Der sub-250g copter in 3″ oder 4″ — mal kein 40g pepperFIISH ;) [deutsch]

By | November 14, 2017

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Dieser Artikel ist ein Gast-Post von Holger, eines weiteren Copter-verrückten aus Bielefeld wie ich 🙂 Vielen Dank für die Erlaubnis diesen Beitrag mit meinen Lesern teilen zu dürfen! Nun also viel Spaß beim lesen seines Artikels:

… und es geht ganz leicht… Der sub 250g Copter

Im Internet sprangen mir immer wieder diese schicken, neuen 20x20mm Flightcontroller ins Auge. Da ich mir vor einiger Zeit schon mehrere sub250g Copter entworfen hatte, allerdings noch für 30.5×30.5mm Lochmaß, war es an der Zeit, etwas Neues zu designen.

Also die 3D Software gestartet und…. Pause. Kaffee. Nach noch mehr Kaffee, viel mehr Kaffee 🙂 dann der Durchbruch, ich sitze wieder am PC. Nach einigen Stunden steht die zweite Version der Entwürfe für die Basisplatten in 3“, 4“ und 5“. Diese Platten unterscheiden sich in Armlänge, und Armbreite, nicht jedoch in den Aufbauten, welche später die Elektronik beherbergen.

Beim Entwerfen stand immer der Gewichtsaspekt im Vordergrund, weniger die Crashresistenz. Besonders deutlich wird das beim 5“, der ja wirklich (fast schon zu) filigrane Arme hat, um im 30g Bereich zu bleiben.


(Bitte die Bilder anklicken für eine größere Ansicht)
Topplate, Kamerahalter, Stackabschluss und Heckplatte sind für alle drei V2 Modelle aus dem Dropboxordner (s.u.) identisch! Dies vereinfacht den Aufbau und das Umrüsten auf eine andere Baseplate. Ersatzteile lassen sich so auch einheitlicher bevorraten.

Für alle drei Coptergrößen gibt es die Aufbauten in 25mm oder 30mm Höhe, je nach Platzbedarf der Elektronik. Im nachfolgenden Buildlog wird beispielhaft die 4“ 25mm Version gezeigt.

Die kompletten Entwürfe werden in der 3D Ansicht noch akribisch auf Passgenauigkeit überprüft und dann in ein Format exportiert, welches mein Haus- und Hoffräser importieren kann. Dies sind die DXF Files in der Dropbox (s.u.).

Eine Übersicht der Maße, falls andere Elektronik verwendet wird:

Die Entwürfe sehen doch ganz gut aus.

Die 3D Software berechnet das zu erwartende Gewicht der Frames zwischen 28 und 30g.

Nun ist es soweit!

Der Fräser kann beauftragt werden. Die DXFs per Mail abgeschickt und schon am nächsten Nachmittag schellt der Postmann. Der 3“ V2 25mm ist in Rekordzeit gefertigt und versandt. Die Steckungen passen, wie ich es von Kai gewohnt bin, perfekt. Aufatmen. Es sind ganz viele Ersatzteile dabei, das ist doch nett!

Das erwartete Gewicht wurde noch unterboten, auf dem Foto sieht man den zusammengeschraubten Frame, mit Spacern und Schrauben 28.9g. Der 4“ ist sogar noch etwas leichter 🙂 Die Baseplate hat hier 3mm, die Aufbauten 1.5mm, das FC Plättchen 1mm.


(Bitte die Bilder anklicken für eine größere Ansicht)
Ganz wichtig ist es jetzt, die messerscharfen Kanten des Carbons mit einer Feile oder Schmirgelpapier nachzuarbeiten. Die Gefahr sich zu verletzen, oder noch viel schlimmer, die Kabel des Copters :), ist sonst zu groß. Niemand atmet gerne Carbonstaub ein, also nass schleifen! Ich schmiere die Teile vor dem Schmirgeln mit Speiseöl ein, so werden die Carbonfasern schön gebunden und landen nicht in meinen Alveolen.

