Lange Zeit hatte ich schon vor mir mal eine Drohe einen Quadrocopter selber zu bauen, jedoch schreckte mich lange Zeit dabei die Komplexität des Themas ab. Denn man schraubt nicht nur zusammen, sondern ein großer Teil wird auch gelötet. Oder das Kalibrieren am Computer gegen Ende eine Herausforderung. Aber wenn man sich vorher gut in die Sache einliest geht auch das recht problemfrei.
In diesem ersten Teil der Artikelserie „Quadrocopter selber bauen“ möchte ich zunächst nur auf die Teile eingehen die man zum Bau benötigt, und eine kleinen Ausblick auf die Kosten die eine solche Drohne mit sich bringt.
Der Frame
Der Frame – wahrscheinlich besser als der Rahmen bekannt – wird später einmal alle wichtigen Komponenten deines Quadrocopters in sich vereinen.
Der zunächst wichtigste Punkt ist dabei die Wahl des richtigen Rahmens seines Quadrocopters. Dabei ist die erste Frage die du dir hierbei stellen solltest: Möchtest du dir einen Tricopter, Quadrocopter oder vielleicht sogar einen Hexacopter bauen?
Die Wahl des Rahmens beeinflusst außerdem später auch einmal einen Großteil der Komponenten die noch folgen.
Für den Anfang würde ich den Quadrocopter zum Bauen vorschlagen, denn er ist nicht nur der gängigste und einfachste Einstieg in dieses vielfältige Hobby. Auch die Frames sind recht günstig, weswegen ich auf diesen auch das Hauptaugenmerk legen möchte.
Du bist dir also nun sicher, dass du einen Quadrocopter bauen möchtest. Jetzt kommen wir schon zu der zweiten Frage, die du dir stellen solltest: Welches Material möchtest du für deinen Quadrocopter verwenden?
Die gängigsten Materialien zum Bau eines Quadrocopters sind heutzutage Carbonfaser oder mit Nylon verstärkter Kunststoff. Ich persönlich entschied mich bei meinem Quadrocopter für Carbonfaser, da mir dieses Material optisch unheimlich gut gefällt.
Ich habe mich für einen Rahmen aus Carbonfaser von der Firma GEPRC entschieden.
Carbonfasern zeichnen sich vor allem durch ihre große Steifigkeit, Stabilität und ihr geringes Gewicht aus. Allerdings stellt die Steifigkeit hier auch eine Schwäche da, denn bei einem Crash wird die Carbonfaser voraussichtlich brechen, da die Stabilität überschritten wird. Auch die Graphit-Struktur (sp2 Hybridisierung) ist ein Nachteil der Carbonfaser, denn dadurch ist diese leitfähig. So kann es dazu kommen, dass zum Teil die elektronischen Komponenten extra isoliert werden müssen, damit diese nicht in Kontakt mit dem Rahmen kommen – sonst könnte es nämlich zu einem Kurzschluss kommen.
In Punkto Steifigkeit kann jedoch der Kunststoff punkten, denn dieser kann sich (wenn du Glück hast) in Crashsituationen weg biegen anstatt zu brechen. Außerdem sind Rahmen aus Kunststoff deutlich günstiger als Rahmen aus Carbonfaser.
Der Rahmen kostet dich zwischen 15 – 40 Euro.
Der Flightcontroller
Der Flightcontroller ist das Herzstück des Quadrocopters, hierbei handelt es sich um einen kleinen Computer der zwei wichtige Aufgaben erfüllen muss:
- Er sorgt für die Balance im Flug, das heißt, dass er sich darum kümmert, dass der Quadrocopter immer waagrecht fliegt – dies schafft er mithilfe seines Gyroskops.
- Außerdem verarbeitet der Flightcontroller die Signale, die von der Funkfernsteuerung kommen und wandelt diese in Befehle für die Motoren um.
Übrigens kannst du hier auch eine Reihe von LED-Beleuchtungen, Buzzern usw anschließen. Darauf werde ich aber noch einmal in einem anderen Beitrag der Artikelserie genauer eingehen, da dies hier den Rahmen sprengen würde.
Für einen gescheiten Flightcontroller kannst du mit ca 20-35 Euro rechnen.
PDB (Power Distrubution Board )
Die Aufgabe des PDBs ist zum einem – wie der Name einem schon verrät – die Energie auf alle Verbraucher im Quadrocopter zu verteilen. Außerdem ist es seine Aufgabe die Spannung der Energiequelle (Akku) zum Beispiel auf 5 Volt herunter zu breche, damit auch der Flightcontroller beispielsweise mit Strom versorgt werden kann – denn dieser verträgt nur in den seltensten Fällen mehr als 5 Volt.
An das PDB werden übrigens auch alle ESCs angelötet, denn dort wird auch die Kraft des Akkus ungefiltert an die ESC weitergereicht damit die Motoren das volle Potential aus dem Akku ziehen können.
PDBs sind relativ günstig, da es sich hier eigentlich auch nur um recht einfache Schaltkreise handelt. Selten zahlst du für das PDB deutlich mehr als 10 Euro. Manchmal ist das PDB auch direkt beim Frame dabei.
ESC´s – der Geschwindigkeitscontroller
Die Aufgabe des ESC ist die Geschwindigkeit der Motoren zu steuern. Das ESC bekommt sein Signal dabei vom Flightcontroller und wandelt dieses dann in ein PWM Signal um, mit diesem Signal wird dann der Motor angesteuert.
Die Anzahl an ESCs orientiert sich dabei an der Anzahl der verwendeten Motoren: Hast du 4 Motoren, brauchst du auch 4 ESCs.
Die Preise beginnen bei etwa 10 Euro pro Stück. Mittlerweile gibt es aber auch Platinen wo direkt 4 ESCs eingebaut sind, diese starten bei etwa 30 Euro.
