Baubericht DJI F450

Sonntag, 13. Dezember 2015;

DJI 450 Teile
Teileliste für den F450 Aufbau…

Ich habe mich wie schon erwähnt bei meinem ersten Selbstbau für einen 450er Frame entschieden auf Basis des DJI Flame Wheel F450. Den F450 gibt es in verschiedenen Set-Varianten zu kaufen… nur den Frame (Rahmen), Frame komplett mit Antrieb (Motoren, Regler, Propeller), mit oder ohne Flugkontroller (NAZA) usw. Der F450 eignet sich gut für den Einstieg in die Materie da er günstig zu haben ist, die Teileliste überschaubar und aufeinander abgestimmt ist und einfach zusammengebaut werden kann da alles gut zugänglich ist. Ausserdem ist der F450 mit seinen wenigen Plastikteilen hart im Nehmen und verzeiht auch mal eine unsanfte Landung oder einen Crash.

DJI 450 Auslegeordnung
Einzelteile des DJI Flame Wheel F450 Set…

Im oberen Bild sind die Einzelteile des F450 Sets inkl Antrieb zu sehen. Von oben links nach unten rechts sind das folgende Teile:
– Obere Reihe: Ausleger (Kopterarme) in verschiedenen Farben. Rot bedeutet Vorne und Weiss entsprechend Hinten. Dient beim Flug neben anderen Hilfsmitteln der Orientierung, damit man weiss in welche Richtung der Kopter zeigt und fliegt. Auf den Auslegern werden die Motoren angebracht.
– Mittlere Reihe, Mitte: Vier bau- und typengleiche Motoren. Dabei handelt es sich um sogenannte Brushless Motoren welche es in zahlreichen, unterschiedlichen Typen und Preissegmenten gibt. Die “Leistung” der Motoren wird in KV angegeben was laienhaft ausgedrückt die Anzahl der Umdrehungen des Motors pro Minute pro Volt angibt. In Wahrheit ist das Ganze viel komplizierter, eine genaue Erklärung würde aber hier den Rahmen des Artikels sprengen. Grundsätzlich kann man aber sagen je höher diese Zahl, desto schneller drehen die Motoren und desto kleiner ist der Kopter, resp die montierten Propeller. Schnell drehende Motoren (Beispiel 2300KV) mit kleinen Propellern (Beispiel 5×3″) werden in der Regel auf Racekoptern montiert. Das pure Gegenteil wird bei einem sogenannten Long-Time/Long Range Kopter verbaut. Dort verwendet man langsam drehende Motoren (Beispiel 390KV) und möglichst grosse Propeller (Beispiel 17×5.5″) um möglichst lange in der Luft bleiben und grosse Distanzen zurücklegen zu können. Unser Kopter bewegt sich irgendwo in der Mitte der beiden Extreme.
– Untere Reihe, Links: Vier bau- und typengleiche Motoren Regler. Der Regler oder ESC erhält ein Steuersignal vom Flugkontroller und steuert so den Motor an. Die maximale “Leistung” der Regler wird in Ampere angegeben. Typische Reglerleistungen sind 12A, 20A, 30A usw. Auch hier gibt es eine Regel an der man sich ein bisschen orientieren kann. Kleine, schnell drehende Motoren mit kleinen Propellern ziehen weniger Leistung und brauchen entsprechend Regler mit niedrigen Amperewerten (Beispiel 12A). Grosse, langsam drehende Motoren mit grossen Propellern ziehen je nach dem viel bis sehr viel Leistung. Entsprechend gross muss der Regler dimensioniert sein was die maximale Leistungaufnahme angeht (30A oder mehr).
– Untere Reihe, Rechts: Die Platinen auf denen die Elektronik zusammengeführt wird und auf denen der Flugkontroller sowie andere wichtige Teile verstaut werden können (GPS-Turm, Akku, FPV-Zubehör usw). Auf der grösseren Platine ist ein sogenanntes PCB (Power Distribution Board) integriert, welches Leiterbahnen besitzt die elektronische Teile wie Regler mit Strom versorgen. Die Anschlüsse für die Regler sowie für den LiPo (Akku) sind mit +/- beschriftet und dürfen nicht vertauscht resp verwechselt werden.
– Weitere, beim Aufbau benötigte Teile welche hier nicht im Bild sind: Ein sogenannter Empfänger welcher die Steuersignale der Funke (Fernsteuerung) entgegennimmt an den Flugkontroller weitergibt. Diese Empfänger sind einzeln oder mit der Funke zusammen erhältlich und müssen zur entsprechenden Fernsteuerung passen, respektive deren “Sprache” verstehen. Ich arbeite mit Spektrum Sendern und Empfängern da bei meinem ersten Kopter eine Spektrum dabei war und ich die Marke und die Technik gut finde. Mittlerweile habe ich ein etwas besseres Modell (DX9) welches ein paar spezielle Features bietet, aber noch bezahlbar ist.
– Propeller: Auch wenn sie beim Aufbau noch nicht zum Einsatz kommen und keinesfalls angebracht werden sollten solange man am Kopter herum bastelt sollten die Propeller in Griffweite sein. Spätestens bei den ersten richtigen Funktionstests braucht man die Propeller. Ich empfehle gerade am Anfang möglichst günstige Modelle zu erwerben und zu verwenden, da bei den ersten Versuchen erfahrungsgemäss oft ein oder mehrere Luftschrauben das Zeitliche segnen. Es gibt links- und rechtsdrehende Propeller und gerade die Verwechslung der beiden führt am Anfang nicht selten zu einem Crash. Ich werde weiter unten näher auf das Thema eingehen.

