Brushless Motoren arbeiten ohne Bürsten und verwenden stattdessen einen elektronischen Regler, um die Drehzahl und das Drehmoment zu steuern. Dadurch haben sie eine längere Lebensdauer und benötigen weniger Wartung im Vergleich zu sogenannten Brushed Motoren.

Bauweise der Motoren

Brushless Motoren für Multicopter gibt es in verschiedenen Größen und Drehzahlen, um den Anforderungen Deines Multicopters gerecht zu werden. Die Zahlen in der Bezeichnung der Motoren wie z.B. 1104 geben Auskunft über die Größe und Leistung des Motors. In diesem Beispiel steht die erste Zahl für den Durchmesser des Motors in Millimetern, während die zweite Zahl die Höhe des Motors in Millimetern angibt.

Eine weitere wichtige Kennzahl bei Brushless Motoren ist KV, was für „Kilovolt pro Umdrehung pro Minute“ steht. KV gibt an, wie viele Umdrehungen pro Minute der Motor bei einer bestimmten Spannung macht. Je höher der KV-Wert, desto schneller dreht sich der Motor bei einer bestimmten Spannung. Es ist wichtig, dass Du einen Brushless Motor mit dem richtigen KV-Wert für Deinen Multicopter wählst, um die beste Leistung zu erzielen. Brushless Motoren sind eine ausgezeichnete Wahl für Multicopter aufgrund ihrer Leistung und Effizienz. Anhand dieser Daten kannst du auch die zu erwartende Flugzeit errechnen.

In der Motorglocke also dem oberen Teil des Motors befinden sich Magneten die sich um den Rotor drehen. Die Anzahl, Größe und Form der Magnete kann je nach Motorgröße variieren und beeinflusst die Leistung des Motors, insbesondere das Drehmoment und die Effizienz.

Steuerung von Brushless Motoren

Für jeden Brushless Motor in einem Multicopter benötigst du einen ESC, um die Drehzahl und das Drehmoment des Motors zu steuern. Der ESC wird zwischen dem Motor und der Batterie platziert und wandelt das Signal der Steuerung in eine Sequenz von elektrischen Impulsen um den Motor in Bewegung zu versetzen. Die Bewegung entsteht durch Spulen, welche den Stator bilden, die genau zum richtigen Zeitpunkt mit Strom versorgt oder abgeschalten werden. Dadurch werden die Magnete in der Motorglocke angezogen oder abgestossen.

Eine Auswahl für verschiedene Motoren für deinen Multicopter findest du z.B. im Shop von BetaFPV.

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Bevor wir fortfahren, sind die Propeller unseres Multicopter zu entfernen um Verletzungen bei Fehlfunktion auszuschließen.

Der nächste Schritt besteht darin, den Multicopter mit Strom zu versorgen und danach per USB an unseren PC anzuschließen. Die Reihenfolge ist hier wichtig damit der „Flightcontroller“ auf die richtige Stromversorgung schaltet und der USB Port nicht beschädigt werden kann. (Info: Es können nur JESC, BlHeli_S, BlHeli_M ESC geflashed werden, keine BLHeli32 Varianten)

Nun wechseln wir unseren Webbrowserund öffnen die Webseite https://esc-configurator.com/ (Wir benötigen einen Chromium basierter Browser z.B. Chrome, Edge oder Vivaldi damit der Flashvorgang auf der Website durchgeführt werden kann.)

Wenn alles geklappt hat, öffnet sich folgendes Fenster:

Hier wählen wir den passenden COM Port in dem Menü rechts oben indem wir auf Portauswahl öffnen klicken. In meinem Fall „COM3“.

Danach klicken wir auf verbinden. Nun sollte die Motorsteuerung erscheinen. Hier können wir unsere Motoren probeweise anlaufen lassen bzw. den Akkustand kontrollieren. Wichtig ist, dass der Akku genug Spannung hat um den Flashvorgang abzuschließen.

Mit einem weitern Klick auf Einstellungen lesen werden unsere ESC aufgelistet. Hier ist es ratsam sich die Motordrehrichtung zu notieren, da diese nach dem Upgrade von BLHeli auf Blujay nicht übernommen wird.

