Fernsteuerung für Drohne

Mahlzeit!

Nachdem mein Projekt mit dem gedruckten Modellflugzeug soweit ganz gut funktioniert will ich die Erfahrungen daraus nutzen, um eine Drohne zu bauen.

Nun kam mir jedoch der Gedanke, die Drohe könnte ich ja gleich noch mit ein paar extra Features ausstatten. So habe ich hier noch ein GPS rumliegen, ein Gyroskop und noch ein paar Spielsachen. Warum also nicht gleich die ganze Fernsteuerung über den Arduino realisieren? Funk Sender und Empfänger habe ich schon gesehen. Die liefen alle mit 2,4 GHz. Ich denke, da die Drohne ja nicht so weit weg fliegen soll, wie ein Modellflugzeug, sollte das ausreichend sein. Ich habe ja noch keine Erfahrung damit, aber vielleicht kann mir ja auch jemand sagen, wo die Reichweite von diesen Modulen realistisch liegt?

Was mich jetzt besonders reizen würde, gibt es solche Module auch mit anderer Frequenz? Die Fernsteuerung meiner Modellflugzeuge werden da über einen Quarz eingestellt. Gibt es das auch bei solchen Modulen? Denn es würde mich interessieren, dass die Drohne nicht nur die Signale von der Fernsteuerung empfängt, sondern auch gleich noch Daten sendet. Höhe, Geschwindigkeit, Position, Akkustand usw. Wenn das funktioniert und die Drohne auch ordentlich fliegt, könnte ich noch mehr Sensoren einbauen. Der Antrieb, welchen ich derzeit im Auge habe, sollte um die 2,5 Kg tragen können. Im Normalfall sollte da also noch einiges an Luft nach oben sein, was ich so alles einbauen kann. Es wäre aber auch cool, wenn das Ding die Daten gleich senden würde. Speichern kann ich sie natürlich auch, aber so eine Live-Übertragung hätte schon was.

Lässt sich das realisieren?

Zitat:

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Zitat von hirnfrei

Mahlzeit!

Nachdem mein Projekt mit dem gedruckten Modellflugzeug soweit ganz gut funktioniert will ich die Erfahrungen daraus nutzen, um eine Drohne zu bauen.

Nun kam mir jedoch der Gedanke, die Drohe könnte ich ja gleich noch mit ein paar extra Features ausstatten. So habe ich hier noch ein GPS rumliegen, ein Gyroskop und noch ein paar Spielsachen. Warum also nicht gleich die ganze Fernsteuerung über den Arduino realisieren? Funk Sender und Empfänger habe ich schon gesehen. Die liefen alle mit 2,4 GHz. Ich denke, da die Drohne ja nicht so weit weg fliegen soll, wie ein Modellflugzeug, sollte das ausreichend sein. Ich habe ja noch keine Erfahrung damit, aber vielleicht kann mir ja auch jemand sagen, wo die Reichweite von diesen Modulen realistisch liegt?

Was mich jetzt besonders reizen würde, gibt es solche Module auch mit anderer Frequenz? Die Fernsteuerung meiner Modellflugzeuge werden da über einen Quarz eingestellt. Gibt es das auch bei solchen Modulen? Denn es würde mich interessieren, dass die Drohne nicht nur die Signale von der Fernsteuerung empfängt, sondern auch gleich noch Daten sendet. Höhe, Geschwindigkeit, Position, Akkustand usw. Wenn das funktioniert und die Drohne auch ordentlich fliegt, könnte ich noch mehr Sensoren einbauen. Der Antrieb, welchen ich derzeit im Auge habe, sollte um die 2,5 Kg tragen können. Im Normalfall sollte da also noch einiges an Luft nach oben sein, was ich so alles einbauen kann. Es wäre aber auch cool, wenn das Ding die Daten gleich senden würde. Speichern kann ich sie natürlich auch, aber so eine Live-Übertragung hätte schon was.

