Kleiner Spaßcopter: FPV-Tri in kompakt

olex

Der Testpilot
#1
Hier wird über den Bau und die Weiterentwicklung meines neuen Spielzeugs berichtet. Es geht um einen FPV-Tricopter mit unter 600g Abfluggewicht, aufgebaut auf einem selbst entwickelten und gefrästen Frame aus GFK und Aluprofil, geflogen mit 8" Propellern und gesteuert von einer Flyduino MW32.

Entwurf

Die Idee kam mir schon lange her in den Kopf - neben dem recht großen und schweren Black Widow Quad wollte ich noch ein kompakteres, schnelleres FPV-Spielzeug haben. Dabei fand ich das Konzept eines Tricopters schon immer interessant, gerade das Flugverhalten mit schnelleren und genaueren Yaw-Reaktionen gefiel mir sehr. Deshalb habe ich mich mal wieder an LibreCAD gesetzt, das folgende kam dabei raus:

Capture.PNG

Hier sind 8" Propeller reingezeichnet. In der Mitte sind Montagelöcher für eine FC im 35x35mm Format (NanoWii, Naze32/MW32) eingezeichnet, oben ein Halter für die Sony 600TVL FPV Kamera - auf die gleiche Art habe ich die Cam an meiner BW befestigt, das hat dort super funktioniert, daher verwende ich die Idee einwach wieder. Vor der FC ist Platz für den Videosender vorgesehen, zwischen den Frameplatten wird ein MinimOSD untergebracht.

Die Tri-Mechanik will ich analog zu RCExplorer lösen, mit den Plastikschellen fürs Landegestell von HobbyKing. Ein HXT900 Servo liegt auch schon hier, hoffentlich reicht von dem die Geschwindigkeit und Genauigkeit - wenn nicht, muss ein besseres her.

Erste Versuche

Zuerst wollte ich den Frame mit 7" Propellern und kleinen Motoren von Hobbyking aufbauen. Ich hatte allerdings Bedenken, da nirgendwo verlässliche Schubdaten zu den Motoren zu finden waren (Turnigy 2204-14T), und die integrierten Propsaver mir Bedenken gegeben haben. Daher habe ich mir einfach einen Motor und ein Paar Propeller (7" in 2- und 3-Blatt) von HK bestellt und auf eine höchst wissenschaftliche Art und Weise experimentiert:

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Die Ergebnisse waren nicht zufriedenstellend. Zum einen war der Schub mit knapp unter 300g nicht ausreichend. Zum anderen wurde der Motor mit 7" Props auf 3S sehr schnell recht warm. Und zuletzt sind die Propsaver für nichts zu gebrauchen, zumindest auf einem Copter würde ich den auf keinen Fall vertrauen.

Die winzigen Turnigys aus dem Spiel, habe ich mich auf die einfachste Alternative beschlossen: 1100kv Suppos 2208 von Flyduino, mit 8" Propellern. Dazu 12A Blue Series ESCs, die ich mit SimonK flashe. Die Kombination sollte knapp an 500g Schub pro Motor geben, was bei einem Abfluggewicht des Copters von knapp 600g mehr als genug sein sollte. Das alles habe ich mir dann auch bestellt, und mich an den nächsten Schritt gemacht - den Frame zu fräsen und zusammenzubauen.

Baubericht

Die Frameplatten habe ich aus 1.5mm starkem GFK im L1A Makerspace in Darmstadt auf deren Fräse gefräst. Hat auch vom 2. Anlauf super funktioniert, sobald man den in der Software ausgewählten Fräser auch tatsächlich eingesetzt hat :p

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Den Aluprofil habe ich dann auch direkt dort verarbeitet, schon praktisch mit einem Bohrstand anstatt Dremel arbeiten zu können. So sahen die Frameteile dann fertig aus:

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Zusammengeschraubt und die MW32 mit der Abdeckung von meister draufgesetzt:

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Und die restlichen Komponenten die schon da sind verbaut: Sony 600TVL Kamera, 25mw Iftron Nano Stinger mit rabe2000's CL-Antenne, GR-16 und provisorisch einen 3S 2200 druntergehängt.

