Montage des Multicopters

Die finale Montage unseres Multicopters beginnt! Das hier ist der eigentliche Multicopter Baubericht. Wir werden versuchen hier so detailiert wie möglich zu berichten, was nicht immer ganz einfach ist weil doch alles ein wenig durcheinander läuft. Ist schon klar das Experten so ein Teil an einem Wochenende zusammen setzen, aber für uns ist der Weg das Ziel, und so schreiben wir zu jedem Bauabschnitt das Datum und die ungefähr benötigten Stunden dazu. Wir werden auch Fehlschläge und Irrtümer auflisten, damit ein möglichst reales Bild vom gesamten Prozess entsteht. Gleichzeitig werden mit steigendem Erkentnissgewinn auch die anderen Artikel aktualisiert und erweitert - das frisst nicht gerade wenig Zeit in diesem Projekt. Kommentare und Anmerkungen jeder Art sind wie immer gern gesehen. Viel Spaß beim lesen! Ein bisschen Statistik:

• Montagebeginn 1. Januar 2014
• Montageende: (läuft noch)
• Montage Dauer: 15 Monate, laufend
• Tatsächliche Montagezeit bisher: 41h, an 10 Tagen.

Am Ende werden wir dann den Artikel straffen und auf das Wesentliche beschränken.

19.1 Montage der Motoren an den Auslegern#

Bautag eins: 01. Januar 2014. Benötigte Zeit: ca. 3h. Dazu haben wir die 6 Motorträger aus 3mm starkem Carbon, 6 Motoren (4 mit Rechtsgewinde, 2 mit Linksgewinde),   24 Schrauben M3x7mm, Schraubensicherung, Loctite 248 (mittelfest), 18 Kabelbinder, einen Inbusschraubendreher, eine Crimpzange / AMP-Zange mit Gewindeabscherer (gibts zB. von Knipex  ). Die maximale Einschraubtiefe im Motor beträgt 4mm,  der Motorträger ist 3mm dick, macht zusammen eine maximale Länge von 7mm  für die Schraube.  Wir haben die vorgesehenen M3x8mm Inbusschrauben also mit Hilfe einer Crimpzange um einen Millimeter gekürzt. Das entsprach ca. eineinhalb Umdrehungen in der Crimpzange. Wir hätten auch einfach ne Unterlegscheibe benutzen können wollten aber auf das zusätzliche Gewicht verzichten. Die Motoren wurden dann mit Loctite und jeweils 4 Schrauben  auf den Motorträgern montiert das die Kabel je auf einer Seite des Auslegers geführt werden können, oben jeweils rechts und unten links am Arm vorbei.

Die Motoren wurden gemäß unserem festgelegten Schema  angebracht. Wir haben die Arme mit den Antriebseinheiten nach einander fertiggestellt. Erst immer jeweils den oberen Motor  auf einen Motorträger, dann den unteren Motor auf einen anderen Motorträger, dann beide Motorträger unter Verwendung von Loctite mit den Abstandhaltern verbunden, und letztendlich mit selbstsichernden Muttern am Arm montiert.  Die Schrauben haben wir von oben in den Arm gesteckt damit sie nicht herausfallen wenn sich eine Mutter löst. Dabei mussten wir uns voll konzentrieren und auf die Drehrichtung der Propeller achten damit  die Motoren mit dem passenden Gewinde an dem passenden Arm verbaut wurde. Wir haben das immer wieder überprüft, auch wenns langweilig ist. Für erste Tests verlaufen die Kabel - befestigt mit schwarzen Kabelbindern - an den Aussenseiten der Ausleger. Später werden sie auf Länge gekürzt und durch den Ausleger geführt. Ein Arm besteht aus 20mm breitem, 30mm hohen, xx mm langen und 2mm dicken Stück schwarz eloxiertem Aluminium. Darin ist eigentlich genug Platz  die 6 Leitungen  aufzunehmen, wenn da nicht die Schrauben der Motorträger und des Landegestelles wären die hindurch führen. Rechts und links davon bleibt nur wenig Platz, und die Kabel könnten sich an dem Gewinde der Schrauben scheuern. Das scheint also doch nicht so einfach zu sein. Mal sehen wie wir das lösen.

Auch wenn die Kabel vom Motor an den Arm in einem eleganten Bogen geführt werden, müssen sie unbedingt durch einen Kabelstrumpf geschützt werden da die Kanten der Motorträger sehr scharf sind. Am Ende haben wir die Arme mit der oberen Zentralplatte verbunden und für die weitere Montage erstmal mit einfachen Messingmuttern festgeschraubt. Ab jetzt müssen wir vorsichtig vorgehen, da die Motoren / Motorachsen  empfindlich gegen Schläge jeder Art sind. Am Ende haben wir mal probeweise die untere Zentralplatte  und die Luftschrauben montiert um nochmals das Schema zu überprüfen, und mal ein Gefühl dafür zu bekommen wie das Ganze am Ende ausschaut. Voila:

So könnte es mal aussehen.

