Allererster Multicopter Selbstbau (gedruckter, faltbarer Tricopter)

[pcace]

Hallo,

ich möchte hier kurz meinen allerersten Multicopter vorstellen.
Da ich bisher nur Flächenmodelle geflogen bin, dachte ich mir, dass es mal an der Zeit ist, in die Welt der Multicopter reinzuschnuppern.

Es ist ein Tricopter geworden aus den folgenden Gründen:
1. ich habe 120° zum filmen (im gegensatz zu den 90° vom Quad)
2. ich muss einen Motor/ESC weniger bezahlen
3. ich finde sie siehen besser aus

Das ganze sollte so low-budget passieren wie nur irgend möglich. Folgende Komponenten sind jetzt verbaut:

3x Turnigy Multistar 3525-850Kv
3x Turnigy Multistar 30 Amp
Multiwii CIRUS 2.5 FC
3S 5000mAh
Rahmen gedruckt und designed von mir.
Hier ein paar Fotos/ Videos von dem Konstrukt:

https://www.youtube.com/watch?v=7kZ7RNLFdco&list=PLyWMisj-QkBh2mRQlvHBwnTjjik1ANgOJ
http://www.youtube.com/playlist?list=PLyWMisj-QkBh2mRQlvHBwnTjjik1ANgOJ


Das ganze Paket wiegt 1,8kg mit allem Schnickschnack. Zu finden sind die Printparts hier:
http://www.thingiverse.com/thing:568459


Über Anmerkungen, Kritik, Lob, Ideen, Verbesserungsvorschläge etc. würde ich mich sehr freuen!!!

Grüße,

Pcace

 

[Chriztian]

Hi,
Hut ab sowas in Eigenentwicklung als ersten Copter fertigzustellen. Auch die Wahl des Tricopters wirst du nicht bereuen, mMn fliegen die sich einfach "runder".

Ein großes Problem sehe ich doch : Gewicht
Dein Copter ist mit 1,8kg viel zu schwer. Ich glaube da müssen mind. 300g Gewicht runter damit lang genug fliegt. Hast du schonmal den Schwebestrom gemessen ? Bei wie viel Gas schwebt der Tricopter ?

 

[pcace]

Hmm,

leider hatte ich für das Gewicht nicht so recht ein Vergleichswert. 300g weniger sind viel! Der Copter schwebt bei ca. 60-65% Gas.
Wo kann man sparen? Ich denke ich werde bei den Alu Beinen bleiben, da ich Holz einfach nicht wirklich vertraue, und Carbon einfach zu teuer ist. Vielleicht werde ich die Beine in der CNC nochmal "gewichtsoptimieren".
Die Frameparts lassen sich nicht wirklich leichter machen - jedenfalls kaum ohne auf stabilität verzichten zu müssen. Gedruckt sind sie mit .2mm Layerstärke und 6 Shells. Vielleicht reichen 2 Shells? Hat jemand Erfahrung damit?
Auch könnte ich den Copter kleiner machen. Damit würde ich aber Gefahr laufen die Rotoren im Video zu sehen.
Kabel kürzen könnte auch etwas Gewicht bringen - warscheinlich aber nur wenige Gramm...

Mal schauen was ich da machen kann!

Hat jemad konkrete Ideen, wo ich Gewicht sparen kann?


Gruß,

Pcace

PS.: Danke für das Lob!!

 

[brandtaucher]

Kabel kürzen, Goldis weglassen (direkt verlöten), Empfängergehäuse weglassen, massive Schraube im Gelenk durch Nylonschraube ersetzen, Kühlkörper der Regler weglassen (wenn Regler nicht heiß werden), Aeronaut CamCarbon light-Propeller in maximaler Größe für diese Motoren verwenden (mehr Schub, bessere Effizienz), LiPo mit geringerem Gewicht bei gleicher Kapazität verwenden, 2-Achs anstatt 3-Achs-Gimbal verwenden, Motoren nur mit 2 Schrauben anstatt mit 4 Schrauben befestigen (zumindest an den Armen ohne Gelenk) usw

 

[Chriztian]

Oh ich sehe gerade dass du da nen 3 Achsen Gimbal drauf hast. Das wird dein größtes Problem sein. Weißt du was das Ding wiegt ? Bestimmt 300g oder ? Denn 60-65% Schweben ist zu viel. Das bringt geringe Laufzeiten und auch schlechte Flugeigenschaften mit sich.