DJI 450 angebrachte Motorenregler
Erste Arbeitsschritte…

Die Teile liegen bereit und der Lötkolben hat Betriebstemperatur (+/-350°C)… Zeit loszulegen. Als erstes löten wir das Akkuanschlusskabel sowie die Motoren-Regler auf die Platine. Dabei ist es zwingend notwendig auf die richtige Polung zu achten. Welcher Regler an welcher Stelle angebracht wird spielt keine Rolle. Ausserdem sollte man darauf achten dass zwischen den + und – Polen beim löten keine Brücken entstehen. Selbst feinste Lötfäden können einen Kurzschluss verursachen. Falls ein Naza-M Flugkontroller verwendet und verbaut wird muss die PMU ebenfalls an der Stelle an das Board gelötet werden an welche das Akkuanschlusskabel gelötet wird. Die PMU versorgt diverse Teile mit den nötigen 5V.

DJI 450 montierte Arme und Motoren
Arme mit angebrachten Motoren, rechts im Bild die PMU…

Danach können auch schon die Arme angebracht so wie die Motoren auf den selbigen verbaut werden. Dabei ist darauf zu achten dass die Platine in Längsrichtung zeigt und die verschieden farbigen Arme entsprechend richtig angebracht werden. Die roten Arme zeigen nach vorne, die beiden weissen Arme dementsprechend nach hinten. Die Motorkabel zieht man durch die Löcher der Ausleger, so dass sie später nicht mit den Propellern in Berührung kommen können.

DJI E300 Motor und ESC
Motor und Regler…

Die Kabel vom Motor werden dann mit den Anschlüssen am Regler (ESC) verbunden. Dabei ist es erstmal egal welches der drei Kabel mit welchem Stecker verbunden wird. Die Reihenfolge bestimmt unter anderem die Drehrichtung des Motors welche für den Flug natürlich eine wichtige Rolle spielt. Da wir das in einem späteren Schritt kontrollieren und konfigurieren spielt es aber wie gesagt zu dem Zeitpunkt keine Rolle. Die zu den Motoren mitgelieferten Schrauben sollten handfest angezogen werden. An den Schrauben ist ab Werk ein wenig Schraubensicherung angebracht weshalb die Schrauben auch nicht zu fest angezogen werden sollten.

DJI 450 Aufbau und erster Funktionstest
Erster Funktionstest…

Wenn die Motoren und Regler verbaut und angeschlossen sind können der Flugkontroller, in unserem Fall die Naza-M, sowie der Empfänger für die Fernsteuerung miteinander verbunden werden. Am besten schliesst man die Komponenten erst mal provisorisch an damit bei einem Defekt oder einer Fehlfunktion nicht der ganze Kopter auseinander gebaut werden muss. Wichtig sind die vier Anschlüsse für die Motoren, welche an der Naza mit M1 bis M4 beschrieben sind. Hier ist die von Anfang an korrekte Reihenfolge wichtig. Der Motor M1 ist bei einem Quadrokopter in X Bauweise vorne rechts und danach gegen den Uhrzeigersinn M2 (vorne links), M3 (hinten links) und M4 (hinten rechts).

