[Drohnen-Workshop] Wir bauen uns einen kleinen Racing-Quad - Teil 1: Die Grundlagen *UPDATE*

Admin

Update 1

Rekoom hat in seinem Deal auf eine dreimonatige Haftpflichtversicherung für Drohnen hingewiesen. Auch die Kommentare darunter sind recht hilfreich.


Wer schon selbst am Basteln ist, der sollte sich nochmal Die Einkaufsliste zu Gemüte führen und am Samstag nicht den 3. Teil des Workshops verpassen.

Wie ein paar von euch vielleicht ja schon mitbekommen haben, gibt es bei uns bei mydealz eine kleine Gruppe Drohnen-Verrückter, denen die einigen ja vielleicht schon bekannten Mikrodrohnen wie beispielsweise der Revell Mini Quadrocopter Nano oder Hubsan X4 irgendwann nicht mehr gereicht haben und denen selbst die (Achtung: subjektiv) optimale Office-Drohne E-flite BLADE Nano QX dann nicht mehr genügend gekickt hat.


Wenn man sich dann etwas schlau macht, bemerkt man schnell, dass das Kaufen von Quadrocoptern die einfachste Lösung ist, das Selber-Bauen aber die deutlich spaßigere und langfristig motivierendere. Daher wollen wir euch – sofern dieser Artikel hier auf Anklang stößt – in den nächsten Wochen einen kleinen Leitfaden an die Hand geben. Zunächst werden wir uns auf die absoluten Grundlagen konzentrieren. Im nächsten Artikel würden wir euch dann eine kleine Einkaufsliste für einen guten Einstieg in das Drohnenhobby präsentieren und für den letzten dann den Zusammenbau eines kleinen 200mm-Quadrocopters dokumentieren.


Nur als Vorwarnung: Entscheidet man sich dafür, Quadrocopter nicht nur fliegen, sondern auch selber bauen zu wollen, dann ist das eine Entscheidung für ein mitunter sehr, sehr zeitintensives Hobby. Und das schließt dann noch nicht mal die vielen Stunden Übung ein, die man benötigt, um das Ganze dann auch wirklich zu beherrschen. Damit ihr jetzt nicht gleich zu demotiviert seid, hier aber erstmal zur Auflockerung ein kleines Video, das demonstriert, wohin das Ganze führen kann, wenn Ausdauer und Talent zusammenkommen:


thumb_1MBW8zoZUR4.jpg


Gut, dann fangen wir mal mit der wichtigsten Frage an:


1. Was genau sind Quadrocopter bzw. Drohnen eigentlich?


Drohne ist ein Überbegriff für Flugkörper mit Kamera. Quadrocopter davon wiederum eine Unterart. Es gibt neben Hubschraubern, Flugzeugen und Quadrocoptern nämlich auch Tri-, Hexa- und Octocopter. Wir wollen uns in dieser Reihe aber auf Quadrocopter beschränken, da wir uns hier inzwischen halbwegs gut auskennen.


Wikipedia beschreibt einen Quadrocopter folgendermaßen:


Ein Quadrocopter […] ist ein Luftfahrzeug, das vier in einer Ebene angeordnete, senkrecht nach unten wirkende Rotoren oder Propeller benutzt, um Auftrieb und durch Neigung der Rotorebene auch Vortrieb zu erzeugen. Es gehört zu den Hubschraubern und kann wie diese oder auch wie VTOL-Flugzeuge senkrecht starten und landen.


Auch hier gibt es wieder verschiedene Konfigurationen, wir beschränken uns aber mal auf die X- bzw. H-Konfiguration, bei der die Motoren so angeordnet sind:


220px-Quadrokopter-X-H-Konfiguration.gif


Die Steuerung erfolgt dann über Erhöhen oder Absenken der jeweiligen Motorendrehzahl. Möchte man nach vorne fliegen, muss die Drehzahl der Motoren C und D erhöht und die der Motoren A und B entsprechend verringert werden. Analog läuft es beim Flug nach rechts, links oder hinten. Möchte man ihn auf der Stelle nach rechts drehen, muss die Drehzahl der Motoren B und D erhöht werden, während die der Motoren A und C verringert wird. Das alles klingt jetzt vielleicht erstmal etwas kompliziert, allerdings übernimmt der sogenannte Flightcontroller diese Steuerung, indem er eure Befehle eben entsprechend auf die Motorsteuerung umsetzt. Dazu aber später mehr.


