1. Einleitung
  2. MikroKopter Historie
  3. MikroKopter - Kurzübersicht
  4. Warum Mikrokopter ?
  5. Etwas Theorie
  6. MikroKopter-Aufbau
    1. Leitfaden für den Nachbau
    2. Die Flight Control
    3. Die Brushless Controller
    4. Motoren
    5. Propeller
    6. Empfänger
    7. Sender
    8. Rahmen
    9. Akku
  7. SerCon
  8. Zusatzfunktionen
  9. Checkliste
  10. Üben mit dem Simulator FMS
  11. Der Mikrokopter ist fertig. Und nun?
  12. Erstinbetriebnahme
    1. Einschalten
    2. Checkliste
    3. Sensoren kalibrieren und Setting auswählen
  13. Versicherung
  14. IRC
  15. Bezugsquellen

Einleitung

Diese Seite soll helfen, einen schnellen Überlick über den MikroKopter (MK) zu bekommen.

MikroKopter Historie

Am 24.10.2006 von Holger Buss und Ingo Busker ins Leben gerufen, entstand sehr schnell eine grosse Gemeinde von MikroKopter Piloten. Bereits Mitte 2007 schwebte der MikroKopter stabil wie ein Luftnagel oder Agil wie eine kleine Schwalbe durch die Luft.

In kürzester Zeit wurde weitere Komponenten hinzugefügt. So ist es mittlerweile möglich halb-autonome Flüge durchzuführen. Der MikroKopter verträgt genügend Last für zum Beispiel eine Kamera oder andere Messsensoren. Für sportliche Piloten bietet der MK genügend Agilität um auchl Loopings zu fliegen.

MikroKopter - Kurzübersicht

HINWEIS: Vor dem Erstflug ist eine Modellflug Haftplfichtversicherung abzuschließen!

Während dem Lesen werden sicher einige Fragen auftauchen. Am schnellsten werdet ihr folgendermaßen auf eine Antwort stoßen:

Warum Mikrokopter ?

Warum sollte man Mitglied in der MikroKopter Community werden? Diese Frage ist nicht einfach zu beantworten. Es gibt viele Projekte, die sich mit Quadrokoptern beschäftigen. Alle haben sie ihre Vor- und Nachteile. Ein Pluspunkt ist sicherlich die grosse Unterstützung seitens der grossen Fan-Gemeinde. Es wird versucht, jedem Neueinsteiger so gut es geht zu helfen. Vielleicht sollte man auch fragen: Warum nicht?

Etwas Theorie

Man stellt oft die Frage, wie kann ein Quadrokopter überhaupt fliegen? Tatsächlich ist das eigentlich ganz einfach.

Es gibt auf dem Quadrokoptern zwei unterschiedliche Rotorlaufrichtungen. Der vordere und der hintere Propeller laufen immer rechts herum (im Uhrzeigersinn), der linke und der rechte Propeller drehen sich links herum (entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn). Um überhaupt schweben zu können, müssen sich alle vier Rotoren gleich schnell drehen. Dabei hebt sich das Drehmoment entlang der senkrechten Achse durch die unterschiedlichen Drehrichtungen auf und der Quadrokopter steht in der Luft.

Um nun in eine Richtung fliegen zu können, wird der Kopter quasi aus dem Gleichgewicht gebracht. Beim der Flugrichtung entgegengesetzte Propeller wird die Drehzahl erhöht, so dass sich der Kopter in die Flugrichtung neigt. Durch den nun schräggestellten Luftstrom der Propeller fliegt er in diese Richtung. Beispiel: Beim Vorwärtsflug wird die Drehzal des hinteren Propellers erhöht. Die Vor-/Rückwärtsbewegung wird "Nicken" oder auch Nickbewegung genannt. Rechts und Links wird als "Roll" bezeichnet.

Das Drehen eines Kopters um die eigene Achse wird als "Gieren" bezeichnet. Für diese Bewegung muss das Drehmoment um die Achse verändert werden. Dies geschieht durch die Drehzahländerung von immer zwei gegenüberliegenden Propellern. Für eine Drehung im Uhrzeigersinn wird die Drehzahl des linken und des rechten Propellers erhöht, während die des vorderen und hinteren gesenkt wird. Für eine Drehung in entgegengesetzter Richtung wird dementsprechend das Gegenteil durchgeführt.

Für einen stabilen Flug wird eine Regelung benötigt. Diese Regelung sorgt überhaupt erst dafür, dass der Mikrokopter in der Luft bleiben kann. Sie verarbeitet die Sensordaten und berechnet daraus die Ansteuerung der Motoren. In erster Linie gleicht Lageveränderung durch externe Einflüsse (wie Wind) aus. Die Regelung befindet sich in der Software des MikroKopters.

