Fragen zum Bau/Frame eines Oktokopters für Foto/Video

[hexakopter]

Hallo zusammen,

ich habe mir überlegt in nächster Zeit einen Oktokopter zu bauen, der vor allem für Foto und Video-Aufnahmen ausgelegt sein soll.
Momentan besitze ich einen Hexakopter (nicht die XL-Variante) aus dem Shop von Holger und Ingo, der für maximal 800 Gramm Zuladung ausgelegt ist.
Ich hätte jedoch gerne einen Kopter, der mit DSLRs (später vielleicht auch Vollformat) locker klar kommt und immer noch genug Reserven hat.
Ich stelle mir also ca. 2kg Payload vor. (DSLR mit Brushless-Gimbal) Ich würde insgesamt gerne unter 5kg Abfluggewicht bleiben.
Also wollte ich mal hier im Forum nachfragen, ob ihr mir irgendwelche Ratschläge für die besten Komponenten geben könnt.

Als ersten Punkt habe ich mir die Wahl eines geeigneten Rahmens vorgestellt.
Also meine Fragen:

1. Wie sollte man den Kopter am besten aufbauen? Ganz normal im Kreis oder eher in X8 Form? (Also Quadframe mit 2 Motoren pro Ausleger) Wie sieht es da mit der Windanfälligkeit und der Ausfallsicherheit aus?

2. Sollte man einen Rahmen aus CFK-Rohren oder Aluminium-Vierkant nehmen? Was sind die Vorteile von CFK gegenüber Aluminium? (Wenn ich es richtig verstanden habe soll CFK geeigneter sein, da es stabiler ist und nicht so träge reagiert)

3. Welchen Rahmen könnt ihr mir für den Bau eines Oktokopters empfehlen? Habe mir schon die Rahmen von Pyrdacor, CamLifter und quadframe.com angeschaut. Könnt ihr mir da welche von empfehlen oder kennt ihr andere gute Rahmen oder meint ihr, es ist besser und günstiger sich einen Rahmen selber zu bauen? (Hatte ich eigentlich vor, besitze jedoch keine CNC für die Centerplate und die Schellen alleine sind ja auch nicht gerade günstig)

4. Die meisten Frames erlauben nur einen maximalen Propeller-Durchmesser von 13". Bei einem Eigenbau, könnte man die Länge entsprechend anpassen.
Ich hatte mir eigentlich 14"-15" Props vorgestellt, weiß aber nicht, ob der Kopter dann zu windanfällig wird. Damit schafft man aber wohl längere Flugzeiten.

Also zweiten Punkt habe ich mir dann die Wahl der Motoren, Regler, Propeller und Akkus vorgestellt. Dazu würde ich jedoch gerne erst einmal einen passendes Frame gefunden habe.


Ich hoffe ihr könnt mir passende Ratschläge geben, damit ich den "perfekten Kamera-Kopter" bauen kann, der nicht allzu teuer werden soll.
Ich freue mich über eure Ideen.

Habe die Fragen auch im Mikrokopter-Forum gestellt. Hoffe, dass das nicht so schlimm ist.

Mit freundlichen Grüßen,
* * * * * * * * * * * * * * * * * * hexakopter

 

[hexakopter]

Hallo zusammen,
da bis jetzt noch keiner geantwortet hat, möchte ich meine Fragen noch einmal erweitern.
Wäre es auch möglich, einen Hexakopter aus CFK zu bauen, der auch locker 2 kg payload wegstecken kann?
Wenn nicht, sollte man eurer Meinung auf einen "normalen" Oktokopter oder auf einen Koaxial Quadrokopter setzen ?

Danke schon einmal im voraus.

Mit freundlichen Grüßen,
hexakopter

 

[Cartman]

Hab leider im Moment keine Zeit für eine ausführliche Antwort, aber das größte Problem wird sein einen leichten Copter zu bauen, der genug Leistung und Flugzeit mitbringt um eine DSLR mit weniger als 5 kg AUW in die Luft zu bekommen. Du brauchst dafür ein extrem leichtes Frame mit Gimbal, damit die Motoren auch entsprechend klein ausfallen dürfen und du genug Akkus mitnehmen kannst. Such dir am besten mal den Thread von FerdinandK mit dem "Hexacopter für das Zenmuse unter 5 kg AUW" raus. In die Richtung solltest du auch gehen.

