Flexibler Semi-Racer/Chase-/Kamera-Copter: mein QR400 mit GoPro Gimbal

[olex]

Winter setzt ein, es wird Zeit für ein neues Projekt Und diesmal habe ich mir was interessantes vorgenommen. Meine Black Widow 2 hat eine Weile gedient, und erscheint mir mittlerweile etwas groß als GoPro-Träger, auch wenn sie noch problemlos portabel ist. Auf der anderen Seite fliege ich sehr gerne meinen ZMR, doch möchte ich damit manchmal schön stabile Aufnahmen machen, die einen Gimbal erfordern (zB beim Chase-Fliegen hinter Flugzeugen). Also musste ein Mittelding her.

Ich habe mich für den QR400 Rahmen entschieden. Er ist unkompliziert, robust, und mit dem simplen Klappkonzept wunderbar transportabel - alles was ich von dem nächsten Copter haben will. Die 9" Größe erscheint mir als sinnvolles Mittelmaß zwischen den 13" der BW2 und den 6" des ZMR, um beides gute Schwebezeiten sowie Flugdynamik zu erreichen.

Geplante Teileauflistung habe ich schon mal im QR400 Thread gepostet, hier nochmal:

Als FC soll die neue Entwicklung vom Nick Arsov dienen, der hier im Forum durch den AUAV-X2 bekannt ist - nämlich der XRacer V1. In Kürze für die die es nicht kennen: eine Pixhawk-Weiterentwicklung in 36x36mm Format, dazu das passende ACSP4 PDB/PowerModul in selber Größe. Ich bin den 2. Prototypen der Black Widow V2 mit einer Pixhawk geflogen, und seit der Version 3.2 mit aktiviertem EKF hat auch der Acro-Modus recht gut überzeugt - daher denke ich, dass der XRacer sehr wohl als eine "eierlegende Wollmilchsau" der FCs für das Projekt herhalten kann Natürlich wird hier kein so perfektes Acro erwartet wie auf einem reinrassigen Racer mit F3-basierten FCs und Betaflight, aber ich denke es sollte durchaus akzeptabel werden; und es stehen alle GPS- und Autonomie-Funktionen der Pixhawk zur Verfügung.

[hr][/hr]
Der Copter ist für den Einsatz mit einer sehr breiten Palette von Lipo-Größen ausgelegt. Ehrlich gesagt bin ich selbst erstaunt, wie breit die geworden ist:

[table="align: left"]
[tr][td] [/td]
[td]Lipo name[/td]
[td]Weight[/td]
[td]AUW[/td]
[td]Hover amps[/td]
[td]Hover time[/td]
[td]TWR[/td]
[/tr]
[tr]
[td]*[/td]
[td]Multistar Race 4S 1400 40C[/td]
[td]153 g[/td]
[td]983 g[/td]
[td]8.4 A[/td]
[td]10.03 min[/td]
[td]4.0 : 1*[/td]
[/tr]
[tr]
[td]*[/td]
[td]Tattu 4S 1800 45C[/td]
[td]200 g[/td]
[td]1030 g[/td]
[td]8.8 A[/td]
[td]12.23 min[/td]
[td]4.2 : 1[/td]
[/tr]
[tr]
[td]*[/td]
[td]SLS APL Magnum 4S 1800 45C[/td]
[td]225 g[/td]
[td]1055 g[/td]
[td]9.1 A[/td]
[td]11.89 min[/td]
[td]4.1 : 1[/td]
[/tr]
[tr]
[td]*[/td]
[td]SLS XTRON 4S 2600 30C[/td]
[td]284 g[/td]
[td]1114 g[/td]
[td]9.7 A[/td]
[td]16.11 min[/td]
[td]3.9 : 1[/td]
[/tr]
[tr]
[td]*[/td]
[td]SLS XTRON 4S 3000 30C[/td]
[td]339 g[/td]
[td]1169 g[/td]
[td]10.3 A[/td]
[td]17.54 min[/td]
[td]3.7 : 1[/td]
[/tr]
[tr]
[td]*[/td]
[td]SLS XTRON 4S 3200 20C[/td]
[td]345 g[/td]
[td]1175 g[/td]
[td]10.3 A[/td]
[td]18.60 min[/td]
[td]3.5 : 1*[/td]
[/tr]
[tr]
[td]*[/td]
[td]SLS XTRON 4S 4000 20C[/td]
[td]427 g[/td]
[td]1257 g[/td]
[td]11.2 A[/td]
[td]21.40 min[/td]
[td]3.5 : 1[/td]
[/tr]
[tr]
[td]*[/td]
[td]Hacker 4S 5000 20C[/td]
[td]503 g[/td]
[td]1333 g[/td]
[td]12.1 A[/td]
[td]24.85 min[/td]
[td]3.3 : 1[/td]
[/tr]
[tr]
[td]*[/td]
[td]Multistar 4S 5200 10C[/td]
[td]433 g[/td]
[td]1263 g[/td]
[td]11.3 A[/td]
[td]27.65 min[/td]
[td]3.0 : 1*[/td]
[/tr]
[tr]
[td]*[/td]
[td]Tattu 4S 6750 25C[/td]
[td]605 g[/td]
[td]1435 g[/td]
[td]13.3 A[/td]
[td]31.65 min[/td]
[td]3.0 : 1[/td]
[/tr]
[tr]
[td]*[/td]
[td]Multistar 4S 8000 10C[/td]
[td]643 g[/td]
[td]1473 g[/td]
[td]13.7 A[/td]
[td]34.96 min[/td]
[td]3.0 : 1[/td]
[/tr]
[tr]
[td]*[/td]
[td]Multistar 4S 10000 10C[/td]
[td]804 g[/td]
[td]1634 g[/td]
[td]15.8 A[/td]
[td]38.07 min[/td]
[td]2.7 : 1[/td]
[/tr]
[tr]
[td]*[/td]
[td]Multistar 4S 16000 10C[/td]
[td]1290 g[/td]
[td]2120 g[/td]
[td]22.7 A[/td]
[td]42.29 min[/td]
[td]2.1 : 1[/td]
[/tr]
[/table]

Die mit "*" markierten Lipos geben nicht genug Strom her für Dauervollgas, sind also eher ungeeignet bzw. nur für langsame Schwebeflüge.

Motorleistungsdaten sind aus der Tabelle des X2212 Motors bei Flyduino bezogen. Um die Akkudaten durchzurechnen und die obige Grafik sowie Tabelle aufzubauen, habe ich mir einen kleinen Python-Script geschrieben - wer was damit anfangen will, findet's hier: https://gist.github.com/olexs/d4c4dabacbb5050ad5bb

Wie man sieht, sind nahezu alle handelsüblichen 4S Lipos auf dem Copter benutzbar. Mit den Racer-Lipos (4S 1800) kann man nur wenige Minuten fliegen, hat dafür eine Menge Schub für schnelle Flüge (Rennen, Chase hinter schnellen Coptern/Fliegern). Und wenn man mal länger fliegen braucht mit nicht so viel Wumms, dann schnallt man etwas in 4S 5000 aufwärts Größe drauf. Selbst abstruse Randfälle wie der Multistar 4S 16000 sind rechnerisch noch fliegbar - da scheitert's dann aber eher am Befestigen des Lipos am Copter

Tatsächlich besitzen tu ich aus der Auswahl bisher die Tattu 1800er, Hacker 5000er sowie einen Tattu 6750er. Werde also praktische Ergebnise zumindest zu den paar Größen liefern können, sobald der Copter fertig ist.

[hr][/hr]
Momentaner Projektstand: späte Konzeptphase bis frühe Einkaufsphase. Den Gimbal und das OSD habe ich hier im Forum beides gebraucht geholt, liegen schon hier. Der Rest wird langsam eingekauft... wenn die BW2 verkauft wird, könnte sich der Prozess deutlich beschleunigen

 

[EyeOfRa]

Hi Olex,

Deine Planung hört sich echt gut an. Habe auch noch ein paar arbeitslose 4S Lipos (2500-6750) hier liegen und bin schon lange auf der Suche nach einer passenden Kombi, um damit möglichst lange eine Gopro in der Luft zu halten. Auf den Q400 wäre/bin ich bisher nicht gekommen, aber Deine Zahlenspiele machen für mich Sinn.
Auch die Wahl der FC trifft absolut mein Interesse, wobei ich bisher nur APMs eingesetzt habe.

