Flieg hoch hinaus!

Dezember 1, 2012 in Allgemein

Dort fühlt sich der Copter wohl!

Nachdem wir beim letzten Demon-Treffen den Copter von den vielen Flugstunden und Landungen gereinigt und wieder aufbereitet hatten, haben wir uns im Anschluss mit der Firma Volkhard Höhling GmbH getroffen, welche uns freundlicherweise das Gestell für den neuen Copter herstellen wird. Einen großen Dank dafür! Sobald das Gestell fertig ist, werden wir natürlich sofort dieses auch hier präsentieren.

Das neue Material für den neuen Copter!

Mittlerweile sind auch die anderen Bauteile für den neuen Copter eingetroffen. Da wären zum einem die Suppo A2212/13 Motoren, welche mit 9 Zoll Propellern sehr effizient laufen und daher einen sehr hohen Schub bei wenig Strom liefern, perfekt also für unseren Copter! Als Regler sind nun die Turnigy Plush 18A eingetroffen, welche ein wenig Spielraum nach oben haben im Gegensatz zum maximalen Strom der Motoren, damit diese auf jeden Fall nicht zu warm werden, da das Carbongestell mit als einzigen Nachteil die Wärme nicht so gut ableiten kann, wie Aluminium. Doch auch die 2.4 Ghz Sender und die neuen Arduino-Boards sind da, mit denen nun endlich die Phase 2 in Angriff genommen werden kann: Der Routenflug!

Doch genug von den Plänen, welche dann in den nächsten Wochen umgesetzt werden, denn wie mehrfach angekündigt haben wir mittlerweile einige Flugaufnahmen in der letzten Zeit mit dem Copter gemacht. Selbstverständlich wollen wir euch davon ein paar ausgewählte Szenen nicht vorenthalten und können hier angeschaut werden:

Soweit zu den Videos!

Einen schönen Tag,
das Demon-Team!

~ Christian

Meilenstein 1: Er fliegt!

August 30, 2012 in Allgemein, Videos

Unser derzeitiger Quadrocopter

Seit dem letzten Eintrag und dem Umbau ist nun schon ein Monat vergangen. Ein Monat voller Tests und Fehlerkorrekturen. Und jener Monat hat sich für uns ausgezahlt: Er fliegt.

Am Quadrocopter selber haben wir lediglich für den Empfänger noch weitere Buchsen hinzugefügt und die selbstgewinkelten Stiftleisten, haben wir noch durch vorgewinkelte Stiftleisten ersetzt. Das Ersetzen dieser Stiftleisten hat einen Elektronikfehler beseitigt, an dem wir sehr lange nach dem Umbau gesucht und gearbeitet haben, doch leider sind die schlimmsten meist auch die einfachsten Fehler, welche man einfach übersieht (hier geht nochmal ein Dank an Herr Heinrich Fischer).

Nach Beseitigung des Elektronikfehlers flog der Quadrocopter jedoch leider noch immer nicht. Statt abzuheben kippte er zur Seite weg. Dies war das nächste große Problem, da wir bereits alles mehrfach getestet hatten, ob auch alles korrekt angeschlossen und eingestellt ist. Der Fehler war am Ende eine falsche Gyroskoporientierung. Zwar hatten wir das Gyroskop zuvor eigentlich korrekt ausgerichtet, jedoch eine falsche Auffassung noch “Links” und “Rechts” gehabt, da diese nicht von vorne aus betrachtet, sondern von der Hinterseite aus betrachtet werden. Nachdem dieser Fehler (mit Hilfe von Dennis Hinzpeter und rcgroups-User TS00) aufgedeckt worden ist, wurde der Gyroskop noch einmal auf einer ebenen Fläche kalibriert. Damit war Christian’s langer Kampf mit der Elektronik/Software zunächst beendet.

Nachdem ebenfalls der Akku noch einmal komplett geladen worden und der 30. August 2012 angebrochen war, begann die erfolgreiche Testreihe. Doch Worte vermögen nicht zu sagen, was bewegte Bilder besser zeigen können:

Selbstverständlich sind dies erste Flugversuche mit dem Quadrcopter, welche rein auf dem Gyroskop basieren, da der Beschleunigungssensor nun erst in weiteren Flügen in der Luft eingestellt werden muss, bevor er aktiviert werden kann. Ebenfalls müssen wir noch selber lernen, den Quadrocopter sauber steuern zu können, da auch dies schwerer ist, als es sich anhören mag.

Wenn diese Phase abgeschlossen ist und wir den Quadrocopter mit der Fernsteuerung stabil in der Luft halten können, beginnt die Phase 2: In dieser werden wir ein Transceiver und ein weiteres Steuerboard (möglicherweise mit einem weiteren Atmega oder einem ARM Cortex-M3) auf dem Copter platziert werden, welche sich um die Kommunikation mit der Transceiver (Sender und Empfänger) am Computer auf dem Boden kümmert. Daraufhin schreiben wir ein Routenprogramm, mit dem man zunächst dem Copter eine Route am PC mitteilen kann, welche er ohne Beachtung von Hindernissen abfliegen wird. Die Arbeiten an diesem Programm haben bereits begonnen.

Die Phase 3 wird schlussendlich jene sein, dass Ultraschallsensoren am Quadrocopter angebracht werden, welche möglichst dann Hindernisse erkennen und ausweichen soll. Ebenfalls wird das Routenprogramm wohl um verschiedene autonome Modi erweitert werden (wie zum Beispiel zufälliger Flug).

Doch nun bricht zunächst die Phase 2 an und wird viel Arbeit erfordern.

Hier geht der Dank noch einmal an weitere Foren-Communities, welche unser Projekt verfolgen und uns stets nette Hilfestellung geben.