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Gesamtgewicht soweit - 360g (inkl. draufgelegtem Ublox GPS). Fehlen noch Motoren und Regler, sowie der MinimOSD, und die Tri-Tiltmechanik. Sollte also mit 550-600g ganz gut hinhauen.

Update 20.09.13

Die Regler von HK sind angekommen und mit SimonK geflasht worden. Warte noch auf die Motoren, bis ich den Kabelbaum löte und verbaue.

Update 21.09.13

Obwohl die Tri-Mechanik immer noch fehlt, habe ich mich nicht davon abhalten können, den Rest komplett zusammenzubauen :) Die Motoren und Props von Flyduino kamen heute früh an, also habe ich mich direkt ans Basteln gesetzt:

Motoren mit den ESCs verlötet und an den vorderen Querträger angeschraubt:

2013-09-21 14.55.22.1024.jpg

Elektronik oben auf dem Frame platziert:

2013-09-21 15.56.57.1024.jpg

... und das dazugehörige Kabelgewirr unten drunter:

2013-09-21 19.29.49.1024.jpg

Stromkabel alle ausfindig gemacht und in den XT60 Stecker reingelötet. Großer Vorteil von 3S - man kann alles direkt anschließen: der Videosender und die Kamera laufen beide mit 12V, und der MW32 hat einen Spannungsmessanschluss, wo ebenfalls direkt 3S drauf kann.

2013-09-21 20.05.09.1024.jpg

Und so schaut's nun aus, nahezu fertig:

2013-09-21 21.04.41.1024.jpg

Das Gewicht liegt so wie er da steht, inklusive einen 3S 2200 LiPo bei 560g. Mit der Trimechanik werden's also knapp 600 werden, so wie geplant. Die Trimechanik wird dann so aussehen:

motormount-2.png

motormount.png

Inspiriert von RCExplorer, allerdings mit einem integrierten Motormount mit 16-19mm M3 Langlöchern und M3 Montagelöchern am unteren Teil, damit's am Ausleger verschraubt werden kann. Angetrieben wird's vom Servo direkt über einen angeschraubten Servokreuz.

Update 22.09.2013

Mechanik gedruckt, versucht zusammenzubauen, CAD Dateien leicht geändert und wieder gedruckt - dann hat's alles gepasst :) So sieht's aus:

2013-09-22 18.27.19.1024.jpg

Die Mechanik funktioniert wunderbar. Die Löcher musste man alle nochmal nachbohren (per Hand), und die Flächen wo die Teile anliegen mit einer Feile feinschleifen - aber wenn das erledigt ist, passt alles super. Der Servohorn ist mit zwei Schrauben befestigt und an den Seiten abgeschnitten. Mit zwei Befestigungsschrauben und einem 3mm CFK-Stab als Achse wiegt die Mechanik gerade mal 10g, und wirkt ziemlich stabil.

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571g Abfluggewicht, Schwebt bei ~40% Schub, fliegt sich sehr angenehm wenn ich die PID Werte erstmal ein wenig in den Griff bekommen habe. Habe mich sogar getraut, ein Paar Flips und Rollen auszuprobieren - dabei ist mir der Copter fast gegen einen Baum geknallt, weil ich die Orientierung in Acro verloren habe :p, aber zum Glück schnell genug Angle reingehauen, das hat ihn unter Kontrolle gebracht.

FPV auch gleich angetestet, geht gut - nur dass ich beim Umstecken des Akkus die veränderten PID Werte verloren habe, weil vergessen, in KV-Team-OSD auf "Write to EEPROM" zu gehen... im Video sieht man das noch etwas zittrige Flugverhalten mit den nicht angepassten PIDs:

http://www.youtube.com/watch?v=MJ2gwM7fYd4

Das OSD hat auch nicht 100% funktioniert, manche Elemente reagieren nicht (Flugmodus, Disarmed Anzeige, Geschwindigkeit) - denke dass daran liegt, dass die aktuelle KV-Team-OSD für Multiwii 2.2 ausgelegt ist, und die Harakiri Firmware nur das Protokoll von 2.1 ausgibt. Werde mal eine ältere Version vom OSD aufspielen und testen.
 