Jetzt die Frage… wie teuer war das? Teurer als in China, aber preiswert 🙂

Verbaute Hardware

Zeit einkaufen zu gehen…

FC HGLRC XJB F425 oder F428 fpvcopter.de oder Banggood F425 / F428
TX Tramp HV video transmitter multirotorparts.com oder Banggood
Antenne Linearantenna multirotorparts.com oder Banggood
Receiver Frsky R-XSR fpv1.de oder Banggood
Motor Brotherhobby T1 1407
4100KV für 3″ Propeller fpvcopter.de
3600KV für 4″ Propeller fpvcopter.de oder Banggood
Kamera Runcam Swift Micro 2.1mm rcheli-store.de oder Banggood
Akku 800-850mAh 4s Lipo z.B. diesen von SLS

Weiteren Kleinkram:

  • aktiver Buzzer
  • XT 30
  • 3x25mm M2 Aluspacer, 6xM2 8mm, 2xM2 6mm, 16xM2 5mm
  • Loctite mittelfest
  • M2 Nylonspacer, -schrauben und -muttern
  • 1.5mm² Silikonlitze
  • 30 AWG Silikonlitze
  • Plastidip o.ä.
  • selbstklebendes Klettband.

Und zu guter letzt den Frame:

Falls Du Dich fragst wie du an einen gefrästen Satz Bauteile für einen Frame kommst schreib einfach eine Email an Kai von 4spower.de (kai@4spower.de). Er liefert wirklich gute Qualität bei kurzer Bearbeitungszeit und unglaublichen Lieferzeiten ab. Und natürlich Made in Germany 😉 Internationale Bestellungen sind auch möglich, einfach mal ein Angebot anfragen.

Startschuss! Lötkolben heizen!

Als erstes alle benötigten Lötpads verzinnen. Dabei schon überlegen, welche denn wirklich nötig sind, Lötzinn wiegt ja auch was 🙂

Hier also die Pads für:

  • Videosender
  • Kamera
  • Buzzer (BB- und 5V)
  • Receiver
  • (auf Leds verzichte ich)

Auf der anderen Seite des Controllers TX3 und TX6 verzinnen. Beide Pads werden benötigt, um später Telemetriedaten zu übertragen und Einstellungen des Videosender übers OSD vornehmen zu können.

Die Pads auf der Oberseite des 4in1 ESC ebenfalls verzinnen. Auf der Unterseite nur die Lipoanschlusspads verzinnen.


(Bitte die Bilder anklicken für eine größere Ansicht)
Der ESC hat auf Ober- und Unterseite Pads für den Lipoanschluss. Silikonummantelte Kupferlitze in 1.5 mm² für den Lipoanschluss abisolieren, zweiteilen, auseinander biegen und verzinnen. Die geteilten Litzen können dann leicht
auf beiden Platinenseiten angelötet werden. Ich habe es auf den Fotos oben übrigens falsch herum angelötet. Der Lipoanschluss soll nach hinten zeigen. Sowohl auf Flightcontroller, als auch ESC ist ein Richtungspfeil!

Der kleine FrSky R-XSR Receiver passt prima unter den 4in1ESC. Mitgeliefert wird ein fünfpoliger Stecker mit Silikonkäbelchen.


(Bitte die Bilder anklicken für eine größere Ansicht)
Zuerst überlegen, wie weit man die Litzen maximal kürzen kann. Der R-XSR muss unter dem 4in1 ESC Platz finden. Dann

  • weißes Kabel entfernen (SBUS_IN), da auf Redundanz verzichtet wird
  • gelbes Kabel an TX3 (SmartPort)
  • grünes Kabel an SBUS
  • schwarzes Kabel an –
  • rotes Kabel an +

Uppps…. FAIL!

Das Sport Signal des R-XSR kann nicht über TX3 angebunden werden, sondern muss über softserial laufen, wenn man denn
nicht auf dem Mikropad des R-XSR löten möchte. Ist mir erst nicht aufgefallen, da die Lipospannung und RSSI korrekt im OSD angezeigt werden. VFAS, also die Lipospannung, wird über TX3 allerdings nicht zur Taranis weitergesendet.

Betaflight bietet die Möglichkeit, die einzelnen Aus-/Eingänge des Flightcontrollers fast nach Belieben zuzuweisen. Dies geschieht über den „resource“ Befehl im CLI. Gibt man im CLI der Betaflight GUI “resource” ein, erhält man das aktuell eingestallte remapping.

