1.Vorbemerkung
Nachdem mein F550 nach der hier beschriebenen Bauanleitung gut geflogen ist, wollte ich ihn erweitern, mit FPV, iOSD, Gimbal Zenmuse H3 2D, GoPro Hero 3+BE und habe mir natürlich Gedanken gemacht, ob ich das alles auch so in die Luft bekomme. Und just zu dem Zeitpunkt, als ich mir diese Gedanken machte, hat dji das E310 Kit vorgestellt.Und damit war klar, dass ich an einen gründlichen Umbau denken musste, und ich möchte Euch an meinen Gedanken und Schwierigkeiten teilhaben lassen, vielleicht gibt es ja die eine oder andere Anregung.
2. E310
Dieses Kit besteht aus (bei mir) 6 Motoren 2312, mit 6 ESCs E420S, 6 LEDs, 1 Firmware Update Adapter, und einer Toolbox mit Schrauben, Inbus, Schrumpfschlauch und einer Stromverteilerplatine.
Bild: Motor und ESC
Die wesentlichen Daten:
des Motors:
3S-4S, max. 17,4 V, max. Schub 800 g/Motor bei 12 V, Abfluggewicht empfohlen: bei 3S: 350 g/Motor, bei 4S 400g / Motor, 960 KV, 60 g
und die der ESCs:
Max. Spannung 17,4 V, max. Strom 20 A, kurzzeitig 30 A. Aber Achtung: die Stromversorgungskabel sind viel zu lang (45 cm) und sind als Koaxkabel ausgelegt. Die Ansteuerkabel auch viel zu lang, aber die wiegen ja fast nichts. Also zusammenbinden/verstecken
Die mitgelieferten Propeller sind 9,4x5,0“
Hier das Bild von dem Programmieradapter und von den LEDs:
Bild: Adapter und Led
Die Leds signalisieren ihren Betriebszustand und leuchten im Normalfall 3x grün, 3x rot, Einstellbar über die S/W „ESC“ die sowohl für apple als auch windows herunterladbar ist. Fehlerzustände werden ebenfalls angezeigt. Erfreulich, dass die ESCs über den Adapter programmiert werden können (einzeln) .
Bild: Werkzeugbox
Nett gemacht, jedoch braucht man das mitgelieferte Stromverteilungsboard nicht, wenn man die Centerplates benutzt.
Als erstes sind also die Kabel der ESC Stromversorgung zu kürzen.
Bild:ESC
Bild: ESC gekürzt
Ich empfehle eine Länge zwischen 8 und 10 cm. Kabel abschneiden, Isolierung mit Cutter vorsichtig auf ca. 1,5 cm entfernen. Jetzt wirds kniffelig: Das Abschirmgeflecht (Minus!) muss aufgedröselt werden, nicht aufschneiden wegen Querschnitt. Am besten mit einem spitzen Gegenstand. Danach wieder zusammendrehen, und zwar so, dass, wenn man auf den Schriftzug schaut, die Abschirmung nach rechts zeigt. Und das deshalb, weil nach der Montage der ESCs mit dem Schriftzug nach unten, Plus nach rechts zeigt und zur Centerplate passt. Plus und Abschirmung verzinnen. Warum ein Koax Kabel: weil es elektrische Felder nach aussen abschirmt. Leider nicht die magnetischen!
3. Centerplates
Nachdem ich einiges vorhabe hineinzubauen, habe ich die Centerplates ebenfalls verändert:
Bild: Centerplate unten
Zu sehen: die Naza M V2 (ursprünglich lite, dann auf V2 geflasht) in der Mitte, vorne der 8 Kanalempfänger Futaba R2008SB, hinten unten der CAN-Bus HUB und huckepack drauf die PMU V2. Weil ich es hasse, an einen Lötpunkt mehrere Anschlüsse zu löten, habe ich mit einem Dremel den Lötstopplack vorsichtig (ohne die Kupferschicht zu beschädigen) weggenommen und dort die Versorgung der PMU V2 angelötet. Entsprechend auch auf der Rückseite den Minus Anschluss. Den Ausgang der PMU mit seinen 5 V dann auf X3 der Naza. Den Empfänger über X2 (D-Bus) an die Naza. Er wird mit 5 V von der Naza versorgt.