MikroKopter-Aufbau

Im folgendem werden die verschiedenen Komponenten eines jeden MikroKopters erläutert. Für weiterführende Informationen kann man den Links folgen.

Leitfaden für den Nachbau

Eine Hilfe für den Nachbau eines Mikrokopter mit ausführlicher Bebilderung findet sich hier:

NachbauAnleitung

Die Flight Control

Die Flight-Control (Flight-Ctrl) ist die Hauptplatine vom MikroKopter. Auf ihr befinden sich der Hauptprozessor und sämtliche Sensoren, die für einen stabilen Flug notwendig sind.

Als Minimum an Sensoren werden Drehwinkelsensoren benötigt. Anhand dieser kann die Software die Lage im Raum bestimmen und externe Einflüsse ausregeln. Es ist für jede Achse ein Drehsensor notwendig, also insgesamt drei Stück. Diese werden allgemein als Gyroscope oder auch Gyro bezeichnet.

Ein weitere Sensor ist der Beschleunigungssensor. Dieser misst die Beschleunigung in allen drei Ebenen. Die allgemeine Bezeichung ist Accellerometer oder auch ACC. Prinzipiell kann man auch ohne fliegen, allerding hat man mit diesem Sensor die Möglichkeit, den MikroKopter automatisch wieder in die waagerechte zu bekommen. So kann man die Fernsteuerung loslassen und der Kopter richtet sich wieder alleine aus. Ohne diesen Sensor verbleibt der Kopter in der per Fernsteuerung vorgegebenen Ebene. Diese Art des Fliegen würd übrigens "Heading Hold" genannt.

Auf der Fligh-Ctrl befindet sich ebenfalls ein Höhensensor (optional). Damit ist es möglich, den MikroKopter auf einer festen Höhe zu halten.

Die Flight-Ctrl kann mit einem PC verbunden und mit dem MikroKopter-Tool ausgelesen und eingestellt werden.

Es gibt zwei unterschiedliche Versionen der Flight-Ctrl. Hier nun die Unterschiede:

Version 1.0

Version 1.1/1.2

Prozessor

[AtMega] 644

[AtMega] 644P

Schnittstellen

1x seriell

2x seriell

vorbestückt

nein

ja

Platinenfarbe

grün

rot

Ansonsten sind beide Versionen identisch.

Links:

Die Brushless Controller

Es werden insgesamt vier Brushless Controller (BL-Ctrl) für den MikroKopter benötigt. Mit jedem Controller wird ein Brushless Motor angesteuert. Brushless Motoren sind Bürstenlose Motoren (BL-Motor) , d.h. sie besitzen keine Schleifkontakte zur Energieübertragung auf den Anker/Rotor. Im Gegensatz zu den Bürstenmotoren rotieren bei BL-Motoren die Magnete während die Spulen fest sind. Dadurch kann man auch keine Gleichspannung anlegen, sondern muss diese Motoren mit Drehstrom ansteuern. Diese Ansteuerung übernehmen die BL-Ctrls.

Die BL-Controller sind über ein Bussystem (I2C) mit der Hauptplatine verbunden. Jeder Controller besitzt eine Adresse, über welche der Hauptprozessor sie ansprechen kann. Es ist ebenfalls möglich, die BL-Controller an einem normalen Funkempfänger aus dem Modellbaubereich zu betreiben. Ein passender PPM-Eingang ist vorhanden.

Eigenschaften:

Die aktuelle Version 1.1 gibt es in einer bestückten und in einer unbestückten Variante. Die ältere Version 1.0 ist mittlerweile nicht mehr erhältlich. Im Gegensatz zu der neuen Version ist die Adresse in der Software vorgegeben. Bei Version 1.1 wird die Adresse mittels Lötbrücken eingestellt.

Links:

Motoren

Für einen Quadrokopter werden generell vier 4 Brushless-Motoren benötigt. Folgende Motore haben sich bewährt und arbeiten mit der BL-Ctrl gut zusammen.

Links:

Propeller

Es werden je 2 Linksdrehende und 2 Rechtsdrehende !Propeller benötigt.

Beim Start und Stoppen der Motoren erkennt man die Drehrichtung. Einsteiger sollten sich immer einen etwas grösseren Vorrat an Propellern anlegen, da diese Erfahrungsgemäß häufig bei Abstürzen zu Bruch gehen.

Typen:

Link:

Empfänger

Der Empfänger empfängt die vom Piloten vorgegebenen Steuerbefehle und wandelt sie in elektrische Signale um. Diese werden von der Flight-Controll ausgewertet. Für den MK ist ein Empfänger mit einen Summensignal notwendig. Dabei ist auf einem Steckplatz des Empfängers ein Signal vorhanden, welche sämtliche Kanäle des Senders zu einem zusammenfasst. Dieses Summensignal wird von der Flight-Controll in die einzelnen Kanäle zerlegt und zur Steuerung verwendet.

