Klappbarer Hexakopter für den Urlaub

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Freefall

Erfahrener Benutzer
#1
#1
Hallo zusammen,

lese hier schon schon einige Zeit interessiert mit und schreibe auch mal hier und da einen Beitrag. Jetzt dachte ich mir, wenn Interesse besteht, lasse ich euch doch mal an meinem neuesten Projekt teilhaben.

Zur Vorgeschichte: Plane Ende Juni für 2 Wochen Urlaub bei Freunden in Irland zu machen und möchte natürlich dort auch ein bisschen Fliegen/Filmen. Meine Kopter, die eine Kamera tragen können sind alle recht groß / sperrig, sodass ich sie nicht ohne viel Aufwand "handgepäcktauglich" zerlegen kann.

Warum nicht einfach einen fertigen Rahmen z.B. den von Tarot kaufen? - Naja dafür gibt es mehrere Gründe, zum einen macht selber konstruieren und das ganze dann aufbauen mehr Spaß, zum anderen ist es ein Herausvorderung. Außerdem hat man etwas Eigenes, das das man in keinem Laden kaufen kann.

Was mir wichtig ist:
- Hexakopter (zwecks Redundanz)
- max. 3kg Abfluggewicht (inkl. GoPro und Gimbal)
- lange Flugzeiten (mit GoPro samt Gimbal und FPV mind. 15 min.)
- gut zu transportieren (klappbar)
- Akkus 3S 5000mAh (habe davon schon jede Menge)

Die Elektronik:
- Flightcontrol: Naza + GPS (noch in der Schublade)
- HK F30A mit WiiESC (noch in der Schublade)
- Unisense-E von SM Modellbau für Telemetrie
- Jeti RSat2 (SumSi - Empfänger)
- AlexMos - Controller fürs Gimbal
- 10mW 5G8 Videotransmitter

Zusammen mit einem Arbeitskolegen (der ist am CAD wesentlich fitter als ich :eek:) habe ich mich dann mal vor den Computer geklemmt und nach und nach ist dann ein doch recht ansehnlicher Kopter entstanden. Die FC wird direkt in der Mitte montiert (rotes Kästchen), somit ist sie optimal im Schwerpunkt.
Es wird zwar alles sehr eng, sodass man alles sehr ordentlich verkabeln muss, aber dafür bleibt der Kopter schön kompakt.









Wie man sieht wurde viel Wert auf Leichtbau gelegt. Als Material möchte ich 1,5mm starkes CFK verwenden, die Schellen werde ich aus POM fräsen. Für die Ausleger verwende ich CFK-Rohre mit 19mm Außendurchmesser und 0,5mm Wandstärke.
Das Ladegestell wurde auch gleich mit integriert, auch hier verwende ich 19mm Rohre.
Es ist Platz für 2 Akkuspacks vorgesehen, die mit Klettgurten befestigt werden und als 3S2P verschaltet werden (3S 10Ah). Darüber das GPS auf einer abschirmenden CFK-Platte.

Den Klappmechanismus kann man schon ganz gut erkennen, die jeweils vorderen und hinteren beiden Ausleger werden zur Seite weggeklappt und durch Klemmschellen auf ihrer Position gehalten.

Weiter geht´s in Kürze...
 
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Freefall

Erfahrener Benutzer
#4
#4
Die Kostenfrage habe ich mir ehrlichgesagt noch garnicht gestellt, da ich POM in verschiedenen stärken, CFK-Rohre und Plattenmaterial von anderen Projekten schon hier liegen habe. Werde es mal zusammenrechnen, wenn der erste Kopter fertig ist und ich weiß was genau verbaut ist.
Die ersten POM-Schellen sind übrigens schon fertig gefräst, werde erstmal einen Frame mit GFK-Platten aufbauen um zu schauen ob alles passt.

Beim Abfluggewicht möchte ich unbedingt unter 3000g inkl. BL-Gimbal und GoPro3 kommen, denke das ist zu schaffen.