2. Wie ist ein Quadrocopter aufgebaut?


Kommen wir jetzt zum grundsätzlichen Aufbau eines Quadrocopters. Auf den ersten Blick mag es vielleicht ein bisschen abschreckend wirken, aber letztendlich sind es wirklich eine überschaubare Anzahl verschiedener Komponenten und hat man erst einmal verstanden, welches Bauteil welchen Zweck erfüllt, dann wird das Ganze schon deutlich einfacher.


2.1 Der Rahmen


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Hier gibt es sprichwörtlich unbegrenzte Möglichkeiten. Von kleinen GFK- oder Carbonrahmen über Rahmen aus Aluminiumprofilen über die Möglichkeit, einen Rahmen aus verbundenen Papprohren oder Balsa-Holz herzustellen sind der Fantasie hier keine Grenzen gesetzt. Es muss eben halbwegs stabil sein, eine Möglichkeit bieten, alle Komponenten unterzubringen und im besten Fall irgendwie auch noch cool aussehen.


2.2 Die Motoren


dys_be1806.jpg


Der Standard sind hier sogenannte Brushless Outrunner. Brushless bedeutet nichts anderes als dass der Elektromotor eben keine Bürsten verwendet, da diese bei den hohen Drehzahlen und teilweise auch Temperaturen letztendlich einfach früher oder später verkohlen würden und den Motor so unbrauchbar werden würde. Bei sogenannten Outrunner-Motoren bewegt sich die gesamte Glocke, also der komplette Teil oberhalb der Befestigung am Rahmen mit. Im Vergleich zu “gewöhnlichen” Inrunnern, wo sich eben nur die Welle sichtbar dreht, verfügen Outrunner über eine niedrigere maximale Drehzahl, erzeugen aber deutlich mehr Drehmoment, weshalb sie gerade im Modellbau sehr beliebt sind.


2.3 Der Flightcontroller


flip32.jpg


Ein Microcontroller, der die Signale des Empfängers aufnimmt und in die Ansteuerung der Motoren (über den Umweg ESC) übernimmt. Je nachdem, was man mit seinem Quad machen möchte, gibt es hier viele in ihrem Funktionsumfang unterschiedliche Produkte. Die einfachsten (und für’s Racing vollkommen ausreichenden) verfügen über einen Gyrometer und Beschleunigungssensoren, um die Drohne stabil in der Luft halten zu können. Es gibt aber auch welche mit Barometer, GPS, Unterstützung für Ultraschall, um Hindernisse erkennen zu können, etc. Fast ausnahmslos alle verfügen auch über eine Self-Levelling-Funktion, die euch unterstützt und dafür sorgt, dass der Copter sich von alleine immer wieder in eine waagerechte Lage bewegen würde. Die Königsdisziplin ist natürlich das Fliegen ohne diese Art von Unterstützung, aber glaubt mir: Dafür braucht man einiges an Übung.


2.4 Der Electronic Speed Controller (ESC)


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Die ESCs bilden die Verbindung zwischen Motor und Flightcontroller. Auch hier handelt es sich um Microcontroller. Sie sind direkt mit dem Lithium-Polymer-Akku verbunden und steuern je nach Signal des Flightcontrollers die Spannung, welche die Motoren bekommen und damit direkt auch deren Drehzahl. Oftmals verfügen die ESCs auch über eine Spannungsversorgung für den Flightcontroller, denn diesen kann man nicht direkt an den Akku anschließen.


2.5 Fernbedienung und Empfänger


dx6i.jpg


Hier gibt es eigentlich nicht viel zu sagen. Natürlich benötigt man eine Fernbedienung. Es gibt viele verschiedene Marken und noch viel mehr Meinungen darüber, welche letztendlich die Beste ist. Egal für welche man sich entscheidet, sollte man mit mindestens 100-150€ für eine brauchbare rechnen. Die teureren Modelle unterscheiden sich dann oftmals nur noch in der Anzahl der Kanäle oder (für unseren Zweck) eher unwichtigen Software-Features. Passend zur Fernbedienung braucht man dann natürlich noch einen Empfänger, der ihre Signale empfängt und an den Flightcontroller weiter gibt.


