Copter Teil 3: Wer hoch steigt… [UPDATE]

…kann bekanntlich tief fallen. Oder: Abstürze passieren grundsätzlich nur allen anderen, aber nie uns!

Wenn man sich ein wenig zum Thema Quadropcopter, First Person View Flight und dem zugehörigen Equipment einliest, wird man relativ häufig auf die gleichen Empfehlungen stoßen:

  1. Fang mit einem gaaaaanz billigen Rahmen an. Am besten Alu-Vierkant aus dem Baumarkt .. das kann man am leichtesten ersetzen (ich persönlich würde eine Centerplate von Warthox nehmen und tatsächlich dieser Variante folgen .. oder gleich ein paar Carbonärmchen kaufen .. oder doch einen edlen und unverwüstlichen Kunstflug-Rahmen ala rOseWhite Rachel .. damit die eigene Unfähigkeit wenigstens weh tut 😉 )
  2. Kauf von allem was du brauchst Ersatz. Ein paar Regler, ein paar Motoren, ein paar Arme .. ein paar mehr Luftschrauben
  3. Übe das Fliegen in allen Modes ganz ausgiebig. Achten vorwärts (Copter mit dem Heck zum Piloten), Achten „rückwärts“ (Copter mit der Nase zum Piloten) .. taste dich an alles ran
  4. Erweitere dein Equipment nach und nach. Also am besten nach ein paar Monaten, wenn man das vorhandene Material beherrscht

Klingt alles total sinnvoll und würde ich auch jedem so empfehlen .. aber nicht jede Entscheidung im Leben ist bekanntlich rational 😉 Und da wir – durch den Gebrauchtkauf als Paket – schon mal einen CF-Klappkopter mit GPS und eine GoPro nebst Videotransmitter hatten, lag es ja recht nahe zum einen sofort mit dem Filmen anzufangen und zum anderen demnächst über die Etablierung einer Live-Verbindung zum Bild des Fliegers nachzudenken. Soweit kam es nicht.

Wie im vorherigen Beitrag schon mal angeschnitten, sollte der Copter zunächst mit einem GPS-Klappmast ausgestattet werden. 7€ aus China oder 18€ aus Deutschland? Es soll ja schnell gehen .. also lag das gute Stück wenige Tage später hier. Die Konstruktion war simpel und der Mast schnell verbaut. Er passte ideal und im umgelegten Zustand ließ sich der „Kopf“ von Bumblebee sogar zum perfekten Transport einrasten .. es hätte kaum besser sein können. In der neu angeschafften Tasche bzw. dem Koffer transportierten wir also mehrere Tage nach dem Umbau alles auf’s Feld .. mein einst locker dahin gesagter Satz „Wenn beim nächsten Mal was schief geht, wissen wir wenigstens warum..“ war vergessen.

GPS-Klappmast .. ich habe weder Kosten noch Mühen gescheut, damit ich die Zustände "geklappt" und "ausgeklappt" gleichzeitig zeigen kann. Dem Gewinde rechts geht es nicht mehr so gut..
GPS-Klappmast .. ich habe weder Kosten noch Mühen gescheut, damit ich die Zustände „geklappt“ und „ausgeklappt“ gleichzeitig zeigen kann. Dem Gewinde rechts geht es nicht mehr so gut..