19.2 Montage der Steller#

Bautag zwei: 12. Januar 2014 . Benötigte Zeit: ca 1.0 h

Heute haben wir, passend zu den schon an der Stellern vorhandenen Buchsen,  Stecker an die Motorkabel gelötet.  Da wir uns über die genaue Verlegung der Kabel noch nicht klar sind haben wir sie noch nicht gekürzt.  Die Stecker selber haben ein großzügiges Loch zur Aufnahme des abisolierten Kabels, und seitlich ein kleines Loch zum einfüllen von Lot vermute ich. Das Kabel wurde von der Helping Hand gehalten. Max hat mit einer Kombizange einen Stecker gepackt mit dem kleinen Loch senkrecht nach oben, ich habe dann zuerst das Kabelende unter Zuhilfenahme von Lot erhitzt (Lötkolben ca 450 Grad), dann hat Max zügig den Stecker gerade aufgesteckt und ich hab mit Lot den Stecker erhitzt und so lange Lot in das Loch gefüllt bis es voll war. Wichtig war dabei eine ruhige Hand. Die aufsteigenden Dämpfe des Flussmittels sind bäääh - für gute Belüftung während des Lötens sollte gesorgt sein. Die Dämpfe können einfach nicht gesund sein . Die Stecker werden später noch zur Isolierung mit Schrumpfschlauch versehen. Die Steller haben wir unter Verwendung des Klettbandes  jeweils rechts und links am jedem Ausleger angebracht - und zwar bündig mit dem Ende des Auslegers. Dazu haben wir den Streifen Klett in 12 ca. 4cm lange Stücke geschnitten. Die Flächen an Steller und Ausleger mit einem feuchten Essig getränkten Küchentuch abgewischt damit sie fettfrei sind.  Dann jeweils zwei Klettstücke zusammen geklettet und an den Steller geklebt. Dann den Steller an den Ausleger.

Klettband zum fixieren der Steller am Ausleger. Das gefällt mir überhaupt nicht.

Das Klettband haftet unglaublich gut zusammen. So gut das es nur sehr schwer auseinander geht. Vermutlich hätte die Hälfte als Haftfläche ausgereicht.  Bei diesem Klettband wird auf beiden Seiten das gleiche Material verwendt, das aus einem Rasen von Kunststoffnoppen besteht  die ineiander greifen. Jetzt können die Motoren mit Hilfe der Steckverbinder mit den Stellern verbunden werden. Als nächstes werden dann die Regler mit der Stromverteilerplatte verbunden.

19.3 Montage der Stromverteilerplatte#

Bautag drei: 26. Januar 2014, Benötigte Zeit:  ca 30 min

Zwischenzeitlich haben wir kurz die weiße Haube in einem coolen Schwarz lackiert das wir noch rumliegen hatten, und die Löcher für das Power-Distributionboard in die Zentralplatte gebohrt. Das folgende Foto zeigt die Zentralplatte von der Oberseite mit darauf gelegtem Stromverteiler. Man erkennt gut die Anordnung der Bohrlöcher. Das Board wird dann auf der Unterseite montiert.

Zentralplatte von oben mit aufgelegter Verteilerplatte mit Bohrungen. Der Verteiler wird letztlich unterhalb der Zentralplatte montiert.

Der rote Punkt zeigt wo vorne an unserem UAV ist :-) Als nächstes verdrahten wir die Stromverteilerplatte. Wir überlegen gerade ob wir die Regler über Goldstecker mit der Platte verbinden oder ob wir die Kabel unmittelbar anlöten.

Bautag vier: 4. Februar 2014, Benötigte Zeit: ca. 2h

Zunächst haben wir die Stift-Sockel für den Stromverteiler mit Loctite an die Zentrallplatte geschraubt. Als nächstes hab ich mal probeweise Steckverbinder-Buchsen auf die Zentralplatte aufgelötet.  Die Schwierigkeit dabei ist es diese richtig auszurichten. Vor allem nicht so das sie nach unten oder oben abknicken. Sie sollen plan auf der Fläche aufliegen. Das Ausrichten war aber gar nicht so einfach, und im Ergebnis hat es mir nicht gefallen.  Die Lösung ist aber ausbaufähig, vielleicht mit anderen Steckkontakten.  (Foto folgt) Wir werden mit einer solchen Lösung auf jeden Fall weiter experimentieren.

Testweise angelötete Buchse… schaut nicht gut aus. Mehrere Buchsen in Position zu halten und gerade anzulöten gestaltet sich knifflig. So wird das nix.

Um die Steller mit der Verteilerplatte zu verbinden haben wir die Steller zunächst mit Hilfe von Kreppband und Kugelschreiber gekennzeichnet um ihre Lage und Position an den Auslegers wieder bestimmen zu können:

• HR+ = Ausleger hinten, Steller rechts, rotes Kabel oben
• HL-   = Ausleger hinten, Steller links, schwarzes Kabel oben,
• VRR+ =  Ausleger vorne rechts, Steller rechte Seite , rotes Kabel oben
• VRL- =  Ausleger vorne rechts, Steller linke Seite , schwarzes Kabel oben
• VLR+ =  Ausleger vorne links, Steller rechte Seite , rotes Kabel oben
• VLL- =  Ausleger vorne links, Steller linke Seite , schwarzes Kabel oben