In Sachen Motoren kommen die neuen Hacker A30-42S-UAV rein. Werde erstmal Graupner E-Props in 11x5 probieren, später dann evtl. auf Xoar oder CFK umbauen (je nachdem was am besten geht).
 
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Freefall

Erfahrener Benutzer
#5
#5
Nochmal ein kleines Update.

Die Rahmenteile die später aus 1,5mm CFK gefräst werden, wurden wir angekündigt jetzt erstmal aus GFK gefräst. Wie man sieht, haben sich ein paar Kleinigkeiten noch geändert, z.B. sind jetzt auch in eingeklappter Position Klemmschellen (mit weniger Haltekraft) vorgesehen.
Unten links sieht man schon ein paar von den POM-Schellen, die alle noch gebohrt und ggf. geschlitzt werden müssen.



Jetzt noch die CFK-Rohre ablängen, dann kann der erste Prototyp schonmal zusammengesteckt werden.
 
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Freefall

Erfahrener Benutzer
#6
#6
Heute gibt es wieder ein Update.

Nachdem die GFK-Teile beim ersten Aufbau des Protoypen schon fast perfekt gepasst haben, habe ich sie gleich nochmal aus CFK gefräst. Da das Wetter bei uns heute sowieso keine Outdooraktivitäten zulässt, habe ich den Rahmen gleich mal mit aufbaut.




So sieht das Ergebnis aus, wie man sieht ist die FC schon drin und passt perfekt, werde jetzt mit restlichen der Elektronik weitermachen.
 
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Alexcop

Benutzer
#7
#7
Das sieht richtig gut aus!
Kopter zum zusammenklappen sind genial!
Früher oder später kommt man nicht drumherum, denn für schöne Aufnahmen muss man halt auch an schöne Orte kommen und nicht immer hat man Platz für eine riesige Kiste.

Mit welchem Programm hast du das, bzw. dein Arbeitskollege, gezeichnet?
Habe mich auch schon mal für so ein 3D-Konstruktionsprogramm interessiert, allerdings sind das ja z.T. astronomische Preise!
Oder gibt es da besondere Lizenzen für Privatanwender?

Andere Frage zu dem Aufbau: Halten die klappbaren Ausleger einfach in dem sie in die POM-Schellen eingeklickt werden?
Oder werden die für den Flug noch irgendwie anders befestigt?

Gruß
Alex
 
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Dark_Shadow

Benutzer
#8
#8
Alexcop, hast du schon mal nach dem Programm "Blender" geschaut?
Ist kostenlos und ohne zeitliche Beschränkung. Vorteil ist auch das man es danach ohne Probleme durch nen CAM jagen kann und dann z.B. mittels G-Code auf die Fräse bekommt.
*
 
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Alexcop

Benutzer
#9
#9
Von Blender habe ich schon gehört, aber da soll wohl die Einarbeitung sehr aufwändig sein. Kennst du das Programm? Arbeitest du damit? Taugt das was für solche Entwürfe wie oben den?
 
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Dark_Shadow

Benutzer
#10
#10
Mit der Einarbeitung das stimmt, aber es gibt zum Glück ein sehr gutes Wiki und zahlreiche Videohilfen zu dem Programm. Ich hab das Programm bei einem Bekannten kennengelernt der mir für meinen Kopter eine zusätzliche Akkuhalterung entworfen hat. Nun arbeite ich mich selber in das Programm ein und sag mir dabei "Ohne Fleiss kein Preis"
 
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Alexcop

Benutzer
#11
#11
Ich bin da noch etwas skeptisch. Das ist ja kein klassisches Konstruktionsprogramm, sondern ist eher für Animationen und Filme gedacht. Aber ich lasse mich gerne eines besseren belehren! Kannst mir ja mal eine PM schicken, wenn du so was schönes wie oben inkl. der dazu gehörenden dxf-Datei entworfen hast :)

Ist zwar alles OT, aber mich würde schon sehr interessieren, welche Programme sonst noch zum Konstruieren verwendet werden und ob und wie ich die als Privatanwender bekommen kann.
 
