Stallspeed + Windgeschwindigkeit liegt. So kommt der Flieger zwar bei Rückenwind nach Hause geschossen, schmiert aber nicht sofort ab.

 

[aspranger]

5. Garantiert 30km weit wundervoller Video Empfang,

nutzt gar nichts, wenn die Funke nach einem Kilometer schlapp macht und sich das Modell trotz einwandfreiem Videoempfang nicht mehr steuern lässt.

Obwohl auf den gängigen Fernsteuerungen von Graupner und Futaba die Angabe „4km Reichweite“ findet, habe ich festgestellt, dass die Reichweite einer Fernsteuerung auch mit vollen Batterien und geringer Luftfeuchtigkeit selten mehr als 2km beträgt.

Auch hier kann einem ein RTH System schnell viel Geld sparen, indem es das Flugzeug wendet und wieder in den Empfangsbereich bringt.

Natürlich gilt für den Sender der Steuersignale dasselbe wie für die Videofunkstrecke. Luftfeuchtigkeit, elektrische Störungen und die Abschattung des Signals durch Hindernisse oder das Flugzeug selbst, können die Reichweite erheblich beeinflussen.
Ich rate übrigens dringend von RTH Systemen ab, die nicht in der Lage sind das „Throttle Signal“ zu steuern, sprich das Gaspedal durchzutreten!


Als letztes die wichtigste Regel beim FPV!!!

Weniger ist mehr. Versucht nicht sofort die Kombination aus Antennen Tracking Headtracking UHF Sender und Empfänger etc. etc. Als ersten Schritt empfehle ich eine Sender Empfänger Kombo, ne einfache Chip Kamera und am Boden einen TFT Bildschirm, eventuell sogar das eigene Laptop. So kann ich immer wieder schnell aufblicken und muss keine Hand von der Fernsteuerung nehmen, um mir die Videobrille vom Kopf zu reißen, weil ich nur noch Schnee sehe, die dann natürlich noch runter fällt, während ich feststelle, dass sich meine Augen erst mal eine Minute an die Helligkeit gewöhnen müssen….

Wer sich an seine ersten Flüge erinnert, weiß dass in einer Minute im Modellflug viel passieren kann… Und wer sich nicht zutraut, sein Modell mit verbunden Augen nach Hause zu fliegen, sollte anfangs auch keine allzu großen Entfernungen fliegen. Deswegen reichen 500m für den Anfang völlig.

Wenn ihr euch einmal mit den Grundlagen vertraut gemacht habt, könnt ihr euch Schritt für Schritt an größere Herausforderungen wagen. Ich gehe mal davon aus, dass ihr auch beim Modellfliegen nicht mit dem Highspeed Nurflügler Modell angefangen habt

In diesem Sinne Hals und Spantenbruch

Euer

Andreas