Durch einen Klick auf „Alle flashen“ gelangen wir in das nächste Menü, welches uns ermöglicht die neue Firmware auf unseren ESC zu installieren. Hier können wir nun die gewünschte Firmwareversion sowie die bevorzugte PWM Freuquenz wählen. Stellt sicher das eure Fernsteuerung ausgeschalten ist, um Probleme beim Flashen vorzubeugen.

Wir wählen nun also die aktuellste Version, die gewünschte Frequenz und klicken nachfolgend auf Flash. Der „ESC Target“ sollte automatisch erkannt werden. Bei sehr kleinen Motoren die vorallem auf Whoops verbaut werden empfiehlt es sich übrigens eine PWM Frequenz von 48kHz oder 96kHz zu wählen, da dies die Flugzeit um bis zu 1/3 verlängern kann. Bei größeren Builds also ab 3″ sollte 48 oder 24kHz gewählt werden um die volle Leistung der Motoren auszureizen.

Der Konfigurator wechselt wieder in die vorherige Maske und ein Fortschrittsbalken zum Flashen der ESC-Firmware wird erscheinen. Die Stromversorgung und USB Verbindung muss bestehen bleiben bis bei den gelisteten ESC kein Fortschrittbalken mehr zu sehen ist.

Jetzt können wir auf „Disconnect“ klicken. Unsere ESC laufen ab diesem Augenblick auf der aktuellsten Bluejay firmware. Ab sofort können wir in Betaflight bei Bedarf noch die RPM Filter aktivieren um ein besseres Flugerlebnis zu erzielen.

Bei den ersten Testflügen bitte Vorsicht walten lassen, diese Firmware ist noch in einem frühen Stadium und ein Fehlverhalten ist nicht auszuschließen.

Bei mir hat hier allerdings bislang alles einwandfrei geklappt.

Starmelodie auf den ESC schreiben

Mit dem Meldodie Editor könnt Ihr übrigens einen individuellen Startsound für eure ESC festlegen. Dieser ertönt dann bei jedem Anstecken eines Akkus. Ihr habt die Möglichkeit einen Startsound aus dem Dropdownmenü zu wählen oder eure eigenen Startsounds im RTTL Format, welches von alten Nokia Handys als Klingelton verwendet wurde, auf den ESC zu schreiben. Wenn Ihr eure eigenen Startsounds auch gerne anderen zu Verfügung stellen wollt, könnt ihr diese hier auf Github posten. Diese werden dann bei dem nächsten Update des Configurators der Dropdownliste hinzugefügt.

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Wenn also eine Komponente auf unserem Quadrocopter eine konstante und saubere Stromquelle benötigt, ist ein „BEC“ zu empfehlen. Diese Spannungsregler gibt es in verschiedensten Ausführungen. Die Hauptunterschiede liegen bei der maximalen Eingangsspannung, Ausgangsspannung, Größe und Belastbarkeit der Bauteile. Natürlich spielt auch die Filterqualität eine wichtige Rolle um möglichst wenige Interferenzen durchzulassen. Die Filterung wird durch einen Ferritkern ermöglicht. Es befinden sich auf manchen ESC verbaute Festspannungsregler und oft werden diese auch in sogenannten „Power Distribution Boards“ integriert um diverse Spannungen zur Verfügung zu stellen.

Für eine FPV Kamera mit Sender werden zum Beispiel 5 Volt bei 650mA benötigt. Wir suchen also einen BEC der zumindest 650mA bereit stellen kann, da wir unsere Komponenten aber nicht am Limit betreiben wollen, rechne ich gerne mit 1/3 overhead, also ein BEC der 1A liefert ist fuer unseren Fall ausreichend. Zusätzlich muss auch auf die maximale Eingangsspannung des Spannunsreglers geachtet werden. Es besteht übrigens die Möglichkeit mehrere „BEC“ hintereinander zu schalten, um die Spannung des Akkus, als Beispiel erst von 22V auf 12V und mit einem weiteren Regler dann auf 5V zu reduzieren.

„BEC“ Bauteile gibt es in diversen Ausführungen bei banggood zu erwerben.