Der Smartport des R-XSR soll seine Daten über das PPM Pad des Flightcontrollers erhalten. Sucht man den PPM Eintrag in der Ausgabe auf den Bild, sieht man, daß dieser B14 zugewiesen ist.

Was ist B14 noch zugewiesen? Die defaultsettings zeigen:

  • resource PPM 1 B14
  • resource PWM 1 B14
  • resource ESCSERIAL 1 B14

B14 muss nun von seinen bisherigen Verbindungen befreit werden. Im CLI also:

resource PPM 1 NONE
resource PWM 1 NONE
resource ESCSERIAL 1 NONE
save

eingeben.

Nun wird B14 softserial 1 zugewiesen. Im CLI also:

resource SERIAL_TX 11 B14
save

Hier das Smartport Kabel des RXSR anlöten.

Nun muss softserial im Configuration-tab der Betaflight GUI aktiviert werden. Speichern nicht vergessen. Nun taucht im Ports-tab der Betaflight GUI softserial1 auf. Hier smartport aktivieren. Save nicht vergessen.

Nun sicherheitshalber die Telemetrieeinstellungen noch einmal im CLI mit

get tlm

überprüfen. Richtig wäre in diesem Fall:

tlm_switch = OFF
tlm_inverted = OFF
tlm_halfduplex = ON
pid_in_tlm = OFF

Nun das beiliegende, sechs adrige Kabel des TrampHV so weit ablängen, daß dieser gerade noch oben dem Stack platziert werden kann.


(Bitte die Bilder anklicken für eine größere Ansicht)
Da kein Audiosignal übertragen wird, das grüne, äußere Kabel des Steckers entfernen.

  • rot auf BAT (Lipospannung)
  • gelb auf VTX (Videosignal)
  • schwarz auf – (GND)
  • weiß auf TX6 (Einstellungen)
  • das orange Kabel liefert gefilterte 5V für die Kamera und bleibt frei

Den Beeper mit Kabel versehen, Polung beachten

Den Rahmen vorbereiten:

  • selbstklebendes Klettband doppelt nehmen, ablängen, auf passende Breite schneiden
  • auf einer Seite flauschiges Band, auf der anderen Seite Hakenband.
  • so einfädeln, daß auf Ober- und Unterseite die gleiche Länge Klettband übersteht
  • Bandteile miteinander verkleben.
  • Klett auf dem Rahmen befestigen
  • Lipo ebenfalls auf Ober- und Unterseite mit Klett versehen. Pappt super.

Der Runcam Micro liegt ein dreipoliger Stecker bei. Auch dessen Kabel werden maximal abgelängt, so daß die Kamera später noch frei in ihrer Halterung gedreht werden kann.


(Bitte die Bilder anklicken für eine größere Ansicht)
Anschlüsse:

  • rotes Kabel an das eben freigelassene
  • orange Kabel löten (+5V)
  • gelbes Kabel an CAM (Video OUT)
  • schwarzes Kabel an – (GND)
  • ein Beeper ist für mich unverzichtbar und findet seinen Platz an 5V und BB-

Die Motoren hab ich von dem Vorgängercopter übernommen. Da die Kabel extrem gekürzt waren, wurden neue Kabel angelötet.

Die Motoren provisorisch verschrauben. Die Motorkabel mit Tesafilm auf den Armen fixieren. Motorkabel möglichst kurz ablängen und
mit den entsprechenden ESC Pads verlöten.

Jetzt wird es klebrig!

TrampHV, R-XSR, FC und ESC und Kamera müssen gegen Feuchtigkeit isoliert werden (Ergänzung meinerseits: Fast immer wenn man Zeit zum fliegen hat regnets in Deutschland…).


(Bitte die Bilder anklicken für eine größere Ansicht)
Ich bevorzuge Plastidip. Plastik70 ist zwar deutlich dünnflüssiger und damit auch leichter, unterläuft aber schnell Bind- oder Bootbutton.
Alle Buchsen/Stecker werden nicht isoliert.