Bild: Centerplate oben
Aus Platzgründen habe ich einige Elemente auf die Unterseite der oberen Centerplate angeordnet: wie zu sehen: die Zenmuse GCU, das Mini iOSD, den 5,8 GHz Sender, und das kleine schwarze Teil links unten. Das ist ein LC Filter für den Sender, werde später darauf eingehen. Obere und untere Centerplates werden mit einem JST Standardstecker zur Spannungsversorgung verbunden, das iOSD mit einem CAN Kabel an den CAN Hub angeschlossen und die GPS Antenne an die PMU. Insgesamt sind also 3 Verbindungen zu stecken. Ich habe eine solche Anordnung gewählt, weil man dann noch an die USB Anschlüsse der Zenmuse GCU und des iOSDs herankommt.
Beide Centerplates sind hier zu sehen:
Bild: Beide Centerplates
4.Landegestell
Mein ursprüngliches Landegestell hatte nur eine Höhe von 55 mm vom Boden bis zum Akkuträger, zu wenig für eine GoPro mit Gimbal. Also wurde eine kleine Konstruktion gemacht und aus CFK 2 neue Ausleger gefräst, die jetzt eine Höhe von 105 mm geben. Hier ist das neue Landegestell mit Akku box und Lipo zu sehen:
Bild: Landegestell neu
Weil ich die GoPro möglichst weit vorne sitzen haben wollte, musste ich zum Balanceausgleich den Lipo etwas nach hinten rücken. Mit eingelegten Ausgleichsstücken aus Moosgummi kann ich nun den Lipo in seiner Box so verschieben, das der Kopter in Balance ist. Dies zeigt das nächste Bild.
Bild: Landegestell Detail
5. Gimbalträger
Nun muss das Zenmuse H3 2D noch befestigt werden. Da gibt es keine vernünftige fertige Lösung. Verwendet man die „Spinnenlandebeine“, dann gibt es tatsächlich eine Gimbalhalterung, aber man braucht die Spinnenbeine. Geht gar nicht. Dann habe ich eine Alu Halterung aus dem Internet verwendet, aber die wird an der oberen Plate befestigt, damit sitzt die Kamera zu hoch und die Props kommen ins Bild. Also wieder konstruiert, eine Lösung erarbeitet, bei der der Gimbal Träger an der unteren Plate befestigt wird. Dazu werden die 2 Bohrungen der unteren Plate verwendet, und eine 3. Zusätzliche in der Mitte angebracht. Keine Sorge: an der Stelle befindet sich kein Stromleiter in der unteren Centerplate! Ein Bild dieses Gimbalhalters ist hier zu sehen. Er wurde wieder aus 2 mm CFK gefräst, hält bombig und vibriert nicht. Die GoPro habe ich dann noch mit 3 M3 Kunststoff Distanzstücken (Platinen Abstandshalter) von 2 cm Länge weiter nach unten gehängt.
Bild: Gimbal Halter neu
Und hier 2 Bilder, wie die Gopro jetzt am Kopter hängt:
Bild: Gimbal mit Kamera
Bild: Gimbal mit Kamera2
Und weil wir gerade dabei sind: Umbau der GoPro auf Normalobjektiv
6. Umbau der GoPro Hero 3+BE
Ich hatte mir obige GoPro günstig besorgt, aber war überhaupt nicht mit dem Standardobjektiv glücklich. Der Fischaugeneffekt ist einfach nicht meine Sache. Nach etwas Recherche bin ich auf einen Spezialisten getroffen, der eine Gopro umbaut auf ein Objektiv mit einer Brennweite von 5,4 mm, was einem horizontalen Öffnungswinkel von rund 60° entspricht. Dieses Objektiv ist erste Sahne, nicht mit billigen Plastiklösungen zu vergleichen, sondern enthält richtig Glas. Und wird der Auflösung der GoPro mit 12 MP gerecht. Ich habe für den Umbau rund 270.- inkl. des Objektivs bezahlt.