Watt kompliziert :-) …Dann haben wir sie von den Auslegern getrennt.  Das verwendete Klettband hat sich dabei als äusserst widerspenstig herausgestellt was abzusehen war. Hier sollten wir anderes verwenden, oder weniger. Das Zeug klettet wie Hölle, ich hoffe wir haben uns beim lösen keinen Steller geschrottet. Letztlich haben wir die Kabel der Steller direkt am Verteilerboard angelötet  . Wichtig ist hier eine sehr gute Lötverbindung. Kalte Lötstellen sollten vermieden werden. Um das zu gewährleisten muss die Lötstelle  gereinigt und fettfrei sein. Ich habe sie mit 1000er Schleifpapier leicht aufgeraut. Die Hitze kann elektronische Bauteile zerstören, und darf nur so kurz wie möglich zugeführt werden.  Während des Abkühlvorgangs darf man nicht zittern oder die Lötverbindung anderweitig erschüttern.  Eine gute Lötverbindung glänzt silbrig, und ist eher wie ein Berg - kegelförmig nach innen gewölbt -  geformt. Eine schlechte Lötstelle - kalte Lötstelle -  ist matt,  eher perlenförmig nach aussen gewölbt und führt zu einem erhöhten Übergangswiderstand oder einer vollständig unterbrochenen  elektrischen Verbindung. Hier mal ein Übungsvideo zum Thema löten:

TODO: Das Kabel sollte flach auf dem Verteiler aufliegen, das war aber aufgrund der dicken Isolierung des Kabels schwer möglich. Vielleicht sollen wir es großzügiger abisolieren . Ausserdem haben wir die Kabel vom Stromverteiler in Richtung Lipo-Akkus vorbereitet. Auf der einen Seite haben wir XT-90 Buchsen angelötet. Das Anlöten an die Verteilerplatte hat aber nicht geklappt. Die Leistung des Lötkolbens scheint für den großen Querschnitt nicht ausreichend . Da müssen wir noch mal ran.

Bautag fünf: 16. Februar 2014 . Benötigte Zeit: ca. 3h

Wir starten noch mal mit zwei Übungsvideos zum Thema löten:

Das ganze ist halt so wichtig und elementar das wir un ruhig noch eins anschauen können.

Heute haben wir zunächst die Lipo Stromzuführungen mit Hilfe von zwei Lötkolben an die Verteilerplatte angelötet.  Der zweite Lötkolben war nötig da die Lötstation trotz 450W zu wenig Leistung aufgebracht hat um sowohl das dicke Kabel als auch die Platine ausreichend zu erhitzen, geschweige denn das Lot zu schmelzen. Gut wenn man noch einen weiteren Feinlötkolben im Haus hat. TODO: Zufrieden sind wir mit den Lötstellen aber nicht wirklich. Ein anderer Lötkolben muss her.

Hier ist hoch eine Lipo-Zuleitung falsch verlegt, und die Lötstellen sehen nicht alle so aus wie sie sollten. Hier ist nachbessern angesagt.

Danach haben wir die Verteilerplatine an der Zentralplatte befestigt, und gleichzeitig die erste Etage der Elektronik-Plattform von der anderen Seite angeschraubt. Die Steller haben wir mit doppelseitigem Klebeband  an denAuslegern befestigt, nachdem ich noch die letzten Reste des Klettband Experiments von Stellern und Armen befreit hatte.  Das Doppelklebeband hält ganz gut… nur bei einem Steller nicht.  Auch hier ist nachbessern angesagt: vermutlich Flächen reinigen. Als nächstes haben wir die Steuerkabel an drei Stellen   durch die Öffnungen in der Zentralplatte nach oben geführt. Hier muss unbedingt noch ein Knickschutz hin. Erste Versuche mit Strumpf-  und Schrumpfschlauch waren nicht sehr erfolgreich. Ich denke wir werden drei Kantenschutz Gummitüllen als Durchführung benutzen.  Mal schauen ob ich was passendes finde. Dann haben wir die Motoren nummeriert und die  Kabel entsprechend beschriftet - diesmal einfach mit Zahlen von 1 bis 6  entsprechend der Vorgaben der Anleitung zum Arducopter-Board - und letztlich die untere Zentralplatte mit der oberen fest verbunden. Hooray!

So sieht die UAV “Tardisc” jetzt aus

Was wir noch tun müssen um die die Verkabelung des Leistungsteiles abzuschließen:

• Kantenschutz für die Steuerkabel
• Montieren der zweiten Elektronik-Etage auf der Oberseite
• Die besten Positionen für Empfänger, GPS und Bordrechner finden.
• Steller mit Motorkabeln verbinden
• Verbinden der Regler Steuerkabel mit dem Bordrechner

So könnte das mal aussehen…

(wird fortgesetzt)

19.4 Montage Empfänger und Bordrechner#

Bautag sechs: Montag, 17. Februar 2014. Benötigte Zeit: ca. 0,5 h

Vorab schon mal ein Link zum Arducopter-Board  , und den anderen Anleitungen   zum Arducopter Board. GPS mit Kompass am Arduboard 2.5: Anleitung  .

Arduboard mit GPS leider ohne Schutz.

Mittlerweile haben wir uns überlegt wie wir die Komponenten am sinnvollsten platzieren. Auf dem Vulcan-Rahmen gibt es im Grunde vier Ebenen:

1. Zwischenboden (Hier ist die Leistungsverkabelung)
2. Direkt auf der Zentralplatte
3. Erste Etage
4. Zweite Etage

Mögliche Anordnung von Empfänger und Arducopter-Board.