Die Lipokabel hinten aus dem Rahmen führen. Die XT30 Buchse daran verlöten. Beeper einschieben.


Die beiden kleinen ovalen Löcher erlauben das Durchfädeln eines Kabelbinders, an dem die VTX Antenne gestützt werden kann. Die Antenne selber passt gut durch die oberen runden Löcher. Auf ein Pigtail mit SMA Verbindung verzichte ich aus Gewichtsgründen. Eine SMA Buchse lässt sich allerdings z.B. in den runden Bohrungen verschrauben.

Bevor nun alles im Frame verschwindet, wird der FC auf die aktuellste Betaflight Version geflashed, der 4in1 ESC mit der aktuellsten BLHELI_S Firmware versorgt und die Motordrehrichtung per GUI überprüft. Die Kamera auf guten Focus überprüfen. Der R-XSR konnte auch auf eine aktuellere Firmware upgedatet werden und wird mit der Fernsteuerung gebunden.

Der R-XSR mit doppelseitigem Spiegeltape unter dem 4in1 ESC befestigen. Ist bei einem späteren Auseinanderbau besser zu handhaben, als eine Verklebung auf dem Frame. Die Antennen des RX baumeln auf dem Bild einfach herum, das ist nicht ideal. Weiter unten sieht man, wie es besser geht. Den HGLRC Stack mit den beiliegenden M2 Nylonspacern aufbauen. Um hier ein Auseinandervibrieren zu vermeiden, wird immer ein kleines Tröpfchen Plastidip in die Spacer gegeben.

Oben auf dem HGLRC Stack bildet das 1mm CFK Plättchen den Abschluss und gleichzeitig die Auflage für den TrampHV. Die Linearantenne wird, wie oben beschrieben, aus dem Heck des Copters geführt.

Die Runcam kann leicht zwischen den dafür vorgesehenen CFK Plättchen verschraubt werden. Da die Runcam 19mm Breite hat, die CFK Plättchen jedoch 21mm auseinanderliegen, habe ich aus zwei M2 Alumuttern Zwischenlegscheiben gefertigt, sprich, das Gewinde der Muttern ausgebohrt. Die Kamera dann auf den gewünschten Winkel zwischen 0 und ca. 90° einstellen und fixieren. Das Objektiv wird mit einem Tröpfchen Plastidip gesichert. Zum Abschluss die Topplate des Frames verschrauben.

Alle Schrauben und Spacer sollten gewichtsbedingt aus Aluminium sein und unbedingt mit Loctite gesichert werden.

Hier Bilder vom 3“ Copter V2, 25mm:


(Bitte die Bilder anklicken für eine größere Ansicht)
Die obligatorischen „Wie schwer ist er“ Photos 🙂

Einmal der 3″ mit korrekt ausgerichteten Antennen: 132g (ohne Akku)!

Und die 4″ Variante in 134g (ohne Akku)!

Ergänzung meinerseits: Zusammen mit dem 104g schweren 4S 800mAh SLS Akku liegt Holgers sub250 copter dann mit allem drum und dran bei weniger als 240g! Da kann sich also noch einiges an Rasenschnitt im Copter verfangen bevor man ihn reinigen muss 😉

Viel Spass mit Eurem eigenen Sub250 Copter, ohne Spotter! Yeah!

Die Copter sind, trotz ihrer geringen Größe keinesfalls für Kinder geeignet. Wohnzimmerflüge sind auch zu gefährlich. Die Motörchen entwickeln eine ordentliche Power, die Rotoren können tiefe Schnitte zufügen, Ruckzuck liegt da ein Kinderfinger! Die Flugzeit liegt, abhängig von Props/Lipo/Flugstil, zwischen 2 ½ bis 4 Minuten. Das Flugerlebnis ist absolut intensiv, sämtliche Freestylefiguren sind problemlos möglich. Die V2 Copter fliege ich auch im Wald,durch gates, sind stabil genug.

Wer lieber einen sub250g 3“ Panzer hätte, schaue sich mal die 3“ V1 im Dropboxordner an.

Liebe Grüße,
Holger Landwehr

Vielen Dank an Holger für diesen Ausführlichen Baubericht! Viel Spaß beim nachbauen!

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