COPTER

Einfach, billig, gut

Baupraxis: Quadrocopter aus Baumarkt-Teilen

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„Einfach, billig, gut.“ Das war mein Motto für mein neues Projekt. Ich wollte mir einen Quadrocopter bauen, der einfach aufgebaut und günstig ist. Zudem sollte er leicht in einem Rucksack zu verstauen sein und eine handelsübliche Kamera tragen können. So fing ich an und überlegte mir, wie ich diese Ziele erreichen könnte. Schnell wurde mir klar, dass sich die Transportfreundlichkeit nur durch Wegklappen der Quadrocopterarme erreichen lässt. Freilich sollten diese beim Flug fest sitzen und nicht wackeln oder vibrieren.

Der Bau

Das Grundgerüst wird aus zwei gleich großen 4-mm-Sperrholzplatten gebildet. Zwischen diesen Platten sind die vier Arme des Copters angeschraubt. Diese bestehen aus einem Alu-Vierkantstab mit 10 × 10 mm aus dem Baumarkt und sind mit zwei Eisenschrauben befestigt. Dabei handelt es sich um eine M4-Eisenschraube mit einem Senkkopf, die mit einer Mutter fixiert wird; die Senkkopfschraube lässt dem später aufliegenden Akku Raum. Die zweite M4-Eisenschraube wird in eine Einschlagmutter gedreht, die sich auf dem unteren Brett befindet.

Die Aluminiumstäbe kann man leicht mit einer kleinen Metallsäge schneiden. Die Löcher im Aluminiumstab werden am besten mit einem Bohrständer gebohrt, da diese nachher sehr genau sein müssen.

Für die Motoren…

… habe ich Halterungen aus Laminat ausgeschnitten und in den Aluminium-Vierkantstab eingeharzt. Diese können später noch zur Verschönerung lackiert werden. An den Motorhaltern werden dann die Motoren befestigt. Dabei habe ich mich für Brushless-Motoren mit 1.000 kV entschieden. Bei den Luftschraubenmitnehmer empfehle ich solche, die man mit einer Madenschraube auf der Welle befestigt. Dies hat den Vorteil, dass man die Propeller immer wieder abschrauben kann, ohne den Luftschraubenmitnehmer mit abnehmen zu müssen. Luftschraubenmitnehmer mit Spannkonus dagegen sollte man einmal anschrauben und nicht mehr abnehmen, da der Spannkonus mit der Zeit ausleiern kann und die Luftschraube als Konsequenz in der Luft wegfliegen könnte. Damit ginge der Verlust des Quadrocopters einher. Aus diesem Grund sollte man auch vor jedem Flug die Schrauben überprüfen, die sich zum Beispiel durch Vibrationen lösen könnten.

Zur Verbesserung der Optik werden die Motorkabel in den Aluminium-Vierkantstab hineingelegt. Sie führen zu den vier Reglern, die sich unter der zweiten Bodenplatte befinden. Die 18-A-Regler mit BEC kann man mit Klettband befestigen, was eine einfache und schnell erledigte Variante ist. Bei drei Reglern werden jedoch die Pluspole (rotes Kabel) der Steuerkabel durchtrennt, da es sonst zu Dopplungen der Stromversorgung kommt.

3s-LiPo mit 2.200 bis 3.200 mAh

Nun wenden wir uns dem Aufbau des Flightboards zu. Dazu werden die beiden kleinen Sperrholzplättchen im 90-Grad-Winkel auf die Bodenplatte des Flightboards und anschließend auf die Markierungen der Grundplatte geklebt. Der so entstandene „Tunnel“ dient auch als Akkuhalter. Als Akku kommt ein 2.200-mAh-3s-LiPo zum Einsatz, denkbar ist auch ein 3.200er. Jedoch sollte man die Maße des Akkus überprüfen, damit dieser noch in den Akkuhalter passt. Der Akku kann zusätzlich mit einem Kabelbinderklettband fixiert werden. Dazu wird das Klettband mit Sekundenkleber auf die Bodenplatte geklebt.

Das Landegestell, bestehend aus den Stäben von Silvesterraketen, wird an den entsprechenden Stellen verklebt. Für die Befestigung der Bodenplatte schneidet man die beiden Fahrwerksträger aus 1-cm-Sperrholz aus und versieht sie mit zwei M3-Schraubmuttern. Diese werden dann auf die Bodenplatte geklebt. Das Fahrwerk kann man nun mit M3-Eisenschrauben an- und abschrauben.

Die Kamera

Für die Kamera (Maginon DV-Z5 HD) habe ich einen passgenauen Kasten aus 3-mm-Sperrholz gebaut. Der Halter ist mit M4-Eisenschrauben an der Bodenplatte befestigt. Dazu werden die Kamera-Träger aus 1-cm-Sperrholz ausgeschnitten, mit M4-Einschlagmuttern versehen und an die Bodenplatte geklebt. Zur Dämpfung der Kamera (für ein ruhigeres Bild) werden die Schrauben zur Befestigung des Kamerakastens am Copter mit den Gummidämpfern, die bei Servos immer mitgeliefert sind, versehen.