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#2
Hi, interessantes Projekt. Gefällt mir :cool:

Hab einen ähnlich kleinen Tri (siehe mein Avatar-Bildchen) mit 2204-14T Motoren, 8" Props, rcexplorer Yaw, 2S 1300mAh und 320g AUW. Allerdings kein FPV. Macht mächtig Spaß damit zu fliegen :)

Mit den 2204-14T bin ich auf den Tri auch nicht zufrieden. Sind sicher gute Motoren für einen kleinen Quad, aber für den Tri wegen des schwenkbaren "Yaw-Motors" aus zwei Gründen nicht gut geeignet:
a) nach 5 Flügen hatten die Lager des Yaw-Motors schon deutliches Spiel, während die beiden vorderen noch OK waren. Das liegt meines Erachtens auch an der niedrigen Bauform, bei der die beiden Kugellager sehr nahe zusammen liegen, wodurch beim Schwenken aufgrund der Hebelwirkung höhere Kräfte auf die Lager des Yaw-Motor kommen. Bei den 2208 Suppos sollte das kein Problem sein.
b) Propsaver bei schwenkbaren Motoren sind keine Gute Idee. Hab schon zwei mal den Yaw-Propeller im Flug (bei härteren Manövern) verloren. Hab schon die beiden Propsaver-Schrauben gegen Senkkopf getauscht und verwende 16x2,5mm O-Ringe, nicht die mitgelieferten Gummiringerl. Die sind ein Witz. Heute hab ich den Yaw-Propeller mit Kabelbindern festgemacht (dank Tipp vom Frickler). Den verliere ich bestimmt nicht mehr ;)

Beim HXT900 Yaw-Servo sparst Du IMHO an der falschen Stelle. Da sollte schon ein Servo mit Metal-Getriebe hin. Und bei 600g Gewicht würde ich eine Servo-Klasse größer nehmen: 16g. Hat mehr Reserven ;)

Was hast Du den Motor-zu-Motor Abstand?
 

olex

Der Testpilot
#3
Der Abstand zwischen den vorderen Motoren ist bei 27cm.

Gute Infos zum 2204-14T. Dann habe ich ja die richtige Entscheidung getroffen, die zu verwerfen :) Die Suppos sollten sich erstmal ganz gut machen. Und wenn mir der Copter echt gut gefällt, gibt's vielleicht später einen Upgrade auf T-Motoren, MT2206 1200kv, dann entweder mit CF- oder original E-Props.

Danke auch für die Anmerkung zum Servo. Habe auch schon überlegt, ob der HXT900 evtl die falsche Entscheidung war. Ich habe ehrlich gesagt sehr wenig Ahnung von Servos, daher habe ich den HXT900 genommen, weil der recht populär in diversen Builds zu sein scheint. Aber ich bestelle mir dann wohl einen mit Metallgetriebe bei der nächsten HK-Bestellung mit - entweder den hier, oder den. Sicher dass man eine Klasse höher gehen sollte? Der 9g HXT900 ist ja schon nicht gerade klein auf dem Frame, irgendwie muss ich ja den Servo, den ESC, die Mechanik und den Empfänger auf dem hinteren Ausleger unterbringen :)
 
#4
Naja, wichtig ist halt das der Servo genug Stellkraft hat. Der HXT900 und die beiden anderen verlinkten Servos haben nur 1,5kg bzw 1,6kg Stellkraft. Ist natürlich schwierig zu beurteilen ob das für deinen Tri ausreicht. Eine Klasse größer hast Du dann schon ca 2,5kg bei ein nur paar Gramm mehr Gewicht und ein paar Millimeter Größe.

