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250er Racing Quad selberbauen

Eine Bauanleitung

Weil das Internet voll davon ist und es nach mächtig viel Spaß aussieht, habe ich beschlossen, mir meinen eigenen kleinen Flitzer selbst zu bauen. Allerdings wollte ich für den kleinen 250er racing Quad mit FPV nicht allzuviel Geld ausgeben. Als treuer Zuschauer bot es sich also an, das Projekt von Bruce Simpson alias RCModelReviews → nachzubauen. In fünf Videos → zeigt er, wie man ohne viel Geld auszugeben einen tollen kleinen Renn-Quad baut.

Ich zeige Euch hier, wie ich meine Variante baue. Fangen wir mit der Einkaufsliste an:

Zutaten

  1. ZMR250 Rahmen von Banggood (Link →)
    Ich habe mich für die extrem günstige Variante aus Fiberglas entschieden – nur €15,–!
  2. D4R-II Empfänger (Banggood Link →) ca. €28,–
  3. Naze32 (Hobbyking Link →)
  4. Motoren DYS BE1806 2300KV von Banggood (Link →)
    Zur Sicherheit habe ich fünf Stück bestellt zu je ca. €9,–.
  5. Propeller Gemfan 5×3 von Banggood (Link →)
    oder Gemfan 6×3 für mehr Power (Link →)
    Auch hier ist es besser, mehrere Packungen á vier Stück zu je ca. €2,– zu ordern.
  6. ESCs Afro (Hobbyking Link →)
    Besser fünf Stück bestellen!
  7. LEDs: Ring (Banggood Link →) und Streifen (Link →)
  8. FrSky Taranis (Banggood Link →)
  9. Flugakku(s) 1300mAh 3S 45–90C LiPo (Hobbyking Link →)
  10. FPV-Kamera (Surveilzone Link →)

Der Preis

Zählt man alles zusammen, ergeben sich folgende ungefähre Preise:

  • Alle Bauteile wie oben, ohne Fernsteuerung, EmpfängerReceiver. Empfänger. Das Bauteil, das die Steuerbefehle der Fernsteuerung empfängt und per PPM oder S.BUS Signal durch die Servokabel an die Servos und ESCs des Modells gibt. Bei FPV Anwendungen ist der Video-Empfänger gemeint, der am Boden das B... More und Akkus: €181,–
  • Alles inkl. Taranis, D4R-II und drei Akkus: €496,–
  • Zu guter Letzt fehlt noch eine Videobrille oder Monitor für €60,– bis €400,– und ein Ladegerät für vielleicht €40,–.

D4R-II flashen

Zu allererst habe ich den Empfänger mit einer neuen Firmware geflasht, die es gestattet, mehr als sechs Kanäle per CPPM auszugeben. Im CPPM Modus reicht ein einziges Servokabel aus, um den Empfänger mit dem Naze-Board zu verbinden. Leider ist im Auslieferungszustand des D4R-II die Länge eines Frames mit 17ms ein bisschen zu kurz, um auf diese Weise alle acht Kanäle zu benutzen. (Video dazu →) Also Bietet FrSky eine Firmware an, die die Frame-Länge aus 27ms erhöht und damit das Problem löst. Eine ausführliche Anleitung dazu gibt es in vielen YouTube-Videos und auch von FrSky selbst als PDF-Dokument: How To Upgrade D4R-II.

Warum sollte man für einen MiniQuad mehr als fünf Kanäle benutzen? Muss man sich überhaupt die Mühe machen, das Naze-Board zu flashen? Ich finde schon, denn wenn man bis zu acht Kanäle zur Verfügung hat, kann man an seiner Fernsteuerung viele tolle Funktionen des Naze sehr einfach und übersichtlich direkt auf Schalter legen. Z.B. kann man die Flugzustände (flight modes) umschalten, die LEDs ein- und ausschalten, das Barometer und/oder den Kompass an- und abschalten, den Piepser zum Suchen anschalten  etc. Gepaart mit der Sprachausgabe der Taranis ergibt das schon viel Spaß!