Da wir einen möglichst großen Abstand von der Leistungselektrik im Zwischenboden haben wollen kam eine direkte Montage der Elektronik auf der Zentralplatte nicht in Frage. Wir wollen möglichst viel Abstand zu den dort auftretenden elektrischen Feldern. Also haben wir die erste Etage montiert. Darauf platzieren wir zentral den Ardupilot, und daneben den Empfänger. Links daneben (auf dem Foto oben) ist Platz für den Antennenmast - wir haben uns für diesen schwarzen Mast   entschieden (und nicht für diesen  , den   oder jenen  ) - auf dem das GPS einen Platz bekommt. Das GPS sollte ja möglichst weit weit weit weg von allen elektromagnetischen Störeinflüssen - am Besten exponiert auf einen Mast - auch wenn es bekennende Masthasser  im Internet gibt, und deren Begründungen  nachvollziehbar sind. Eigentlich wollte ich den Mast zentral montieren damit er aus dem Loch in der Kuppel herausragen kann. Den Ardupilot würden wir dazu seitlich ein wenig versetzt anbringen.   Ich vermute das es nicht gut für den Neigungsmesser auf dem Arduboard ist wenn der Rechner seitlich versetzt montiert wird, und er evtl. “falsche” Werte liefert was negativen Einfluss auf das Flugverhalten haben könnte. Wir werden das auf jeden Fall testen (CHECK). Andere Möglichkeiten der GPS Montage die wir in Erwägung gezogen haben:

• Das GPS  ohne Mast unmittelbar auf der zweiten Etage. Dann ragt es nicht aus der Kuppel heraus. Der Platz reicht gerade so aus dafür, aber maximaler Abstand ist was anderes.
• GPS mit Mast, aber zentral auf der 2. Etage. Dann kann der Mast schön mittig aus dem Loch herausschauen,  der Symmetrie ist genüge getan, und der Abstand dürfte damit auch gegeben sein.

Der Verzicht auf die zweite Etage spart allerdings 37 Gramm Gewicht. Fürs Protokoll: Das Schreiben und zusammenstellen der Fotos  hat heute länger gedauert als die ganzen Überlegungen und das ausprobieren :-)

19.5 Eine UAV Montagehalterung#

Bautag sieben: Freitag, 21. Februar 2014 . Benötigte Zeit: 1h.

Heute mal was ganz anderes: Also: Wie macht ihr das eigentlich wenn ihr einen Copter montiert und wartet? Schmeisst ihr das Ding einfach auf den Boden, oder auf den Tisch. Stellt ihr ne Bierkiste drunter? Wie geht ihr damit um wenn ihr die Zentralplatte löst, und die Arme dann auf einmal Richtung Boden wollen? Habt ihr Krakenarme, oder drei helfende Hände? Also ich konnte gar nicht damit umgehen, und hatte die Faxen dicke. Wir haben uns deshalb entschlossen eine Montagehalterung zu bauen. Diese Konstruktion soll Ausleger und Zentralplatte fixieren wenn wir die Schrauben lösen welche die Zentralplatten mit den Auslegern verbinden. So eine Halterung dürfte für alle Arten von Wartungsarbeiten am UAV hilfreich ein. Die Holzleisten zur Konstruktion haben wir heute schon besorgt, nach dem wir vor ein paar Tagen die Maße ermittelt hatten. In den kommenden Wochen werden die Teile zusammen gebaut…

19.6 Baustopp#

Bautag acht: Donnerstag, 9. April 2014 . Benötigte Zeit: 3h.

Scheinbar tut sich hier nix mehr. Aber der Schein trügt. Momentan ist aus gesundheitlichen gründen Baustopp. Trotzdem geregt sich einiges. Die Montagehalterung ist fast fertig… bin gespannt ob sie was taugt. Wir sind auf den Pixhawk Controller umgeschwenkt, und ich habe mir vertieft Gedanken darüber gemacht wie wir die gesamte Elektrik  jetzt letztlich final verschalten, wobei die Spannungsversorgung des Empfängers und Bordrechners, sowie Ausfallsicherheit und Redundanz ein großes Thema war. Die Recherchen und Überlegungen der letzten Wochen sind wieder an verschiedensten Stellen in dieses Skript eingeflossen. Ein paar Sachen pflege ich in den kommenden Tagen nach. Und dann geht es mir großen Schritten weiter. Der Termin für den Erstflug steht ja. :-D

19.7 Montagehalterung - finish#

Bautag neun: Sonntag, 25. Mai 2014 . Benötigte Zeit: ca 24h.

Copter auf Montagehalterung. Das klappt prima. Die neue Stromverteilerplatte wir eingepasst.

19.8 Stromverteilerplatte löten reloaded#

Bautag zehn: Mittwoch 28. Mai 2014. Benötigte Zeit: ca. 3h

Wir haben einen neuen Stromverteiler mit Goldstecker-Buchsen in Richtung der Steller - das ist für den Anfang eine geniale Lösung damit ich auch mal mit dem Messgerät dazwischen kann. Das Power-Distribution-Board ist allerdings so groß das es im Zwischenboden schon arg eng zu geht. Diese Woche bin ich bei Recherchen auf diesen Rahmen (FCP HL  ) gestossen, der die obere und untere Zentralplatte als Stromverteiler benutzt. Ein genialer gewichtsparender Ansatz! Mir juckt es ziemlich in den Fingern die Centerplate zu wechseln, aber jetzt bleiben wir erstmal beim ursprünglichen Konzept. Die bereits früher  vorkonfektionierten Akku Zuleitungen habe ich angelötet, was mit dem Gaslötkolben prima ging. Ich hatte mir aber vorher keine - oder zu wenig Gedanken - über die Verlegung der Kabel gemacht, was sich als Fehler herausgestellt hat.  Die Kabel waren zu kurz und “ungünstig” angebracht (dazu später mehr). Ausserdem habe ich Goldis an die Steller gelötet, die Motorkabel gekürzt, und  3m Kabelstrumpf sowie  Entlötlitze bestellt. Sobald alles da ist beginnt die finale Montage des Leistungsteils. Wird auch Zeit :-)