Hier kann man sich näher informieren:
action.cam@kabelmail.de
Mal ein Bild der GoPro mit dem 5,4 mm Glas:
Bild: Gopro 5,4 mm Objektiv
Und nun zu guter letzt: Das LC Filter
7. LC Filter
Wir haben bei unseren Koptern das grundsätzliche Problem, dass die Versorgungsspannung, egal ob 3S mit 11,2 V oder 4S mit 16,8 V stark schwankt. Das hängt damit zusammen, dass die ESCs nicht einen ohmschen Widerstand darstellen, sondern ein zeitlich sich veränderndes Drehfeld erzeugen, und damit sich eine stark ändernde Stromaufnahme ergibt. Gepaart mit dem Innenwiderstand des Lipos ergibt dies einen Spannungsabfall, der nicht konstant ist, sondern sich in einem Frequenzbereich von bis zu einigen 100 kHz (wegen der PWM Schaltung der ESCs) bewegt. Der Innenwiderstand eines 4S Lipos kann bis zu 50 mOhm betragen. Die Stromaufnahme unseres Kopters kann bis zu 90 A betragen, schwankend. Und das heisst, es gibt einen schwankenden Spannungsabfall von rund 50 mOhm x 90 A = 4,5 V. Dies ist der theoretische Wert zwischen 0 A und 90 A. In der Realität liegt er sicher geringer, aber dies zeigt die mögliche Bandbreite. Technisch heisst dies „Ripple“. Und jetzt kommt der Punkt: den meisten Verbrauchern wie LEDs, Landegestellen, etc ist das völlig egal, sie funktionieren trotzdem. Der Naza, Empfänger, BTU, iOSD, etc (alles was über den CAN Bus gespeist wird) wäre es zwar nicht egal, aber sie erhalten von der PMU eine schön saubere Versorgungsspannung von 5 V. Lediglich der 5,8 MHz Sender (Betriebsspannung zwischen 7 und 24 V) wird nicht von der PMU versorgt, sondern wird normalerweise direkt an den Lipo geklemmt, oder per BEC versorgt. Und da sieht er, neben dem Video Eingangssignal, eine verseuchte Versorgungsspannung. Und das führt dazu, das plötzlich Streifen im Videobild erscheinen. Und das mag man gar nicht. Und da kommt das LC Filter ins Spiel. LC bedeutet Induktivität (L) und Kapazität (C), und die bilden, technisch gesehen, einen Tiefpass: tiefe Frequenzen, also auch die Gleichspannung, werden durchgelassen, hohe Frequenzen dagegen nicht. Und schon sind die Störungen weg. Man kann LC Filter kaufen: aber dann sind sie gross und teuer, bis zu 30.- habe ich gesehen. Ich habe daher einen kleinen LC Filter konzipiert und gebaut. Hier mal die Schaltung:
Bild: LC Filter Schaltplan
Und hier der aufgebaute Filter mit Grössenvergleich:
Bild: Vorderseite
Und hier von hinten:
Bild:LC Filter Rückseite
Und wenn man ihn mit Schrumpfschlauch verpackt, dann sieht er aus wie auf der Centerplate oben. Und für die Techniker unter uns hier ein Oszillogramm der Versorgungsspannung ungefiltert, Kanal 1, mit 50 mV pro Teilstrich, und darunter Kanal 2 die von diesem LC Filter gesäuberte Versorgungsspannung, mit 10 mV pro Teilstrich. Beide Kurven zeitgleich mit einer Last von 50% (hovern) . Man sieht ungefiltert einen Ripple mit hohen Frequenzanteilen und einer Amplitude bis zu 400 mV, während die gefilterte Spannung bei einer Last von 100 mA (Sender!) nur einen Ripple von ca 1 mV aufweist, das ist eine Reduktion um den Faktor 400 oder rund 52 dB. Fliegt der Kopter unter Volllast, geht der Ripple ungefiltert steil in die Höhe ...Hätte das gerne auch gezeigt, aber da ich nur 2 Hände habe, geht das nicht....eine Hand hält den Kopter fest, eine bedient die Funke, und mit der 3. muss ich den Oszi bedienen!
Bild:Oszillogramm
Damit werde ich den 1. Teil von „Pimp my F550“ mal schliessen. Ich werde demnächst weiter machen, und die Endmontage zeigen, (Aerox X50 Arme) und auch etwas ausführlicher auf FPV und Sender etc eingehen.
Hoffe, ich habe niemanden gelangweilt.