Ein sehr großer Dank geht natürlich noch an den Förderverein “Freunde und Förderer des Gymnasium an der Willmsstraße e.V.”, welcher unser Projekt überhaupt erst ermöglicht hat!

Dies war’s vom aufregenden Tag,
Das Demon-Team!

~ Christian

UPDATE:

Mittlerweile haben wir auch ein kleines Video von den ersten Flugversuchen aus der Perspektive der Onboard-Kamera zusammengestellt:

Euer Demon-Team!

~ Christian

Carbon, LED-Streifen, Schrauben und eine neue Hauptplatine: Ein neues Gesamtbild

August 4, 2012 in Allgemein, Bilder

Mit diesen Skizzen begann der Umbau

Nach den letzten Tests der Projektwoche und der Erkenntnis, dass die Sensorwirkrichtungen falsch eingestellt waren, wurde diskutiert, dass nun auch ein neues sauberes Gestell her muss. Gesagt, getan. Nach einiger Diskussion über die zu verwendenden Materialien stand fest, dass das neue Gestell zwei Carbon-Centerplates bekommen soll und die vielen freien Kabel und insbesondere die vielen Kabelbinder dem Ende angehören sollen.

Zunächst jedoch musste das alte Gestell auseinandergebaut werden. Dies war innerhalb eines Nachmittags voller destruktiver Gewalt auch schnell erledigt und schon am nächsten Tag konnte das frisch gelieferte unidirektionale Carbon bearbeitet werden. Mit der nötigen Schutzkleidung und genauen Maßen wurden die Carbon-Stücke zurechtgesägt und gebohrt. Leider mussten wir am Ende feststellen, dass wir während des Bohrens anscheinend die Löscher doch nicht korrekt so gebohrt haben, wie wir es zunächst aufgezeichnet hatten. Daher musste neues Carbon bestellt werden und mit etwas Hilfe klappte der zweite Versuch zwei Centerplates passend zu sägen und zu bohren.

Höchste Sicherheitsmaßnahmen!

Während der nächsten zwei Tage hat Christian das Gestell dann zusammengebaut und die dafür Platine entworfen und gebaut. Doch alles im Einzelnen.
Bevor die zwei Carbon-Platten, welche eine Maße von 10cm x 10cm x 1mm besitzen mit jedem Ausleger dreifach verschraubt wurden, wurden noch Löcher in die obere der beiden Platten im Abstand von circa 5cm im Quadrat bebohrt, wo danach über Distanzbolzen zunächst die Stromverteilerplatine und darüber die neue Hauptplatine befestigt wurde. Dies sorgt für ein leichtes Zusammenbauen und Auseinandernehmen der Platinen und so kann man auch noch im Nachhinein an den Platinen arbeiten und gegebenenfalls etwas reparieren.

Alles handverdrahtet

Die neue Hauptplatine selber beinhaltet die komplette Flugkontrolleinheit, wobei die einzelnen Board nun nicht mehr durch wilde Kabel verbunden sind, sondern alle Drähte geordnet und der Lochrasterplatine verlaufen: Eine echte handverdrahtete Platine. Dies sorgt dafür, dass es nicht mehr zu kalten Lötstellen kommt und vor allem der Platz- und Gewichtsverbrauch drastisch reduziert wurde. Um die Regler nun mit der Platine zu verbinden, wurden an jedem Rand Stiftleisten angebracht, an dem die gekürzten Regler-Kabel nun einfach angesteckt werden können. Doch auch der Empfänger der Fernbedienung kann nun über Buchsenleisten einfach auf die Platine gesteckt werden. Dies alles ermöglicht einen einfach Auf- und Abbau des Quadrocopters. Zusätzlich befindet sich auf der Platine noch eine rote Status-LED, welcher in verschiedenen Blinkmustern Auskunft über die derzeitige Situation im Programm gibt.

Der neue Copter (hier noch ohne Füße)

Der Akku ist weiterhin mit Klettverschluß auf der unteren Carbonplatte befestigt, sowie die Füße ebenfalls noch aus Kunstoffrohrscheiben bestehen, welche jedoch nun fest angeschraubt wurden und nun auch nicht mehr mit Kabelbinder befestigt sind. Lediglich die Regler werden noch von kleinen Kabelbindern auf den Auslegern gehalten, da dies für die kleinen Platinen im Schrumpfschlauch die denkbar beste Methode darstellt, ohne diese dauerhaft mit den Auslegern verbinden zu müssen.

Welch’ eine Lichtparade

Die letzte Neuerung und die wohl augenscheinlichste sind die neuen zehn Centimeter langen und selbstklebenden LED-SMD-Streifen, welche nun an die Seiten der Ausleger befestigt sind. Angeschlossen sind diese direkt über die Stromverteilerplatine am Akku, wo sie mit der anstatt verlangten 12V mit 11.1V versorgt werden und trotzdem noch für eine sehr starke Helligkeit sorgen. Ebenfalls gibt wieder der einzig grüne Streifen von den ansonsten roten LED-Streifen den vorderen Ausleger zur Orientierung an.

Soweit vom neuen Quadrocopter, demnächst finden weitere Testflüge und weitere mögliche Fehlerbehebungen statt.

Alle Bilder vom Umbau und noch mehr Bilder vom neuen Gestell findet ihr hier: Neues Gesamtbild #1

Bis bald,
Das Demon-Team!

~ Christian

Explosionen, Abstürze und die Aussicht auf Hoffnung!

Juli 30, 2012 in Allgemein

Alles verkabelt und verdrahtet

Es gibt viele Möglichkeiten einen solchen Blogpost anzufangen: Manche sind seltsam, manche witzig, doch dieser Post beginnt mit einer sehr großen Entschuldigung. Undzwar dafür, dass wir uns nun schon seit einem Monat nicht mehr blicken lassen haben, doch es kam leider einiges dazwischen und meist war die Zeit noch nicht reif für einen neuen Blogpost. Doch nun ist viel passiert und es passiert noch. Doch beginnen wir von Anfang an.