Ich bleibe am Ball und hoffe, noch einiges an Informationen von Dir erhalten zu können.

Bis dann dann

Simon

 

[Miro1971]

Abonniert

 

[Freerider]

abo......

 

[Spike]

Ich habe auch einen QR400 und habe ähnliche Überlegungen zu den Flugzeiten angestellt. leider bin ich fast den ganzen Sommer nicht zum Fliegen gekommen. Ich freu mich auf Dein Projekt und werde gespannt mitlesen.

Viel Erfolg und schöne Grüße,
Sebastian

 

[olex]

Ein Kollege (Celeritas) hat sich einen sehr ähnlichen Copter gebaut, fast identischer Aufbau zu meinem, nur ohne Gimbal und eine Pixhawk Lite als FC, mangels verfügbarem XRacer - damit nur knappe 650g Gewicht ohne Lipo. X2212 Motoren, HQ 9043 Endurance Props.

Sein erster Flug war mit dem SLS APL Magnum 1800er Lipo, Flugzeit: 8:09, 1130 mAh nachgeladen. Schwebegas bei ~7A, Vollgas 70A (Werte vom Powermodule-Stromsensor nachkorrigiert mit dem mAh Wert aus dem Lader nach dem Flug). Wenn ich das Gewicht ohne Lipo in meinem Script von 830g auf 650g reduziere, werden als 100%-Verbrauch-Schwebezeit für den SLS 1800er 14:41 berechnet - das deckt sich ganz gut mit dem Ergebnis: die Praxis-Flugzeit auf 100% Kapazität extrapoliert ist 8:09 / 1130 * 1800 = 13 min, mit dem Abzug dafür dass er nicht nur geschwebt sondern auch Vollgastests und normalen Rundflug gemacht hat.

Das macht schon mal Hoffnung, dass die Rechnungen tatsächlich hinhauen

 

[MaxWin]

Ha, array nicht sauber gebaut! https://gist.github.com/olexs/d4c4dabacbb5050ad5bb#file-mini-ecalc-py-L89

Klugscheißer bei Seite, bau endlich das Teil, will den Rahmen mal in echt sehen! Kommst du dem EasyStar dann endlich hinterher?

 

[olex]

Dem ES kam ich schon mit dem ZMR hinterher, und jetzt wird ein Gimbal hinterhergeschleppt und drum gekreist

Das Projekt hängt momentan schlicht an verfügbaren Mitteln. Wenn die BW2 oder mindestens Teile davon weggehen, geht's gleich weiter voran. Auch wenn's dann im Endeffekt am Warten auf den XRacer vermutlich scheitert, der kommt vermutlich nicht vor Mitte-Ende Dezember.

 

[Spike]

Ich flieg den QR400 mit den 18cm 6mm GFK Armen, den T-Motor MN2212 780KV V2.0, Naza V2 mit GPS als FC und HQProp 9"x 4.3.
Drunter hängt am Walkera G-3D Brushless Gimbal eine GP Hero4.

Fliege mit den Zippy 4s 5000 40C ca. 18 min. Will aber im kommenden Jahr verschiedene Konfigurationen testen und auch mal auf 10 Zoll Props gehen.

 

[AxelF]

Spike hast du ein Bild mit dem g-3D drunter?

 

[Spike]

Die vorderen Füsse sind ab, weil die gedruckten Halter gebrochen sind. Ich hoffe Du kannst etwas erkennen.
@Olex: was planst Du für Füsse/Halter? Mit den gedruckten Haltern hatte ich Probleme, da darin die Rahmenschrauben nicht richtig halten.

 

[olex]

@Olex: was planst Du für Füsse/Halter? Mit den gedruckten Haltern hatte ich Probleme, da darin die Rahmenschrauben nicht richtig halten.