Nachdem mein F550 nach der hier beschriebenen Bauanleitung gut geflogen ist, wollte ich ihn erweitern, mit FPV, iOSD, Gimbal Zenmuse H3 2D, GoPro Hero 3+BE und habe mir natürlich Gedanken gemacht, ob ich das alles auch so in die Luft bekomme. Und just zu dem Zeitpunkt, als ich mir diese Gedanken machte, hat dji das E310 Kit vorgestellt.Und damit war klar, dass ich an einen gründlichen Umbau denken musste, und ich möchte Euch an meinen Gedanken und Schwierigkeiten teilhaben lassen, vielleicht gibt es ja die eine oder andere Anregung.
2. E310
Dieses Kit besteht aus (bei mir) 6 Motoren 2312, mit 6 ESCs E420S, 6 LEDs, 1 Firmware Update Adapter, und einer Toolbox mit Schrauben, Inbus, Schrumpfschlauch und einer Stromverteilerplatine.
Bild: Motor und ESC
Die wesentlichen Daten:
des Motors:
3S-4S, max. 17,4 V, max. Schub 800 g/Motor bei 12 V, Abfluggewicht empfohlen: bei 3S: 350 g/Motor, bei 4S 400g / Motor, 960 KV, 60 g
und die der ESCs:
Max. Spannung 17,4 V, max. Strom 20 A, kurzzeitig 30 A. Aber Achtung: die Stromversorgungskabel sind viel zu lang (45 cm) und sind als Koaxkabel ausgelegt. Die Ansteuerkabel auch viel zu lang, aber die wiegen ja fast nichts. Also zusammenbinden/verstecken
Die mitgelieferten Propeller sind 9,4x5,0“
Hier das Bild von dem Programmieradapter und von den LEDs:
Bild: Adapter und Led
Die Leds signalisieren ihren Betriebszustand und leuchten im Normalfall 3x grün, 3x rot, Einstellbar über die S/W „ESC“ die sowohl für apple als auch windows herunterladbar ist. Fehlerzustände werden ebenfalls angezeigt. Erfreulich, dass die ESCs über den Adapter programmiert werden können (einzeln) .
Bild: Werkzeugbox
Nett gemacht, jedoch braucht man das mitgelieferte Stromverteilungsboard nicht, wenn man die Centerplates benutzt.
Als erstes sind also die Kabel der ESC Stromversorgung zu kürzen.
Bild:ESC
Bild: ESC gekürzt
Ich empfehle eine Länge zwischen 8 und 10 cm. Kabel abschneiden, Isolierung mit Cutter vorsichtig auf ca. 1,5 cm entfernen. Jetzt wirds kniffelig: Das Abschirmgeflecht (Minus!) muss aufgedröselt werden, nicht aufschneiden wegen Querschnitt. Am besten mit einem spitzen Gegenstand. Danach wieder zusammendrehen, und zwar so, dass, wenn man auf den Schriftzug schaut, die Abschirmung nach rechts zeigt. Und das deshalb, weil nach der Montage der ESCs mit dem Schriftzug nach unten, Plus nach rechts zeigt und zur Centerplate passt. Plus und Abschirmung verzinnen. Warum ein Koax Kabel: weil es elektrische Felder nach aussen abschirmt. Leider nicht die magnetischen!
3. Centerplates
Nachdem ich einiges vorhabe hineinzubauen, habe ich die Centerplates ebenfalls verändert:
Bild: Centerplate unten
Zu sehen: die Naza M V2 (ursprünglich lite, dann auf V2 geflasht) in der Mitte, vorne der 8 Kanalempfänger Futaba R2008SB, hinten unten der CAN-Bus HUB und huckepack drauf die PMU V2. Weil ich es hasse, an einen Lötpunkt mehrere Anschlüsse zu löten, habe ich mit einem Dremel den Lötstopplack vorsichtig (ohne die Kupferschicht zu beschädigen) weggenommen und dort die Versorgung der PMU V2 angelötet. Entsprechend auch auf der Rückseite den Minus Anschluss. Den Ausgang der PMU mit seinen 5 V dann auf X3 der Naza. Den Empfänger über X2 (D-Bus) an die Naza. Er wird mit 5 V von der Naza versorgt.
