MikroKopter Einstieg |
Contents
Einleitung
Diese Seite soll helfen, einen schnellen Überblick über den MikroKopter (MK) zu bekommen.
Einige Videos helfen auch, einen Eindruck vom MikroKopter zu bekommen:
Video zur Software-Release der Version 0.76
Holgers Vortrag auf der Hannovermesse
Hier einige professionelle MikroKopter-Luftaufnahmen von Anthony aus New York: www.perspectiveaerials.com
Flyer
Zeitschriftenartikel
Zum Download:
Autonomes Fliegen und Point of Interest aus der Zeitschrift RC-Flight-Control
Video der wichtigsten Bedienelemente
Die wichtigsten Bedienungen des MikroKopters seit Version 0.80
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 wurden weitere Komponenten hinzugefügt. So ist es mittlerweile möglich halb-autonome Flüge durchzuführen. Der MikroKopter verträgt genügend Last für zum Beispiel eine Kamera oder Messsensoren. Für sportliche Piloten bietet der MK genügend Agilität um auch Loopings zu fliegen.
MikroKopter - Kurzübersicht
HINWEIS: Vor dem Erstflug ist eine Modellflug-Haftpflichtversicherung abzuschließen!
Während des Lesens werden sicher einige Fragen auftauchen. Am schnellsten werdet ihr folgendermaßen auf eine Antwort stoßen:
Die FAQ lesen
im Forum suchen
sich die MikroKopter Nachbauten anschauen
- im Forum einen Thread erstellen
im IRC einfach nachfragen.
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.
Schweben
Es gibt auf dem Quadrokopter 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.
Fliegen
Um nun in eine Richtung fliegen zu können, wird der Kopter quasi aus dem Gleichgewicht gebracht. Beim der Flugrichtung entgegengesetzten 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 Drehzahl des hinteren Propellers erhöht. Die Vor-/Rückwärtsbewegung wird Nicken oder auch Nickbewegung genannt. Rechts und Links wird als Roll bezeichnet.
Gieren
Das Drehen eines Kopters um die eigene Hochachse wird als "Gieren" bezeichnet. Für diese Bewegung muss das Drehmoment um diese 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.
Der elektrische Antrieb
Hier etwas zu Motoren und Propeller und wie diese dimensioniert sind: AntriebsTheorie
MikroKopter-Aufbau
Im folgenden werden die verschiedenen Komponenten eines jeden MikroKopters erläutert. Für weiterführende Informationen kann man den Links folgen.
Hinweise für Einsteiger
Bei den aktuellen Mikrokopter-Sets muss nur noch an wenigen Stellen gelötet werden (siehe Nachbau), so dass auch Anfänger den Zusammenbau schaffen können.
Grundsätzlich ist es hilfreich, wenn man zumindest rudimentäre Erfahrungen im Modellbau hat oder etwas handwerklich geschickt ist. Lötarbeiten sind an manchen Stellen erforderlich. Auch Grundkenntnisse der Elektrotechnik sind hilfreich. (Zumindest sollte man wissen, dass rot=plus und schwarz=minus ist. 
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Was braucht man für einen MikroKopter?
Hier eine Liste der Komplettsets und des wichtigsten Zubehörs.
Leitfaden für den Nachbau
Eine Hilfe für den Nachbau eines Mikrokopters mit ausführlicher Bebilderung findet sich hier:
Die Flight Control
Die FlightCtrl ist die Hauptplatine des MikroKopters. 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 Gyros bezeichnet.
Ein weiterer Sensor ist der Beschleunigungssensor. Dieser misst die Beschleunigung in allen drei Ebenen. Die allgemeine Bezeichnung ist Accelerometer oder auch ACC. Prinzipiell kann man auch ohne fliegen, allerdings 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 Fliegens wird übrigens "Heading Hold" genannt.
Auf der Flight-Ctrl befindet sich ebenfalls ein Höhensensor. 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.
Navigation mit der Navi-Ctrl
Für eine GPS-Navigation mit der dann Funktionen wie Position halten (PositionHold), Rückkehr zum Startpunkt (ComingHome) oder Waypoint fliegen möglich ist, benötigt man eine NaviCtrl Platine und eine MKGPS-Platine.
Bei einer NaviCtrl V1.x war zusätzlich noch ein 3-achsen Kompass (MK3Mag) erforderlich, der in der aktuellen NaviCtrl V2.x Hardware aber bereits integriert ist.
Die Brushless Controller
Zum Antrieb wird für jeden Motor ein Brushless Controller (BL-Ctrl) benötigt.
