Multicopter mit dem Arduino

Auch einen Multicopter kann man mit dem Arduino steuern. Von super kleinen Y4-Multirotor Anwendungen bis hin zu großen Octocoptern ist alles möglich.
Im Internet findet man eine Vielzahl von Lösungen. Und jede ist natürlich laut Aussage seines Erstellers die Beste. Hier Versuche ich mal einen Bereich genauer zu beleuchten. Und zwar den Bereich, der mir persönlich wichtig ist.
Ich habe mir meinen eigenen Copter zu Weihnachten geschenkt. Es handelt sich um einen Nanoscorpion von HobbyKing. So ist der augenblickliche Stand.

Aber nun der Reihe nach.

Fangen wir mal mit dem Anfang an. Zunächst einmal, was wird für einen Multicopter benötigt?

• einen Frame. Sozusagen das Skelett des Multicopters. Hier wird man von der Fülle an verschiedenen Frames quasi erschlagen.
  

Zu nächst sollte man entscheiden, was will ich mit dem Multicopter machen. Soll er nur im Innenraum fliegen, dann reichen die kleinen Framesets völlig aus.
Für Draussen sollte man ruhig eine Klasse größer einsteigen, denn die kleinen Copter sind nicht so ganz Windstabil.
Soll der Multicopter auch als Kamera oder FPV Platform dienen, muss ich nochmal eine Klasse größer werden, damit die Zuladung stimmt.
Dann folgt die Frage welchen Aufbau. Klassisch sind die Quadrocopter, also die Frames mit 4 Armen. Da gibt's es schon sehr günstige Frames für unter 10€.
Cooler sind natürlich Y Frames. Entweder als Y mit Servo für das Heck, oder als Y4 mit hinten 2 Rotoren, oder die grosse Variante Y6 mit 6 Rotoren (je 2 Rotoren pro Arm)
Für Kamera und FPV sollte man auch auf Hex oder Octocopter zurückgreifen. Durch die Vielzahl an Rotoren fliegen diese Geräte einfach ruhiger und bei Ausfall eines Rotors, kriegt man die Flieger auch noch vernünftig vom Himmel.
Nachem wir nun einen Frame ausgesucht haben, kommt der nächste Punkt.

• Motoren, Propeller und Regler

Entweder steht beim Frame dabei welche Motorenklasse dafür geeignet ist oder aber Sie fragen einfach den Hersteller des Frames. Die Empfehlungen sind meistens ein guter Startpunkt. Evt. hilft auch eine kleine Internetrecherche.
Das gleiche gilt für Propeller und Regler. Pro Motor benötigen Sie einen eigenen Regler. Auch da gibt's im INet die entsprechenden Empfehlungen pro Frame.
Es gibt spezielle Regler für Multirotoranwendungen mit einer eigenen Firmware (z.B. SimonK) Beachten Sie aber folgende Punkte:
Haben die Regler ein eingebautes BEC, dann sollten Sie dieses abklemmen. (Normalerweise reicht es den roten mittleren Anschluss aus dem Stecker zu ziehen.) Haben Sie sonst keine Stromversorgung für ihre Steuerelektronik und den Empfänger, dann darf 1 Regler davon ausgeschlossen werden.

• Flightcontroller

So jetzt kommen wir zum Arduino. Der ist das Herzstück des Flightcontrollers. Dazu brauchen wir aber noch Sensoren. Mindestens einen Gyroscop und einen Beschleunigungssensor. Ich finde die Sensorboards mit dem MPU6050 recht ansprechend, da von der Softwareseite aus diese eine weite Verbreitung haben.
Weiterhin kann man noch folgende Sensoren verwenden:
Barometer: Zur Höhenkontroller
Magnetometer: Quasi als Kompass
GPS: Um z.B. Wegpunkte anfliegen zu können, aber auch um Geschwindigkeiten zu messen
usw.
Je mehr Sensoren man an den Arduino anschliesst, umso mehr muss der natürlich arbeiten. Also etwas aufpassen, daß man den Arduino nicht überfordert.
Nun wird der Aufbau mit einem Standartarduino und den Sensorboards meistens recht abenteuerlich. Und auch nicht gerade leicht. Von der Fehleranfälligkeit mal ganz zu scchweigen.
Es gibt aber auch fertige Boards. Mein Favorit ist derzeit der Flyduino. Diesen gibt es in verschiedenen Ausführungen. Von der Nanovariante (wie in meinem Scorpion) bis zur Megavariante. Hier sind die gebräuchlisten Sensoren bereits auf dem Board integriert. Das erleichter den Zusammenbau. Aber man kann natürlich das ganze Board auch erweitern.

• Fernsteuerung

Natürlich brauchen Sie noch eine Fernsteuerung. Wenn Sie etwas neu kaufen, dann kaufen Sie bitte gleich eine 2,4Ghz Variante. diese ist deutlich Störunanfälliger als die üblichen 35MHz Varianten. Wir brauchen, um den Copter vernünftig ansteuern zu können min 4 Kanäle. Wenn Sie z.B. auch ncoh ein Kamera einbauen wollen, wäre in 5 oder auch ein 6 Kanal nciht schlecht. Also sparen Sie nicht an der Fernsteuerung. Ich persönlich steuere meinen Copter mit eine einfachen Planet T5 Steuerung von JPerkins. Bei der Anlage ist zu beachten, daß dieses eine Parkflayeranlage ist und somit nur 100m weit reicht. Allerdings ist mein Copter so klein, wenn der 10m entfernt ist, kann ich kaum noch erkennen, ob er von mir weg oder zu mir hinfliegt.

• Akkus und Stromverteilungsboards

Logisch Akkus braucht man. Ich empfehle natürlich LiPos für den Zweck. Nicht das Ladegerät mit samt Netzteil vergessen. EIne Stromverteilungsplatine kann man benutzen, man kann sich die Stromverteilung aber auch selber löten. Die Platine hat den vorteil, daß sie in den Copte rintegriert werden kann. Bei meinem Copter passte aber keine rein.

• Dies und das

Was man sonst noch alles braucht stellt man leider manchmal erst im nachhinein fest.
z.B. Klett zum Akku befestigen, Propsaver, damit die Propeller auch montiert werden können, kleine Polyamidschrauben, Muttern, Gummipuffer, damit die Flightcontroller Platine nicht mitschwingt. usw…

und last but not least,

(Kapitel noch im Aufbau)