Antrieb für 3.5kg Hexa - Empfehlung?

[kornetto]

Hallo zusammen!

Ein guter Freund, der als Naturforscher arbeitet, benötigt einen Copter zur Beobachtung von Nistkästen für Wildvögel.
Da hier starkes Zoom benötigt wird, und noch dazu an den betreffenden Plätzen eher immer Wind vorherrscht, läuft das ganze voraussichtlich in eine Dimension die über mein bisher gewohntes Format hinausgeht, wo maximal eine GoPro mit Gimbal unten dran hängt. (~1.5kg Abfluggewicht). Daher fehlen mir hier auch etwas die Erfahrungswerte...

Das Gesamt-Budget ist leider relativ knapp, daher haben wir nicht allzuviel Spielraum was die Komponentenauswahl betrifft, d.h. es wird wohl oder übel eine Best-Effort-Budget-Lösung dabei herauskommen.
Freilich wollen wir dabei möglichst wenig Kompromisse eingehen.

Ersten Überschlagsrechnungen zur Folge läuft es sich auf einen Hexa mit Abfluggewicht von etwa 3-3.5kg hinaus.

Was die Motorisierung betrifft hab ich mal zu den Kollegen von mikrokopter.de geschielt.
Dort wird z.B. der MK3638 um stolze 69 EUR das Stück feilgeboten.
Meiner Meinung nach handelt es sich - zumindest laut Datenblatt sowie rein optisch - um einen T-Motor MS2814 KV770, den man wo anders im 4er Pack bereits um 84,90 bekommt, d.h. keine 22 EUR pro Motor.

=> Könnt ihr diesen Motor grundsätzlich empfehlen, oder sollte ich mich eher um etwas anderes umsehen?

Da mit diesem Motor bei 4s die maximale Strombelastung schon mal auf knappe 30A hochgehen kann würde ich zumindest 40A Regler verbauen.
Welchen leistbaren 2s-6s Regler für BLHeli bzw. SimonK könnt ihr hier empfehlen?
Den klassischen HK F-40A, oder doch lieber was anderes?

Bei dem angepeilten Abfluggewicht sind das dann pro Motor knappe 550-600g Schub bei Schwebegas.
Laut Motor-Datenblatt bedeutet das bei 4s dann 6x 5.5A=~33A
Um eine halbwegs vertretbare Flugzeit (10-15min) zu erreichen sollte somit der 4s-Akku zumindest 8000mAh haben.

Würdet ihr mir raten in dieser Dimension anstatt 4s gleich auf 5s oder gar 6s zu gehen?
Die Ströme sind dann ja niedriger, was Gewichtsersparnis bei Kabelquerschnitt, Stromverteiler usw. sowie geringere magnetische Einflüsse mit sich bringt. Ausserdem werden die Akkus weniger stark belastet und somit die Lebensdauer erhöht.

Soll übrigens auch Leute geben, die den genannten Motor sogar mit 5s oder gar 6s verwenden (MK gibt das auch im Shop entsprechend an)


Was meint die erfahrene Heavy-Duty-Fraktion zu meiner Situation?

vielen Dank schon mal im voraus & Gruß aus Wien,
Christian

 

[hulk]

Welche props passen denn?
Der ms2814 710kv an 4s dürfte das gleiche gewicht haben und zieht mit 11er props an 4s max 16a (gemessen) und hat so 1100-1200g schub je motor.
Der 770er zieht an 4s übrigens ca 18a mit nicht tiger props und ca 1300g schub.

 

[IntruderEvil]

Ich würde erst mal anderstrum anfangen:

1. was für ein Payload? kg
2. Auswahl des Rahmes und Gewicht
3. geplante Flugzeit - Akku - möglichst lange Flugzeit am besten auf 6S gehen
4. Preispanne
5. dann erst Kalkulation von Motoren und Props


es gibt durchaus günstige effiziente Antriebssetup. Ich hatte sehr gute Motoren von Foxtech damit hatte ich weniger Schwebestrom wie mit den Tigers.


Evlt. würde ich sogar von Hexa auf Quadrocopter gehen oder auf X8 - je nachdem wie hoch das Payload ist.


Sind die 3,5 kg schon fix vom Gewicht her? wie setzt sich das zusammen? Ideal wären 1 kg Copter, 1,5 kg Akku und 1 kg Payload.

 

[kornetto]

Vielen Dank schon mal vorab für eure Unterstützung, die ich sehr zu schätzen weiß!