Link:

Sender

Zum Steuern eines MikroKopters ist eine Fernsteuerung notwendig. Prinzipiell eignet sich jede handelsübliche Modellbaufernsteuerung mit mindestens vier Kanälen. Als Kanal bezeichnet man eine Bewegungsachse (z.B. hoch-runter) eines Steuerhebels. Da immer zwei Hebel mit je zwei Achsen vorhanden sind, ergeben sich 4 Kanäle.

Weitere Kanäle kann man über Schiebe- oder Drehpotentiometer und Schalter nachrüsten. Damit lassen sich weitere Funktionen wie die Höhenregelung oder Kameraschwenks bedienen.

Eine kleine Auswahl an Sendern gibt folgender Link:

Rahmen

Der Rahmen (oder auch Frame genannt) ist das Grundgerüst des MikroKopters. Hierbei ist der Fantasie nahezu keine Grenzen gesetzt. Der Motoren-Achsabstand kann zwischen 35cm und 60cm variieren, je nach Motor und Propeller. Es empfiehlt sich für den Einstieg einen einfachen Rahmen aus Aluminium-Vierkantrohr aufzubauen.

Links:

Akku

Zur Stromversorgung werden generell LithiumPolymer-Akkus oder auch LiPos verwendet. Diese Akkutypen zeichnen sich durch ein geringes Gewicht bei vergleichsweise hoher Kapazität aus. Da der Umgang mit LiPos nicht ungefährlich sein kann, sind einige Regeln zu beachten. Für diese Zelltypen sind spezielle Ladegeräte notwendig, da sich das Ladeverfahren gegenüber anderen Zelltypen stark unterscheidet. Es gilt die Zellen nie zu überladen oder zu tief zu entlanden.

Um Ladeunterschiede der einzelnen Zellen in einem Pack auszugleichen, wird beim Laden ein sogenannter Balancer verwendet. Dieser kann im Ladegerät integriert sein oder als externe Schaltung an das Ladegerät angeschlossen. Sämtliche LiPo-Packs besitzen einen Anschluss für einen Balancer.

Für den MikroKopter werden drei oder vierzellige LiPo-Packs eingesetzt. Diese haben einen Nennspannung von 11,1V bzw. 14,4V
Generelle Empfehlung:

Links:

SerCon

Die SerCon ist einen Adapterplatine für den Anschluss des MikroKopters an den PC. Die Platine wird an eine Serielle Schnittstelle (RS232) des PC angeschlossen und mit einen 10poligen Kabel mit dem MK verbunden. Dadurch können sämtliche Debug-Daten ausgelesen, der MK eingestellt und eine neue Firmware eingespielt werden.

Links:

Zusatzfunktionen

Es sind mittlerweile einige Zusatzfunktionen für den MikroKopter verfügbar:


Hinweis: es wird 2008 auch ein Navigationsboard mit GPS und Kompass von Holger und Ingo geben

Checkliste

Alles was zum Bau eines MikroKopters notwendig ist. Das meiste ist im MK-Shop erhältlich.


Sonstige Einmalanschaffungen:

Üben mit dem Simulator FMS

Der FlugModellSimulator ist ein kostenloses Programm, mit dem man zunächst lernen kann, bevor der "echte" Mikrokopter abhebt.

Ein MK fliegt sich grundsätzlich nicht wie ein Hubschrauber. Er steht viel stabiler in der Luft. Es ist viel weniger frustrierend, wenn nur der virtuelle MK abstürzt. Es ist sogar möglich, die eigene Fernbedienung als Steuerung zu benutzen.

Der Mikrokopter ist fertig. Und nun?

Der MK ist fertig und ihr wollt ganz hektisch euren Erstflug hinlegen? Dieses kann auch gehörig in "den Boden" gehen.

Bitte nehmt euch die Zeit und studiert die Mikrokopter Flugschule.

Erstinbetriebnahme

Einschalten

Zuerst Fernsteuerung einschalten, dann den Mikrokopter. Der Mikrokopter muss auf einer waagerechten, stabilen Unterlage stehen. Die grüne LED der Flight-Ctrl leuchtet, die rote ist aus und der Summer ist still. Die grünen LEDs der BL-Regler sind an und die roten aus. Falls der Summer piept ist der Empfang gestört oder die Akkuspannung zu niedrig.

Beim Einschalten des MikroKopters werden alle vier Motoren und Regler getestet. Dabei bewegen sich die Propeller etwas.