19.9 Intermezzo: gedruckte Empfängerhalterung#

Seit längerem grübeln wir schon drüber nach wo wir den Empfänger unterbringen und wie wir mit den Antennen umgehen. Im FPV-Forum  bin ich auf einen schönen Empfänger-Halter im 3D-Druckverfahren gestolpert, und nach einer kurzen Kommunikation mit carbo  hat er mir zwei Versionen - eine leichtere (Gewicht: 10 g) und eine robustere (Gewicht 14 g) -  in schwarz gedruckt und zugeschickt. An dieser Stelle gibt es auch eine Antennenhalterung für den FPV-Flug.

• Empfängerhalter, leichtere Variante
• Beide Varianten nebeneinander
• Der Halter mit Antennen
• Von oben
• Höhenunterschied beim Antennen-Sockel
• Der Port ist verdeckt
• Die Antennekabel laufen schräg

Zunächst schaue ich mir die robustere Variante an. Der Empfänger wird mit einem Streifen Doppelklebeband in den Halter geklebt. In die Löcher steckt man zwei auf Länge gestutzte Antennenstäbe.  Ich hab ihn erstmal so reingelegt. Beim Graupner GR-24 sind die Antennenkabel links herausgeführt, die Löcher im Antennenhalter sind auf der richtigen Höhe, aber mittig.  Dieser Unterschied soll mit einer kleinen Vertiefung ausgeglichen werden, die die Kabel aufnimmt, wenn der Empfänger bündig hinten anliegt. Leider geht das aber recht eng zu, so das der Empfänger nach vorne geschoben wird.  Hier werde ich mit dem Dremel nacharbeiten und Platz schaffen - auch der scharfen Kanten wegen. Ein Stück weiter oben hat der Empfänger einen Port.  Auch hier ist recht wenig Platz, und  der Antennensockel des Empfängerhalters verdeckt den Anschluss zur Hälfte. Wenn man den Empfänger mit Doppelkelbeband einklebt hebt ihn das ein Stück an, so das es dann gerade so passt. Durch das höher legen mit Doppelklebeband passt dann allerdings der Antennenzugang in der Höhe nicht mehr, was sich mit dem Dremel passend fräsen lässt. Bei der leichten Variante hat man das Problem mit dem Port nicht, da der Antennensockel nicht so hoch ist. Allerdings sorgt auch hier der Streifen Doppelklebeband dafür das Antennenausgang beim Empfänger und Zugangslöcher nicht mehr auf gleicher Höhe liegen.  Hier schafft der Dremel Abhilfe, oder auch ein Doppelklebeband das nicht so dick aufträgt. Beide Varianten sind mit ein wenig nacharbeiten brauchbar. Die robustere Variante bietet durch seitliche Stege einen besseren Seitenhalt.  Bei der leichteren Variante kommt man besser an die Anschlüsse. Ich werde wohl die leichtere Variante auf unserem Copter einsetzen :-)

19.10 Leistungsteil#

Bautag elf: Dienstag 08. Juli 2014. Benötigte Zeit: ca. 45 min.

Heute geht es eeeeendlich mit dem Leistungsteil weiter. Hab die Motorkabel auf 30cm gekürzt, und mit 40cm Geflechtschlauch versehen, den ich an beiden Enden mit der heissen Lötkolbenseite (Feuerzeug tuts auch) verschmolzen habe damit er nicht auf spleißt. Die Kabel schauen am Ende gut einen Zentimeter  aus dem Geflechtschlauch heraus.  Gesichert wurden die Enden jeweils mit einem schwarzen Bündelband - besser wäre Schrumpfschlauch, ich habe aber den passenden Durchmesser grade nicht da.  Das Ganze ist ein guter Kantenschutz, und gibt dem Kabelstrang eine gewisse Steifigkeit. Morgen noch die Goldies anlöten und der Leistungsteil ist  - die auf die Stecker zu den Akkus erstmal fertig. Die müssen noch warten da die Position der Akkus noch nicht fest steht.

19.11 Intermezzo: Blade 200 qx#

Bautag zwölf: Montag  21. Juli 2014. Benötigte Zeit: ca. 4 h.

Letzte Woche hab ich größeren Schrumpfschlauch und nochmal ne 3m Geflechtschlauch nachbestellt. Die Sachen sind mittlerweile geliefert und in kürze geht es mit dem Aufbau weiter. Bei der Gelegenheit haben wir unseren Fuhrpark um einen BLADE 200 QX Quadcopter erweitert - quasi als Trainingsgerät.