Die Frage nach Koax oder Flat ist nicht so leicht beantwortet. Koax ist weniger windanfällig und ein Motorausfall ist für manche FCs noch einigermaßen zu bewältigen, wenn genug Reserven da sind. Der Flat wird aber effizienter sein und bei der Einschränkung mit den den 5 kg AUW wird es wohl zwangsläufig darauf hinauslaufen.

Wenn du einen Flat Hexa bauen möchtest mit kleinem Durchmesser, dann kann man die Motoren abwechselnd oben und unten vom Ausleger montieren. So überlappen die Props allerdings auch und das bedeutet wieder weniger Effizienz. Wenn du allerdings weißt, dass du 15" oder 16" Props für dein Setup brauchst, aber keinen so großen Copter in den Kofferaum bekommst, dann solltest du einfach mal das Flat Setup und das Koax Setup miteinander vergleichen. Also Flat Setup mit kleineren Props (und zwangsläufig auch anderen Motoren) und Koax Setup mit entsprechend größeren Props. Evtl. lohnt sich das Koax Setup unter den Bedingungen dann doch wieder.

Ein Hexacopter mit 2 kg Payload ist grundsätzlich kein Problem, aber unter 5 kg AUW leidet meist die Flugzeit. Mehr Props bedeutet übrigens nicht automatisch wesentlich mehr mögliches Payload. Mit jedem weiteren Motor wird der Copter auch eine ganze Ecke schwerer. Jeder weitere Motor bring ja auch noch Kabel und eine ESC mit und von dem erzeugten Schub muss ja auch erstmal das Mehrgewicht getragen werden. Du kannst auch einen Quad bauen, der 2 kg Payload schleppen kann. Ist letztendlich auch günstiger.

 

[hexakopter]

Hallo Cartman,

danke für deine Antwort. Werde dann wohl noch einmal überlegen, ob ich nicht doch lieber einen Hexakopter baue. (oder ein Y6 ?)
Vielleicht antworten hier ja auch noch andere Foren-Mitglieder (z.B. FerdinandK ), die auch noch ihre Erfahrungen hier mit einfließen lassen.
Was meint ihr zu der Idee sich das Frame aus CFK selber zu bauen? Besitze leider keine CNC um die Centerplate zu fräsen. Oder sollte man sich ruhig ein Frame von den im Anfangspost aufgezählten Verkäufern zulegen?

Ich hoffe ich überhäufe euch nicht mit meinen ganzen Fragen.

Mit freundlichen Grüßen,
hexakopter

 

[ThinMan]

Hallo!

Bei Deinen Anforderungen ist es nicht leicht den optimalen Kompromiß zu finden.

Würde auf jeden Fall die Kamera mit dem gewünschten Objektiv genau auswiegen. BL-Gimbals sind wegen den Motoren meißt schwerer als vergleichbare Servo-Gimbals. Ein kräftiger Servo für große Kameras wiegt so 50 - 60 g, ein entsprechender BL-Motor ca. 150 g. Das wieder einzusparen, geht ins Geld, oder auf die Absturzresitenz.

Ich persönlich baue Kopter nicht im Hinblick auf einen entsprechenden Absturz, bin der Meinung, das das sinnlos ist. Daher wiegt z.B. mein Landegestell für ein 3,5 kg Quadro auch nur 44 g.

Carbon ist teuer und wenn man keine Fräse hat, auch nicht ohne Aufwand selber herzustellen. Ebenso teuer sind Alu- und Titanschrauben, oder 3D-Druckteile (ca. 40 % leichter als POM).

Würde es mit 15er Alu-Vierkant versuchen und schaffe Dir eine gute Waage an und mach Dir eine Tabelle (Excel) mit allen Gewichten, das hat mir bei der Planung sehr geholfen. Bei Alu sparst Du Dir die Motor-Montageplatten und brauchst auch weniger Schellen.

Bei einem kräftigen Quadro hast Du bei den gewünschten großen Props auch nicht so extrem lange Arme. Auf meinen Quad würden noch 17er Props passen, obwohl ein Arm nur 30 cm lang ist. Für einen normalen Okto mit 12er oder 13er Props brauchst Du schon 50 cm lange Arme (das sind 4 Meter Carbonrohr, da ist zwischen 22er und 20 er Rohr schon ein Unterschied von 44 g). Die CP`s würde ich nicht größer als 200 mm machen.