Copter bei aller schönster Abendsonne ausgepackt, Mast fest verschraubt (jup, nix wackelt, alles prima), Fernbedienung an, Akku rein, Copter-Tanz (Kompass-Kalibrierung), Warten auf dauerhaft grünes Blinken der LED (GPS-Empfang von mindestens 6 Satelliten) und los geht’s. Bereits nach wenigen Augenblicken wird klar, dass der Copter massiv zu einer Seite zieht. Leider tat er das mit der Naza Lite von Anfang an (der Sache hätte man vielleicht nach gehen sollen .. aber als Anfänger ist es nicht so einfach zu beurteilen, was „works as designed“ ist und wann es sich um einen Fehler handelt). Also zur Sicherheit den asphaltierten Startplatz verlassen und aufs Feld geflogen .. gar nicht so einfach die verwirrte Hummel einigermaßen in der Luft zu halten. Nach ca. 60 Sekunden ist dann etwas passiert, was zwar nahe liegend war, aber nicht hätte passieren sollen: Der Copter begann sich leicht um seine eigene Achse zu drehen und meine liebevollen Ausgleichsbewegungen per Fernbedienung erzielten nicht mehr den gewünschten Effekt (einfach weil ich so schnell und auf die Distanz .. und auf Grund fehlender Kompetenzen nicht adäquat reagieren konnte). Man hätte jetzt vieles tun können: Failsafe auslösen, statt GPS-Mode auf Atti-Modus wechseln (fragwürdig, ob das geholfen hätte), im Feld landen, im Notfall die Motoren einfach abschalten .. aber man(n) hat sich gegen all diese tollen Optionen entschieden.

Das Gute war: Plötzlich kam der Copter wieder zu uns zurück. Das Schlechte: Er tat das ziemlich zügig und er reagierte nicht mehr auf meine Befehle (zurückblickend ist auch relativ klar, warum). So flog er ein letztes Mal in gesundem Zustand über unsere Köpfe hinweg, um dann in ca. 10m Entfernung einen Korkenzieher auf dem uns umgebenden Asphalt auszuführen. Ganz schön hässlich. Wenn man sowas hautnah miterlebt hat, gehen einem zwei Gedanken durch den Kopf: 1. Was bitte soll nach der Aktion noch übrig sein? 2. Echt eine gute Idee mit der Versicherung .. es ist nichts passiert, aber leider hätte die Situation auch anders ausgehen können.

Es kam, wie es kommen musste. Sollbruchstelle Motorhalterung
Es kam, wie es kommen musste. Sollbruchstelle Motorhalterung

Ein paar Schrecksekunden später begaben wir uns in Richtung des Wracks, welches sich im nahegelegenen Feld verstreut hatte (er hätte auch einfach ca. 3m später aufschlagen können .. wäre angenehmer gewesen). Die erste Bestandsaufnahme war absolut überraschend: Eine Stange des Landegestells gebrochen (ein eher kosmetisches Thema .. 5€), 2 Motorhalter gebrochen (jeweils 3€), vier (ja, 4) Propeller intensiv verformt (4 x 7€), GPS-Antenne vom neuen Fuß gehupft .. halb so wild .. GoPro absolut unversehrt: Ein Wunder!

Da hilft auch kein Wuchten mehr.. maximal noch als 8" Propeller ;-)
Da hilft auch kein Wuchten mehr.. maximal noch als 8″ Propeller 😉

Noch während wir die Reste unseres Flugobjekts im Auto verstauten, eilte ein Modellbaufreund herbei und erzählt uns, wie preisgünstig so ein Multicopter-Crash doch sei. Bei seinen Helis sind immer gleich 400€-700€ hin .. sehr erbauend. Kaum zu Hause angekommen begann ich mit der Suche nach Ersatzteilen im Netz (u.A. weil wir wie schon gesagt keine einzige der vier oben genannten Ratschläge beherzigt hatten) und bekämpfte die aufkommende Frustration vor dem Hintergrund dieses Wochenende eher keinen Flug mehr machen zu können (der Crash erfolgte gegen 20:00 Uhr an einem Freitag).