Wie wäre es mit dem Corona 939MG. Ist nur einen Millimteter größer als der Corona 919MG und hat 2,5kg Stellkraft (bei 4,8V). Sollte reichen. ;) Stärkere Servos sind alle auf BK im EU Warehouse.

Ich verwende auf meinem großen rcexplorer 2.5 Tri (900g AUW) den BMS-385DMAX (4,2kg) und auf dem kleinen T-Copter (320g AUW) den BMS-375DMG (1,6kg). Funktionieren super. Bei bisher ca. 50 Flügen keinerlei Probleme. :)
 
#5
Der 9g HXT900 ist ja schon nicht gerade klein auf dem Frame, irgendwie muss ich ja den Servo, den ESC, die Mechanik und den Empfänger auf dem hinteren Ausleger unterbringen :)
Hier mal ein Bild der hinteren Ausleger meiner beiden Tri:
IMG_2377.JPG

Beim 2204-14T sind nur 7mm Abstand zwischen Servo und 8" Prop :D
Links neben dem Servo ist noch Platz fürs ESC ;)
 

olex

Der Testpilot
#6
Hm, OK, das ist doch recht kompakt :) Naja mal sehen. Wie gesagt, ich probiere's jetzt mit dem HXT900, wenn's nicht gut geht gibt's was anderes.

In relevanten Neuigkeiten, heute sind die Regler von HK eingetrudelt, und wurden direkt mit SimonK geflasht. So ein Aufsetz-Adapter ist doch ganz praktisch, insbesondere weil die 12A Blue Series keine Pads zum Flashen haben. Hat alles einwandfrei funktioniert. In noch mehr relevanten Neuigkeiten: ich habe einen MinimOSD im Forum finden können, müsste auf dem Weg zu mir sein. Laut DHL sind die Motoren von Flyduino auch morgen endlich da.

Das einzige was dann noch fehlt ist die Gier-Vorrichtung; die Teile aus der HK Intl. Sammelbestellung müssten eigentlich schon längst hier sein, aber der Kollege der sie weiterschicken sollte hat sich schon eine Weile nicht mehr gemeldet... Bin langsam am überlegen, mir selbst eine zu machen, mithilfe eines 3D Druckers im selben Makerspace wo ich den Frame gefräst habe. Ich habe zwar noch nie ein 3D Modell erstellt, aber... how hard can it be :) Ich denke ich werde ein ähnliches Prinzip anwenden wie mit den HK-Teilen, mit einem CFK-Stab als Drehachse (habe 3mm Stäbe hier), einem Motormountteil mit passenden Motor-Montagelöchern, und einem Auslegerteil, der sich dann auf dem Alu-Ausleger anschrauben lässt.
 

brandtaucher

Erfahrener Benutzer
#7
Naja, wichtig ist halt das der Servo genug Stellkraft hat. Der HXT900 und die beiden anderen verlinkten Servos haben nur 1,5kg bzw 1,6kg Stellkraft. Ist natürlich schwierig zu beurteilen ob das für deinen Tri ausreicht. Eine Klasse größer hast Du dann schon ca 2,5kg bei ein nur paar Gramm mehr Gewicht und ein paar Millimeter Größe.

Wie wäre es mit dem Corona 939MG. Ist nur einen Millimteter größer als der Corona 919MG und hat 2,5kg Stellkraft (bei 4,8V). Sollte reichen. ;) Stärkere Servos sind alle auf BK im EU Warehouse.

Ich verwende auf meinem großen rcexplorer 2.5 Tri (900g AUW) den BMS-385DMAX (4,2kg) und auf dem kleinen T-Copter (320g AUW) den BMS-375DMG (1,6kg). Funktionieren super. Bei bisher ca. 50 Flügen keinerlei Probleme. :)
Ich verwende an meinem Tricopter den Turnigy MG90S. So ungefähr 2 kg Stellkraft. Beim Suppo 2212 völlig ausreichend.
 