Doch dazu später mehr! Eine vollständige Anleitung zum Programmieren →der Taranis findet Ihr übrigens auch bei uns.

Motoren anbringen

Als nächstes habe ich auf jeden Motor den kleinen Prop-Adapter geschraubt (mit blauem Schraubensicherungslack natürlich!) und die Motoren auf den Armen des ZMR250 befestigt (ebenfalls mit „LocTite“). Hier ein paar Fotos dazu:

 

Die ESCs

Um Platz und Gewicht zu sparen und um alles schick zu machen habe ich die Kabel der Motoren direkt auf die ESCs gelötet, die ich vorher aus dem Schrumpfschlauch ausgepackt habe. Dann habe ich sie mit doppelseitigem Schaumstoff-Klebeband auf die Arme geklebt und zum Schluss den ganzen Arm neu eingeschrumpft.

Rahmen und Power Distribution

Um die Stromkabel der ESCs und überhaupt die ganze Stromversorgung in Angriff nehmen zu können, baut man jetzt am besten die Grundplatte des ZMR250-Rahmens mit den roten Alu-Stangen auf, und zwar mit den längeren Schrauben, die bei dem Kit dabei sind. Wer will, kann auch schon das Naze-Board montieren. Ich habe die vier Arme ebenfalls schonmal provisorisch angebracht, damit ich alle Kabellängen richtig abschneiden kann. Welcher Arm wo angebracht wird, habe ich auf den Fotos unten beschriftet.

 

Die einfachste Methode, alle ESCs, das Video-Equipment und den Spannungssensor mit Batteriestrom aus dem Flugakku zu versorgen, ist es, ein Stück doppelseitige Platine zu nehmen, einen dünnen Streifen des Kupfers herauszutrennen und alle Kabel direkt da drauf zu löten. Dafür empfiehlt es sich, eine dicke Lötspitze zu nehmen. Anschließend kann man mit einem Stückchen Plastik eine Isolierung herstellen:

Für den Anschluss an den Akku habe ich etwas dickere Kabel verwendet. Außerdem habe ich zwei kleine JST-Stecker zusätzlich auf das selbstgebastelte „Power Distribution Board“ gelötet, um die Videokamera zu versorgen und den Sensor-Eingang des Naze-Boards. Dann kann man auch schon die untere Rahmenplatte montieren! Dabei sollte man drauf achten, dass keine Kabel zwischen den Armen und dem Rahmen eingequetscht werden. Es ist ein bisschen fummelig, alle diese Schrauben und Arme festzuhalten, ohne dass sie auseinanderfallen, aber es geht!

Zum Schluss habe ich den XT60-Stecker an die Anschlusskabel gelötet. Dafür habe ich sie auf ca. 7cm abgeschnitten. Nicht vergessen, vorher den Schrumpfschlauch auf die Kabel zu stecken! Zum Schluss habe ich nochmals auf Kurzschlüsse getestet und dann die ESCs mit einem Servotester angetestet.

Das Naze-Board

Hier zeige ich nochmal, was an welchen Pin angeschlossen wird. An mein Naze-Board habe ich alle Pins drangelötet. Dadurch braucht es mehr Platz. Aber die Verbindungen sind leichter zu trennen, falls man sich vertut.

Buzzer

Der Buzzer ist sehr nützlich, um den Quad zu finden, falls man nicht genau weiß, wo er abgestürzt ist. Dann kann man ihn per Fernsteuerung aktivieren. So wird er angeschlossen:

Empfänger

Um den Empfänger an das Board anzuschließen reicht ein einziges female-to-female Servokabel aus. Beim D4R-II müssen die Pins von Kanal 3 und 4 mit dem kleinen Jumper kurzgeschlossen werden, um ihn in den CCPM-Modus zu versetzen. Das Servokabel kommt dann an den Kanal 1:

Telemetrie

Um sich per Telemetrie einige wichtige Daten wie z.B. die Batteriespannung auf der Fernsteuerung anzeigen lassen zu können, muss man den Telemetrie-Port des D4R-II Empfängers mit dem richtigen Pin des Naze-Board verbinden. Man braucht tatsächlich nur das grüne Kabel des von FrSky mitgelieferten Steckers zu benutzen, denn der -Pol ist bereits durch das Servokabel verbunden. Die drei restlichen Litzen kann man eigentlich abschneiden:

LEDs

Wenn man die WS2811 oder WS2812 LEDs am Naze-Board benutzen will, muss man den „Data In“-Anschluss des ersten LED-Elements mit dem RC-Pin 5 auf dem Naze-Board verbinden.

Die Spannung zum Betrieb der LEDs kann man aus einem der Servostecker der ESCs entnehmen, da nur ein ESC nötig ist, um das Naze-Board und den Empfänger zu betreiben. Wichtig ist, dass diese LEDs das Steuersignal nur als solches erkennen, wenn seine Spannung fast die gleiche ist wie die, mit denen man die LEDs betreibt (die am Vin-Anschluss der LEDs). Deshalb ist es manchmal nötig, zwischen den Pluspol des ESCs und den Vin-Anschluss der LEDs eine Diode einzusetzen, um so die Spannung ein bisschen zu reduzieren. Wer trotzdem Probleme mit flackernden LEDs hat, sollte auf einen eigenen kleinen BEC zurückgreifen, um die LEDs mit Spannung zu versorgen. Link zur Original-Dokumentation →

Batteriespannung

Zum Messen der Spannung des Flugakkus werden zwei Kabel an diese Pins auf dem Naze-Board angeschlossen. Dabei unbedingt + und beachten, da sonst das Board frittiert wird. Dieser Eingang kann auf dem Naze32 Board bis zu 25V oder 6SS bezeichnet die Anzahl an Zellen, die in einem LiPo-Akku seriell hintereinander geschaltet sind. Mit jeder Zelle steigt die Spannung des Akkupacks dabei um 3,7V. Ein 1S-Akku besteht demnach aus einer Zelle und hat die Spannung 3,7V, ein 2S-Akku aus ... More Akkus aushalten. Andere Boards können z.B. nur bis zu 3,3V vertragen – hier muss man dann einen Spannungsteiler einbauen.

Empfänger und Naze einbauen

Den Empfänger habe ich mit etwas Klettband unter dem Naze-Board befestigt. Für die Telemetrie habe ich ein extra kurzes Kabel gelötet. Beim Anschließen der vier Stecker von den ESCs an das Naze-Board muss man auf die richtige Reihenfolge achten! Bei ESC 2 und 3 habe ich das rote Kabel aus den Servosteckern herausgezogen, den Kontakt zurückgebogen und mit Schrumpfschlauch am Kabel festgemacht, damit das Naze Board nur vom ersten ESC mit 5V versorgt wird. Auch beim 4. ESC habe ich das rote Kabel aus dem Servostecker herausgezogen, damit ich es als Spannungsquelle für die LEDs benutzen kann (s.u. „LEDs einbauen“).

FPV-Kamera und -Sender

Einbauen

Die kleine FPVFirst Person View. Sicht aus der ersten Person. Bezeichnet im Modellbau heutzutage das Fliegen eines Modells, meist eines Quadrocopters oder Motorseglers, indem man durch eine Videobrille guckt und allein das Bild sieht, das eine auf dem Modell befes... More Bordkamera wird mit den M2 Nylon Abstandhaltern an der kleinen Schwarzen Frontplatte des ZMR250-Rahmens befestigt. Dabei habe ich sicherheitshalber einen kleinen Tropfen Heißkleber auf den Quarz gegeben, damit er sich nicht losrüttelt. Außerdem muss der nutzlose Rand aus unbenutzter Platine rund um die Kamera abgetrennt werden. Die überstehenden Gewinde der Nylon Spacer habe ich abgeschnitten, weil die Kameraplatte sonst an den roten Alu-Pfosten des Rahmens anstößt.