Was soll ich sagen .. durch einen unglaublich netten Händler hier direkt um die Ecke (und eine noch unglaublichere Ehefrau) hatte ich schon am Samstag um 14:00 Uhr alle erforderlichen Ersatzteile in der Hand 🙂 Bei den Propellern konnte ich sogar auf Bestandware zurückgreifen, da ich hier vor Kurzem ein „kleines“ Set aus ca. 20 Teilen günstig erstanden hatte – so durfte ich dann auch meine Propellerwuchtmaschine zusammenbauen und ausprobieren 🙂 Als ich uns kurz vor dem Ziel glaubte (d.h. Copter fast völlig zerlegt, Ausleger abgebaut, Motorhalter demontiert, ESCs demontiert), passierte das, was eigentlich nicht passieren darf: Es fehlte an einem Stück Draht (Kabel). Aber dieses Problem hatten ja schon die mutigen Helden bei „Das Boot“. Unglaublicherweise setzt man im Modellbau übrigens keine normale Litze ein .. nein, nein, um die beengten Biegeradien problemlos abbilden zu können, kommt gutes (weiches) Silikonkabel zum Einsatz. Hat kein Baumarkt, auch wenn wir bei drei verschiedenen vorstellig wurden. Das als Notfallersatz gekaufte Lautsprecherkabel (nicht lachen .. der Querschnitt war echt gut und es war definitiv eine nahe liegendere Wahl als das Halogenspannseil, das Dani zuerst ausgesucht hatte) wollte jedenfalls auf Biegen und Brechen nicht durch unser Carbon-Ärmchen. Ende. Aus. Der Traum vom Fliegen auf Montag verschoben.

Dr. Copter am Werk
Dr. Copter am Werk

An diesem traf ich mich erneut mit unserem neuen besten Freund, dem Händler aus der Gegend, welcher glücklicherweise fast „nebenan“ arbeitet. Also konnte es Montag Abend endlich mit der Reparatur weitergehen. Es wurde gelötet, geschrumpft, geschimpft, genörgelt .. und irgendwann auch wieder zusammen gebaut. Dabei mussten wir feststellen, dass die GPS-Antenne einen kleinen Riss am Gehäuse abbekommen hat und das Gewinde des guten Klappmasts auch aufgegeben hat .. nun ja, jedes große Projekt fordert Opfer.

Trotz alledem konnten wir am darauf folgenden Dienstag wieder Starten. Wir wählten eine große, frisch gemähte Wiese aus .. relativ abseits, windgeschützt, weich wie ein überdimensionales Bällchenbad .. was könnte es Besseres geben. Es war so toll, dass sogar Dani ihren Erstflug unternahm. Der Copter neigte zwar beim Starten immernoch dazu zur Seite zu driften, aber sonst flog er sich wirklich prima. Allein: Das GPS wollte einfach nicht genügend Satelliten finden (soll es aber manchmal geben). Um an dieser Stelle nicht zu sehr ins Detail zu gehen: Es war mitnichten alles toll. In den kommenden Tagen häuften sich die Probleme: Der Kompass ließ sich nicht kalibrieren, der GPS-Empfang brach immer mal wieder ab, mitten im Flug wechselte der Copter vom GPS in den Atti-Mode .. alles nicht so toll 🙁 Irgendwann war klar: Die Antenne muss es wohl doch erlebt haben. Preis der GPS-Antenne: 150€. Preis einer NAZA V2 mit GPS-Antenne: Ca. 230€. Da es mich schon die ganze Zeit gestört hat auf Software-Version 1.0 bleiben zu müssen, während die „richtige“ NAZA aktuell auf 4.02 ist, habe ich mich nach längerem Hadern zum Kauf der neuen Flugsteuerung entschieden. Ich habe auch längere Zeit über Alternativen ala APM (Ardu Pilot Mega) oder Naze32 nachgedacht, dann jedoch beschlossen, dass erstmal kurzfristige Erfolgserlebnisse her müssen (nur vertagt, nicht vergessen).

Selbstsicher sind die Leute bei DJI schon mal..
Selbstsicher sind die Leute bei DJI schon mal..

So verbrachten wir weitere ca. 12h damit unseren Copter erneut grundlegend umzubauen. Die Plasti-Dip-Lötorgie des Vorbesitzers wurde entfernt und durch ein schönes Powerdistribution-Board ersetzt .. so ist der Copter gleich viel aufgeräumter. Außerdem haben wir alle Kabel neu verlegt und die Anordnung der Teile auf der Centerplate entsprechend optimiert .. alles sehr schön so und es gibt einem ein gutes Gefühl das Fluggerät nun soviel besser zu kennen.