19.12 Leistungsteil - Schrumpf & Strumpf#

Bautag dreizehn: Samstag 30. August 2014. Benötigte Zeit: ca. 2h

Von wegen Goldies anlöten und so… die Kabel sind mir immer noch zu lang, und vor allem ungleich lang geraten. Das eine stört den Luftstrom da die Leitungen am Motorende ja ein Stück durch selbigen führen, und das andere stört primär mein Auge… “Symmetrie ist die Kunst der Armen” pflegte mein Arbeitskollege Lutz immer zu sagen. Recht hat er. Das kann nicht so bleiben! Also hab ich heute alle Motoren von den Auslegern demontiert und die Kabellängen auf exakt 27 cm gekürzt - der Bogen im Luftstrom wird nun so eng wie möglich gelegt. Wir benötigen für die weitere Montage Kabelstrumpf (Geflechtschlauch   Bündelbereich 3,2-6,4 mm von Conrad) und Schrumpfschlauch   (vor/nach Schrumpfung: 12 mm/4 mm Schrumpfrate 3:1 auch von Conrad), einen kleinen Seitenschneider und den Gaslötkolben zum verschrumpfen des Schrumpfschlauches.

• 2cm Schrumpfschlauch mittig auf Kabellänge 22cm.
• Dann über den Kabelstrumpf nochmal Schrumpfschlauch
• Fertig!
• Erst Schrumpf und dann Strumpf ist nicht so gut
• Der Strumpf lässt sich nicht besonders gut über den Schrumpfschlauch schieben
• Reste

Den Kabelstrumpf schneide ich - maximal ausgezogen - in Stücke von 32cm Länge. Wenn man ihn dann auf die drei Kabel aufzieht verkürzt er sich entsprechend das es auf die von mir gewünschen ca. 22cm hinausläuft… Das hab ich vorher ein bisschen ausprobiert.

Jetzt wird zunächst der Kabelstrumpf aufgezogen. Dabei darauf achten das die drei Leitungen schön parallel liegen. Der Strumpf wird bis zum Motor geschoben, und dort zur Hälfte über den Knickschutz. Falls an deinem Motor kein Knickschutz ist kannst du hier auch vorher einen Stück Schrumpfschlauch anbringen und verschrumpfen, über das der Strumpf dann bis zur Hälfte gezogen wird. Dann am Motorende über den Strumpf ein Stück Schrumpfschlauch gleicher Größe bis ans Ende schieben und schrumpfen. Das Motorende ist jetzt fertig. Ich hab hier noch zusätzlich einen Kabelbinder angebracht.

Jetzt den Strumpf so zusammenschieben das er nicht im Weg ist für die Montage  des  Schrumpfschlauches am anderen Ende der Leitung. Am Kabelende (rund  22cm vom Motor gemessen) wird jetzt einen 2cm breiter Streifen Schrumpfschlauch so aufgeschrumpft das er rechts und links je 1 cm breit “übersteht” - siehe auch Bild 1. Dann den Strumpf so in die Länge ziehen das er den Kabelstrang dicht umschließt und zur Hälfte den Schrumpfschlauch am Ende abdeckt - siehe Bild 2. Jetzt auch hier ein Stück Schrumpfschlauch  drüber ziehen und verschrumpfen. Fertig - siehe Bild 3!

Ne kleine Anmerkung: Was nicht so gut geklappt hat war zuerst den Schrumpfschlauch anzubringen und am Kabel verschrumpfen, und  danach den Kabelstrumpf darüber ziehen, so wie es auf Bild 4 und 5 zu sehn ist. Der Kabelstrumpf ist so eng, das er den Schrumpfschlauch in seiner Position verschieben kann, was dann in eine große Fummelei ausartet ihn wieder auf seine 22cm Position zu schieben. Besser ist es zuerst den Kabelsstrumpf aufzuziehen, und dann erst den Schrumpfschlauch, wie es in Bild 1 und 2 zu sehen ist.

Noch ne Anmerkung: Auf das Verschmelzen der Geflechtschlauchenden mit dem Feuerzeug hab ich diesmal verzichtet. Das gab unschöne harte scharfe Kanten. Am Besten schneidet und verschmilzt man die Enden in einem Stück mit einem “Heißdraht Schneidegerät  ” - sowas hab ich aber nicht. Durch den Schrumpfschlauch sehe ich aber kein Problem darauf zu verzichten.

So, jetzt bin ich vor lauter Schrumpf & Strumpf total konfus. Als nächstes werden endlich, endlich, endlich  die Goldstecker angelötet, und dann die Motoren wieder am Träger angebracht, und alles zusammen gesteckt.

19.13 Elektronik befestigen#

Bautag vierzehn:  Freitag, 14. November 2014. Benötigte Zeit: ca.  3h

Die Motoren sitzen auf den Trägern und der Leistungsteil ist bis auf die Akkus und die Stecker dazu fertig verkabelt. Heute hab ich die restlichen Baugruppen positioniert und befestigt. Auf der mittleren Ebene findet der Pixhawk seinen Platz, auf der oberen Ebene der Empfänger und der GPS-Mast. Die untere Ebene bleibt leer, um  genug Abstand zum Leistungsteil zu wahren. In die obere Platte habe ich 4 Löcher für das GPS bohren müssen, und einen Ausschnitt für die Patchkabel zwischen Empfänger und Pixhawk. Der Empfänger-Halter ist erstmal nur mit Doppelklebeband befestigt, wird aber später noch mit einer Schraube an der Platte fixiert. Der Empfänger selber sitzt mit Doppelklebeband befestigt in der Halterung.

Provisorische Anordnung der Komponenten. So schaut das momentan aus. Der Controller ist mittlerweile aber noch weiter nach vorne gerutscht. Die Platten werden demnächst noch maßgeschneidert.