2.6 Kleinkram


Dazu kommt dann natürlich noch ein bisschen Kleinkram wie Bananenstecker, Klebeband, Kabelbinder usw, auf den wir dann aber im nächsten Artikel genauer eingehen werden. Erstmal ging es uns ja nur darum, euch einen ganz groben Überblick zu verschaffen.


3 Vorläufiges Fazit


Solltet ihr das Thema interessant finden oder vielleicht sogar schon selber fliegen, dann meldet euch doch mal in den Kommentaren mit eurer Meinung oder euren Erfahrungen zu Wort. Sollte der Artikel bei euch Anklang finden, dann geht es nächsten Samstag weiter mit einer kleinen Einkaufsberatung und genaueren Erklärungen zu den einzelnen Bauteilen. Falls nicht, dann seht es einfach als kleinen Einblick in das, was ein paar von uns hier so in ihrer Freizeit machen.


Bis dahin verabschiede ich mich erstmal mit einem weiteren Video, das euch von der Vorstellung, einen Quad nur einmal bauen zu müssen und danach nur noch Spaß zu haben, befreien wird. Selbst als halbwegs guter Pilot wird man nämlich noch oft, sehr oft crashen…


thumb_NsxyV-kgfio.jpg


[Abspann]


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[Die Musik blendet langsam aus]


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[Eigentlich haben alle schon den Saal verlassen]


Und damit keiner sagen kann, wir hätten euch nicht aufgeklärt:


4. Aktuelle Gesetzeslage


Zunächst einmal sei gesagt, dass man die Regeln des Luftverkehrsgesetzes beachten muss, da jegliche für die Benutzung des Luftraums bestimmte Geräte, welche in einer Höhe von dreißig Metern über Grund oder Wasser betrieben werden können, diesem unterliegen. Daher ist auch auch eine entsprechende Haftpflichtversicherung für private Fluggeräte Pflicht (was auch wirklich Sinn macht, da Quadrocopter wirklich zu Geschossen werden können und man gerade am Anfang auch durchaus einfach mal die Kontrolle verlieren kann).


Die Nutzung des Flugraums in Deutschland steht prinzipiell aber jedem frei, solange das Fluggerät unter 5kg wiegt und nur für private Zwecke betrieben wird. Man braucht hierfür also keine gesonderte Erlaubnis. Es gibt aber natürlich Flugverbotszonen beispielsweise in der Nähe von Flughäfen oder wie bei uns hier in Berlin in fast der gesamten Innenstadt aufgrund des Regierungsviertels. Außerdem sollte man natürlich nicht über stark belebten Gebieten, Autobahnen, Straßen oder Schienen fliegen. Aber das sollte sich ja von selbst verstehen. Die Deutsche Flugsicherung bietet eine Karte, die einem die erlaubten und verbotenen Zonen zeigt. Hierfür muss man sich allerdings kurz erst noch kostenlos registrieren. Natürlich gibt es inzwischen auch Apps dafür, wie z.B. VFRnav für Android. Größere Drohnen wie die recht bekannte DJI Phantom starten aber z.B. gar nicht erst, wenn sie sich in einer Flugverbotszone befinden.


vrnav.jpg


Es soll kein Aufruf sein, diese Regelung zu missachten, aber ich kann aus eigener Erfahrung sagen, dass gerade bei einer Größe von 200 bis 250mm sich eigentlich niemand daran stört, wenn man nicht gerade neben dem Bundestag fliegt. Wirklich hoch fliegt man mit den kleinen eh nicht, da das bodennahe Fliegen deutlich mehr Adrenalin ausschüttet. Solange man die Sache mit gesundem Menschenverstand angeht, sollte man selten echte Probleme bekommen.

279 Kommentare

Sehr cool! Da meine Bachelorarbeit unter anderem viel mit Drohnen (Quado und Multikopter) und deren Technik zu tun hatte, verfolge ich das hier gerne! Außerdem bin ich inzwischen für größeres bereit als meine Cheerson CX 10 :P

Tolle Anleitung (_;)
Bin auch gerade am Bau eines Quads zum Filmen, nah mal schauen ob es was wird

Danke, ich freue mich drauf. Bitte nutzt aber zukünftig statt "Drohne" den richtigen Begriff "Multicopter" bzw. nur "Copter". Der Begriff Dohne ist zwar geläufig, aber äußerst unpräzise und durch Killerdrohnen etc. negativ in den Köpfen der Bevölkerung verankert.