Direkt in der Woche nach unserem letztem Demon-Treffen sind wir eine Woche in der schönen Stadt München gewesen und haben dort viel gesehen. Ganz allgemein war München jedoch auch eine Atempause vor der danach anstehenden Woche: Die Projektwoche, in der wir fünf lange Tage an Demon arbeiten wollten. Und so ähnlich kam es auch. Zu Anfang waren wir noch stets dabei unsere MultiWii 2.0 Software so anzupassen, dass wir sie mit unserem 433 Mhz Funkmodul betreiben konnten, doch leider merkten wir immer mehr, dass MultiWii ganz und gar nicht darauf ausgelegt war, vollkommen ohne Fernbedienung zu laufen, besonders da es Tests äußert schwierig gemacht hätte.

Unser Assistent am Steuer

Also entschlossen wir uns eine 2.4Ghz 6-Kanal Fernbedienung zu bestellen, da wir diese sowieso für die ersten Testflüge benötigt hätten. Da unser Etat jedoch nicht allzu viel hergab, mussten wir nach dem möglichst günstigsten Modell schauen und haben dabei die FlySky CT6B entdeckt, eine 6-Kanal Fernbedienung welche oft eingesetzt wird und uns vollkommen zufrieden stellt. Nach einem Tag Wartezeit hat der Paketbote auch schon unser neues Objekt der Begierde vorbei gebracht und wir haben es direkt angeschlossen. Erstmals hatten wir die vollkommene Kontrolle über unseren Quadrocopter. Herrlich. Mit der Fernbedienung konnten wir nun einige Einstellungen vornehmen, bestimmte Konfigurationen testen und ganz besonders die Motoren direkt an- und abschalten. Dies ist sehr wichtig, falls der Quadrocopter einmal abstürzen sollte (jedoch muss er dafür erst einmal fliegen), kann man weiteren Schaden an den Motoren und besonders auch an den Rotorblättern verhindern, indem man die Motoren über die Fernbedienung abschaltet.

Bei der Fernbedienung war ein 2.4Ghz Empfänger bei, welcher entsprechend der Fernbedienung auch sechs Kanäle ausgab. Da dieser bereits mit Pin-Headern ausgestattet war, haben wir Kabel an eine Buchse gelötet und ebenfalls an das Arduino Mini Pro. Diese Buchse konnte man dann leicht an dem Empfänger anbringen und wieder abziehen, ohne das wir den Empfänger somit fest auf dem Quadrocopter verlöten mussten. Ebenso sind wir auch mit der Stormversorgung von Empfänger verfahren.

IMU in der Klemme

Ebenfalls haben wir unsere Flugkontrolleinheit auf einer kleinen Platine direkt auf mit Schaumstoff dazwischen auf die Stromverteilerplatine befestigt. Da jedoch die IMU nur mit Drähten an dem Arduino Mini Pro befestigt war und durch die drehenden Motoren sehr stark in Vibrationen versetzt wurde, musste eine Lösung her, da die Löststellen, welche vier mal nur auf einer Seite der IMU vorhanden sind, nicht den nötigen Halt gaben. Deshalb wurden zwei Schrauben auf der CD geklebt (Die CDs sind unsere Centerplates: Also die Platte, die den Quadrocopter in der Mitte zusammenhält und auf der alles befestigt wird). Auf der Schraube befand sind eine lose Mutter und so konnten wir die IMU zwischen Schraubkopf und Mutter einklemmen. Diese Befestigung war sehr stark und hielt das Sensorboard ein gut von Vibrationen fern. Überprüft haben wir dies ständig mit der MultiWiiConf-Software, mit welcher man am Computer alle Daten vom Board auslesen und sich direkt anzeigen lassen kann.

Währenddessen haben wir ebenfalls die LEDs an unserem Quadrocopter angebracht. Bei diesen handelt es sich um drei LEDs für Rear (Hinten), Left (Links) und Right (Rechts). Die LED für Front (Vorne) war dagegen grün, damit man sich während eines Fluges immer direkt orientieren kann, welche Seite des Quadrocopter, dessen Ausleger alle gleich aussehen, die vordere ist. Dies ist wichtig, da die Fernbedienung entsprechend der vorderen Seite ausgerichtet ist und man den Quadrocopter so auch in die richtige Richtung steuern kann.

Da die Sensoren nichts besonderes anzeigten und wir der Meinung waren, es wäre alles bereit, haben wir den Quadrocopter noch schnell wieder in Folie verpackt und einen Testflug gestartet. Doch es waren nur traurige Gesichter zu sehen, denn direkt während des Abhebens zog der Copter stark auf eine Seite und kippte um. Da wir glücklicherweise unsere Fernbedienung dabei hatten, haben wir die Motoren direkt ausgeschaltet und alles vom Akku (also der Stromquelle) getrennt. Puh. Zum Glück nichts passiert. Lediglich die Rotorblätter hatten sehr kleine Kratzer, doch dies ist nicht weiter schlimm.