Links: Innenleben vor dem Umbau. Rechts: Powerdistributionboard noch vor der Versiegelung durch Heißkleber
Links: Innenleben vor dem Umbau. Rechts: Powerdistributionboard noch vor der Versiegelung durch Heißkleber

Die größte Krux ist beim Bumblebee übrigens (zumindest aus meiner Sicht) die herausfordernde Fingerübung, welcher man sich stellen muss, wenn man die Centerplate abnehmen bzw. wieder montieren will. Die klappbaren Ausleger sind nämlich mit der oberen und unteren Centerplate verschraubt, so dass – sobald man eben jene vier Bolzen entfernt – der ganze Copter auseinanderfällt. Beim Zusammenbau muss man hier also schon ziemlich viele Dinge „zusammenbringen“, damit die Konstruktion wieder vervollständigt werden kann.

Gänzlich unverbaute Centerplate - in der Mitte kann man die vier besagten Bolzen gut erkennen
Gänzlich unverbaute Centerplate – in der Mitte kann man die vier besagten Bolzen gut erkennen. Außerdem sieht man den XT60-Stecker, bei dessen Kauf ich beim Überfahren einer roten Ampel (unschuldig, da Demo) geblitzt wurde. Andere Geschichte.

Der geneigte Leser fragt sich an dieser Stelle vielleicht was überhaupt passiert ist, als der Copter so unsanft zur multiplen Asphalt-Rolle angesetzt hat. Eben jene Frage hat mich auch einige Stunden zur Verzweiflung getrieben, bevor mir die Antwort dann bei nochmaliger Sichtung der NAZA Assistant Software aufgefallen ist: „The main label on the GPS should face the sky and the arrow point to the nose direction of the multi-rotor.“ – mit anderen Worten: Da ist ein kleiner Pfeil auf der GPS-Antenne … zufällig genau da, wo das Kabel aus der Antenne kommt .. und der sollte nach VORN zeigen. Wir haben das Kabel (unter völliger Nichtbeachtung des Pfeils .. den hatte ich bis dahin nicht mal entdeckt) jedoch so montiert, dass es sich möglichst leicht verlegen ließ. Tja .. Lernen durch Schmerz und Lernen durch Lehrgeld – was soll’s.

Neu aufgebauter Copter von hinten betrachtet (Erklärungen siehe Text)
Neu aufgebauter Copter von hinten betrachtet (Erklärungen siehe Text)

[Erklärung zum Bild für Interessierte: Das orange Teil links ist die NAZA V2, also die Flugsteuerung. Diese sollte eigentlich im CoG, dem Center of Gravity (Schwerpunkt) sitzen und ist daher auf diesem Bild falsch montiert. Wichtig ist übrigens die NAZA mit wenig dämpfendem, doppelseitigen Klebeband zu verbauen (bzw. die mitgelieferten Pads zu verwenden), da bei der Verwendung von Klettband durch die zusätzliche Absorption Störungen auftreten können. Hinten mittig befindet sich der X8R-Empfänger von FrSky für die Fernbedienung. Seine zwei Antennen sollten eigentlich im 90°-Winkel zueinander stehen, aber ich will keine Reichweitenrekorde erzielen. Das Empfänger ist via SBUS / DBUS mit der NAZA verbunden und benötigt daher nur ein Servo-Kabel (über das er gleichzeitig mit Strom versorgt wird). Rechts mittig auf Centerplate klebt die sogenannte Power Management Unit (PMUv2), welche an den Akku (bzw. das Powerboard) angeschlossen ist und die richtige Spannung zur Versorgung der NAZA bereitstellt. Außerdem hat die PMU einen CAN-Bus-Hub integriert, an welchen weitere Module wie z.B. ein Gimbal oder ein OSD von DJI angeschlossen werden kann. Ganz in der Mitte thront die GPS/Kompass-Einheit auf ihrem kleinen Mast – man beachte übrigens den oben angesprochenen Pfeil, welcher genau nach vorn zeigen muss]