Die Motoren
Wenig überraschend treiben die Motoren die Propeller an, welche letztendlich den Schub liefern um abheben zu können.
Brushlessmotoren bilden mittlerweile den Standard. Diese Art der Motoren kommen ohne Kohlen aus, so gibt es nur noch an der Achse selbst Verschleiß; hierdurch kann der Rest des Motors mehr oder weniger ewig halten.
Ein weiterer Vorteil ist es, dass ohne die Kohlen auch höhere Drehzahlen erreicht werden können, da eine Quelle für den Reibungsverlust weg fällt.
Bedingt durch ihren Aufbau sind dafür Brushlessmotoren teurer: sie beginnen bei etwa 9 Euro nach oben gibt es natürlich kaum Grenzen. Doch auch für kleines Geld bekommst du schon sehr gute Motoren.
Fernsteuerung und Empfänger
Hier gibt es nicht viel zu erklären: Im Grunde gibt die Fernsteuerung deine Befehle an den Empfänger in deinem Quadrocopter weiter, wo der Empfänger letztendlich das Steuersignal weiter an den Flightcontroller gibt und dieser leitet es an die ESCs weiter.
Für den Einstieg würde ich dabei die Flysky i6x Fernsteuerung und den Flysky X6B Empfänger empfehlen. Diese bekommst du im Bundle zum Teil schon für knapp 40 Euro.
Ich benutze dieses Setup selber und hatte bisher eigentlich auch noch nicht das Bedürfnis auf etwas anderes umsteigen zu wollen. Aber ich werde auch auf diese Baugruppen in einem separaten Artikel der Artikelserie nochmal ausführlicher eingehen.
Akku
Das Kraftpaket deines Quadrocopters ist sein Akku. Hierbei handelt es sich eigentlich immer um einen „Lipo“ oder anders ausgedrückt ein Lithium-Polymer-Akkumulator.
Diese Akkus zeichnen sich durch ihr geringes Gewicht, die variable Baugröße, großes Speichervermögen und ihre Belastbarkeit aus. Allerdings sind sie auch recht empfindlich, so reicht zum Beispiel aus diese einmal Tiefen zu entladen und es entstehen beinahe sofort irreparable Schäden am Aufbau des Akku. Aber auch der Temperaturbereich indem diese Akkus optimal operieren können sind relativ eingeschränkt: Zwischen 0°C und 60°C kann man mit ihnen gut arbeiten – alles was darüber hinausgeht wird schwierig.
Für einen guten Akku bezahlst du zwischen 10 – 20 Euro.
Propeller
Die Propeller wandeln die Drehbewegung der Motoren in den Schub für deinen Quadrocopter um damit dieser abheben kann. In welcher Form sie dir diesen Dienst leisten ist dir selbst überlassen: Denn nur du entscheidest, ob du nun 2,3,4,5 oder sogar 6 Rotorblätter pro Propeller zum Einsatz bringen möchtest.
Ich selber favorisiere dabei jedoch 3 Blätter.
Viel wichtiger ist dabei eigentlich sowieso welchen Durchmesser die Rotoren aufweisen, damit sie zum Beispiel nicht in Kontakt mit deinem Frame oder anderen Anbauteilen kommen. In den meisten Fällen wird einem in der Anleitung eine Empfehlung für den Durchmesser gegeben.
Nicht wundern: Bei den Rotoren hat sich das Inch als Maß manifestiert. Warum kann ich dir leider auch nicht sagen. ich weiß nur, dass es bei meinem Quadrocopter 5 inch Durchmesser pro Rotor sind. Vierer Packs bekommst du schon für um die 10 Euro.
FPV- System
Das FPV-System ist ein optionales Highlight beim Bau deines Quadrocopters.
Aber was ist eigentlich das FPV? Hierbei handelt es sich um die Möglichkeit seinen Quadrocopter aus der First-Person-Sicht zu fliegen – klingt ziemlich cool, oder? Ich kann dir sagen: das ist es auch!
Realisiert wird dies mithilfe einer FPV-Kamera, welche vorne an deinen Quadrocopter angebracht wird. Diese ist für das Bild zuständig, welches du später sehen kannst.
Von dieser Kamera aus wird das Videosignal entweder über einen Umweg über den Flightcontroller oder direkt zum FPV-Transmitter weitergeleitet. Die Aufgabe des FPV-Transmitters ist es das Videosignal, mit einer Frequenz von 5,8 GHz, in die Luft zu bringen.
Den letzten Schritt das Bild für dich sichtbar zu machen, erledigen dabei für gewöhnlich sogenannte FPV-Goggles. Diese kannst du dir vorstellen wie eine Art VR-Brille, allerdings kommt hier nur ein Bildschirm zum Einsatz wodurch nur ein 2D Bild erzeugt wird.
Dabei ist zudem in den meisten Brillen auch direkt ein Receiver verbaut, welcher das 5,8 GHz der Kamera Signal empfängt und wieder in ein Bild für dich umwandelt.
Aber nochmal: Dies ist wirklich optional deinen Quadrocopter zu sehen. Denn du kannst ihn auch mit Augenkontakt sehr gut fliegen. Außerdem ist das FPV Equipment relativ teuer ist. Eine gute Kamera kannst du ab etwa 15 Euro bekommen, die Brillen starten bei etwa 50 Euro, der Transmitter ist für ca 10 Euro zu haben.
Für deinen selbstgebauten Quadrocopter solltest du also 150 – 220 Euro einplanen. Allerdings gibt es auch hier noch viele Möglichkeiten zu sparen.
Ich hoffe mit diesem ersten Beitrag konnte ich dein Interesse an den Drohnen wecken. Und natürlich auch an dem Hobby des Quadrocopter-bauen.