In der Vergrößerung zu erkennen: Der explodierte Kondensator

Also wieder zurück zum Projektraum und direkt geschaut, was das Problem dafür sein könnte. Eine lose Motor-Signal-Verbindung? Fehlerhafte Sensoren? Alles konnte möglich sein und daher wurde eines nach dem anderen ausgeschlossen. Dabei wurden alle Kabel sehr oft an- und wieder abgesteckt und dann geschah es. Als wir einen weiteren Test starten wollten und den Quadrocopter wieder an den Akku klemmten gab es einen lauten Knall, fliegende Funken und eine kleine Flamme auf unserem Arduino Mini Pro-Board. Eine Schrecksekunde für alle, die sich im Raum befanden. Was war passiert? Ist nun alles kaputt? Was ist noch zu retten? All solche Fragen schossen uns durch den Kopf und wir trauten uns erst gar nicht, nachzuschauen. Bevor jedoch irgendwas geschah griffen wir zunächst aus Reflex nach dem Akku und zogen diesen ab. Es ging nicht anders und daher schauten wir dann doch nach, was kaputt war. Optisch sah alles danach aus, dass es ganz besonders ein Bauteil betraf: Ein kleiner Tantal-Kondensator, welcher die Spannung vom Spannungswandler der Arduino Mini Pro-Boards stabilisiert. Jener Kondensator war zumindest nicht mehr als solcher erkennbar. Der Kondensator war lediglich noch ein schwarzer Fleck auf dem Board, nahezu vollkommen zerstört. Wir müssen jedoch sagen, dass wir bei jedem Test ständig Schutzbrillen tragen, sodass uns hier nichts passiert ist.

Ein Dschungel von Kabeln und Kabelbinder

Da wir noch einiges an Elektronik dabei hatten, gab es auch noch einen passenden 10µF Kondensator in unserem Minilager, welchen wir dann direkt eingelötet haben. Doch weiterhin stelle sich die Frage, wie es überhaupt dazu kam. Bereits nach kurzen Untersuchen der Kabel entdecken wir dann jenes Unheil. Die Stromversorgung des Boards war falsch herum angesteckt worden und dementsprechend falsch gepolt. Da der Tantal-Kondensator zu den Elektrolyt-Kondensatoren zählt, besitzt jener eine Polung, welche dringend beachtet werden muss, damit diese nicht, wie bei uns, explodieren.

Damit kein zweites mal mehr aus versehen falsch gepolt werden kann, entschlossen wir uns die Stromversorgung direkt anzulöten, ebenso wie die Signalkabel der Regler, damit diese nicht durch Vibrationen abfallen. Als dies geschehen war, wurde jedoch unvorhergesehen die gesamte Projektwoche plötzlich beendet und wir mussten einräumen. Da jedoch in den ersten Tagen der Ferien jeder von uns nicht allzu viel Zeit hatte, wurde kurz pausiert und ebenfalls weiterhin getestet, wieso der Copter direkt beim Start auf die Seite kippt. Doch bei jedem weiteren Test die gleiche Reaktion. Deshalb setzten wir uns mit Dennis Hinzpeter (http://the-intruder.net) in Verbindung und dieser gab uns den Tipp, dass unsere Sensoren möglicherweise die falsche Wirkrichtung haben. Dies kam bisher nicht in betracht, da alle Achsen sich eigentlich korrekt verhielten. Als wir jedoch uns die Werte genau anschauten, merkten wir, dass dort einiges, sogar beinahe alles verdreht und falsch eingestellt war. Beinahe so falsch, dass es eigentlich wieder korrekt aussah, es jedoch nicht war. Daher korrigierten wir alle Wirkrichtungen.

Testen können wir diese Korrektur, die wohl sehr wichtig war, derzeit jedoch nicht. Dies hat damit zutun, dass wir derzeit an einem etwas optimierten Gestell arbeiten, doch dazu später mehr.

Wie immer findet ihr alle Bilder von der Projektwoche in der Galerie: Projektwoche #1

Bis in Kürze,
Das Demon-Team!

~Christian

Die Flugkontrolleinheit von Demon

Juni 30, 2012 in Allgemein

Schon seit zwei Wochen Funkstille? Keine Nachricht von Demon? Nur bedingt, denn wir haben uns sowohl am vorletzten Freitag, als auch am letzten Freitag getroffen und am Projekt weitergearbeitet, wobei leider nicht genügend Material aufkam. Dies hat zum Einen damit zutun, dass wir beim vorletzten Demon-Treffen unseren Quadrocopter, unsere Pläne, Ergebnisse und Ziele unserem Sponsor und weiteren Personen präsentiert haben, sodass leider nicht genügend Zeit blieb, um selber am Quadrocopter weiterzuarbeiten.

Die Drotek 10DOF-IMU im Vergleich zu einer 5-Cent-Münze

Doch gestern ging es dann, wie gewohnt, weiter. Zunächst können wir mit Freude mitteilen, dass unsere IMU (Inertial Measurement Unit) von Drotek, die Drotek 10DOF, angekommen ist. Dieses Sensorboard ist ausgestattet mit einem Gyroskop, welcher auch als Lagesensor bezeichnet werden kann und teilt entsprechend seinem Namen die aktuelle Lagen in allen drei Achsen dem Mikrocontroller mit (Verbaut als Gyroskop ist der ITG3200). Ebenfalls besitzt das 10DOF-Board noch einen Beschleunigungssensor (BMA180), einen Magnetfeldsensor (HMC5883L) und einen Luftdrucksensor (BMP085), mit dem die Höhe reguliert werden kann. Da unser Mikrocontrollerboard mit 5V arbeitet, die Sensoren jedoch mit 3.3V, ist auf der IMU noch ein LLC (Logic Level Converter) angebracht, welcher die digitalen Signale auf die entsprechenden Spannung anpasst, sodass der Mikrocontroller ohne Probleme mit dem Sensorboard arbeiten kann.

Diese IMU werden wir zusammen mit einem Arduino Mini Pro einsetzen, welcher ebenfalls, wie bisher von uns eingesetzt, einen Atmega328P enthält und bereits einen 16Mhz Quarz zusammen mit Pin-Ausführungen am Rand des Boards auf kleiner Größe besitzt, sodass wir nicht nur Platz, sondern auch Gewicht einsparen.

Das Arduino Uno-Board wird durch ein Arduino Mini Pro ersetzt werden.