Lässt sich das realisieren?

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hi,
klar lässt sich das realisieren, ist vor allem eine Frage des Geldes 8)
Im 2.4GHz Bereich arbeitet z.B. XBee/XBee pro, letzteres hat angeblich bis 40km Reichweite. Beide wandeln einfach nur ein serielles UART-Signal in ein Funksignal um - und wieder zurück.
Ich habe zwar XBee noch nicht selber ausprobiert, aber ich stelle es mir von der Programmierung her grundsätzlich ähnlich vor wie die HC-05 BT-Module, die das eben nur auf einem anderen Frequenzband machen.

War auch immer schon mal meine eigene Projektidee, samt Greifer zum Transportieren von Lasten, habe es dann aber wegen der Komplexität, der notwendigen Redundanz von Sicherheitssystemen, den flugrechtlichen Bestimmungen und den Kosten nicht mehr weiter verfolgt, und im Vergleich zu fertigen Geräten sicher selbstgebaut nicht billiger.... :-/
https://www.youtube.com/watch?v=D_h1UIU1Awc

Die XBee sehen ja schon sehr nett aus :).

Mir geht es bei dem ganzen letzten Endes nicht ums Geld sparen. Ich liebe es einfach Modellflugzeuge zu bauen. So ein Ding kaufen, auspacken und fliegen ist zwar auch schön, aber nicht so ganz das, was ich haben will. Ich will mich an den Computer setzen und so ein Ding selbst entwerfen. Da wäre auch schon der nächste Punkt bezüglich fertiger Drohnen. Die sehen, meiner Meinung nach, alle sehr bescheiden aus. Für mich soll so eine Drohne dann auch wirklich nach etwas aussehen. Bei meinem Projekt habe ich jetzt zum Beispiel eine V-22 als Grundform genommen und etwas angepasst.

Anhang 33407

So sieht der Grundentwurf dann aus. Da müssen natürlich noch die Motoraufhängungen und das alles dran. Das kommt dann, wenn ich die Teile hier habe und vermessen kann. Das Modell habe ich gerade im Drucker. Allerdings in klein, um es mal in die Hand nehmen zu können. Da ist noch viel dran zu tun, bis es dann mal fliegen kann. Aber das macht für mich den Reiz eben aus.

Damit etwas wirklich von A nach B zu transportieren ist bei uns tatsächlich so eine Sache. Autonom fliegen darf es meines Wissens nach dafür schon mal nicht. Das heisst dann aber auch, man müsste eine Kamera einbauen und eventuell die Bilder mittels mobilem Internet versenden und das Ding auch so steuern. Sollte machbar sein, aber dann hat man wieder das Problem, ist eine Kamera drin, die Bilder streamt, dann gelten wieder andere Bestimmungen. Was man machen könnte, wäre hinter dem Teil her zu laufen und es so zu steuert. Ist im Strassenverkehr auch wieder so eine Sache und ganz ehrlich, dann macht es auch keinen Sinn, wenn man eh zum Ziel laufen muss. Da ich meine Modelle aber sowieso nur auf dem Feld fliege, habe ich da keine grossen Probleme und derzeit ist auch kein Einsatz einer Kamera angedacht.

das ist ziemlich genau, was ich inzwischen auch darüber denke - der Rattenschwanz für das, was da noch hinten dran hängt, ist enorm. XBee ist jedenfalls eine gute Basis dafür.
Und immerhin, wie ein Mathematiker sagen würde: das Problem ist lösbar.


PS,
ich würde 6 Rotoren nehmen, aus Sicherheitsgründen, wenn 1 in luftiger Höhe mal ausfällt...

Davon gehe ich auch aus. Es gibt keine Probleme, nur Lösungen ;).