Ein schneller Schnappschuss aus der GoPro. Qualitätstechnisch nicht ideal, aber aus Sicht der Stimmung schön
Ein schneller Schnappschuss aus der GoPro. Qualitätstechnisch nicht ideal, aber aus Sicht der Stimmung schön

An dieser Stelle muss ich übrigens leider etwas traurig schließen: Zwar fliegt der Copter mit der NAZA V2 generell richtig toll (sehr präzise steuerbar, sehr stabil in der Luft, sehr beherrschbares Startverhalten), hat jedoch nach wie vor ein Problem. Während das Quad mit der NAZA Lite beim schnellen Vorwärtsflug tendenziell durchgesackt ist (so geht es den meisten Benutzern im Netz), fliegt unser Bumblebee schnurgerade .. um dann am Ende der horizontalen Flugbewegung massiv an Höhe zu gewinnen. Sprich: Schnelles Fliegen nach vorn (bei langsamen Bewegungen tritt der Effekt nur ganz leicht auf), plötzliches Loslassen des rechten Sticks, Copter bringt sich in neutrale Lage .. aber setzt den Schub eifrig nach oben um. Um dies zu beheben, habe ich bisher intensiv an den Gains für Pitch und Vertical geschraubt (Remote Gain Adjust sei Dank .. später mehr dazu), was jedoch nicht wirklich geholfen hat. Als nächstes sind die Attitude Gains dran und abschließend werde ich prüfen, ob es einen Effekt hat, wenn die NAZA wirklich perfekt mittig und nicht ca. 3cm links vom Schwerpunkt ist (ist aktuell der Fall). Hoffentlich erreichen wir dann endlich ein (nahezu) perfektes Flugverhalten.. so langsam hätten wir es uns verdient 😉

Zum Abschluss nun noch ein paar bewegte Bilder des Malheurs – viel Vergnügen!

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Update vom 07.06.2014:

Egal wie wir die Gains eingestellt haben .. so wirklich etwas gebracht hat das leider nicht. Aaaaaber im Rahmen der geplanten „Reorganisation“ der Centerplate haben wir den Copter nochmals im Detail hinsichtlich des Schwerpunkts betrachtet. Dabei stellte sich heraus, dass der Quad leider gänzlich aus dem Gleichgewicht war. Egal wie stark wir den Gimbal an der Vorderseite verschoben haben, kaum hing das Flugobjekt an einem Seil, wollte es unbedingt nach vorn kippen. Dieser Situation konnten wir Herr werden, in dem wir die Akku-Halterung zumindest zur Hälfte noch hinter das hintere Landegestell verschoben haben, so dass der Copter jetzt nahezu 100%ig ausbalanciert ist – wie ein guter Sportwagen halt 😉

Links im Bild (dort wo der Bumblebee-Strap dran hängt) sieht man die neue Position des Akku-Halters - deutlich besser
Links im Bild (dort wo der Bumblebee-Strap dran hängt) sieht man die neue Position des Akku-Halters – deutlich besser

Die NAZA ist in diesem Zusammenhang nun auch wie geplant perfekt in den Mittelpunkt gewandert und hat den ehemaligen Platz der GPS-Antenne eingenommen. Diese wiederum residiert jetzt (mit dem Pfeil nach vorn..) am Heck, was wir auch in der Software entsprechend eingetragen haben. Nach einem nochmaligen Ausflug aufs Feld nebst Copter-Dance (Kompass-Kalibrierung nach Umbau des Fluggeräts) kann ich nun endlich sagen: Der Copter fliegt das allererste Mal so, wie wir es uns von Anfang an erhofft haben. Ich kann nicht genau sagen, ob es am Montagepunkt der NAZA lag; das starke Ungleichgewicht war auf jeden Fall ein sehr großes Problem. Jetzt kann es hoffentlich mit unbeschwertem FPV-Flug weitergehen..

NAZA jetzt direkt im Schwerpunkt, GPS-Antenne am Heck. Jetzt muss ein neuer Bumblee-Kopf her..
NAZA jetzt direkt im Schwerpunkt, GPS-Antenne am Heck. Jetzt muss ein neuer Bumblebee-Kopf her..

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