Wenn die Arme nicht zu lang sind, kannst Du Rohre mit 0,5 mm Stärke verwenden (falls Du in Carbon baust), das spart die Hälfte Gewicht. Haben schon mehrere verwendet, ich nehme grundsätzlich Rohre mit 1 mm Dicke.

Bei Platzproblemen bzw. knappen Transportkapazitäten, könntest Du klappbar oder zerlegbar bauen. Oder zumindestens eine Teilzerlegung (z.B. Landegestell abnehmbar, Gimbal ebenso, etc.) einplanen.

Das grundsätzliche Problem ist der Kompromiß, den der Kopterbau immer beinhaltet. Daher solltest Du sehr gut im Vorfeld Deine Anforderungen kennen/formulieren und das alles noteiren. Das hilft ungemein. Wenn Du z.B. sagen wir 30 M 2,5 x 18 mm Schrauben mit Stopmuttern verwenden möchtest, ist es gut zu wissen, das die schon mal 33 g wiegen.

Meine Erfahrung ist, das läppert sich. Mein vorheriger Quadro wog mit 40 g leichteren Motoren genau so viel wie mein jetziger. Und der fliegt auch genau so lange wie der alte, trotzdem ich wieder zurück auf 4 S gegangen bin.

Gruß ThinMan

 

[hexakopter]

Hallo ThinMan,

ich würde meinen Kopter auch nicht im Hinblick auf einen Absturz bauen. (bin mit meinem Hexakopter von H&I noch nie abgestürtzt)
Hatte aber gehört, dass sich ein CFK-Rahmen wohl "direkter" und insgesamt besser fliegen lassen soll. Außerdem wirken bei 2kg payload schon enorme Kräfte, die bei einem harten abfangen und einer schnellen Beschleunigung wohl zum durchbiegen der Vierkantrohre führt. Um mir also den Aufwand eines Aluminium-Frame-Baus zu sparen um dann festzustellen, das ein CFK-Frame wohl angemessener wäre, hatte ich gedacht, dass man am besten direkt mit CFK baut. Die meisten Leute die Kopter für solch ein Abfluggewicht bauen, benutzen meistens alle CFK-Frames, weshalb ich dachte, dass das wohl seinen Sinn haben wird.
Falls aber noch mehr Leute hier aus dem Forum meinen, dass ein Bau eines Aluminium-Frames auch ausreicht, sollte ich wohl doch lieber eins daraus bauen, weil ein Bau damit um einiges leichter ist. (Keine Schellen....)
Das ganze wäre dann zwar nicht ganz so chick wie Carbon, aber ja auch um einiges billiger, als die teuren CFK-Rohre.
Ist ein Carbon Rahmen eigentlich immer noch leichter als ein Aluminium Rahmen, wenn man die ganzen Schellen und so einspart?

Also sollte wohl meine erste Frage für den Bau seien:
Aluminium oder CFK-Frame?

Vielleicht könnt ihr mir ja mal die Vor- und Nachteile eines Aluminium-Frames nennen. (Abgehsehen von dem Nachteil eines Absturzes, mit "schwereren" Folgen )

Mit freundlichen Grüßen,
hexakopter

 

[ThinMan]

Du bist mit Deinen Anforderungen einfach an der Grenze. Für einen 2-Achs-BL-Gimbal für eine Vollformat mußt Du schon mal 600 - 700 g rechnen. Geschweige denn 3-Achs-Gimbal. Z.B. hatte in einem Forum Jemand einen 2-Achs-BL-Gimbal für eine GH-2 vorgestellt, der wog dann komplett schon mit Kamera 1,6 kg. Hast Du eine Vollformat, oder hast schon einmal geschaut, was so ein Ding mit gutem Objektiv (bis zu 700 g) schon wiegt?

Oder willst Du eine von den neuen Kompaktkameras mit Vollformat ranhängen, damit könnte es gehen. Bei 5 kg brauchst Du Motoren/Props die mindestens 2000 g Schub pro Motor (ca. 150 g/St., sind 1,2 kg) erzeugen, besser 2,5 kg. Schätze mal, für eine gute Flugzeit wirst Du ja schon alleine 700 - 1000 g an Lipogewicht brauchen.