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Hat man als Beispiel weisse Streifen im Bild sobald die Motoren laufen, kann dieser Filter abhilfe verschaffen. Er verringert die Flankensteilheit und somit die Störeinflüsse im FPV Bild.
Es sind günstige Bauteile und können direkt in an der Stromversorgungsquelle angesteckt werden.

Achten sollte man allerdings auf die maximale Spannung die der
am Filter verbaute Kondensator verträgt sowie auf die maximale Stromstärke die durch die Spule laufen darf. Die Spule besteht übrigens aus einem Kufperdraht, welcher um einen Ferritkern gewickelt wurde.

„Low ESR Kondensatoren“ können übrigens die Funktion eines LC-Filter auch ohne Spule übernehmen.

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Der „Cinewhoop“ erhielt seinen Namen durch die Fähigkeit, trotz kleiner Bauweise, Actionkameras zu transportieren und somit HD Aufnahmen zu ermöglichen. Dies ist dem Anstieg der Leistungsfähigkeit der kleinen Multicoptermotoren und ESC zu verdanken. Ursprünglich waren „Whoops“ nur mit FPV Kameras ausgestattet und das Videomaterial wurde in der Regel am Empfänger aufgezeichnet. Dadurch enstanden Aussetzer, Bildrauschen oder ähnliche Unannehmlichkeiten. Eine Actionkamera jedoch bleibt von diesen Problemen verschont und liefert unabhängig von der Distanz zum Piloten und der erreichten Signalqualität, gleichbleibend gute Aufnahmen bei einer viel höheren Auflösung.

Zumeist werden diese Modelle mit 2-3 Zoll Luftschrauben betrieben. Die Stromversorgung wird mit 3-4S LiPo Akkus gewährleistet. Die Flugzeit pro Akku liegt im Bereich zwischen 3 und 6 Minuten. Aktuell werden diese kleinen Quadrocoptermodelle oft in engen und für grosse Kameramutlicopter unerreichbaren Gebieten eingesetzt. Als freestyle Quadcopter oder Racer sind sie eher nicht zu empfehlen, da dafür zu wenig Kraftreserven vorhanden sind.

Banggood hat diverse „Cinewhoop“ Modelle im Angebot.

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Haben wir die maximale Stromstärke eines Motors in Ampere festgestellt, werden wir diese, für einen Quadrocopter, mit vier multiplizieren, um die gesamte maximale Strommenge die durch alle Motoren fließt, zu ermitteln.

Ein Beispiel: Unsere Motoren ziehen unter Vollast 10A, dann sind das insgesamt 40 Ampere die den Akku belasten. Übrigens sollte immer die maximale C-Rate (Belastungsfähigkeit) eines Lipo eingehalten werden.

Sollte nur der Stromverbrauch des Motors in Watt angegeben sein, können wir, sofern die Spannung (Volt) des Akkus bekannt ist, mit der Formel Watt/Volt=Ampere die Stromstärke ausrechnen.

Unser fiktiver Lipo Akku hat eine Kapazität von 1000mAh, also 1 Amperestunde. Anhand dieser Angabe, können wir nun die vorhandene Kapazität, in Zeit die unser Akku in etwa durchhält, umrechnen. Wir dividieren hierfür 1 Amperestunde die der Akku gespeichert hält, durch die 40 Ampere die durch unsere Motoren fließen. Die Rechnung sieht so aus: 1/40=0,025. Unter Vollast wird unser Akku die Motoren also theoretisch 0,025 Stunden und somit 1,5 Minuten versorgen. Da im Normalflug aber in der Regel selten maximale Auslastung gebraucht wird, können wir die Stromstärke, je nach Flugroboter und Auslastung, ungefähr dritteln. Unser zu berechnender Copter hebt also bei in etwa 1/3 seiner maximalen Leistung ab. Deswegen werden 13,3A (Schwebelast), anstatt der 40A (Vollast), in die Formel eingesetzt. Hierbei erhalten wir 4,5 Minuten Flugzeit. Je nach Flugstil und Beladung erwarten wir also eine Flugzeit zwischen 1,5 und 4,5 Minuten.