LSG

Erfahrener Benutzer
#8
Wie wäre es mit dem Corona 939MG. Ist nur einen Millimteter größer als der Corona 919MG und hat 2,5kg Stellkraft (bei 4,8V). Sollte reichen. ;) Stärkere Servos sind alle auf BK im EU Warehouse.
Das corona habe ich! Es ist an meinem großen Tri (1100g Abfluggewicht) verbaut. Von der Leistung völlig ausreichend aber von der Verarbeitung völliger Mist! Spiel im Getriebe, dazu nur sehr grobe Steuerung. Wenn du den Heckrotor nicht direkt antreiben willst, reicht es von der Genauigkeit vielleicht, wenn es direkt werden soll, würde ich defnitiv ein anderes nehmen.
Mein Giermechanismus:
https://vimeo.com/70559665 1:19
 

olex

Der Testpilot
#9
Habe mich heute mal zum ersten Mal an FreeCAD gesetzt, noch nie was mit 3D CAD gemacht. Das hier ist rausgekommen:

motormount.png

Wenn die HobbyKing-Teile morgen nicht eintreffen, zeichne ich die untere Hälfte dazu und 3D-drucke beides. Wird dann vom Prinzip identisch zu RCExplorer, nur dass ein Motormount mit 16-19mm Langlöchern bereits integriert ist, und die untere Hälfte den Ausleger "umgreift" und mit zwei Schrauben befestigt wird. Unsicher, ob die Stabilität von PLA für das doch recht kritische Bauteil ausreicht... aber wir werden's ja sehen.
 

olex

Der Testpilot
#11
Sieht ganz gut aus, aber die Konstruktion ist für meinen Mini-Tri vom Gefühl her viel zu massiv. Das Konzept vom RCExplorer mit direktem Antrieb vom Servo gefällt mir da irgendwie doch besser.

Habe den unteren Teil des Mounts ebenfalls gezeichnet, und da die HK-Teile wie erwartet heute nicht angekommen sind, wird der Mount so nachher aus weißem PLA gedruckt. Bin mal gespannt.

motormount-2.png
 

olex

Der Testpilot
#12
Update im ersten Post: habe den Copter heute bis auf die Tri-Mechanik komplett aufgebaut. Morgen gibt's den Maiden, wenn alles mit dem 3D-Druck der Mechanik klappt :)
 

olex

Der Testpilot
#13
Update: er fliegt! Und wie :)

Im ersten Post habe ich Bilder vom fertiger 3D-gedruckter Tri-Mechanik und des fertigen Copters hinzugefügt, sowie eine Bodenstation-Aufnahme des ersten FPV-Versuchs hinzugefügt.
 
Zuletzt bearbeitet:

olex

Der Testpilot
#15
Habe dem kleinen mal einen Corona 919MG Digital Servo verpasst, sowie neue LiPos - habe mir 3 Zippy Compact 2200 25C geholt, da diese einen recht guten Ruf zu genießen scheinen, und gute 25g leichter sind als die blauen Turnigys mit den gleichen Werten die ich bisher genutzt habe.

Die Lipos haben sich gleich positiv gezeigt - saubere 15 Minuten Flugzeit bis ~10.2V unter Last, das langt mir locker. Sind auch tatsächlich etwas leichter und kompakter als die alten Turnigys, die nun ihren Dienst in der Bodenstation verrichten dürfen.

Beim Servo allerdings bin ich weniger begeistert. Die ersten Probleme haben direkt nach dem Einbau angefangen: beim Antesten in der Hand habe ich gemerkt, dass die Motoren teils seltsame Ruckler geben und manchmal sogar ausgehen! Das Anschließen an die MultiWii GUI hat des Rätsels Lösung offenbart: bei schnellen Servoschwüngen kamen wohl Störungen im PPM-Signal des Empfängers auf, was die AUX-Kanäle sowie Gas und Nick kurz ausschlagen ließ und die genannten Effekte hervorrufte. Räumliche Trennung des Servokabels von allem was Empfänger und FC anbetrifft hat nichts genützt, ebenso die Trennung der Stromversorgung (Elektronik über einen BEC, Servo über ein anderes). Letztendlich hat ein Ferritkern im Servokabel die Störungen komplett beseitigt - da das Kabel ohnehin etwas zu lang war, habe ich das soweit akzeptiert.