Zusammen ergeben unser 433Mhz Funk-Empfänger, das Arduino Mini Pro-Board und die Drotek 10DOF IMU die Flugkontrolleinheit, welche für einen stabilen Flug und die gesamte Steuerung der Motoren verantwortlich sind. Um das Rad nicht neu erfinden zu müssen und die verschiedenen Filter nicht neu implementieren zu müssen, werden wir als Softwarebasis auf MultiWii zurückgreifen, wobei wie diese Software zum Teil stark modifizieren müssen, um unseren Gegebenheiten gerecht zu werden. Ebenfalls können wir uns durch MultiWii verstärkt auf die Programmierung des autonomen Fluges konzentrieren, welches unser Hauptziel darstellt.

Doch genug von der Theorie, denn wir haben gestern noch, neben der Anpassung von MultiWii, unserem Quadrocopter Füße verpasst, welche aus Kunststoffrohrscheiben mit einem Durchmesser von 7cm bestehen und für den Stand stabil sind, jedoch auch sehr gut federn, falls der Quadrocopter aus geringen Höhen herunterfällt.

Füße ans Gestell: Abgehakt!

Am kommenden Sonntag werden wir uns noch weiter um die Anpassung von MultiWii kümmern und hoffen, dass unser Quadrocopter dann vielleicht schon stabiler in der Flug fliegen kann.

Alle Bilder findet ihr hier: Gestellbau #3

Bis dahin,
das Demon-Team!

~ Christian

Demon in luftiger Höhe und doch nicht frei

Juni 17, 2012 in Allgemein

Der Aufbau der Regler beginnt...

Heute war, wie angekündigt, unser außerplanmäßiges Demon-Treffen und es lässt sich sagen: Es war schön. Unser Quadrocopter hat zum ersten Mal den Boden verlassen und ist in einer beinahe flugfähigen Form, doch nun alles der Reihe nach.

Unser heutiges Treffen fand nicht, wie üblich, im Projektraum statt, sondern bei einem Teammitglied und da waren zunächst die Schwierigkeiten mit der Anfahrt zu beseitigen. Doch nachdem sich alle Demon-Beteiligten schließlich eingefunden hatten, wurde sofort damit begonnen die verbleibenden Regler korrekt an die Motoren anzulöten (die Phasenkabel müssen richtig angeschlossen werden, damit die jeweils gegenüberliegenden Motoren in die gleiche Richtung laufen). Nachdem dies glücklicherweise auf Anhieb alles geklappt hat, haben wir jeden Motor noch einmal gründlich einzeln getestet, um zu sehen, ob die Motoren nicht schon bei der Auslieferung fehlerhaft waren.

Demon nimmt Form an

Doch was nützt nun ein Gestell ohne angeschlossenem Mikrocontrollerboard und fehlender Stromversorgung? Nicht viel und daher haben wir uns direkt daran gemacht, die Stromversorgungskabel der Regler zusammen zu verbinden und an an jeweils einem Kabel nach unten durch die Löcher der CDs aus dem Quadrocopter führen zu lassen. Jedoch ist diese Variante zunächst provisorisch, da wir uns bereits sehr günstig eine Platine bestellt haben, welche Stromanschlüsse eleganter zusammenführt und auch die Kurzschlussgefahr gegenüber zusammengelöteter Kabelstränge verringert. Leider müssen wir noch circa zwei Wochen auf diese Platine warten, doch unser Provisorium scheint dennoch zu funktionieren.

Als nächsten Schritt, mussten wir alle PPM-Signal-Kabel (welche die Frequenz an die Regler schicken, damit diese in der Geschwindigkeit den Drehstrom erzeugen können) an das Arduino-Board führen und dort mit den nötigen Pins verbinden. Da unsere Software zuvor nur für einen Motor ausgelegt war, mussten wir diese selbstverständlich noch aktualisieren und auf den ATMega328P (unser eingesetzter Mikrocontroller) schreiben. Schon waren wir soweit, dass wir testen konnten, ob alle Motoren auch gleichzeitig vom Programm aus angesteuert werden. Und tatsächlich liefen alle Motoren.

Frischhaltefolie, damit die Elektronik nicht verdirbt

Doch bevor wir schließlich unseren ersten Testflug starten konnten, mussten wir noch unsere Funksteuerung zum Laufen bekommen, bei der wir uns einen 2.4Ghz Sender und Empfänger (rohe Hardware) bestellt hatten. Für diese haben wir entsprechend die Software erweitert, sodass ein Mikrocontroller den Sender und unser Arduino mit dem ATMega328P den Empfänger ansteuern und die Daten empfangen konnte. Dadurch haben wir selbst eine kleine Fernbedienung bauen können, welche mit zwei Tastern die Geschwindigkeit jeweils hoch und runter schalten kann.

Der derzeitige Quadrocopter

Da wir derzeit noch alles provisorisch zusammengebaut hatten, lagen eine Menge Kabel und Platinen auf dem Quadrocopter, welche wir schlicht und einfach mit Frischhaltefolie überdeckt und komprimiert haben, damit kein Kabel unseren Rotorblättern zu Nahe kommen kann. Dann konnte der Testflug beginnen. Hierbei müssen wir sagen, dass uns bewusst war, dass der Quadrocopter sehr instabil fliegen wird und auch nicht durch die Decke fliegen soll. Daher haben wir ihn heute mit untergehaltener Hand geführt und mit Bindfäden am Boden befestigt. Trotzdem konnte man gut erkennen, dass der Quadrcopter definitiv flugfähig ist, da er sich selber in der Luft mit gespannten Fäden halten konnte.

Ein Video davon:

Für den weiteren Verlauf ist vorgesehen, dass wir uns als IMU (Inertial Measurement Unit) ein Drotek 10DOF-Board kaufen werden und dieses an ein Arduino Pro Mini anschließen werden. Daran angeschlossen wird der Empfänger und dann dient dieses Konstrukt als erweiterbares Hauptsystem des Quadrocopters.