Da fehlt natürlich noch ein wenig Feinarbeit: Die Kabeldurchführungen und die Schutzummantelung  für die Steller-Kabel zB.  Aber für den ersten Test reicht das erstmal so.

Die DF13 Stecke für GPS und Pixhwak sind  schwierig und fummelig zu lösen wie ich heute lernen durfte. Es gibt es ein kleines Video im Netz, das zeigt wie man einfach die Stecker gelöst bekommt ohne an den Kabeln zu reißen:

Morgen fange ich mit der Verkabelung der Elektronik  an: Pixhawk QuickStart  .

19.14 Elektronik verkabeln#

Bautag fünfzehn:  16. November 2014. Benötigte Zeit: ca. 1h

Bei der Verkabelung des Steuerteils gibt es einiges zu beachten. Die Spannungsversorgung erfolgt nicht mit einem Spannungsregler (BEC) aus dem Flugakku, sondern über einen separaten Akku. Warum das wichtig ist hab ich ausführlich im Kapitel  Der Y6 Multicopter Schaltplan  beschrieben. Dort befindet sich auch der Plan für die Verschalung des Steuerteils…. Im Kapitel 17 steht einiges über Kabel, Stecker, Kleinmaterial .

• Der Empfänger muss mit Spannung versorgt werden. Der Stecker ist vom Typ Graupner JS.
• Der Pixhawk muss über einen 6 poligen DF13 Stecker mit Spannung versorgt werden. Ein Kabel liegt dem Pixhawk bei - ist aber nur zum Anschluss an den mitgelieferten Spannungswandler (3DR Power Module) vorgesehen der auch eine Strommessung beinhaltet… dort befindet sich eine passende DF13 Buchse. Wir können das Power -Module nicht verwenden, da es nur bis 4S ausgelegt ist, und da wir Opto-Steller verwenden und somit unsere Steuerelektronik nicht aus dem Flugakku versorgen sondern aus einem separaten Akku. Da wir also einen anderen  Spannungswandler verwenden ist hier ist ein Adapterkabel notwendig.
• Vom Empfänger Graupner GR-24 geht ein Patchkabel direkt zum Pixhawk. Ich benutze Kanal 8, da hier das Summensignal anliegt.
• GPS und Kompass werden über DF13 Stecker mit dem Pixhawk verbunden.
• Die Steuerkabel von den Stellern haben JS Stecker die mit dem Pixhawk verbunden werden. Dabei besteht die Schwierigkeit das wir wegen der Optokoppler in den Stellern eine Spannungsversorgung bereitstellen müssen.

DF-13 Stecker gibt es zB. hier bei www.lipoly.de  , Buchsen dazu gibt es zB bei de.rs-online.com  . Fortsetzung und Bilder folgen :-)

Zwischenstand beim Copterbau

Interessante Links:

• https://pixhawk.org/modules/pixhawk 
• http://diydrones.com/profiles/blogs/how-to-guide-pixhawk-with-6s-batteries-4s   oder http://copter.ardupilot.com/wiki/common-using-a-pixhawk-with-6s-batteries/ 
• https://www.sparkfun.com/products/9028 
• http://plischka.at/ArduCopter.html 
• Redundante Spannungsversorgung mit 6s   mehreren BEC und Shotky Dioden.

19.15 Elektronik verkabeln reloaded#

Bautag sechzehn:  29. November 2014. Benötigte Zeit: ca. 2h

Okay, es ist ein gefummel. Wir haben die Position der Bauteile nochmal überdacht und optimiert. Der Pixhawk ist nach vorne gerückt, und ich habe ein Stück GFK dafür bearbeitet. Morgen mach ich noch ein Bild davon. Fest steht jetzt schon das wir am Ende ein paar perfekt passende Platten entwerfen und fräsen lassen werden, die auch passende Kabeldurchgänge erhalten werden.  Die Steller sind jetzt mit dem Pixhawk verbunden. GPS, Kompass, Buzzer und Button sind angeschlossen,  und der Empfänger ist über Kanal 8 mit dem Pixhawk  RC - Anschluss. Die Kabel liegen jetzt alle so, das man alles bequem auseinander bauen kann. Soweit bin ich zufrieden.

Es fehlen jetzt nur noch der Power Port, und eine Verbindung zu den Opto-Stellern damit diese mit Spannung versorgt werden. Hier muss ein Adapter hergestellt werden. Dazu verwende ich das Kabel das mit dem Pixhawk mitgeliefert wurde und den Powersport mit dem 3DR-Power-Module verbinden sollte. Ich schneide auf einer Seite den Stecker ab, denn da muss eine JS-Buchse dran…. vielleicht löte ich die ganze Sache auch direkt an den BEC… mal sehen.

:-)

19.16 Entwurf des Geräteträgers#

Bautag achtzehn: 23.  Januar 2105. Benötigte Zeit: ca. 4h

Heute hab ich den Geräteträger soweit fertig gestellt. Er hat zwei Ebenen. Auf der Unteren findet (rechts) der Pixhawk und (links) der Empfänger seinen Platz, auf der oberen Ebene das GPS und der Button. Details dazu im Kapitel 16.0 Konstruktion …

Oberer und unterer Geräteträger auf Vulcan UAV Zentralplatte.