Im Trockenen machte das Servo auch einen guten Eindruck - wesentlich schnellere Reaktion und sanftere Fahrt als beim HXT900. In der Luft allerdings finde ich einfach keine PID-Wertekombination, die den Copter gut fliegen lässt! Entweder er schwankt langsam um die Mittelstellung rum (niedrige PIDs) oder er zittert wie doof, besonders im Vorwärtsflug (hohe PIDs) - mit dem HXT900 war so ein Verhalten nicht zu beobachten. Jetzt bin ich schwer am überlegen, was tun - entweder ich gehe das Problem softwareseitig an, versuche am Low-Pass-Filter rum bzw mit viel Feintuning an den PID-Werten, oder ich hole mir noch ein Servo (wohl wieder analog und etwas langsamer, aber mit Metallgetriebe), oder ich verbaue einfach wieder das HXT900 und hoffe dass das Plastikgetriebe auf Dauer hält (unwahrscheinlich)... bin mir wie man vielleicht sieht etwas unschlüssig. Naja, mindestens bis nächste Woche hat das Ganze eh jetzt Zeit da ich übers Wochenende weg bin. Vielleicht findet sich bis dahin eine gute Lösung.
 

olex

Der Testpilot
#16
So, nachdem ich eine Weile nicht mehr viel gemacht habe, frustriert weil das digitale Servo nicht gut wollte, habe ich gestern endlich das 3. Servo von HK bekommen - ein TGY-9025MG. Effektiv ein etwas besseres HXT900 mit Metallgetriebe. Ergebnis:

[video=youtube;KHavnDOazMk]http://www.youtube.com/watch?v=KHavnDOazMk[/video]

Man fliegt der jetzt geil... das Servo hat null Spiel, und offenbar absolut stark und schnell genug für den Zweck. Die PIDs muss ich evtl noch minimal anpassen, P für Yaw etwas reduzieren (3.5 momentan, ist noch sehr minimal zittrig im schnellen Vorwärtsflug) - aber das ist schon Welten besser als mit den beiden Servos davor.
 

olex

Der Testpilot
#17
Und ganz vergessen dass beim einen der letzten Treffen ein wenig Video vom Tri gemacht wurde. Hier ein schneller Zusammenschnitt:

[video=youtube;xPtmSnn02Cg]http://www.youtube.com/watch?v=xPtmSnn02Cg[/video]
 

brandtaucher

Erfahrener Benutzer
#19
Ja, Maße wären gut und ich interessiere mich für die Tri-Mechanik, da die bei HK ausverkauft ist. Brauche 2 Stück. Kannst Du welche drucken oder hast Du inzwischen welche übrig, da Deine von HK angekommen sind? Freue mich über PN, falls möglich. Danke.
 

olex

Der Testpilot
#20
Hat ein wenig gedauert, aber hier die Dateien zum nachbauen:

DXF komplett, mit Dekorativschichten (Propeller, Elektronik etc.): https://dl.dropboxusercontent.com/u/2844116/Quadcopter/tri-full.dxf
DXF für die Fräse: https://dl.dropboxusercontent.com/u/2844116/Quadcopter/tri-cnc.dxf

STL (3D Drucker Datei) für die obere Hälfte der Tri-Mechanik: https://dl.dropboxusercontent.com/u/2844116/Quadcopter/top-10-3.stl
STL der unteren Hälfte für 10mm Ausleger (wie bei mir): https://dl.dropboxusercontent.com/u/2844116/Quadcopter/bottom-10-3.stl
STL der unteren Hälfte für 15mm Ausleger: https://dl.dropboxusercontent.com/u/2844116/Quadcopter/bottom-15-3.stl
 
RCLogger

FPV1

Banggood

Banggood

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