Oh sau cool! Wusste gar nicht das man sowas machen kann X)

Ist eine Haftpflicht-V. nicht pflicht? Ohne könnte es, gerade in Berlin, recht viel ärger geben. (Also das man dann nicht nur die Kosten für den Unfall selber zaheln muss, sondern auch noch von der Polizei einen reingewürgt bekommt?

Und ihr solltet vlt. noch erwähnen, dass es eine spezielle Haftpflicht-V. ist, nicht die Private!

Admin

cocky

Ist eine Haftpflicht-V. nicht pflicht?


Ich passe den Absatz mal ein bisschen an, damit das klarer wird.

Sehr geile Videos , jetzt will ich auch =)

Alter, wie schell ist das Teil denn oO Hammer. Die Steuerung ist gerade nicht einfach. Mein Kollege wollte eine Drohne bauen, dieser Bericht kommt gerade recht. Danke.

Interessantes Thema da mir die fertig Dinger nicht wirklich zusagen bin ich gespannt was noch kommt. eventuell paar Einkauf tips ?

Und was kostet so ein Dröhnchen im Endausbau? ^^

Admin

mbl

Danke, ich freue mich drauf. Bitte nutzt aber zukünftig statt "Drohne" den richtigen Begriff "Multicopter" bzw. nur "Copter". Der Begriff Dohne ist zwar geläufig, aber äußerst unpräzise und durch Killerdrohnen etc. negativ in den Köpfen der Bevölkerung verankert.


Da hast du völlig Recht. Dachte nur, dass es beim ersten Artikel vielleicht nicht ganz verkehrt ist, weil sonst viele vermutlich schon bei der Überschrift nur Bahnhof verstanden hätten. Werden wir in den nächsten Artikeln aber drauf achten.

mbl

Danke, ich freue mich drauf. Bitte nutzt aber zukünftig statt "Drohne" den richtigen Begriff "Multicopter" bzw. nur "Copter". Der Begriff Dohne ist zwar geläufig, aber äußerst unpräzise und durch Killerdrohnen etc. negativ in den Köpfen der Bevölkerung verankert.



Aber wäre doch eine Gute möglichkeit, den Begriff mal wieder mit was positiven in Verbindung zu bringen.

Ich würd sogar unterscheiden. Nur fluggerät bzw technisch gesehen ein Multicopter, aber sobald es irgendeine funktion hat (zb kamera dran angebracht) wird es zur Drohne =)

Top! Muss ich mal ausprobieren.

Welche VR-Brille, bzw. Halterung ist denn zu empfehlen?

Sehr geil, will sowieso schon lange selber eine Drone bauen. Vielleicht könnt ihr auch einen Controller mit FollowMe Funktion vorstellen.

Das passt mal mal perfekt! Ich habe gerade angefangen mich mit dem Eigenbau eines Copters auseinander zu setzen und schon kommt ihr mit ner Serie dazu!

Ich würde mich freuen wenn ihr damit weiter macht! Die Infos kann ich gut gebrauchen!

Admin

Übrigens auch nicht ganz ungefährliches Hobby

Obwohl ich noch nie so ein Teil geflogen bin, machen die Videos ordentlich Spaß beim zuschauen. Wird es noch einen Artikel(teil) über Quadrocopter generell geben? Also sowas wie: Für das Budget bekommt man das (gekauft) und kann das machen und diese Drohne in der Preisklasse ist empfehlenswert. Oder geht's nur um den Eigenbau?

Und an unsere Enthusiasten: Stimmt die Langzeitmotivation? Wird das einfache rumfliegen nicht irgendwann langweilig (Oder besser: Lohnt sich der "hohe" Anschaffungspreis für Hobbypiloten?)? Und was tut ihr dagegen?

Freue mich auf die anleitung

Bitte unbedingt nächste Woche den nächsten Artikel nachschieben!
Das Thema ist wirklich sehr interessant! !!

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