Bild: Centerplate oben
Aus Platzgründen habe ich einige Elemente auf die Unterseite der oberen Centerplate angeordnet: wie zu sehen: die Zenmuse GCU, das Mini iOSD, den 5,8 GHz Sender, und das kleine schwarze Teil links unten. Das ist ein LC Filter für den Sender, werde später darauf eingehen. Obere und untere Centerplates werden mit einem JST Standardstecker zur Spannungsversorgung verbunden, das iOSD mit einem CAN Kabel an den CAN Hub angeschlossen und die GPS Antenne an die PMU. Insgesamt sind also 3 Verbindungen zu stecken. Ich habe eine solche Anordnung gewählt, weil man dann noch an die USB Anschlüsse der Zenmuse GCU und des iOSDs herankommt.
Beide Centerplates sind hier zu sehen:
Bild: Beide Centerplates
4.Landegestell
Mein ursprüngliches Landegestell hatte nur eine Höhe von 55 mm vom Boden bis zum Akkuträger, zu wenig für eine GoPro mit Gimbal. Also wurde eine kleine Konstruktion gemacht und aus CFK 2 neue Ausleger gefräst, die jetzt eine Höhe von 105 mm geben. Hier ist das neue Landegestell mit Akku box und Lipo zu sehen:
Bild: Landegestell neu
Weil ich die GoPro möglichst weit vorne sitzen haben wollte, musste ich zum Balanceausgleich den Lipo etwas nach hinten rücken. Mit eingelegten Ausgleichsstücken aus Moosgummi kann ich nun den Lipo in seiner Box so verschieben, das der Kopter in Balance ist. Dies zeigt das nächste Bild.
Bild: Landegestell Detail
5. Gimbalträger
Nun muss das Zenmuse H3 2D noch befestigt werden. Da gibt es keine vernünftige fertige Lösung. Verwendet man die „Spinnenlandebeine“, dann gibt es tatsächlich eine Gimbalhalterung, aber man braucht die Spinnenbeine. Geht gar nicht. Dann habe ich eine Alu Halterung aus dem Internet verwendet, aber die wird an der oberen Plate befestigt, damit sitzt die Kamera zu hoch und die Props kommen ins Bild. Also wieder konstruiert, eine Lösung erarbeitet, bei der der Gimbal Träger an der unteren Plate befestigt wird. Dazu werden die 2 Bohrungen der unteren Plate verwendet, und eine 3. Zusätzliche in der Mitte angebracht. Keine Sorge: an der Stelle befindet sich kein Stromleiter in der unteren Centerplate! Ein Bild dieses Gimbalhalters ist hier zu sehen. Er wurde wieder aus 2 mm CFK gefräst, hält bombig und vibriert nicht. Die GoPro habe ich dann noch mit 3 M3 Kunststoff Distanzstücken (Platinen Abstandshalter) von 2 cm Länge weiter nach unten gehängt.
Bild: Gimbal Halter neu
Und hier 2 Bilder, wie die Gopro jetzt am Kopter hängt:
Bild: Gimbal mit Kamera
Bild: Gimbal mit Kamera2
Und weil wir gerade dabei sind: Umbau der GoPro auf Normalobjektiv
6. Umbau der GoPro Hero 3+BE
Ich hatte mir obige GoPro günstig besorgt, aber war überhaupt nicht mit dem Standardobjektiv glücklich. Der Fischaugeneffekt ist einfach nicht meine Sache. Nach etwas Recherche bin ich auf einen Spezialisten getroffen, der eine Gopro umbaut auf ein Objektiv mit einer Brennweite von 5,4 mm, was einem horizontalen Öffnungswinkel von rund 60° entspricht. Dieses Objektiv ist erste Sahne, nicht mit billigen Plastiklösungen zu vergleichen, sondern enthält richtig Glas. Und wird der Auflösung der GoPro mit 12 MP gerecht. Ich habe für den Umbau rund 270.- inkl. des Objektivs bezahlt.