Ich würde ernsthaft drüber nachdenken ob du das Gimbal nicht erstmal zur Seite legst und den Tri ohne fliegst. Es ist ja dein erster Copter und du hast sicher bald einen neuen Copter der das Gimbal packt. Evtl wäre ja auch ein Y6 Umbau eine spätere Alternative. Mit 6 Motoren sieht die Welt ganz anders aus.

Zum Vergleich: Ich habe den Rcexplorer V3 , auf dem dein tricopter basiert, und der wiegt Abflugfertig 980g.

 

[efliege]

Erst einmal meinen Respekt! Ich kann bisher nur Drucken - das mit dem Designen dann im nächsten Schritt

Ich würde so ein Rahmenteil einfach mal mit 20-30% Infill und 3 Perimeter drucken - zumindest reicht das bei den kleineren Coptern völlig aus - ob das dann aber in der Summe so viel an Gewicht ausmacht - kann man ggf. mit einem Teil hochrechnen...?

Vom generellen Design her - mag ich es mehr integriert - also Regler versteck/in den Auslegern verbaut, etc. Aber ist wirklich nur mein persönlicher Geschmack und hat nichts mit der Funktionalität zu tun - ich baue leider eher schwer und nicht Gewicht optimiert...


Und beide Daumen hoch, dass Du Deine Files teilst!!!

 

[pcace]

Gewichtstuning:

#1 Alu beine Perforiert - noch nicht schön mit der CNC, sondern "nur" gebohrt. Allerdings macht das nur 30g! 96g original, 69g mit den Löchern (auf drei Beine macht das aber immerhin 90g.) Carbon wäre wunderbar. Aber leider einfach viel viel zu teuer...



#2 Alu Beine nochmal optimiert: 10cm kürzer (nun ~38cm) und kleinere Löcher. Insgesamt nun 170g für 3 Beine... immernoch zu viel?

#3 (kommt noch)
#4 (kommt noch)


Gruß,

Pcace

 

[Chriztian]

Wow das ist viel Arbeit die du da reingesteckt hast. Das Problem ist aber das Zusammenspiel zwischen deinen Komponenten. Du hast bei den Armen, 3D teilen und Gimbal sehr viel Gewicht. Dem Gegenüber ist das Motor Setup etwas zu schwach auf der Brust.

Als Vergleich mein gesamter Rahmen wiegt 203g. Das Wiegen deine Arme fast alleine.

Das summiert sich am Ende auf und macht den Kopter dann insgesamt zu schwer. Die Entscheidung Alu zu nehmen ist ok. Aber wenn du das machst müsstest du auch den Querschnitt verkleinern. 10mm Alu hätte gereicht. Ich kann dir nur empfehlen 12mm Holz zu probieren. Da sparst du nochmal ein paar Gramm und hast auch eine gute Vibrationsdämpfung da Holz viel Vibrationen aufnimmt. Zudem ist es extrem Günstig und es tut nicht weh wenn bei einem Crash was bricht.

Ich bin 2 Jahre mit dem V2.5 Tri geflogen mit 10mm Holzarmen und musste nur ein einziges mal einen Armbruch feststellen. (Freier Fall aus 50m)

 

[pcace]

Gewichtstuning

#3
Der Copter wiegt nun ~1500g (incl. 3 Achsen Gimbal und Akku). Weniger wird warscheinlich nicht gehen mit der gewählten Materialkombination (Alu/ABS)
Optimierungen: neu gedruckt mit 3 Shells, 20% infill, Alu Beine 10cm kürzer, perforiert; Alle Kabel gekürzt und ohne Kontakte direkt gelötet (und nebenbei so gut wie es ging in den Beinen verlget)



Grüße,

Pcace

PS: warum alle Fotos auf dem Kopf stehen verstehe ich selbst nicht
PPS.: ja, das Alu ist sehr rough verarbeitet... aber der Aufwand die CNC anzuschmeissen war es mir einfach nicht wert... das Ergebnis ist ja (fast) das gleiche ^^

 

[Chriztian]

Klasse, über 300g Gewicht einsparen ist nicht leicht. Respekt dafür!

Was du jetzt noch machen kannst ist deine Motoren Leistungstechnisch maximal auszureizen. Wenn ich das richtig sehe hast du momentan 11" Propeller drauf ?! Evtl. mal 12 oder 13 Zoll testen und den Strom dabei überwachen. Wenn du bei ca. 50% Gas am schweben bist dann ist das gut.

 

[pcace]

Danke!

Aber heisst nicht größerer Prop = mehr Amp = kürzere Flugzeit?

Noch eine Frage nebenbei: was würde eigentlich gegen 4S Sprechen?