Motoren
Für einen MikroKopter als Quadro werden vier 4 Brushless-Motoren benötigt. Ein MK-Hexa besitzt 6, ein MK Okto 8 Motoren.
Je nach Leistungsklasse bieten wir unterschiedliche Motoren an, z.B.
Links:
Propeller
Die Propeller werden immer paarweise (links- und rechtsdrehend) benötigt.
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.
Link:
RC-Empfänger - Empfängerübersicht
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.
Damit man alle Funktionen des MikroKopters nutzen kann, sollten Sender mit min.7 besser 12 Kanälen eingesetzt werden. Damit lassen sich dann Funktionen wie die Höhenregelung, GPS-Funktionen, Beleuchtung, Kameraschwenks oder Kameraauslösung bedienen.
Eine kleine Auswahl an Sendern gibt folgender Link:
Rahmen
Der Rahmen (oder auch Frame genannt) ist das Grundgerüst des MikroKopters. Hierbei sind der Fantasie nahezu keine Grenzen gesetzt. Der Motoren-Achsabstand kann zwischen 35cm und 60cm variieren, je nach Motoren und Propeller.
Wir benutzen bei unseren MikroKopter-Sets Rahmen aus eloxiertem 4-kant-Aluminium. Diese stellen einen guten Kompromiss aus Gewicht und Robustheit dar.
LiPo / (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 entladen.
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 werden. Sämtliche LiPo-Packs besitzen einen Anschluss für einen Balancer.
Für den MikroKopter werden drei oder vierzellige LiPo-Packs eingesetzt. Diese haben eine Nennspannung von 11,1V bzw. 14,4V
LiPo-Akkus - Weitere Informationen zu LiPos sowie deren Umgang
MK-USB
Das MK-USB ist eine Adapterplatine für den Anschluss des MikroKopters an den PC. Die Platine wird an eine USB-Schnittstelle des PC angeschlossen und über ein 10poliges Kabel mit dem MikroKopter (MK) verbunden. Dadurch können sämtliche Parameter des MK eingestellt und z.B. auch eine neue Firmware eingespielt werden.
Links:
Luftbilder und Luftvideos
In den Rubriken Fototechnik und KategorieVideoTechnik wird einiges über Foto- und Videokameras, Steuer- und Auslösetechnik sowie Funkübertragung von (Vorschau-) Bildern erklärt. Hier findet man noch eine Sammlung von Luftbildern im Forum.
Fliegen per First Person View
Einige Information zum Fliegen eines Modells mittels einer am Modell angebrachten Kamera und Bildschirm oder Videobrille gibt es auf der Seite FPV.
Rechtliche Grundlagen
Die rechtlichen Voraussetzungen zum kommerziellen und nicht kommerziellen Betrieb von UAV (unmanned aerial vehicle) werden in jedem Land der EU separat vorgeschrieben, es besteht derzeit leider noch keine europaweite Regelung. Teilweise bestehen noch Sonderregelungen in den Bundesländern oder Städten. Es gibt auch Staaten, welche noch gar keine Regelung haben und der Betrieb dort daher grundsätzlich verboten ist.
Unter rechtliche Grundlagen findet ihr alle Informationen zum Thema. Es sei hier auch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Einhaltung der gesetzlichen Bestimmungen im jeweiligen Land Voraussetzung für die Gültigkeit der Haftpflichtversicherung ist.
Üben mit dem Simulator AeroSim RC
Im Shop wird ein Flugsimulator angeboten, mit dem man die ersten Flugversuche mit einem MikroKopter unternehmen kann. Man hat hier die Auswahl zwischen unterschiedlichen MikroKopter Modellen.
Auf der Homepage des Hersteller ist auch eine Testversion verfügbar
Links:
Versicherung
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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 ernst, ein MK kann auch Schaden anrichten, und die Versicherung ist auch für Flugmodelle gesetzlich vorgeschrieben!
Mehr zum Thema Versicherung findet ihr in der Wiki.
Hinweise für Anfänger
Erstinbetriebnahme - Sensoren kalibrieren, Motoren Starten usw.
IRC
Neben dem Forum gibt es auch einen IRC Chat:
Mikrokopter-Hauptkanal
- freenode (irc.freenode.net)
Kanal #mikrokopter (Direktlink für IRC Client)
Mikrokopter Wiki Team Kanal
- freenode
Kanal #mk-wiki (Direktlink)
Den Webchat erreicht hier unter dieser Adresse: http://forum.mikrokopter.de/chat/chat.php