Nachdem ich die nötigen Öffnungen in das Plastik um den Videosender herum ausgeschnitten hatte, konnte ich die Verkabelung der FPV-Sachen herstellen. Auch hier habe ich einen kleinen JST-Stecker verlötet, der zu dem an der Power-Verteiler-Platine passt. Ich habe alles so befestigt, dass es unter der oberen Rahmenplatte des ZMR 250 befestigt ist.

Einstellen

Vor dem endgültigen Einbau der oberen Rahmenplatte mit den FPV-Sachen habe ich an die Kamera das kleine zusätzliche Board angeschlossen, mit dessen Hilfe man in das Menü der Kamera kommt. Dort empfiehlt es sich, einige Einstellungen an der Bildqualität des Videos vorzunehmen, um günstige Bedingungen zum FPV-Fliegen zu haben. (Lässt man den Objektivdeckel auf der Kamera, kann man die Menüs besser lesen.) Meine Einstellungen sind auf den Fotos unten zu sehen:

LEDs enbauen

Die bunten LEDs einzubauen war etwas fummelig, weil jetzt schon beinahe der gesamte Platz von irgendwelchen Kabeln verbraucht war. Doch ich habe noch mehr reinbekommen:

Fertig gebaut!

So, der kleine Quad ist fertig! Er wiegt mit 1300mAh-Akku 509g und ohne Akku 394g. Jetzt geht’s daran, ihn zu programmieren.

 

CleanFlight

Zum Programmieren des Naze32 benutze ich CleanFlight. Ich finde es übersichtlicher und irgendwie moderner als BaseFlight. Man kann es umsonst für Windows und Mac OS X auf der Seite cleanflight.com herunterladen →, und zwar als App für Googles Chrome-Browser. Toll! Eine vollständige Anleitung zum Programmieren →der Taranis findet Ihr übrigens auch bei uns.

Wenn man das Naze Board per USB mit dem Rechner verbunden hat, klickt man oben in der Menüleiste auf Connect, um die Software zu verbinden. Bevor man dies tut, sollte man aber ein Update der Firmware auf dem Board durchführen. Dazu muss man zwar das USB-Kabel verbinden, aber nicht auf den Connect-Knopf in der Software klicken. Denn nur im Startbildschirm finden sich der Reiter „Firmware Flasher“. Dort muss man aus der Liste unbedingt das richtige Board auswählen!

Nun kann man sich verbinden und alle Einstellungen nach seinen Wünschen vornehmen. Ich zeige hier für jeden der Reiter, wie ich mein Naze Board konfiguriert habe und erkläre kurz, warum.

Im Reiter „Ports“

muss man FrSky-Telemetrie aktivieren, wenn man sie benutzen möchte:

Im Reiter „Configuration“

werden dann viele grundlegende Einstellungen gemacht. Receiver Mode: RX_PPM bedeutet, dass man den Empfänger mit nur einem Kabel per CPPM mit dem Naze verbindet. Battery Voltage: VBAT bedeutet, dass man zwei Pins auf dem Naze dazu benutzt, die Batteriespannung des Flug-Akkus zu überwachen. Other Features: TELEMETRY bedeutet, dass das Naze-Board Telemetriedaten an einem bestimmten Pin ausgibt. Verbindet man diesen mit dem FrSky D4R-II, so erhält man viele Werte auf dem Display der Taranis (z.B. die Spannung des Flugakkus, s.o.!). LED_STRIP bedeutet, dass man den RC-Pin 5 dazu benutzt, die bunten LEDs anzusteuern.