Die Formel für die Flugzeit bei einem Quadcopter der mit 1/3 Gas schwebt lautet:
Amperestunden des Akkus / (Ampere der Motoren bei Vollast / 3) * 60 (Sekunden) = Durchschnittliche Flugzeit in Minuten.

Die Formel für die Flugzeit bei Vollast lautet:
Amperestunden des Akkus / Ampere der Motoren bei Vollast * 60 (Sekunden) = Flugzeit bei voller Auslastung in Minuten.
(Die Berechnung bei Vollast ist eher unrealistisch da sehr selten alle Motoren zur gleichen Zeit die volle Leistung erreichen müssen.)

Andere Verbraucher:

Natürlich sollten weitere Verbraucher unseres Multicopters berücksichtigt werden. Die meisten Komponenten fallen durch deren Stromverbrauch in Relation zu den Motoren nicht ins Gewicht. Jedoch gerade bei kleineren Quadcopter kann z.B. auch ein Videosender mit viel Sendeleistung die Flugdauer spürbar beeinträchtigen.

Nützliche Formeln

Watt = Volt*Ampere
Betriebszeit = Ah(Kapzität) / A(Stromstärke)
Milliamperestunden/1000 = Amperestunden

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Der Gyro misst die auftretende Rotationsgeschwindigkeit pro Achse. Hierdurch entsteht die Möglichkeit die Umdrehungsgeschwindigkeit rotierender Körper feststellen. Mit Hilfe dieser Daten, kann ein Quadrocopter bereits sehr präzise angesteuert werden und seine aktuelle Lage halten oder als Beispiel mit der gewünschten Geschwindigkeit um die gewählten Achsen rotieren. Dieser Flugmodus wird in der „Betaflight Firmware“ mit „Acro Mode“ betitelt.

Der Pilot muss sich in diesem Modus um die tatsächliche Lage im Raum selbst kümmern. Der Gyro kann nämlich nicht erkennen in welcher Fluglage er sich aktuell befindet, sondern verarbeitet nur die aktuelle Drehbewegung des Multirotor.

Accerelometer

Beim diesem Bauteil verhält es sich anders, es besitzt 6 Achsen und kann seine Lage im Raum erkennen. Der Accerelometer misst die auftretenden G Kräfte und orientiert sich dabei mit Hilfe der Erdgravitation. Deshalb wird er auch als Beschleunigungsmesser bezeichnet. Am Multirotor übernimmt er damit ein Feature das in „Betflight als „Levelmode“ bezeichnet wird. Da der Sensor im Vergleich zu einem Gyro relativ träge ist, kann er nur in Kombination mit einem solchen die Stabilisierung des Quadrocopter bewerkstelligen.

Barometer

Ein Barometersenor hat diverse Verwendungszwecke. In Wetterstationen hilft er bei Berechnungen für die aktuellen Wetterdaten. Bei unseren Quadcopter wird er verwendet um die Flughöhe zu erfassen. Er misst den statischen Absolut-Luftdruck und ist damit eine Sonderform des Manometers.

Wenn der Baro aktiv ist, braucht sich der Pilot nurmehr bedingt um die Flughöhe des Multirotor kümmern. Ein Steigen und Sinken wird nicht mehr direkt über die Gaskurve gesteuert sondern auf sogenannte „Steig-“ und „Sinkraten“ umgerechnet. Am „Throttlestick“ wird somit als Beispiel ein Steigen mit 2 Meter pro Sekunde befohlen. Unser Flugroboter versucht dann diese Steigrate umzusetzen. Der „Gasknüppel“ wird übrigens für diesen Flugmodus zentriert für den Fall dass die aktuelle Höhe gehalten werden soll. Ein Barometer ist in der Regel anfällig für Licht und Temperaturveränderung und sollte zumindest gut vor Lichteinstrahlung geschützt werden um brauchbare Daten zu generieren.

„Betaflight“ unterstützt diverse Lufdruck Sensoren. Eine aktuelle Liste der kompatiblen Modelle findet sich auf der Wikiseite der Firmware.