Wie immer gibt es alle Bilder hier: Erstflug

Soweit vom außerplanmäßigen Tag,
Das Demon-Team!

~ Christian

Der Countdown läuft

Juni 15, 2012 in Allgemein

Unsere neuen Motoren am neuen Gestell!

Wir würden gerne schreiben, dass wir unseren ersten “Meilenstein” erreicht haben, also dass unser Quadrocopter bereits die Welt von oben betrachten durfte, doch leider sieht derzeit alles danach aus, dass es Sonntag erst soweit sein wird. Heute haben wir jedoch alle Grundsteine dafür gelegt:

Unser Demon-Tag heute startete anders als all die anderen Demon-Treffen: Wir unternahmen einen Ausflug zum Baumarkt! Dort angekommen (und das war bei diesem Wetter nicht leicht), haben wir uns ein neues Aluvierkantprofil mit den Maßen 10mm x 10mm x 1m (Höhe x Breite x Länge) gekauft. Da wir bereits da waren, haben wir auch gleich ein kurzes Abflussrohr mitgenommen, welches in je vier dünne Scheiben geschnitten, als Füße für unseren Quadrocopter dienen soll (an dieser Stelle vielen Dank für die Anregungen von euch!). Dann ging es schnell ab zu Kasse und wieder auf dem Weg zum Projektraum. Doch bevor wir gänzlich zurück gefahren sind, gab es natürlich noch ein wohlverdientes Mittagessen bei einem Sandwich-Restaurant (mit dem sprechenden Baguette).

Endlich zurück haben wir uns direkt an die Aufgaben für den Tag gesetzt. Während Lennart das neue Gestell zurechtgesägt hat, kümmerten Simon und meine Wenigkeit sich um die gerade eingetroffenen neuen Motoren.

Fehlt nur noch die untere CD...

Das neue Gestell wird, wie bereits erwähnt, aus einem 10mm x 10mm Aluvierkantprofil mit einer Auslegerlänge (die Gestellstäbe, die von der Mitte nach außen zu den Motoren führen) von 17cm. Unserer Idee mit der CD blieben wir im übrigen treu, jedoch befinden sich nun jeweils auf beiden Seiten zwei CDs (erst zwei CDs auf einer Seite bieten die nötige Stabilität, jedoch auch Flexibilität). Auch anders als zuvor, haben wir dieses mal die Ausleger nicht an die CDs verschraubt, sondern mit Starkkleber verklebt, da Schrauben die CDs splittern lassen und instabil machen.

Verschrauben der Motoren

Die Motoren wurden ebenfalls heute an die Ausleger befestigt. Dafür haben wir jeweils auf der Unterseite der Ausleger zwei große Löcher gebohrt, wo die Schrauben komplett durchpassen und auf der Oberseite zwei Löcher an denen die Motoren mit Schrauben an den Auslegern festgeschraubt wurden (mit 3mm Schrauben). Diese Schrauben haben wir relativ festgezogen bekommen, um sie einerseits so zu lassen, jedoch auch um zu sehen, ob die Motoren in irgendeiner Weise wackeln. Das Ergebnis: Sie sitzen bombenfest und sicher auf den Auslegern!

Wie schon erwähnt, haben Simon und ich uns um die Mikrocontroller->Regler->Motor-Geschichte gekümmert, wobei wir ein PPM Signal vom Mikrocontroller an die Regler schicken, die dann aus diesem Signal Drehstrom erzeugen und die Motoren betreiben. Bevor wir jedoch jegliches an den Motoren gebastelt haben, nahmen wir uns unsere Regler zur Hand und haben erst einmal einen netten Startsound programmiert.

Die GF2210 Motoren

Er heißt: End of the World! und bedeutet: Sobald unser Demon sich über die Welt erheben wird, ist es aus. Doch zurück zu den Motoren: Schnell das Programm auf den Mikrocontroller geschrieben, alle Kabel angeschlossen und einen ersten Test gestartet (wir waren gewagt und haben direkt die 8×4,5 Zoll Propeller aufgesetzt gehabt). Unser erster Test war erstaunlich und zugleich hat er uns eines klar gemacht: Die Propellerhalter muss man sehr fest an der Motorenwelle anziehen. Wieso? Beim unserem ersten Test haben wir erst 4,5% der maximalen Signalfrequenz ausgegeben und bereits dort ist der eigentlich schon festsitzende Propellerhalter mitsamt dem Propeller allein, ohne die Motoren, fortgeflogen.

Anlegen und Maße nehmen

Nach diesem erschütternden Ergebnis haben wir beim zweiten Test darauf geachtet, dass wir die Propellerhalter mit aller Kraft an der Welle festgezogen haben und einen erneuten Test gestartet. Ergebnis dieses mal: Die Motoren haben Auftrieb, soviel Auftrieb, dass es für Simon schwer war, die Motoren mit der Zange festzuhalten (wobei man bemerken muss, dass es mit einer Zange auch wesentlich schwerer geht!). Doch auch das Indiz, dass und die Hälfte der Materialien vom Tisch gefegt sind, lassen hoffen, dass wir mit diesen Motoren unser Quadrocopter abheben lassen können, da sie bereits jetzt einige Auftriebskraft erzeugen und wir nicht einmal ein Zehntel der maximalen Leistung getestet haben (wir schätzen, dass unser Rohgestell mit den nötigsten Materialien, wie Controller, Regler und Akku bereits bei 30% der maximalen Leistung abheben wird).

Ebenfalls ein Video vom sauberen Testlauf:

Nachdem wir zufrieden waren mit unseren neuen Motoren, haben wir noch unseren Akku und die untere CD mit Klettband versehen (auch hier vielen Dank für die Anregung), sodass wir den Akku während des Fluges gut am Gestell befestigt haben, jedoch auch nach dem Flug wieder leicht abnehmen und aufladen können.