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Freefall

Erfahrener Benutzer
#12
#12
Freut mich dass euch der Kopter gefällt. Habe heute Abend noch ein wenig gelötet, Regler geflasht usw. Bilder gibt es morgen.

Der Kopter wurde mit Alibre gezeichnet. Davon gibt es auch eine Version für Privatanwender für ca. 200,- Euro (zzgl MwSt) mit der man schon richtig viel anfangen kann.

Die Auslegen halten rein durch die Klemmkraft der Schellen, habe mehrere Versionen gefräst und lange ausprobiert bis ich zufrieden war. Damit sie nicht eingedrückt werden habe ich passende Ringe aus POM gedreht, die innen in die Rohre geschoben werden.
 
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Freefall

Erfahrener Benutzer
#13
#13
Wie versprochen hier noch ein paar Bilder von meinen gestrigen Lötarbeiten.

Unisens-E vom seinen Steckern befreit, mache ich zwar recht ungern aber in diesem Fall waren sie einfach im Weg...


Verteilerplatine von "cane-graphics". Akkuanschlusskabel und Unisens-E sind bereits aufgelötet, die Motoren sind auch schon montiert und die Anschlusskabel verlegt. Oben sieht man auch einen der Innenringe zur Verstärkung der CFK-Ausleger. Somit kann man diese ganz an den Enden klemmen und die Klemmung auch richtig anknallen (wichtig bei den drehbaren Schellen).


Beim Unisens-E hat man die Möglichkeit, die Motordrehzahl zu messen, da ich die Messleitung nach hinten herausgeführt haben wollte, habe ich es direkt im Regler angelötet. Zum Einsatz kommen hier HK F30A - Regler, auf WiiESC mit Active Freewheeling geflasht.


Regler alle verlötet (auf den Fotos schauen Lötstellen irgendwie immer so unsauber aus :p ). Jetzt fehlt nur noch die FC und der Empfänger und das wird noch ganz schön eng.
 
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Freefall

Erfahrener Benutzer
#14
#14
Fertig für den Erstflug! Hier nochmal die Liste der final verbauten Komponenten:

- FC: Naza-M V1 mit FW3.12 + GPS - Modul
- Regler: HK F30A mit WiiESC Firmware (+Active Freewheeling)
- Motoren: Hacker A30-42S UAV
- Props: Graupner EPROP 11x5
- Empfänger: Jeti Rsat2
- Telemetrie: SM Modellbau Unisens-E
- Akkus: Hacker Topfuel EcoX 3S 5000mAh (als 3S2P verschaltet)

Abfluggewicht ohne Gimbal (also so wie auf den Fotos zu sehen): 2175g :D

Transportfertig in wenigen Sekunden und ohne Werkzeug.
In ausgeklappter Position sitzen die Ausleger sehr streng und können von alleine nicht einklappen (außer bei einem Crash). In eingeklappter Position sitzen sie wesenlich leichter.


Vordere Ausleger einklappen:


Hintere Ausleger einklappen:


Klemmschellen im eingeklappen Zustand:


Klemmschellen im ausgeklappten Zustand:


Innen geht es sehr eng zu aber alle Kabel sind so verlegt, dass sie nirgends scheuern können.


Blick von unten, der JST-Stecker soll zukünftig noch das Gimbal mit Strom versorgen.


Das Landegestell nochmal aus der Nähe. Habe aus Gewichtsgründen im Nachhinein noch auf einige Schrauben verzichtet.


Der Empfänger passt genau zwischen Klemmschelle und CFK-Platte.