Gruß,

Pcace

 

[brandtaucher]

Größerer Prop heißt nicht mehr Amp, sondern besserer Wirkungsgrad. Schau Dir mal die Testprotokolle von den Motoren an, dann siehst Du es leicht. Aber der Prop muss auch passen. Zu groß darf er nicht sein. 4S bringt nicht zwangsläufig einen besseren Wirkungsgrad. Such das Testprotokoll Deines Motors und schau Dir an, wann der Motor bei Deinem Coptergewicht/3, also bei 500g Schub am wenigsten Watt verbraucht.

 

[pcace]

Danke, das werde ich machen!
Hier noch ein paar Bilder der heutigen SchönheitsOP (die immerhin sogar noch ein paar Gramm gebracht hat!
Änderungen:
- Stromverteilerboard (--> wesentlich kürzere Kabel)
- Multiwii nun verschraubt
- 45mm/35mm Adapterplatte gedruckt





Gruß,

Pcace

 

[pcace]

Ich habe mich mal an e-Calc herangesetzt und versucht zu verstehen, was ich da machen kann
im Moment ist der Copter so ausgestattet:
12x4,5 latte, Multistar 3525-850,3S 5000mAh Akku bei ca. 1,5kg
Laut e-Calc kommt dabei folgendes heraus:

[B]Battery[/B]
Load:	10.41	C
Voltage:	10.63	V
Rated Voltage:	11.10	V
Flight Time:	5.8	min
Mixed Flight Time:	10.0	min
Hover Flight Time:	12.9	min
Weight:	420	g
 	14.8	oz
[B] 	Motor @ Optimum Efficiency
[/B]Current:	7.76	A
Voltage:	10.83	V
Revolutions*:	8282	rpm
electric Power:	84.0	W
mech. Power:	72.3	W
Efficiency:	86.0	%
[B] 	Motor @ Maximum
[/B]Current:	17.35	A
Voltage:	10.49	V
Revolutions*:	7206	rpm
electric Power:	182.1	W
mech. Power:	147.1	W
Efficiency:	80.8	%
est. Temperature:	43	°C
 	109	°F
[B] 	Motor @ Hover
[/B]Current:	6.59	A
Voltage:	10.87	V
Throttle (linear):	57	%
electric Power:	71.6	W
mech. Power:	61.4	W
Efficiency:	85.8	%
est. Temperature:	30	°C
 	86	°F
specific Thrust:	7.44	g/W
 	0.26	oz/W
[B] 	Total Drive
[/B]Drive Weight:	785	g
 	27.7	oz
Current @ Hover:	19.77	A
P(in) @ Hover:	219.5	W
P(out) @ Hover:	184.3	W
Efficiency @ Hover:	84.0	%
Current @ max:	52.06	A
P(in) @ max:	577.9	W
P(out) @ max:	441.3	W
Efficiency @ max:	76.4	%
[B] 	Multicopter
[/B]All-up Weight:	1600	g
 	56.4	oz
add. Payload:	560	g
 	19.8	oz
max Tilt:	42	°
max. Speed:	33	km/h
 	20.5	mph

das sieht ja schon ganz ok aus (soweit ich das mit meiner wenigen Erfahrung einschätzen kann).
Ich habe nun versucht noch größere Propeller zu berechnen, kommt aber selten auf ein besseres Ergebnis. (Jedenfalls wenn man unter 20'' bleibt )
Vielleicht hat ja jemand noch ideen, was ich da mit wenigen mitteln optimieren kann!

Grüße,

Pcace

 

[pcace]

Und Mal wieder ein paar Gramm gespart...
Was macht man eben, wenn man neben dem 3D Drucker und dem Tricopter sitzt? Man druck was
Der Yaw Mechanismus wiegt nun "nurnoch" 17g (und nicht mehr fast 50^^)

Gruß,

Pcace


PS.: Auch hier sind die files online zu finden: http://www.thingiverse.com/thing:583977

 

[pcace]

Und nocheinmal ein Update:

Ich denke ich habe die MultiWIi FC nun einigermaßen gut eingestellt. Was mir aber immernoch nicht gefällt ist, dass der Copter immernoch nicht wirklich richtig sauber fliegt. So ein bisschen wackelt er einfach vor sich hin - selbst wenn es windstill ist, oder ist das normal?

Hat jemand eine Erklärung dafür? --> Siehe Video...

https://www.youtube.com/watch?v=-iKmoER6M_A&list=UUGTGS_4eN7VaUc1yjdEs5eg

Gruß,


Pcace

 

[Arakon]

Video kann ich hier nicht anschauen, aber das klingt nach schlecht eingestellten PIDs.