Mein Plan ist simpel: gar keine Der Gimbal kommt zumindest für's erste oben drauf. Der Copter wird wenig geschwebt sodass die Kamera nach unten zeigen muss, viel mehr ist er als Chaser gedacht, und bei schnellem Vorwärtsflug ist der Gimbal oben drauf vorteilhafter (freie Sicht nach vorne). Der Akku ist dann ebenfalls oben drauf, hinter dem Gimbal, mit dem GPS/Kompass Mast irgendwo dazwischen oder an der Seite dran.

 

[gshot]

Sieht doch soweit gut aus. Aber steht schon extrem hoch wenn das gimbal so montiert ist.

Werde bei mir demnächst mal nen 10000er 4s draufpacken, sollte meine locker packen..
Komme auf über 3800gramm Schub bei einem Leergewicht von knapp 600 Gramm + den lipo von 950 Gramm bin ich dann bei 1550 abfluggewicht. Gucken welche Flugzeit dabei Rum kommt..

 

[olex]

OK, eine Planänderung hat sich ergeben: die Motoren und Props werden durch die Tiger MN2213 950kv + T9545 Prop Combo ersetzt. Gründe: Kosten und Mehrleisung/Mehreffizienz.

Celeritas hat die X2212-1000kv mit HQ Endurance Props vermessen sowie die Tiger Kombo. Die Tiger bringen am oberen Ende ~20g mehr Schub mit 0.5A weniger Strom, sind leichter, und günstiger. Komplette Messreihen bekomme ich von ihm bald, dann gibt's mehr schöne Graphen wie im 1. Post

Hatte erst Bedenken wegen der CW/CCW Gewinden... aber Tiger ist schlau, die Muttereinlagen kann man aus den Props rausnehmen und die Props auf die Motoren ganz ohne Adapter per Directmount schrauben. Das spart nochmal Gewicht und ermöglicht die Nutzung von ESCs mit aktiver Bremse ("Damped Light" bei BLHeli). Damit spricht aus meiner Sicht nichts mehr dagegen, die Kombo vorzuziehen.

 

[ManuelS.]

Aboniert!!!

 

[Freerider]

OK, eine Planänderung hat sich ergeben: die Motoren und Props werden durch die Tiger MN2213 950kv + T9545 Prop Combo ersetzt. Gründe: Kosten und Mehrleisung/Mehreffizienz.

Celeritas hat die X2212-1000kv mit HQ Endurance Props vermessen sowie die Tiger Kombo. Die Tiger bringen am oberen Ende ~20g mehr Schub mit 0.5A weniger Strom, sind leichter, und günstiger. Komplette Messreihen bekomme ich von ihm bald, dann gibt's mehr schöne Graphen wie im 1. Post

Hatte erst Bedenken wegen der CW/CCW Gewinden... aber Tiger ist schlau, die Muttereinlagen kann man aus den Props rausnehmen und die Props auf die Motoren ganz ohne Adapter per Directmount schrauben. Das spart nochmal Gewicht und ermöglicht die Nutzung von ESCs mit aktiver Bremse ("Damped Light" bei BLHeli). Damit spricht aus meiner Sicht nichts mehr dagegen, die Kombo vorzuziehen.

Da bin ich mal gespannt ! Wollte ja eigentlich mit den MT2216 900kv V2 aufbauen - aber wenn die MN2213 Combo so gut abschneidet..... gerade zu dem aktuellen Kurs.
Nur.. was machen wenn ein Motor kaputt geht (z.B. durch Fremdeinwirkung) ? Hab den 2213 950kv noch nicht einzeln gesehen ..

Mein QR400 (GFK) ist Samstag gekommen - freu Dich schon mal auf das wirklich feine Teil !!

 

[olex]

Nur.. was machen wenn ein Motor kaputt geht (z.B. durch Fremdeinwirkung) ? Hab den 2213 950kv noch nicht einzeln gesehen ..