Das schöne an den ganzen Modulen und Arduinos ist in meinen Augen ja, selbst wenn das aktuelle Projekt dann doch scheitern sollte, aus welchen Gründen auch immer, die Dinger sind nicht verloren. Baut man eben etwas anderes damit. Da finde ich Komplettlösungen schon deutlich bescheidener. Ich habe hier einiges an Fertigfliegern rumliegen. Zumeist Coaxial-Hubschrauber. Da wäre ja auf dem Bord eigentlich alles, was ich brauchen könnte. Aber, ich kriege das ja nicht runter. Die Module sind so klein, also meine Wenigkeit kriegt da nichts entfernt. Heisst also, wenn da was zu Bruch geht, was man nicht mehr repariert bekommt, oder es schlicht keine Ersatzteile dafür gibt, dann kann man das Gerümpel eigentlich wegwerfen. Okay, ich könnte mir zum Beispiel einen neuen Coaxial-Heli bauen, aber der kann dann trotzdem nur genau das, was die alte Variante auch kann. Mit den ganzen Modulen kann ich, falls das Projekt denn glückt, da Stück für Stück immer mehr reinbauen. Dabei muss es ja nicht einmal bei der Steuerung über Fernbedienung bleiben. Ein Pi mit einer gut trainierten KI, da würden sich auch interessante Spielchen mit treiben lassen. Ist eben der Vorteil vom Eigenbau.

Mein Drucker zeigt es ja immer wieder. Das ist ein sehr günstiges Modell, druckt aber sehr präzise. Sein niedriger Preis wird jedoch durch nicht immer ganz einwandfreie Teile erkauft. Aber was solls? Da ich das ganze Ding selbst zusammengebaut habe, weiss ich auch genau, wie ich es wieder zerlege und mittlerweile habe ich damit schon einige Modifikationen gedruckt, welche den Druck immer besser macht. Also den Druck an sich nicht, aber die Zuverlässigkeit und wenn etwas kaputt geht, dann weiss ich auch wie ich es wieder repariere. Bei meinem Multifunktionsdrucker ist das eine ganz andere Welt. Der gab mir kürzlich eine Fehlermeldung aus und ich hatte nicht im Ansatz den Plan, wo ich den Fehler finde und musste mühevoll daran herumdoktern, bis der wieder lief. Eigenbau ist in meinen Augen mit vielen Vorteilen verbunden.

Was den Einsatz von sechs Motoren angeht, da habe ich mir auch schon Gedanken drum gemacht. Ein Ausfall ist immer ein Problem und ein Backup mit Sicherheit nicht verkehrt. Aber, zwei weitere Motoren bedeuten auch wieder mehr Gewicht. Also zwei Motoren, zwei Luftschrauben, zwei Mitnehmer, zwei Regler. Dazu dann noch die unangenehme Eigenschaft, die wollen ja auch ihren Strom haben. Das geht alles zu lasten der Flugzeit. Natürlich könnte ich dafür dann mehr Akkus einbauen, die fressen dann aber auch wieder Gewicht.

Ich denke, für den Anfang verzichte ich auf ein Backup. In der Grundversion wird da sowieso nicht viel dran sein, was kaputt gehen könnte. Klar, die Form, aber da drucke ich mir bei Bedarf einfach Ersatzteile. Wenn ich dann später mehr Elektronik drin habe und das Ding auch mal in grössere Höhen aufsteigen soll, dann kann ich mir darum immer noch Gedanken machen. Da habe ich auch schon einen Plan. Ein Gesamtrettungssystem. Einfach ein Fallschirm. Der Arduino kann im Flug prüfen, um alle Motoren auch ihren Strom ziehen. Fällt einer aus, dann kann sofort der Fallschirm ausgelöst und die anderen Motoren abgestellt werden. Nutzt zwar nur etwas, wenn eine gewisse Höhe erreicht ist, aber prinzipiell sollte sich damit etwas retten lassen. Kostet natürlich auch alles Gewicht.

Und genau da haben wir es wieder. Bei einem Eigenbau kann man Planen, Probleme erkennen und lösen usw. Das macht für mich den Reiz aus ;).