Also fassen wir mal zusammen:

Lipo 1 kg
Motoren 1,2 kg
Kamera bis 1,5 kg (realistisch)
Gimbal 600 g

Das sind schon 4,3 kg. 700 g für einen stabilen Rahmen, Landegestell, Haube, Elektronik, ev. Video-Downlink und noch diverse Kleinigkeiten (LED`s, Props, usw. und sofort). Ein übliches Landegestell wiegt ja schon ca. 100 - 150 g. Blieben noch 550 g für Rahmen und den Rest. Wird knapp.

Daher mein Rat mit der Tabelle, hinten raus zählt dann jedes Gramm.

Der MK-XL-Okto ist übrigens serienmäßig bis 2,5 kg ausgelegt, Weiß jetzt nicht was der wiegt und ob das Lipogewicht da mit drin ist.

ThinMan

 

[hexakopter]

Hallo ThinMan,

momentan habe ich noch keine Vollformat. (habe eine NEX 5N und mein Bruder eine Canon 650d und ne GoPro HD Hero 1(OT aber ich warte noch auf die GoPro HD Hero 4 mit 4k bei 30fps und 120fps bei 1080p ))
Ich würde aber gerne für die Zukunft gewappnet zu sein.
Momentan bin ich dabei ein Brushless Gimbal für meine NEX 5N zu bauen, den mein jetziger Kopter jedoch nicht schleppen kann.
Momentan würde es nur für eine GoPro mit Brushless Gimbal reichen.
Also ersteinmal soll der Kopter nur für maximal eine Canon EOS 650d mit Brushless Gimbal für drei Achsen reichen. Ich würde nur halt ganz gerne Reserven für später haben und nicht gleich wieder ein neuen Kopter bauen müssen. (Bin noch Schüler und habe nicht viel Geld , aber was tut man nicht alles für sein teures Hobby )
Ein wichtiges Kriterium für mich ist also auch das der Kopter nicht zu teuer wird.(weniger Motoren und Regler=billiger für mich, weshalb ich jetzt schon wieder zu einen starken Hexakopter oder Y6 tendiere )

Vielleicht sagen hier auch noch andere was dazu.

Mit freundlichen Grüßen,
hexakopter

 

[ThinMan]

Das wird so aber nix. Den universellen Kopter , der das alles kann und nicht teuer sein soll, gibt es meiner Meinung nach nicht. Hinzu kommt, das später mit Billigkomponenten, eine mitunter sehr teure Kamera da drunter hängt.

Das wäre in etwa so, als wenn Du Dir jetzt ein Auto kaufen sollst, das am Anfang quasi nicht mehr als ein Smart leisten soll (für private Zwecke) und Du später daraus ein Fahrzeug mit LKW-Leistung, das vielleicht noch im harten Baustelleneinsatz benutzt wird, machen willst. Zu annähernd dem gleichen Preis.

Einen GoPro-Kopter baust Du ja ganz anders auf, als einen für die Canon 5D.

Finanziell bleibt Dir doch eigentlich nur Alu übrig, das Carbon wird wesentlich teurer, da Du da einfach nicht so viel selber dran tun kannst. Und Auftragsarbeit kostet auch noch mehr Zeit, als mal eben im Baumarkt Alu-Vierkant zu kaufen und da ein paar Löcher reinzubohren. Natürlich trotzdem sorgfältig arbeiten, versteht sich von selbst.

Denke, ein vernünftiger Kopter für Vollformat fängt mind. bei 2500,-- € an und kann schnell mal die 5000,-- € erreichen. Nach oben sind die Grenzen aber noch wesentlich höher.

Vielleicht meldet sich ja noch einer, der eine Vollformat an einem Kopter unter 5 kg fliegt. Bin gespannt, werden nicht allzu viele sein. Es gibt zig Kopter die schon bei knapp 5 kg sind, mit wesentlich leichteren Kameras. Ich habe nur einen Quadro mit CX 730, der wiegt ja schon 3,5 kg.

Mit ner NEX 7 und einem guten Objektiv könnte das aber klappen.

ThinMan

 

[hexakopter]

Ja, hoffe auch, dass sich da noch einer meldet.
Mein momentaniger Hexakopter wiegt ohne Kamera (aber mit Akku) ca. 1,6 Kilogramm und schafft die NEX mit einer leichten Kamerahalterung auch noch gerade so, und ist von den 5kg Meilenweit entfernt.
Deshalb glaube ich, dass man auch mit schwereren Kameras noch unter 5kg bleiben kann.

Vielleicht schreibt noch jemand anderes seine Meinung dazu. Mal sehen.

Mit freundlichen Grüßen, hexakopter