Ultraschall Messmodul

Ein „Range Finder“ eignet sich ideal für Entfernungsmessungen. Je nach Sensor können von wenigen Zentimetern bis zu mehreren Metern Abstand gemessen werden. Hierbei werden Schallwellen ausgesendet und die Zeit bis zur Rückkehr zum Sensor gemessen. Wenn es also auf das Halten der Höhe im Zentimeterbereich ankommt, oder das Erkennen von Hindernissen, findet dieser Sensor Einsatz auf unseren Quadrocopter. Leider werden die Daten durch Wasser oder Schnee verfälscht, da die Schallwellen teils absorbiert werden. Wird die Messdistanz des Sensors überschritten, ist auch kein automatisches Halten der Höhe mehr möglich.

GPS

Das „Global Positioning System“ wird wie in anderen Bereichen auch für die Navigationsfähigkeiten unserer Quadcopter verwendet. Dies reicht von der Darstellung der aktuellen Telemetriedaten, bis zur autonomen Steuerung des Multicopter. Mit Hilfe von Satelliten die auf bestimmten Frequenzen strahlen, kann das GPS Modul anhand der Stärke der Strahlung und ID des Satelliten erkennen, wo auf unserem Planeten es sich gerade befindet. Um eine Ortsbestimmung zu ermöglichen werden mindestens 3 Satelliten benötigt. Je mehr dieser Signale empfangen werden, desto genauer wird die aktuelle Position bestimmt. Generell empfiehlt es sich vor dem Flug zu warten bis zumindest 6 dieser künstlichen Trabanten empfangen werden um GPS Features effektiv verwenden zu können.

Viele Kameradrohnen oder ähnliche Flugroboter verwenden dieses Feature um die Position zu halten, verschiedene Wegpunkte abzufliegen, oder als Notfallsvorrichtung zur automatischen Rückkehr falls die Funkverbindung ausfällt.

Dieser Sensor wird in „Betaflight“ zur Positionsbestimmung im OSD, zum Halten der Position und im Notfall für den autonomen Rückflug zum Startpunkt verwendet. Es gibt übrigens einen „Betaflight fork“ mit dem Namen „INAV“. Diese Firmware wurde speziell für autonome Flüge entwickelt und bietet zusätzliche GPS Features wie als Beispiel den Wegpunktflug.

Optical Flow

Den „Optical Flow“ Sensor kann man sich wie eine moderne Computermaus vorstellen. Es werden in einem bestimmten Intervall Bilder aufgenommen und mitereinander verglichen. Durch die Änderung des Bildinhalts nach vorne, hinten, links oder rechts wird ein Vektor errechnet der die tatsächliche Bewegungsgeschwindigkeit des Modells darstellen soll. Durch diese Sensordaten kann Position und Höhe eines Flugmodells bestimmt werden. Die Auflösung der Kamera, Distanz zum Boden beziehungsweise die Beschaffenheit des Untergrunds können diese Daten verfälschen. Auf reinem Schneeuntergrund wird es für den Sensor schwierig, über Wasser wird er vermutlich zur Gänze versagen.

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In der heutigen Zeit werden radioaktive Frequenzen im 2.4GHz ISM (Independent, Scientific, Medical) Band vorallem im städtischen Bereich, für Datenübertragung sehr stark genutzt. Auch die meisten Quadrocopter und viele andere RC Modelle verwenden diese Frequenzen für den Datenaustausch.

Angefangen bei den Steuerbefehlen, werden heutzutage auch diverse Telemetriedaten und oft auch Videosignale versendet. Zumeist werden diese bereits digital übertragen. Bei analoger Funktechnik, wird in der Regel ein Band, also eine bestimmte Frequenz im 2.4GHz Spektrum belegt. Dies hat den riesen Nachteil, dass nur wenige Sender gleichzeitig aktiv sein können ohne sich gegenseitig zu stören. Der Vorteil der analogen Sendetechnik im Bereich der Videoübertragung wird für viele Racing- und Freestylequadrocopter genutzt, da die Latenz bei analogen Signalen niedriger ist und somit neue Bildinhalte schneller dargestellt werden können. Folglich kann der Pilot fast in Echtzeit erkennen wohin er gerade fliegt. Digitale Systeme entwickeln eine Latenz da die binären Codes (0 und 1) erst in Videosignale umgewandelt werden müssen.