Stimmt, vielleicht bin ich das ganze etwas zu direkt angegangen, also lieber mal alles der Reihe nach ;-)

Es sollen Fotos entstehen, Film ist nicht primär das Ziel.
Aufgrund der örtlichen Gegebenheiten muss ein gewisser Abstand von etwa 15-20m zum Zielobjekt eingehalten werden, welches es zu fotografieren gilt. Der Nistkasten hat eine ungefähre Würfelform mit etwa 70cm Kantenlänge, wobei der Detailgrad doch im Bereich von 5-10 mm gefordert ist
Daher besteht unweigerlich die Notwendigkeit eines Zooms.

Bei der Auswahl der Kamera sind wir vorerst mal bei einer Sony HX50 gelandet.
Diese ist günstig, verfügt neben Bildstabilisator auch über ein 30fach Zoom, welches wir bestimmt nicht vollends ausreizen können, denn das wird vermutlich selbst mit Gimbal, Vibrationsentkoppelung und Bildstabilisator bei kurzen Verschlusszeiten nicht reichen. Da jedoch 20 Megapixel zur Verfügung stehen, kann man nachträglich den geforderten Bildausschnitt vergrößern.
Die Kamera liefert über einen micro-HDMI ein Live-Out, welches zuerst mal in ein analoges A/V-Signal umgesetzt werden muss.

Die Steuerung der Kamera ist noch nicht vollends entschieden. Hier ist ein gewisser Trade-Off zwischen Preis/Gewicht/Aufwand zu finden. Konkret gibt es für die Sony entweder das GentWire Multi oder CamRemote. Beides recht kompakte, eher kostenintensive (ca. 130 EUR) kommerzielle Lösungen, jedoch relativ leicht.
Alternativ steht noch zur Debatte eine Sony-Kabelfernbedienung um etwa 50 EUR entsprechend mit PWM-Schaltern anzusteuern. Wird dann jedoch im Bereich von 40g liegen.

Als Gimbal sollte eigentlich ein gutes altes Servo-Gimbal reichen. Günstiger und leichter, für Fotos ausreichend, reichliche Stellkraft, keine Notwendigkeit für einen Controller, was wiederum Geld und Gewicht spart.

Weiters ist eine CCD-Platinen-Cam und ein Kamera-Switch vorgesehen.

D.h. abgesehen vom eigentlichen Kopter samt Rahmen, Landegestell, Elektronik und Antrieb würde ich als notwendige Nutzlast mal folgendes auflisten:
- Kamera: 272g
- Servo-Gimbal: 140g
- HDMI/AV-Converter: 20g
- Ansteuerung: 40g
- Video-Sender: 30g
- diverse Kabel: 100g

Macht in Summe mal rund 600g für das FPV-Equipment aus.
Da ich mich bei der Konzeption des Copters nicht vollends auf genau diese Kamera einschiessen möchte, sowie auch bei der Berechnung etwas Puffer übrig bleiben sollte, würde ich mal von etwa 850g Nutzlast ausgehen.

Natürlich soll das Schwebegas maximal bei 50% liegen, damit sich das Ding nicht wie eine fette Hummel fliegt.

Flugdauer: Je länger desto gut. Aber zumindest 12min sollten es schon sein, denn es kann schon mal dauern, bis man den gewünschten Bildbereich soweit im Blickfeld hat.

So, und hier beginnt die Rechnung:
- Wie viele Motoren sind nötig und welche?
Mir wäre ein Quad am sympatischsten, zumal ich mit denen mehrjährige Erfahrung mit der kompletten Bandbreite an FCs habe.
Abgesehen davon fallen diverse Kosten wie Motoren, Regler und ordentliche Props nur 4x an.
- Beim Rahmen hätte ich halt mal zu einem von den Mikrokopter-Leuten gegriffen. Sind zwar nicht günstig, aber sehr wertig und stabil ausgeführt und trotzdem nicht allzu schwer. Ausserdem bekommt man auch dort noch Jahre später Ersatzteile bzw. ist ein Alu-Profil in jedem Baumarkt zu bekommen.
- das Budget: In Summe stehen uns 2500 EUR zur Verfügung. Obwohl das im ersten Schritt gar nicht so knapp aussieht, ist es das doch, zumal auch die Grundausrüstung wie Sender (Taranis), Videomonitor, Ladegerät, usw. damit abgedeckt werden müssen.
Daher schon mal die Auswahl einer relativ günstigen Kamera (die HX50 liegt bei 210 EUR).
- Da Akkus in der Dimension schon etwas kostspieliger ausfallen als 3s2200er ;-) gehts auch hier so richtig ins Geld, wenn man zumindest 3 Akkus haben möchte.

Ihr seht schon, das ganze ist innerhalb des vorgegebenen Budget sozusagen ein Eiertanz, wo man bestimmt Kompromisse eingehen muss und nicht allzuviel Puffer einkalkulieren kann...

Freu mich schon auf eure Inputs!