Die PIDs

An den PIDs, die ja so wichtig für das Flugverhalten und das Ansprechen des Quads auf Steuerbefehle sind, habe ich nicht allzuviel an den Einstellungen geändert, die das Naze Board schon vorgab. Allerdings habe ich den Algorithmus auf die Variante „1 MultiWii (Rewrite)“ umgestellt und die Yaw-Rate auf 0,73 erhöht. Zu dem Thema PIDs in Cleanflight gibt es tausende Youtube-Videos und Ratgeber. Am Ende muss jeder selbst probieren, bis er das Ideal gefunden hat. Hier sind meine Einstellungen zum Anfangen:

Der Reiter „Receiver“

stellt Werkzeuge zur Verfügung, mit denen man sein Naze-Board und seinen Empfänger optimal aufeinander einstellt. Hier ist es wichtig, dass in der Neutralstellung der Knüppel die Werte 1500 betragen und an den Enden genau 1000 bzw. 2000 erreichen.

Im Reiter „Modes“

wird festgelegt, welche Flugzustände wie aktiviert werden. Ist keiner der Modes aus der List aktiviert, dann ist automatisch der „Acro“-Mode aktiv, sobald man das Board mittels der Steuerknüppel scharfgeschaltet hat. Möchte man lieber mit einem Schalter an der Funke das Board armen, stellt man hier einen Bereich dafür beim ersten gelisteten Mode „Arm“ ein.

Im Reiter „LED Strip“

werden die LEDs  programmiert. Hierzu gibt es eine tolle Anleitung → und viele gute YouTube-Video →s. Grob gesagt ist es so, dass man im „Wire Ordering Mode“ alle LEDs in der Reihenfolge in das Schachbrett einträgt, in der man sie verkabelt hat. Dabei stellt das Schachbrett ungefähr dar, wo am Quad sich die jeweiligen LEDs befinden. Nach dem Verlassen des Wire Ordering Modes legt man für jede eingetragene LED fest, in welche Richtung sie zeigt (Nord, Ost, Süd, West, oben, unten oder eine beliebige Kombination). Und dann weist man jeder LED eine Funktion oder Farbe zu. So sieht es bei mir aus:

Fernsteuerung programmieren

vollständige Anleitung zum Programmieren →der Taranis

Er fliegt!

Bilder

Über den Autor

Till

Einer der Macher von Copter Cologne. Im „echten Leben“ Filmton-Mensch. Interesse an Basteleien jeglicher Art schon als Teenager.

Alle Beiträge von Till →

6 Comments

  1. MarcoMarco08-23-2015

    sehr cool! Da bin ich ja mal gespannt, wenn wir es schaffen mal zusammen zu fliegen. Aber bis ich meinen Copter zusammen habe wird es (leider) noch nen bisl dauern…

    • TillTill08-23-2015

      …Wir haben ja auch noch unsere Äutokes!

  2. […] zu der  Bauanleitung → für einen Mini Racing FPV Quadcopter will ich hier beschreiben, wie ich meine FrSky Taranis X9D […]

  3. JenzJenz12-08-2015

    Habt Ihr vergessen die Antenne zu erwähnen? Ich finde im Text dazu leider nichts – nur das fertige Bild. Könnt Ihr hierzu noch etwas Hilfestellung geben? Danke.

  4. rptech1987rptech198704-03-2016

    Woher bekomme ich die Kleinigkeiten wie zb die Kupfer Platinenstückchen

  5. Cedric JungCedric Jung12-08-2016

    Hi,
    Ich habe vor mich an dieser Anleitung zu orientieren um mir meinen eigenen Quadrocopter zu bauen. Allerdings hab ich noch ein par Fragen:
    1. Ich würde den Quadrocopter gerne so verwenden dass ich einerseits per FPV fliegen kann, oder aber auch eine Xiaomi o.ä. dranhängen kann um ein par Aufnahmen aus der Luft zu machen, geht das?
    2. Welche und wie viele Kabel wurden verwendet und wo bekomm ich die her? (In der Zutatenliste sind keine und würde ungern was falsches kaufen)
    3. Wie Rptech1987 schon gefragt hat, welche Abstandhalter etc wurden verwendet?

    Würde mich über jede Antwort freuen
    Cedric

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