Um dem Problem einer fixierten Kanalbelegung der analogen Funktechnik entgegen zu wirken, wurde das sogenannte „Channelhopping“ erfunden. Anders als bei analogen Signalen, die immer auf der selben Frequenz, mit einer in der Regel festgelegten Leistung funken, werden beim „hopping“ die verfügbaren Kanäle sehr schnell durchgewechselt. Dadurch wird ein dauerhaftes „Übersprechen“ relativ unwahrscheinlich und der Datenverkehr von anderen Geräten weniger gestört. Somit können viele RC Modelle und auch zum Beispiel WLAN Router gleichzeitig betrieben werden. Wenn einmal ein Datenpaket ausfällt, dann ist es nur ein Paket auf einer spezifischen Frequenz und ist für den Piloten nicht spürbar.

Aktuelle Systeme arbeiten im Übrigen mit einem Feature welches sich „LBT“ nennt. Dies steht für „listen before talk„, sprich: Erst wird gescanned ob etwas auf der aktuellen Frequenz gesendet wird und nur wenn die Frequenz frei ist, werden Daten gesendet. Diese Technik kann die Wahrscheinlichkeit auf ein „Übersprechen“ weiter reduzieren und somit bessere Datenübertragungsqualität gewährleisten.

Modulationsarten

PCM SIGNAL MODULATION

PCM (Pulse Code Modulation) ist eine digitale Art der Datenübertragung und verwendet binäre Kombinationen also 0 und 1 um Steuersignale zu kodieren. Diese Daten werden dann vom RC Empfänger dekodiert und verarbeitet. Die Empfangsseite nimmt nur digitale Signale an und ignoriert andere Funksignale. Meistens wird hier auch ein „Pairing Code“ verwendet. Diese binäre Zahlenkombination ermöglicht das eindeutige Identifizieren eines bestimmten Senders. Um PCM nutzen zu können sind also eine digitale Sende- sowie Empfangseinheit nötig.

PPM SIGNAL MODULATION

PPM (Pulse Position Modulation) benutzt analoge Signale um Steuerbefehle zu übertragen. Dies war bei älteren CB Funk Modellen sehr beliebt. Bei diesem Protokoll werden Pulslängen auf verschiedenen Kanälen gemessen. Anhand dieser Pulslängen, kann der Empfänger die Postion der Sticks auf der Fernsteuerung auslesen.

Kanalsequenzen

Es gibt zwei gängige Standards für die Kanalreihenfolge. Diese Reihenfolge ist notwendig, um das Signal richtig auslesen zu können. Verschiedene Hersteller haben verschiedene Kanalsequenzen, welche auch der Multicopterfirmware richtig mitgeteilt werden müssen. Somit weiß der Quadcopter ob im Datenpaket, als Beispiel, zuerst der „Gaskanal“ oder der „Querruderkanal“ kommt. Dies ist essentiell um die Steuerbefehle richtig zu interpretieren.

TAER – SEQUENZ

T – Kanal 1 – Throttle (THR) – Schub
A – Kanal 2 – Ailerons (AIL) – Querruder
E – Kanal 3 – Elevator (ELE) – Höhenruder
R -Kanal 4 – Rudder (RUD) – Seitenruder

AETR – SEQUENZ

A – Kanal 1 – Ailerons (AIL) – Querruder
E – Kanal 2 – Elevator (ELE) – Höhenruder
T – Kanal 3 – Throttle (THR) – Schub
R -Kanal 4 – Rudder (RUD) – Seitenruder

Steuerungsbelegung – Mode 1 und Mode 2

Der grundlegende Unterschied zwischen den beiden „Mode“ Optionen bei Fernsteuerungssytemen, ist die Belegung der Sticks. Bei „Mode 2“ ist der Gas- und Gierknüppel links, Rollen und Neigen rechts. Bei „Mode 1“ befindet sich Gas- und Gierknüppel rechts, Rollen und Neigen links, also genau umgekehrt. Während in Europa zumeist „Mode 2“ verwendet wird, ist in Amerika eher „Mode 1“ die Wahl der Piloten. Im Prinzip würde ich dem Anfänger jedoch empfehlen den „Mode“ seiner Pilotenfreunde zu wählen, um auch deren Quadcopter fliegen zu können.

