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SucheQuadrokopter Details
Komponenten eines Quadrokopters
Rahmen
Als Rahmen, der ein stabiles Gerippe für den Quadrokopter bilden soll, verwenden wir Alu-Vierkantrohre 10x10 mm verbunden durch zwei CenterPlates aus GFK. Die 4 Alurohre bei RoKo I sind ca. 31 cm lang und müssen für die Motorbefestigung und die CenterPlates gebohrt werden. Zusammengeschraubt ergibt das einen Motorabstand von ca. 58 cm.
Als Landegestell hat sich sehr gut eine Kunststoffdraht aus einer Kabeldurchzugshilfe (Baumarkt) bewährt. Je nach benötigter Bodenfreiheit und Tragkraft werden 1 oder 2 Stücke Draht angelängt, im Alurohr 3 mm Löcher dafür gebohrt und der Draht einfach eingeschoben.
Die Motoren noch mit Kunststoffschrauben M3 draufgeschraubt.
In der Mitte wird auf 4 Distanzbolzen die FlightControl befestigt.
Das Ergebnis:
Ein preiswerter, stabiler, beliebig in der Grösse zu variierender Rahmen.
Antrieb
Es muss nun eine zum Quadrokopter-Gewicht passende Antriebseinheit bestehend aus 4 Motoren und 2 links- und 2 rechtsdrehenden Propellern gewählt werden. Wichtige Kriterien sind:
- Die Propeller müssen vom gleichen Typ in links- und rechtsdrehend verfügbar sein.
- Die Propeller müssen mit geringer Steigung bei hohem Durchmesser verfügbar sein, da sie für einen Schwebeflug ohne nennenswerte Geschwindigkeit in Schubrichtung benötigt werden.
- Die Propeller müssen leicht sein und der Motor ein möglichts hohes Drehmoment besitzen, damit Dehzahländerungen möglichst schnell umgesetzt werden können. Dies eintscheidet über die Qualität der Lagestabisierung.
- Der Antrieb muss mit ca. 50% Leistung soviel Schub erzeugen, dass der Quadrokopter schweben kann, damit genug Reserven vorhanden sind um die Lage gut regeln zu können.
- Verwendung finden nur Brushless-Motoren, da diese das beste Gewichts-Leistungs-Verhältnis besitzen.
Propeller
China-Ufo |
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EPP 1045 |
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APC 12x3,8" |
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Motoren
Turborix 2730-1300 | Hacker A20-34S | Roxxy BL 2827-34 | LaserCut A20-20 |
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Dabei haben sich folgende Kombiantionen bewährt:
Propeller | Motor | Fluggewicht bis |
China-Ufo | Turborix 2730-1300 | 800g |
China-Ufo | Hacker A20-34S | 800g |
EPP 1045 | Roxxy BL 2827-34 | 1100g |
EPP 1045 | LaserCut A20-20 | 1400g |
APC 12x3,8" | LaserCut A20-20 | 1400g (Drehmoment etwas zu schwach) |
Brushless-Regler
Die Motoren werden gesteuert von Brushless-Reglern. Diese erzeugen einen zur Drehzahl passenden Drehstrom und sparen so dem Brushless-Motor den Kollektor und die Bürsten (dadurch ist der Motor kleiner und leichter). Das 
MikroKopter Projekt beinhaltet auch diese Komponenten. Es handelt sich um eine Platine die als Schaltplan, unbestückte oder bestückte Platine zu haben ist. Wichtig: hier wird die I2C Schittstelle zum schnellen Kommunizieren mit der FlightControl verwendet, damit schelle Drehzahländerungen möglich sind.
Technische Daten
- Abmessungen 20 * 43mm
- Bestückt mit sechs 30A MosFets
- Dauerbelastung ca. 55W (bei schlechter Kühlung)
- Spitzenbelastung ca. 120W (kurzzeitig)
- Controller: Atmega8 von Atmel
- Strommessung und -begrenzung auf der Gleichstromseite
- zwei LEDs (z.B. Okay und Error)
- Batteriespannungsmessung mit Unterspannungserkennung
- Die Software ist komplett in C und mit Quellcode verfügbar
- diverse Schnittstellen zur Sollwerteingabe
- Ein Empfänger kann von den 5V versorgt werden (max. 50mA)
- Asynchrone Serielle Schnittstelle (zum Ansteuern oder Debuggen)
- I2C (zur schnellen Sollwertvorgabe) * PPM-Signal (als Standard-Eingang vom Empfänger)
FlightControl
Die FlightControl ist eine Platine die alle Sensoren des Qudrokopters, die für die Lagestabilisierung nötig sind, beinhaltet, sowie einen Microkontroller der die Sensordaten verarbeitet und dann daraufhin die Brushless-Regler steuert. Dabei werden 3 Drehbeschleunigungssensoren, 1 Dreiachs-Linearbeschleunigungssensor und 1 Drucksensor ausgewertet. Die FlightControl kann über serielle Schnittstelle mit einer PC-Anwendung programmiert, parametrisiert und gemonitored werden. Diese Verbindung kann auch über Bluetooth erfolgen um eine Kabelverbindung zu sparen.
Technische Daten
- Controller: AVR Atmel ATMEGA644P @20MHz
- Sensoren: 3x Gyros (ENBC-03JA,ENBC-03JB oder ENBC-03JR), 3-Achs-Beschleunigungsssensor (LIS3L02AS4), Luftdrucksensor (MPX4115)
- Statusanzeige: 2 LEDs (rot,grün), Elektromagnetischer Summer (z.B. für Unterspannung, Ortung, Funkausfall,...)
- Ausgänge: 2 Transistorausgänge (z.B. für zusätzliche LEDs)
- Anschlüsse: Eingang für RC-Empfänger, I2C-Bus für Motor-Regler, ISP-Stecker, universeller Erweiterungsstecker (Debugging, GPS,...)
- Sonstiges: unbenutzte Portpins auf Lötpads geführt (für eigene Erweiterungen)
- Abmessungen: ca. 50 x 50mm
- Gewicht (bestückt): 23g
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