Als letztes Ziel haben wir das Gestell vervollständigt, indem wir die CDs mit den Auslegern verklebt haben. Dazu haben wir zu Millimeterpapier gegriffen und die Ausleger (welche genau 10mm breit sind) genau auf dem Millimeterpapier in genauen 90° Winkeln ausgerichtet, mit Kleber beschmutzt und die CD auf den Auslegern mit viel Druck aufgepresst und somit ein vollständiges Gestell erhalten.

Das fertige Gestell!

Wie man bereits sieht, sind die einfachen Vorraussetzungen zum Flug geschaffen, sodass wir am Sonntag (unserem ersten außerplanmäßigen Treffen, da wir es nicht erwarten können!) nur noch die Stromleitungen von den Reglern verbinden müssen, diese an den Mikrocontroller anschließen müssen und abheben können, wobei dies zu Anfang wohl ein sehr wackeliges und absturzbehaftetes Fliegen sein wird, da wir noch keine Beschleinungsensoren und auch kein Gyroskop einsetzen (wobei diese demnächst in Bestellung sind).

Ebenfalls möchten wir uns an dieser Stelle noch einmal für die großzügige Spende von unserem Sponsor den Freunden und Förderern des Gymnasium an der Willmsstraße und unserem netten Spender BulletByte (Eric R.) bedanken! Ein großes Dankeschön!

Wir melden uns am Sonntag zurück und werden hoffentlich an jedem Tag gute Nachrichten verkünden können!

Wie immer könnt ihr alle Bilder vom heutigen Tag hier anschauen: Gestellbau und Motortest

Soviel vom Tage,
Das Demon-Team!

~ Christian

Demon wird erleuchtet!

Juni 8, 2012 in Allgemein

Da mittlerweile der Freitag ein neues Synonym hat, also Demon-Tag, müssen wir nicht weiter erwähnen, dass heute wieder ein Treffen stattfand. Doch dieses mal gab es wahrlich eine Erleuchtung!

Während wir unser Mittagessen eingenommen haben, diskutierten wir, wie wir weiter verfahren werden, nun, da wir nur noch drei funktionierende Motoren besitzen und wir kaum Motorenersatz finden, der auch zu unseren Regler passt (die Motoren sollten weniger Ampere benötigten, als die Regler zur Verfügung stellen können, da ansonsten die Lebensdauer des Reglers sehr kurz sein wird). Dabei sind wir uns einig geworden, dass wir auf jeden Fall, neben neuen Motoren, auch neue Regler gebrauchen werden. Daher haben wir uns umgeschaut und uns für e-max GF2210 Motoren entschieden, welche mit 1200KV und einem Schub zwischen 600-800g daherkommen. Die e-max GF2210 Motoren sind kein unbeschriebenes Blatt, denn die Vorgänger dieser Motoren, die CF2822 sind sehr weit verbreitet und durchaus bekannt. Auch über den Preis lässt sich wenig diskutieren, da wir vier Motoren bereits für 47,60€ bekommen, was durchaus ein guter Preis ist (im Verhältnis zur angebotenen und benötigten Leistung).

Da die e-max GF2210 jedoch einen Dauerstrom von mindestens 10A benötigen und einen Spitzenstrom von 15A besitzen, lassen diese Motoren die Last für unsere Turnigy Plush 12A Regler übersteigen. Deshalb haben wir uns nach neuen Reglern umgeschaut und sind auf die Hobbywind Skywalker 20A gestoßen, welche mit 500Hz schnell genug sind, einen guten Strompuffer zu unseren Motoren haben (von 20A – 15A = 5 Ampere) und sich von der Einstellung her genau wie unsere Turnigy Plush Regler verhalten (sie sind genau gleich programmierbar). Auch hier haben wir nach dem Preis geschaut und würden vier Regler für 43,10€ bekommen.

Bei den Rotorblättern werden wir vorerst unseren 8×4,5 (erste Zahl ist die Gesamtlänge in Zoll, die zweite Zahl ist die Steigung in Zoll) Rotorblättern treu bleiben und schauen, ob sie mit den Motoren genügend Schub erreichen können, wobei wir in dieser Sache recht optimistisch sind, da bereits zwei andere Quadrocopter-Bauten mit der gleichen Konstellation erfolgreich abgehoben und geflogen sind.

Damit unser Gestell den neuen Anforderungen gerecht wird, haben wir es weiter optimiert und sind derzeit noch in den Umbauarbeiten, wobei diese lediglich aus einer Materialschmälung und Längenvergrößerung bestehen. Dabei haben wir den vier Stangen mittig eine Kurvenform verpasst, entfernen die Schrauben, in dem wir die Stangen mit starken Kleber an die CD befestigen und setzen am Ende jeder Stange noch eine 3cm x 3cm Carbonplatte auf, für die Befestigung der Motoren. Den Konstruktionsplan unseres Gestells findet ihr hier: Gestell-Zeichnung

Der Akku ist voll aufgeladen!

Doch neben Diskussionen wurde heute auch fleißig gewerkelt. Neben dem Beginn der Umbauarbeiten am Gestell, haben wir auch die LED-Beleuchtung nun fertiggestellt und das dazugehörige Programm erstellt (wobei das Programm weit aus schneller gemacht war, als die LEDs ohne dritte Hand zu verlöten).

Da mittlerweile auch unser 1200mAh Akku aus gewöhnlichen Lithium-Polymer-Zellen (mit drei Zellen) angekommen ist, inklusive Aufladegerät und Ladestandwarner, konnten wir auch diesen bereits an die Schaltung anbringen und diese vom Akku aus betreiben.