Gruß aus Wien,
Christian

 

[Q-Man]

Zur Gewichtsersparniss würde ich dir raten kein Gimbal zu verbauen, sondern die Kamera in einem festen Winkel mit genügend Isolierung zu befestigen.
Bei dem Kamera Gewicht wirst du ein sehr starkes Gimbal mit entsprechendem Gewicht und Stromverbrauch benötigen.

Aufgrund der Stabilität würde ich zu einem Hexa raten.
Zusätzlich können die Motoren und die ESCs kleiner Ausfallen.

Weniger Vibrationen hast du bei 3-Blättrigen Propelllern.

Grüße Jörg

 

[IntruderEvil]

Frame würde ich auf Eigenbau setzen aber mit Aluprofilen. Passende Centerplates fräst dir hier sicher jemand aus dem Forum. Das wird schön leicht und auch kostengünstig. Gimbal leichtes Servogimbal - ich denke 1 Achs sollte da reichen läßt sich auch recht einfach selber bauen.

Die Centerplates am besten fleixbel gestalen so kann man später auf nen Hexa gehen oder nen Y6.


Wenn du von einem Payload von 800 Gramm ausgehst und den Rahmen mit 300 Gramm (ist leicht wird meist eh schwerer )einrechnest kommst auf 1100 Gramm. Dazu noch 1,5 - 2 kg Akku würde ich machen den Rest für Motoren und Regler.

dann bist bei 2600 - 3100 Gramm was gehoben werden müssen. Jetzt überlegst dir das Setup ob 4 oder 6S und guckst was preisgünstig und effektiv ist.

Jeder Motor muß nun zwischen 650 und 760 Gramm effektiv heben können. Ich würde mir dazu einfach mal die Tabellen der T-Motoren angucken und dann was passendes aussuchen.

Der wäre gut für ein 4S Setup: https://www.aerolab.de/brushless-motoren/t-motor-mn-serie/t-motor-mn3508-kv580/a-100005/

Das wäre nur meine Denkweise wie ich an die Sache rangehen würde.... macht jeder sicher ein wenig anderst.

 

[Q-Man]

Werden die Vögel durch den Krach nicht gestört?
Bei der Größe des Nest tippe ich mal auf Greiffögel. Die könnten den Kopter als Bedrohung ansehen und Angreifen.

 

[kornetto]

Grundsätzlich sollte die Geräuschentwicklung kein nennenswertes Problem darstellen.
Mein Kollege hat schon einmal letztes Jahr einen kommerziellen Drohnendienst gemietet. Die sind da mit einem 35000 EUR Ding geflogen und das hat die Vögel nicht gestört.

Auf ein Gimbal können wir hier leider nicht verzichten, da es nicht nur die vorhin genannten Nistkästen gibt, sondern auch nach oben offene Platformen, die man dann am besten direkt aus der Vogelperspektive nach unten knippst.
Abgesehen davon ist es dort meist recht windig und den daraus resultierenden Schiefstand des Kopters sollte man schon halbwegs ausgleichen können.

Die Stellkraft eines Servo-Gimbals für Bridge-Kameras ist kräftig genug um auch noch 400g schwere Kameras zu schwenken, sollte also mit den 272g der HX50 kein Problem haben. Das Gimbal selbst samt 2 Servos mit 140g finde ich relativ leicht.

Die genannten Motoren sehen in der Tat sehr interessant aus. Zwar nicht gerade günstig, aber andererseits schlägt sich die weit höhere Effizienz wiederum in längeren Flugzeiten positiv nieder, was auch die Akkus entsprechend günstiger werden lässt.
Vielen Dank für den Tipp.
Ein 10.000mAh 4S 10C Akku um rund 60 EUR und 800g würde ein Abfluggewicht etwa 2800g ergeben.

Mit den MN3508 heißt das bei einem Hexa pro Motor etwa 470g Schub bei rund 3A an 4S bei einer 13x4.4 Latte.
Rund 20A ergeben an einem 10Ah Akku bei 80% Auslastung etwa 24min Flugzeit.

Klingt in Summe schon mal sehr sehr brauchbar.

Hier würden sogar noch die Klassiker F-30A ESCs um wenig Geld ausreichen. Gehen dann halt nur bis 4S, was aber auch bei den Motoren der Fall ist.
Ist halt die Frage, wie die Regler mit 14P-Motoren zurande kommen.
BLHeli ist hier freilich Pflicht, aber sind die Regler dafür wirklich geeignet?

Die Motoren haben noch ein wenig Luft nach oben, zumal sie mit 14x4,8 bis zu einem Abfluggewicht von 3500g ausreichend sein sollten.
In dem Fall reduziert sich dann freilich die Flugdauer auf ca. 19min was auch noch immer OK ist.


Das Ganze sieht schon mal grob nach einem recht guten Plan aus.