Bekannte RC Protokolle

FRSKY

FrSky verwendet in der Regel das eigene Protokoll namens ACCST (Advanced Continuous Channel Shifting Technology) um Daten zwischen Sender und Empfänger auszutauschen. Es wird zwischen D8 und D16 unterschieden. Wobei die Zahl immer für die Anzahl der Kanäle steht die übertragen werden können. D8 ist die ältere Variante und nicht zwingend kompatibel zu allen neuen Sendern. Man sollte sich definitiv informieren ob gewählte Empfänger und Sender miteinander kommunizieren können.

Frsky bietet „full range“ (500 Meter oder mehr) , sowie „Parkflyer“(~300 Meter) Empfänger. Diese unterscheiden sich meist durch Größe und Gewicht.

Außerdem hat FrSky auch „long range“ Hardware mit den Namen R9 / R9M im Angebot. Die R9 Serie besteht aus Funkmodulen welche es ermöglichen Fernsteuerungen diverser Hersteller mit deren „long range“ Technologie zu versehen. Die verwendeten Frequenzen sind für EU und Russland 868Mhz und für USA, Asien, Australien bei 915Mhz einstellbar. Die nicht EU Variante besitzt zudem eine Option zum Einstellen der Sendeleistung. Reichweiten bis zu 10 Kilometern oder mehr sollten damit abhängig von Wetter und verwendbarer Sendeleistung möglich sein.

FLYSKY

Das namentlich gleich betitelte Flyskyprotokoll ist die Eigenentwicklung des Herstellers und verwendet AFHDS (Automatic Frequency Hopping Digital System) und aktuell AFHDS2 als Übertragungstechnologie. AFHDS2 unterstützt zusätzlich die Übertragung von Telemetriedaten. Diese beiden Technologien sind untereinander nicht kompatibel, aber aktuelle Sender, beherrschen in der Regel aber beide Technologien.

Auch bei Flysky gibt es Empfänger für volle Reichweite (500 Meter oder mehr) und micro Empfänger mit weniger Reichweite (~300 Meter). Flysky bietet eine zumeist günstige Option die gut funktioniert. Aktuell sind mir allerdings keine „long range“ Systeme von diesem Hersteller bekannt.

TBS CROSSFIRE

Crossfire ist ein „long range“ System für RC Modelle, welches von Team Blacksheep entwickelt wird. Es beherrscht das Versenden sowie Empfangen von Telemetriedaten, MAVLink Daten, Firmware für Empfänger, Flugcontroler Einstellungen und noch mehr.

DSSS , FHSS sind die Bezeichnungen für die verwendete selbstheilende „Channelhopping“ Technologie die bei diesem Setup verwendet wird.

Die Sendeleistung der Module ist zwischen 10mW und 2W regelbar oder kann automatisch verwaltet werden. Hier sind geltende Gesetze zu beachten. Die genutzten Frequenzen sind für EU und Russland 868Mhz und für USA, Asien, Australien bei 915Mhz angesiedelt. Crossfire kann für alle Regionen der Welt legal eingestellt werden. Je nach Region, Wetter beziehungsweise Lizenz sind Reichweiten über 10Km damit möglich.

WEITERE PROTOKOLLE

Viele Hersteller haben eigene Protokolle wie zum Beispiel Futaba, WALKERA, HiSky, Cheerson. Modelle die nicht mit anderen Empfängern verbunden werden können sind dann jeweils auf die gewählte Übertragungsvariante des Herstellers limitiert.

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Durch Löcher in den Propellerschutzvorrichtungen wird der Quadcopter gefühlt effizienter und weniger windanfällig. Der Beecheeseframe wurde für einen „all in one FC „mit „OSD“ (QX105, QX110) modelliert. Durch Verstrebungen in Form einer Bienenwabe, entsteht eine stabile geometrische Form. Bei den verwendeten Motoren handelt es sich um 8520 brushed Motoren die mit 1S Akkus betrieben werden. Die grössten von mir getesteten Akkus haben eine Kapazität von 650mah und erreichen bei moderatem Flug ca. 5-7 Minuten Flugzeit. Bei Verwendung von kleineren Akkus mit rund 400mah, sollte der Multirotor noch wendiger werden und sich besser für akrobatische Flugeinlagen eignen. Allerdings wird dadurch auch die Flugzeit verringert. Wichtig is auch die Auswahl der richtigen Propeller. Die Liste der verwendeten Hardware findet ihr weiter unten wenn ihr dem Link zu thingiverse folgt.