DJI NAZA-M V2
DJI Naza-M V2 Flugkontroller…

Auf der anderen Seite der Naza befinden sich die Anschlüsse A, E, T, R und U sowie die Ports X1 bis X3 welche mit dem entsprechenden Port des Empfängers der Fernsteuerung verbunden werden. Bei einem traditionell verkabelten System wie dem bei mir zum Einsatz kommenden Spektrum Empfänger müssen alle Kabel einzeln verdrahtet werden. Bei einem sogenannten S-Bus System (Seriell) muss im Optimalfall nur ein Kabel verbunden werden. Wichtig sind erstmal die Kanäle A (Aileron = Querruder), E (Elevator = Höhenruder), T (Throttle = Gaskanal) sowie R (Rudder = Seitenruder). Dies sind die vier Kanäle welche wir zum Fliegen eines Kopters im Minimum brauchen. Um die Naza in einen flug- und testtauglichen Modus zu versetzen brauchen wir mindestens einen Kanal zusätzlich über den die Flugmodi eingestellt werden können. In unserem Fall ist dies der Kanal oder Port U. Die Anschlüsse X1 und X2 sind für Zusatzfunktionen wie das IOC (Intelligent Orientation Control) gedacht und an den Port X3 wird die PMU angeschlossen welche die nötigen 5V für den Flugkontroller liefert.

Naza LED und GPS Anschluss
Naza LED und GPS Anschluss…

Über den oben genannten Ports befinden sich noch die Anschlüsse LED und EXP. An den LED Port wird selbstredend das LED Modul angeschlossen welches die Flugmodi sowie den Status der Naza durch verschiedene Farben und Blinkmodi anzeigt. An den EXP Port wird das zweite, dickere Kabel der PMU angeschlossen. Das GPS Modul mit dem selben Kabel wird dementsprechend an den entsprechenden Port an der PMU angeschlossen. Damit ist die Verkabelung abgeschlossen und der Kopter in der Theorie korrekt verkabelt. Ob dies auch in der Praxis zutrifft hängt von dem verwendeten Sender (Fernsteuerung) sowie den Einstellungen in der Naza Assistant Software ab.

Spektrum Empfänger binden
Spektrum Empfänger binden…

Bevor die Naza Assistant Software auf dem PC zum Einsatz kommt um die finale Konfiguration an der Naza vorzunehmen muss erst der Sender mit dem Empfänger verbunden werden. Dies funktioniert je nach verwendeter Marke unterschiedlich, ich erkläre es hier anhand einer Kombination aus Spektrum Sender und Empfänger. Das sogenannte Binding ist nötig damit sich Sender und Empfänger finden und miteinander kommunizieren können. Nur so werden die Steuerbefehle von der Funke über den Empfänger an die Naza weitergeleitet. Damit der Empfänger (im Bild der AR8000) in den Binde-Modus versetzt wird muss der mit dem Empfänger mitgelieferte Bind Plug in den Bind Port am Empfänger gesteckt werden. Danach kann der Empfänger mit Strom versorgt werden. Bevor wir jetzt die Fernsteuerung einschalten und den Empfänger verbinden entfernen wir den Bind Plug vom Empfänger. Nun kann die Funke verbunden werden indem erst der Bind Knopf an der Fernsteuerung gedrückt UND gehalten wird und erst dann die Funke eingeschaltet wird. War der Bindevorgang erfolgreich, was nicht immer auf Anhieb funktioniert, erscheint eine entsprechende Meldung auf dem Display der Fernsteuerung und die kleine, rote LED am Empfänger und/oder Satelliten leuchtet konstant rot was auf dem Bild deutlich zu sehen ist. Damit der Kopter bei Verbindungsabbruch respektive Signalverlust zwischen Sender und Empfänger richtig reagiert und nicht einfach munter weiterfliegt muss der Bindevorgang nach der korrekten Konfiguration der Naza wiederholt werden. Dazu aber später mehr.

Naza Assistant Software
Naza Assistant Software…

Nun folgt ein wichtiger Hinweis was das korrekte Failsafe Verhalten des Kopters angeht. Damit der Kopter bei Verbindungsabbruch des Signals zwischen Sender und Empfänger nicht munter weiter und auf und davon fliegt müssen wir dem Flugkontroller mitteilen was er in besagtem Fall zu tun hat.

To be continued…

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