Checkliste

Sensoren kalibrieren und Setting auswählen

Anmerkung:
- gilt für Steuerknüppelbelegung -> Gas/Gier links und Nick/Roll rechts (z.B. Graupner Mode 2)
- Gas nicht invertiert, d.h. "minimal Gas" = Knüppel zum Piloten bzw. unten


Drückt man nach dem Einschalten des MK den Gas/Gier-Knüppel nach oben rechts wird die Nullage des ACC ermittelt und im EEProm abgespeichert (seit V0.68). Bei jedem erneuten Einschalten läd der MK die ACC-Settings dann wieder aus dem EEProm. Für die ACC-Kalibrierung ist es sehr wichtig, daß der MK so horizontal und ruhig wie möglich steht. Der ACC muß in der Regel nur einmal kalibriert werden, dann kann man später auch von Böschungen oder schrägen Flächen problemlos starten.


Vor jedem Starten des MK sollten die Gyros neu kalibriert werden. Dazu wird der Gas/Gier-Knüppel einige Zeit in die obere linke Ecke gedrückt bis der Summer piepst und die grüne LED erlischt (bei diesem Vorgang werden nur die Gyros kalibriert, der ACC aber nicht!) Hierfür ist es lediglich wichtig, dass der MK nicht bewegt wird, die Position spielt dabei keine Rolle.


Diese Kalibrierung ist nötig, weil die Sensoren eine Serienstreuung und Temperaturabhängigkeit aufweisen (auch der Ruhewert der einzelnen Achsen des Beschleunigungssensors sind unterschiedlich). Der Kopter wird immer bestrebt sein, die Lage während der Kalibrierung auch im Flug anzunehmen da er diese als waagerecht interpretiert. Das bedeutet, je schiefer er während der ACC-Kalibrierung steht, desto stärker muss der Ausgleich über die Fernsteuerung erfolgen um ihn wirklich gerade zu halten.


Vorteilhaft ist, dass die 5 Settings auch per Nick/Rollhebel ausgewählt werden können. Dabei entspricht die Anzahl der Piepser der Setting-Nummer. Dazu wird der Gas/Gier-Knüppel oben links gehalten und der Nick/Roll-Knüppel gleichzeitig in die gewünschte, unten ersichtliche, Settingposition bewegt. Dies geht auch umgekehrt, erst mit dem Nick/Roll-Knüppel das Setting auswählen, Knüppel dort halten und mit Gas/Gier oben-links kalibrieren.


2 3 4

1 x 5

x x x


d.h. bei Gas/Gier-Knüppel oben-links und gleichzeitig...


Motoren einschalten: Gas/Gier-Hebel einige Zeit in die untere rechte Ecke drücken, bis die Motoren anlaufen. Erst ab einem bestimmten Gaswert beginnt der Lage-Regler zu arbeiten.
Motoren ausschalten: Gas/Gier-Hebel einige Zeit in die untere linke Ecke gedrückt, bis die Motoren stoppen.


Hier sind nun die Knüppelstellungen und Auswirkungen bildlich dargestellt:


/ucwiki/http%3A//gallery.mikrokopter.de?action=AttachFile&do=get&target=http%3A//gallery.mikrokopter.de/main.php%3Fg2_view%3Dcore.DownloadItem%26g2_itemId%3D8139%26g2_serialNumber%3D1


Um evtl. Fehlstarts durch fehlerhafte Knüppelzuordnung zu vermeiden, sollte man bei der Erstinbetriebnahme den Kopter mit einer Hand auf den Boden drücken, bevor man die Knüppel bewegt.

Da der MK sehr gut am Knüppel hängt, sollten Anfänger evtl. Expo auf Nick und Roll legen. Gefühlvoll steuern, keine hektischen Knüppelbewegungen! Man sollte eine ausreichend große und freie Fläche für den Erststart wählen und dann beherzt und zügig abheben. Wenn man mit dem Mikrokopter dann besser vertraut ist, kann man auch auf einer kleinen Fläche von 2*2m problemlos schweben.

Versicherung

/!\ Ein MikroKopter ist kein Spielzeug! Es gehört Verantwortung, Geduld und die Bereitschaft die Dokumentation zu lesen und natürlich eine Haftpflichtversicherung dazu. Bitte nehmt dieses Thema so ernst, dass ihr nicht ohne Versicherung startet.

Mehr zum Thema Versicherung findet ihr in der FAQ.

IRC

Im Chat treffen könnt ihr uns hier:

Mikrokopter-Hauptkanal

Mikrokopter Wiki Team Kanal

Den Webchat erreicht hier unter dieser Adresse: http://forum.mikrokopter.de/chat/chat.php

Bezugsquellen

siehe auch Shops

MikroKopter: MikroKopterEinstieg (zuletzt geändert am 22.08.2008 23:41 durch Foxtail)