Bevor da Geld für Komponeten ausgegeben wird die eventuell nicht für den Modellflug genutzt werden dürfen, wäre eine 3 monatige Probemitgliedschaft im DMFV villeicht nicht verkehrt. grade gegen Ende letzten Jahres hat sich einiges auf rechtlicher Seite getan, daß das Leben des Modelflliegers nicht grade einfacher macht.
https://www.dmfv.aero/category/recht/

Danke für den Hinweis.

mit den 6 vs 4 Rotoren würde ich dir nicht unbedingt zustimmen:
Die Traglast wird ja nur verteilt auf mehr Motoren, daher muss 1 Motor von 6 weniger Auftrieb erzeugen als 1 von 4, also weniger Drehzahl und daher auch weniger Stromverbrauch pro Einzelmotor, und man kann evt 6 schwächere und leichtere Motoren verwenden anstelle von 4 schwereren, leistungsfähigeren. Steuerungstechnisch ist es allerdings schon ein wenig aufwändiger, das stimmt.

Das ist natürlich nicht ganz falsch! Aber dennoch. Bei Flächenmodellen ist es definitiv so, dass eine höhere Anzahl Motoren die Flugzeit reduziert, auch wenn die Motoren weniger Drehzahl haben müssen.

Hier kann ich auch ein reales Beispiel nennen. Zu Beginn meiner Elektro-Flieger-Karriere habe ich viel mit den Motoren experimentiert und mir zu diesem Zweck auch ein reines Nutzflugzeug gebaut. Das war hässlich wie die Nacht, aber für Umbauten bestens ausgelegt. Zu Beginn hatte ich zwei Motoren an dem Ding. Die Flugleistung war okay, die Flugdauer mit rund sieben Minuten angemessen. Ich muss dazu sagen, ich fliege selbst nie wirklich lange. Fünf Minuten reichen mir. Es muss ja nicht bei einem Flug bleiben. Wenn ich da die Stinker nehme, die stellenweise über 30 Minuten in der Luft sind und eigentlich doch immer nur hin und her fliegen, nicht meine Welt.

Aber okay. Da ich bis dato nie ein Flugzeug mit mehr als zwei Motoren in Betrieb hatte, habe ich eben an meinen Flieger noch zwei dran geklebt. Ich war ebenfalls der Meinung, mehr Motoren, geringere Drehzahl für gleiche Flugleistung sollte zumindest eine ähnlich lange Flugzeit bedeuten. Falsch gedacht! Bereits nach ganz knappen fünf Minuten war der Saft leer. Auch die Steigung der Flugleistung war mit zwei stärkeren Motoren effizienter zu lösen, als mit vier der bisherigen Stärke. Von daher nehme ich an, zwei weitere Motoren würden die Drohne in Punkto Flugzeit ausbremsen. Ich mag mich in dem Fall irren, vielleicht ist es bei einem solchen Antriebskonzept anders. Zudem will ich bei der Drohne bürstenlose Motoren einsetzen, wohingegen ich bislang immer nur mit Bürsten verwendet habe. Da mag dann auch wieder ein Unterschied liegen.

Was die Steuerung angeht, würde ich bei sechs Motoren jetzt auch nicht so das Problem sehen. Zum Beschleunigen werden die beiden hinteren Motoren stärker angetrieben, zum Bremsen und rückwärts fliegen die vorderen. Rollen nach Rechts die drei Motoren Links stärker antreiben und andersrum. Wie es sich beim Gieren verhält, da bin ich mir nicht ganz sicher. Das weiss ich aber auch bei vier Motoren noch nicht so genau ;).

Insofern es jemand interessiert, so sieht die Kiste dann ausgedruckt aus. Natürlich fehlen noch die Motoraufhängungen. Die muss man sich dazu denken ;). Ist ca. 18cm lang.

Anhang 33409