19.17 Adapter für Gimbal & einziehbare Landebeine#

Bautag siebzehn: 7. - 8. Januar 2105. Benötigte Zeit: ca. 2h

Da die Lieferung der Kabel und Stecker auf sich warten lässt, beschäftigen wir uns zwischenzeitlich mal mit dem Entwurf des Adapters. Unterhalb soll das Gimbal seinen Platz finden,  im Zwischenboden ist Platz für die Gimbal Steuerung und den Akku, und an den Auslegern wird das einziehbare Landegestell befestigt. Details dazu im Kapitel 16.0 Konstruktion …

Flotte Skizze zum Adapter für Gimbal und Landegestell

19.18 Weitere Konstruktion und Ladetechnik#

Bautag achtzehn: Februar  bis April. Benötigte Zeit: ca. 40h

Kabel und Stecker sind zwischenzeitlich geliefert worden. Momentan wird fleissig konstruiert :-) Ende April sind wir damit fertig, dann werden die Teile gefertigt. Paralell  kümmern wir uns um die Ladetechnik  (Akkus, Ladegerät, Netzteil).

19.19 Kabelweiche#

Bautag neunzehn: 16. Mai 2015. Benötigte Zeit: ca. 30 min

Um den Pixhawk mit Spannung zu versorgen bauen wir eine Kabelweiche. Einmal muss die Spannung gemäß Multicopter-Schaltplan  dem Power-Port zugeführt werden, und zusätzlich auf den Main-Output gelegt werden damit die Optokoppler der Steller mit Spannung versorgt werden. Dazu habe ich in Grabbelkiste gegriffen und folgende Reststücke verwendet:

Stromkreislauf, Kabelweiche

Heute haben wir den Y6 Copter erstmals zum Leben erweckt , die Firmware aufgespielt und mit dem Kalibrieren begonnen. Erste Schwebeversuche des Kopters sind für Ende Juni geplant. Hooray! :-D

19.20 Stecker löten#

Bautag zwanzig: 14. Juni 2015. Benötigte Zeit: ca. 60 min

Damit das Kalibrieren weiter geht hab ich heute die Stecker für die LiPo-Akkus neu angelötet, und gleichzeitig auch Stecker an das Messgerät gelötet, um Ströme und Leistung messen zu können. Die Flugakkus sind auch vorbereitet (Stecker dran, und Lipo-Warner). Jetzt kann es mit der Inbetriebnahme weiter gehen.

• Messgerät
• Lipo Warner
• Die Helping-Hand lässt sich prima am Montagehalter befestigen um Lötarbeiten direkt am Copter zu vereinfachen.

Mittlerweile haben wir auch einen Prototyp des Motorträges drucken lassen, den ich aber erst später verbauen werde.

19.20 Restarbeiten#

Wir sind ja seit ein paar Wochen in der Inbetriebnahme und stehen nun kurz vor dem ersten Start. Es sind immer noch ein paar Punkte offen.

Akkus sichern#

Die Akkus müssen extrem gut gegen verrutschen gesichert werden, denn die Teile sind schwer und im Flug treten doch ziemlich große Lastwechsel-Kräfte auf. So richtig zufrieden sind wir mit der bisherigen Lösung nicht. Momentan schaut das ganze so aus.

Der Y6 Multicopter Tardis in der Version 0.9 kurz vor den ersten Flugtests

Lipo Schacht#

Es hat sich ja schon angedeutet das die bisherige Lipo-Halterung nicht gerade optimal ist. Deswegen haben wir flott eine Lipo-Bay gebastelt. Sie schützt die Lipos besser und sichert sie an ihrer Position. Die Masse konzentriert sich jetzt auch mehr im Zentrum des Copters. Ausserdem verschwinden so die Lipos und die Kabel unter der geplanten Haube.

Der Lipo-Schacht von vorne. Die Lipos sind mit zwei Kettriemen gesichert, und werden durch die Abstandsbolzen in Position gehalten.

Der Lipo-Schacht von der Seite. Die Lipos werden an der Rückseite herausgezogen.

Bei der Gelegenheit haben wir noch mal die Position der Bordelektronik überdacht. Wir werden eine Etage entfernen und die verbleibende tiefer legen. Das GPS wird auch tiefer gelegt und ohne Mast montiert. Als nächstes werden wir also das Design nochmal überarbeiten. Dabei werden wir besonders darauf achten das es “clean” ist, und auf Zugänglichkeit der Komponenten - besonders der Schrauben - achten. Unter dem Lipo-Schacht wird das Kamera-Gimbal und das Landegestell montiert.

Pix4Flow anschließen#

Bautag einundzwanzig: 25. Juli 2015. Benötigte Zeit: ca. 60 min

Das wollten wir eigentlich viel später machen, haben uns aber dazu entschlossen ihn jetzt schon mal provisorisch anzubringen.

Dazu gibt es hier eine Anleitung  . Der Sensor wird mit einem DF13 Stecker an den I2C Port des Pixhawk angeschlossen. Leider liegt ein 6 poliger Stecker mit einem 5 poligen Kabel bei, benötigt wird ein 4poliges. Wichtig ist bei der Montage die Orientierung, das er möglichst vibrationsfrei angebracht wird und natürlich freie Sicht nach unten hat.

Unterstützt wird vom Pixhawk nur die Kamera, und nicht der Ultraschallsensor. Also nicht wundern wenn im APM-Planner keine Daten angezeigt werden. Das Ganze darf vor dem ersten Einsatz noch kalibriert werden -> siehe Inbetriebnahme.

3DR Radio V2 Telemetry 433 MHz#

Das muss auch noch verbaut werden.