Als nächstes Ziel steht, neben dem Gestell, die Beschaffung der neuen Motoren und Regler an, wobei wir uns bei neuen Erkenntnissen in dem Bereich sofort melden werden.

Alle Bilder vom Tag, findet ihr hier: Beleuchtung 1

Bis dahin,
Das Demon-Team!

Alle Kraft den Motoren!

Mai 11, 2012 in Allgemein

Alles bereit zum Test!

Heute ist Freitag. Das ist weithin bekannt und nichts besonders, doch heute ist noch viel mehr! Denn Freitag ist Demon-Tag! Und so gab es auch heute wieder einiges zutun.

Unser traditionelles Mittagessen schnell verputzt, haben wir uns heute vorrangig mit unseren Brushless-Motoren beschäftigt und versucht diese zur Drehung zu bewegen. Brushless-Motoren haben den Vorteil, dass sie bei gleichem Leistungsbedarf mehr Leistung als Bürsten(Brush)-Motoren erreichen. Angetrieben werden sie, indem Magneten in dem Motor mit Drehstrom angetrieben werden. Der Drehstrom wird vom Regler, welcher vor den Motor geschaltet werden muss erzeugt, bei uns sind das die Turnigy Plush 12A (entgegen den zuvor erwähnten Turnigy Plush 10A, da diese nicht verfügbar waren).

Noch schnell alles nachmessen und los!

Nun haben wir heute einige Zeit darauf verwendet uns mit der Ansteuerung und den Eigenheiten der Regler vertraut zu machen und unseren Mikrocontroller so zu programmieren, dass er den Motor korrekt kalibriert, da der Regler das Maximum des PWM Signals und dessen Minimum kennen muss, um die Geschwindigkeit des Drehstroms entsprechend regeln zu können. Als dies geschafft war, war die Freude groß, denn der Testmotor drehte freudig seine Runden, welches wir euch hier im Video gerne zeigen wollen. Im Video wird der Motor immer wieder vom Mikrocontroller beschleunigt und leicht abgebremst, daher kommen die unregelmäßigen Geschwindigkeiten.

Als nächster Schritt ist vorgesehen die Motoren am Gestell anzubringen und ebenfalls die Rotorblätter an die Motoren zu montieren, sodass wir hoffen beim nächsten Treffen unseren Prototyp abheben lassen zu können. Für die Montage der Motoren sehen wir einfache Schraublöcher oberhalb des Gestells vor, welches wir dementsprechend heute auch schon präpariert haben. Ebenfalls ist zu erwähnen, dass wir unser Gestell deutlich leichter machen werden, indem wir von der Höhe aus gesehen die Hälfte des Gestells entfernen werden, sodass wir hoffen auf ein möglichst geringes Gewicht zu kommen.

Gut zu erkennen: Die Schrauben am Motor.

Für die Montage der Rotorblätter haben wir uns einfache Winkel überlegt, welche je bei einer Schraube an der Oberseite der Motoren befestigt werden und an deren ebene Oberfläche dann die Rotorblätter montiert werden.

Wie man bereits merkt, versuchen wir alles so einfach wie nur möglich zu gestalten, sodass alle Leser und Verfolger des Projekts jederzeit unsere Schritte und den gesamten Quadrocopter nachvollziehen können.

Hinweis: Das nächste Demon-Treffen findet erst wieder in zwei Wochen, also am 25. Mai 2012 statt, da wir über das verlängerte Christi Himmelfahrt Wochenende leider nicht alle anwesend sind. Bis dahin werden wir jedoch auch zu Hause fleißig weiter probieren und testen.

Alle Bilder vom Tag findet ihr wie immer in der Galerie: Motoren 1

Bis dahin,
Das Demon-Team!

~ Christian

Neue Ideen, neue Konzepte, neue Hoffnung: Die Zweite

April 21, 2012 in Allgemein

Ein langer Diskussionstag geht zu Ende und einige Entscheidungen wurden getroffen, welche das jetzige Vorangehen betreffen.

In der Sache der Motoren haben wir uns nun für Brushlessmotoren entschieden, welche bei gleiche Größe wesentlich mehr Leistung haben und den Anforderungen einen autonomen Quadrocopters definitiv gerecht werden können. Bereits in der Bestellung sind folgende vier M1818 Motoren mit 3500KV ((Umdrehungen/Minute)/Volt).

Da Brushlessmotoren jedoch mit Drehstrom betrieben werden und zur Ansteuerung daher Reglerschaltungen verwendet werden, haben wir uns hier für einen bekannten Brushlessmotor-Regler entschieden, dem Turnigy Plush 10A. Leider ist es derzeit nicht möglich an diesen Regler für einen angemessenen Preis zu kommen, sodass sich dessen Bestellung noch um eine oder zwei Wochen verschieben wird. Jedoch bieten die Regler noch einen Vorteil. Denn durch sie entfällt die H-Brückenschaltung und die Stromversorgung für den Mikrocontroller, da dies bereits in dem Regler integriert ist, sodass wir die vier Motoren direkt über den Regler mit dem Mikrocontroller ansteuern können.

Daher werden wir nächsten Freitag zunächst wieder mit unseren Bürstenmotoren Johnson 10750 experimentieren, wobei hier das vorrangige Ziel ist, ein passendes Gestell zusammenzustellen. Hier wird jeweils ein Alu-Gestell gegen ein Holz-Gestell antreten (nach Möglichkeit mit Balsa-Holz).

Für erste Kameraaufnahmen werden wir vorerst auf eine Mikrocontroller-angesteuerte Kamera verzichten und stattdessen auf die günstigen und robusten 808-Kameras setzen in der Ausführung #3, welche uns eine Aufnahme auf MicroSD ermöglicht und dabei nur 9 Gramm wiegt.

Soweit vom Tage,
Das Demon-Team!

~ Christian