Hier kann man sich näher informieren:
action.cam@kabelmail.de
Mal ein Bild der GoPro mit dem 5,4 mm Glas:
Bild: Gopro 5,4 mm Objektiv
Und nun zu guter letzt: Das LC Filter
7. LC Filter
Wir haben bei unseren Koptern das grundsätzliche Problem, dass die Versorgungsspannung, egal ob 3S mit 11,2 V oder 4S mit 16,8 V stark schwankt. Das hängt damit zusammen, dass die ESCs nicht einen ohmschen Widerstand darstellen, sondern ein zeitlich sich veränderndes Drehfeld erzeugen, und damit sich eine stark ändernde Stromaufnahme ergibt. Gepaart mit dem Innenwiderstand des Lipos ergibt dies einen Spannungsabfall, der nicht konstant ist, sondern sich in einem Frequenzbereich von bis zu einigen 100 kHz (wegen der PWM Schaltung der ESCs) bewegt. Der Innenwiderstand eines 4S Lipos kann bis zu 50 mOhm betragen. Die Stromaufnahme unseres Kopters kann bis zu 90 A betragen, schwankend. Und das heisst, es gibt einen schwankenden Spannungsabfall von rund 50 mOhm x 90 A = 4,5 V. Dies ist der theoretische Wert zwischen 0 A und 90 A. In der Realität liegt er sicher geringer, aber dies zeigt die mögliche Bandbreite. Technisch heisst dies „Ripple“. Und jetzt kommt der Punkt: den meisten Verbrauchern wie LEDs, Landegestellen, etc ist das völlig egal, sie funktionieren trotzdem. Der Naza, Empfänger, BTU, iOSD, etc (alles was über den CAN Bus gespeist wird) wäre es zwar nicht egal, aber sie erhalten von der PMU eine schön saubere Versorgungsspannung von 5 V. Lediglich der 5,8 MHz Sender (Betriebsspannung zwischen 7 und 24 V) wird nicht von der PMU versorgt, sondern wird normalerweise direkt an den Lipo geklemmt, oder per BEC versorgt. Und da sieht er, neben dem Video Eingangssignal, eine verseuchte Versorgungsspannung. Und das führt dazu, das plötzlich Streifen im Videobild erscheinen. Und das mag man gar nicht. Und da kommt das LC Filter ins Spiel. LC bedeutet Induktivität (L) und Kapazität (C), und die bilden, technisch gesehen, einen Tiefpass: tiefe Frequenzen, also auch die Gleichspannung, werden durchgelassen, hohe Frequenzen dagegen nicht. Und schon sind die Störungen weg. Man kann LC Filter kaufen: aber dann sind sie gross und teuer, bis zu 30.- habe ich gesehen. Ich habe daher einen kleinen LC Filter konzipiert und gebaut. Hier mal die Schaltung:
Bild: LC Filter Schaltplan
Und hier der aufgebaute Filter mit Grössenvergleich:
Bild: Vorderseite
Und hier von hinten:
Bild:LC Filter Rückseite
Und wenn man ihn mit Schrumpfschlauch verpackt, dann sieht er aus wie auf der Centerplate oben. Und für die Techniker unter uns hier ein Oszillogramm der Versorgungsspannung ungefiltert, Kanal 1, mit 50 mV pro Teilstrich, und darunter Kanal 2 die von diesem LC Filter gesäuberte Versorgungsspannung, mit 10 mV pro Teilstrich. Beide Kurven zeitgleich mit einer Last von 50% (hovern) . Man sieht ungefiltert einen Ripple mit hohen Frequenzanteilen und einer Amplitude bis zu 400 mV, während die gefilterte Spannung bei einer Last von 100 mA (Sender!) nur einen Ripple von ca 1 mV aufweist, das ist eine Reduktion um den Faktor 400 oder rund 52 dB. Fliegt der Kopter unter Volllast, geht der Ripple ungefiltert steil in die Höhe ...Hätte das gerne auch gezeigt, aber da ich nur 2 Hände habe, geht das nicht....eine Hand hält den Kopter fest, eine bedient die Funke, und mit der 3. muss ich den Oszi bedienen!
Bild:Oszillogramm
Damit werde ich den 1. Teil von „Pimp my F550“ mal schliessen. Ich werde demnächst weiter machen, und die Endmontage zeigen, (Aerox X50 Arme) und auch etwas ausführlicher auf FPV und Sender etc eingehen.
Hoffe, ich habe niemanden gelangweilt.