Den Flugcontroller habe ich mit selbstklebendem Klettband montiert. Dies dämpft unter Anderem auch die Vibrationen zum Flugcontrolboard. Die Ausrichtung des FC sollte möglichst gerade sein.

Im Garten, Park oder Hallen macht dieseKlasse besonders viel Spass. Der „Becheese frame“ kann auch bei moderatem Wind geflogen werden.

Ihr könnt euch das druckbare 3D Modell auf thingiverse herunterladen.

Beecheeseframe V1
(Link zu thingiverse)

Video Bauanleitung – 3D Druck brushed Whoop

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Der Begriff LiPo kommt von der chemischen Zusammensetzung der Akkus, es handelt sich dabei um Lithium Polymer Zellen. Diese Energiespeicher weisen sehr gute Eigenschaften auf, wenn es darum geht, viel Energie schnell abzugeben. Somit sind diese Batterien derzeitig die beste mir bekannte Option für Quadrocopter und andere Multicopter.

Erklärung Kapazität

Die Kapazität gibt an wie viel Energie ein Lithium Polymer Akku speichern kann. Diese Angabe erfolgt zumeist in Milliamperestunden (mah). Zum Vergleich werden z.B. Auto Batterien in Amperestunden (Ah) angegeben.

Erklärung C – Rate:

Die angegebene C Rate oder Entladerate bestimmt, wie viel Strom aus dem Akku gezogen werden kann, ohne diesen zu überlasten. Das bedeutet also, habe ich einen Akku mit einer Kapazität von 1000mah und einer C Rate von 20, so darf ich diesen Akku mit dem maximal 20 fachen seiner Kapazität belasten. In unserem Fall somit 20000 mah = 20A. Nun gilt es also zu beachten dass unsere ESC diesen Strom bei voller Leistung nicht überschreiten.

Für einen Parkflyer mit 1x Motor und 1x 15A ESC wäre der Akku also gut geeignet. Bei einem Multicopter hingegen, vervielfacht sich die gezogene Stromstärke natürlich, da wir mehrere Motoren ansprechen, somit wären bei einem Quadrocopter nur noch ca. 4A pro Motor vorhanden.

Die Formel ist simpel:
„Kapazität“ * „C Rate“ = „maximale Belastung“

Erklärung Zellen (S) Anzahl:

Diese Zahl gibt an wie viele Zellen ins Serie geschaltet ein LiPo Akkupack besitzt. Die Zellspannung einer Lipozelle beträgt im vollen Zustand, etwa 4,2V (Volt). Durch die serielle Schaltung der Akkus erhöht sich die gesamte Spannung die das Akkupack zur Verfügung stellt, um 4.2 Volt. Ein 2S Akku hat somit eine Spannung von 8,4 Volt, ein 3S Akku eine Spannung von 12,6 Volt, usw.

Volt/Kapazität pro Zelle:

4.00V–84%
3.96—77%
3.93—70%
3.90—63%
3.86—56%
3.83—48%
3.80—43%
3.76—35%
3.73—27%
3.70—21%
3.67—14%

Achtung:

Ein Lipo sollte niemals unter 3.6 Volt Zellspannung entladen werden, da dieser sonst Schaden nimmt. Lipo Akkus haben eine hohe Energiedichte und können äußerst gefährlich werden.
Die ideale Lagerspannung liegt bei ~3.8 Volt pro Zelle.

Entsorgung:

Diese Akkupakete setzen bei der Verbrennung umweltschädigende Substanzen frei. Innerhalb einer Kehrsichtverbrennungsanlage können diese jedoch gefiltert werden. Am besten, geben wir diese Energiespeicher bei einer Batteriesammelstelle ab, die auch LiPo Batterien entsorgt.

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