Das ist auch eine Frage die mich etwas beschäftigt. Habe bisher noch keinen Motor kaputtgemacht bekommen, aber ausschließen kann man das natürlich nicht. Bei dem Preis ist ein kompletter 4er Ersatzset aber nicht außer Frage - ggf. kann man die Motoren dann ja auch einzeln verkaufen, wenn jemand anders vor demselben Problem steht

[hr][/hr]
Die 1. Teilbestellung für meinen QR400 ist raus - die Littlebee ESCs, HS1177 und Raceband Sender von Multirotorparts. Der Rest folgt noch diese Woche von Flyduino. Scheint ja wirklich nur der XRacer auf sich warten zu lassen

 

[olex]

Der Pixracer und das PDB sind nach wie vor noch nicht da, aber ich konnte mich trotzdem nicht davon halten, den Aufbau schon mal anzufangen

Ich habe mich dafür entschieden, den Rahmen klappbar aufzubauen, und dafür die Motorkabel seitlich an den Auslegern langzuführen. Es wäre schöner, die in den Auslegern drin zu haben - aber dann braucht es gute ~10cm extra Kabel auf der Innenseite, damit der Ausleger umklappen kann; oder man muss ein Kabelauslassloch in die Ausleger bohren. Hat mir beides nicht so gefallen, und zudem hat die Kabellänge der MN2213 + LittleBee 20A zusammen so perfekt gepasst. Das untere Deck sieht also im Moment so aus:



In die Mitte kommt das ACSP4 PDB/PM, hoffentlich passt hier die 8mm Bauhöhe - sollte gerade so gehen.

Auf dem oberen Deck ist die HS1177 auf dem 20° Mount angebracht, sowie das PlayUAVOsd und der IRC RaceBand Sender. Habe davon kein Bild, da es im Moment reines Kabelsalat ist von ungekürzten Kabeln, die erst angepasst werden wenn die FC drin ist und die genauen nötigen Längen ersichtlich.

Der Gimbal ist an der oberen Platte festgemacht. Die Lochmaße haben ganz gut gepasst



Provisorisch zusammengeschraubt ergibt sich schon mal die ungefähre Gesamtoptik:



Ohne Akku bringt der Aufbau soweit 725g auf die Waage. Mit dem Rest was noch rein muss (X4R-SB Empfänger, Pixracer FC, ACSP4 PDB/PM, GPS-Pilz mit Turm) sollte ich bei knapp 800g rauskommen, damit wäre ich durchaus glücklich. Der Schwerpunkt haut mit dem 4S 5000 (auf dem Bild) perfekt hin.

Laut Nick sollten die Pixracer Vorbestellungen bald soweit sein, die warten noch auf Kabel, diese sollten am Anfang der kommenden Woche bei AUAV eintreffen. Hoffentlich werden die Dinger dann zeitnah losgeschickt - ich kann's kaum abwarten den Copter fertigzubauen

 

[olex]

Nach dem Zusammenbau ist mir ein Problem aufgefallen:



Die Blattspitzen der vorderen Props berühren die Gimbaldämpfung mit einigen mm Überlappung. Nicht gut. Nach dem Überlegen möglicher Lösungsansätze (Gimbal höher setzen, Ausleger verlängern) kam mir die Idee, die Motoren nach außen anzuwinkeln, Inspire-1-Style. Das habe ich auch direkt umgesetzt (ein hoch auf 3D Drucker!):



Die Motoren sind alle 8° nach außen angewinkelt. Schubverlust beträgt lediglich 1% (da cos(8°)=0,99), die Blattspitzen sind sauber weg vom Gimbal (auch wenn sie nach unten oder oben biegen), und zusätzlich sollte der Aufbau Vorteile beim GPS Hold haben (weniger laterale Einwirkung bei Roll/Pitch Korrekturen) sowie den Vortex-Ring-Stadium im senkrechten Abstieg verhindern.

Zusammen mit den gedruckten Ausleger-Bumpern für den QR400 hat sich das Gesamtgewicht um 5g erhöht. Nochmal ein Gesamtbild vom aktuellen Stand:

 

[iDaniel]

Hi Olex schicker copter, die mn2213 kannte ich noch garnich. Unterscheiden die sich viel zu den mn2212 920kV?