Neben der Maginon DV-Z5 HD kann man natürlich auch andere Kameras verwenden, diese sollten jedoch nicht mehr als 200 bis 250 g wiegen. Beispiele dafür wären auch eine GoPro. Für Fotos habe ich meine Fly Cam One HD verwendet, die optional eigenständig alle drei Sekunden ein 5-Megapi-xel-Foto schießt. Zudem lässt sich bei dieser Kamera die Position des Objektivs verstellen, so dass man auch senkrecht nach unten fotografieren kann.

Beim Flightboard…

… habe ich mich für das KK2.0HC entschieden, da es mit dem mitgelieferten Programmer einfach einzustellen und günstig ist. Zudem ist es von einer harten Plastikhülle geschützt. Es wird auf dem Copter mit dem markierten Pfeil in Flugrichtung angebracht. Dies ist wichtig, denn sonst wird der Quadrocopter sich nur überschlagen und nicht fliegen. Danach schließt man die Regler wie folgt an das Flightboard an: Der erste Motor in Flugrichtung vorne links mit dem Regler, der ein funktionierendes BEC hat, wird an den ersten Steckplatz angeschlossen. Der Regler für den zweiten Motor vorne rechts kommt an den zweiten Steckplatz. Der rechte hintere Motor wird an den dritten Steckplatz angeschlossen und der letzte Motor kommt an den vierten Steckplatz.

Danach steckt man den Empfänger an und schon kann es an die Programmierung des Flightboards gehen. Dazu wird der Programmer mit dem beiliegenden Kabel an das Flightboard angeschlossen. Danach wird der Akku angeschlossen und die Anzeige des Programmers leuchtet auf. Dann stellt man im Menü unter dem Punkt „Load Motor Layout“ den richtigen Quadrocoptertyp ein, nämlich den „X-Mode“. Anschließend muss man den Quadrocopter auf eine gerade Unterlage stellen, um ihn zu kalibrieren. Dazu wird im Menü der Punkt „Calibrate“ aufgerufen, danach kalibriert sich das Flightboard eigenständig.

Nach der Kalibrierung des Flightboards müssen die Regler noch kalibriert werden, so dass alle Motoren 100% gleich laufen. Dazu bringt man den Gasknüppel der Fernbedienung erst in die Vollgasstellung, schließt den Akku an und nimmt danach den Gasknüppel zurück. Wichtig: Während den ganzen Arbeiten am Flightboard dürfen die Propeller nicht angebracht sein! Denn bei einem Fehlverhalten kann es zu einem Anlaufen der Motoren und in der Folge zu Verletzungen kommen.

Letzte Schritte

Für bessere Flugeigenschaften und ein ruhigeres Videobild habe ich die vier Propeller noch ausgewuchtet. Dies geschieht mit einem Auswuchtungsgerät, das man in jedem Modellbauladen bekommt. Die meisten Propeller muss man übrigens noch aufbohren, da sie nicht auf die Welle des Luftschraubenmitnehmers passen. Dies kann man mit einer Feile machen, da sich so der Durchmesser des Propellerschaftes gut an die Welle des Luftschraubenmitnehmers anpassen lässt. Da ich Propeller des DJI Phantom 3 verwenden wollte, war es eine etwas mühsame Arbeit. Denn diese Propeller haben keine runde Bohrung, sondern eine ovale. Somit musste ich die Propeller erst aufbohren, um ein rundes Loch zu erhalten. Anschließend habe ich mir aus Aluminium kleine Distanzringe auf der Drehbank gedreht. Dies war zwar alles sehr aufwendig, aber die DJI-Propeller sind sehr fest und extra für Quadrocopter ausgelegt. Achtung: Vor dem Erstflug sollte man noch einmal die richtige Laufrichtung der Propeller überprüfen.

Der Eigenbau-Copter im Flug

In den normalen Einstellungen lässt sich der Quadrocopter sehr gutmütig und leicht fliegen und eignet sich somit auch für Anfänger. Aber auch fortgeschrittene Piloten haben ihren Spaß, sobald sie in den Sport-Modus umschalten. Dann hält die Elektronik den Quadrocopter nicht mehr zurück, sich über einen kritischen Winkel hinaus zu neigen.

Der Copter stabilisiert sich selbst, sodass er auch bei windigem Wetter geflogen werden kann. Außerdem hält er auch ohne GPS gut die Position und driftet nur wenig ab. Die Flugzeit beträgt mit einem 2.200-mAh-3s-LiPo etwa fünf, mit einem 3.200er rund acht Minuten.

Nach dem Motto „einfach, billig, gut“ einen Quadrocopter zu bauen, hat also super geklappt. Der Copter ist perfekt für Wanderungen oder Ausflüge, um schnell schöne Landschaftsaufnahmen zu machen. Man kann ihn in einem normalen Rucksack verstauen und er ist in weniger als fünf Minuten einsatzbereit. Ich habe schon viele Fotos und Videos mit ihm gemacht und es ist nachher immer ein Vergnügen, am PC das Filmmaterial auszuwerten. Für die Zukunft könnte man ihn noch mit einem GPS-Modul, einem Gimbal für noch ruhigere Aufnahmen und einem FPV-System modifizieren.