Nochmal ohne Akkus:
 
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Freefall

Erfahrener Benutzer
#15
#15
Der Erstflug gestern verlief absolut unproblematsch. Habe mir den ersten Akku Zeit genommen, alle Gain-Werte zu erfliegen. Beim zweiten und dritten Akku habe ich den Kopter dann auf Herz und Nieren getestet und auch kräftig durch die Gegend gescheucht.

Bin nach wie vor begeistert von der neuen Naza-M Software. Hier noch meine akutellen Einstellungen:

- Basic-Gain: 205% (Pitch) / 210% (Roll) / 170% (Yaw)
- Attitude-Gain: 120% (Pitch & Roll)
- Vertical-Gain: 250% (voll aufgedreht)

Flugzeit mit einer Akkuladung übrigens etwa 22-23 Minuten bei ca. 20% Restkapazität. Habe nach dem letzten Flug noch das Display mit den Telemetiedaten fotografiert, leider hat es ziemlich gespiegelt (muss endlich mal einen Taster zum Screenshot-Erstellen opfern :rolleyes: ). Der letzte Akku war fast ausschließlich schneller Rundflug, hätte ich den Kopter nur schweben lassen, wäre sicher noch mehr Flugzeit drin gewesen. Stromverbrauch im Schwebeflug etwa 20 - 22 Ampere (Anzeige schwankt stark).







Weiter geht es mit dem Gimbal...

 
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Freefall

Erfahrener Benutzer
#18
#18
Genau, fliege die Akkus als 2P. Werde noch 3S mit 4000mAh (wieder als 2P verschaltet) testen, ob das geringere Gewicht im Verhältnis zur Flugzeit etwas ausmacht, ich glaube es aber nicht.

Bin mit den 20 Min. sehr zufrieden. Hoffe beim Gimbal samt GoPro auf unter 300g zu bleiben, dann würden mir etwa 18 - 19 Min. Flugzeit zum FPV-Fliegen bleiben :)

Weiter geht´s mit dem Gimbal...

Zunächst mal ja, das Gimbal ist komplett aus POM, später werden einzelne Teile evtl. noch durch Alu ersetzt, je nachdem wie die Stabilität ist.

Bei meinem Gimbal sollen umgewickelte Hacker A20-26M Evo - Motoren zum Einsatz kommen, wie man an dem Bild oben schon erahnen kann.

Zunächst werden die Motoren zerlegt und der Stator durch Hitzeeinwirkung (Heißluftföhn) vom Statorträger gelöst. Anschließend vorsichtig die Wicklungen entfernen, sodass die Isolationsschicht auf dem Stator nicht beschädigt wird.
Jetzt kommt meine absolute Lieblingsaufgabe :p : Motoren wickeln...

In diesem Fall 70 Windungen pro Nut mit 0,15mm CU-Lackdraht.

Im Stern verschalten ergibt das dann einen Innenwiderstand von 14,9 - 15 Ohm gemessen von Anschlussleitung zu Anschlussleitung, also optimal für die Ansteuerung mit einem BL-Gimbalcontroller.

Die ersten beiden Phasen sind fertig.


Beide Statoren fertig verschalten und mit zugentlasteten Anschlussleitungen (keep it simple).
 
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Freefall

Erfahrener Benutzer
#19
#19
War zwar heute den ganzen Tag unterwegs, habe mich aber heute Abend trotzdem noch 2 Stunden in die Werkstatt verkrochen und das Gimbal mal grob eingestellt. Schaut doch schonmal nicht schlecht aus...

http://youtu.be/T-Zr2c6II78


Morgen werde ich noch die Entkoppelung fertig machen und die Kabel sauber verlegen. Dann fehlt nur noch gutes Wetter für ein paar schöne Testaufnahmen.
 
BR1962

BR1962

Erfahrener Benutzer
#20
#20
Ohne Fleiss kein Preis: Genau so sieht Dein toller Copter aus! Alle Achtung! Hier bleibe ich mal am Ball :)
 
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Nicht offen für weitere Antworten.
FPV1

Banggood

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