Drohnen bauen

DROHNENSELBER BAUEN & TUNEN

Der Flugmodellsport ist ein faszinierendes und sehr interessantes Hobby. Schon seit 15 Jahren bin ich begeisterter Modellpilot und beschäftige mich mit dem Bau, der Technik und dem Fliegen von Flugzeugmodellen. Als vor ein paar Jahren die Drohnen- und Multicoptertechnik erst so richtig in Fahrt kam und ich meine wissenschaftlichen Arbeiten für mein Studium planen musste, war für mich klar: Diese Technik möchte ich mir genauer ansehen und verstehen lernen.

Flugmodellbau mit integrierter Computertechnik, vom selbststabilisierenden Flugmodus bis hin zu vollkommen autonomen Missionen, die vor dem Start geplant werden können. Mit Hilfe von GPS ist alles möglich. Eine überaus faszinierende Kombination aus PC- und Softwaretechnik, gepaart mit meinem jahrelangen Hobby, dem Flugmodellbau, besser geht es nicht. Also kombinierte ich mein Hobby mit meinem Studium und bekam dadurch die Möglichkeit, die Multicoptertechnik von Grund auf im wahrsten Sinne des Wortes zu studieren. Daraus resultierten zwei wissenschaftliche Arbeiten, wovon eine meine Abschlussarbeit war. Und so konnte ich meine ganze Energie in das neue Thema der Multicoptertechnik investieren. Ich hatte dadurch die Gelegenheit, in den letzten Jahren einige Multicopterprojekte zu entwickeln und umzusetzen. Allerdings ist die Technik zum Teil sehr komplex und umfangreich.

Deshalb entstand nach meinem Studium die Idee, die gesamte Thematik doch einmal verständlich und übersichtlich in Wort und Bild zu fassen. Wieso also nicht ein Buch darüber schreiben, welche Erfahrungen ich in den letzten Jahren mit der Multicoptertechnik gesammelt habe? Wie Multicopter aufgebaut sind, wie die gesamte Technik rund um den Multicopter funktioniert und zusammenarbeitet, auf was geachtet werden muss und wie man solch ein Fluggerät selbst bauen kann, beschreibe ich in diesem Buch. Um hier einmal etwas Licht ins Dunkel zu bringen, habe ich mich dazu entschlossen, nicht nur ein oder zwei dieser verschiedenen Flightcontroller- Systeme zu erklären und in den Bauprojekten zu benutzen, vielmehr sind es fünf verschiedene Systeme, deren technische Grundlagen in diesem Buch behandelt werden. Sie werden auch alle fünf in den Bauprojekten verbaut, eingestellt und geflogen. Wie Sie sich vorstellen können, erfordert es einige Zeit, solch umfangreiche Recherchen und Bauprojekte umzusetzen und darüber auch noch ein Buch zu verfassen.

Einen Multicopter zu bauen ist das eine, die gesamten Projekte auch zu dokumentieren und verständlich zu beschreiben, was man da tut, ist nochmal ein ganz neuer Grad der Auseinandersetzung. Aus diesem Grund möchte ich an dieser Stelle einigen Leuten danken, ohne die dieses Buchprojekt nicht möglich gewesen wäre, in das ich viel Energie und Herzblut investiert habe. Ohne die Unterstützung der Familie geht es sicher nicht. Speziell meinen Eltern, die mir mit Rat und Tat während aller Schreib- und Bauphasen zur Seite standen, möchte ich für die Unterstützung danken. Meiner Freundin Lisa danke ich recht herzlich, für etliche Seiten Korrekturlesen und die Unterstützung während des gesamten Buchprojektes. Weiterhin danke ich Benjamin Allbach, der es überhaupt erst möglich gemacht hat, die Multicopterprojekte – auch zum Zwecke der Wissenschaft für das Projekt »Mobile Urban Sensing«, siehe während meines Studiums umzusetzen<

AN WEN RICHTET SICH DIESES BUCH?

Dieses Buch richtet sich vor allem an Technik interessierte und Flug und Modellbaubegeisterte, die die neue Sparte des Multicopterfluges fasziniert, und jeden, der selbst einmal eine Multicopterdrohne bauen möchte.

Sicher gibt es heute viele fertige Drohnen in einem unschlagbaren Preissegment unter 100 Euro, allerdings macht es viel mehr Spaß, solch ein Fluggerät selbst zu bauen. Die eigene Drohne, das eigene Fluggerät selbst zu planen, die Teile zu bestellen, den Lötkolben in die Hand zu nehmen und Kabelverbindungen und Stecksysteme zu löten, um zum Schluss das selbst gebaute Multicoptermodell vor sich stehen zu haben und es dann auch noch zu fliegen, ist ein unvergessliches Gefühl. Beim Selberbauen eines Copters lernen Sie viel mehr, als wenn Sie eine fertige Drohne kaufen, auspacken und losfliegen. So viele faszinierende Details, Aha-Effekte und technische Möglichkeiten warten bei einem Do-it-yourself-Drohnen-Bauprojekt auf Sie, dass es sich mehr als lohnt, solch ein Flugmodell selbst zu bauen. Nicht zu unterschätzen ist auch das Know-how, das Sie sich während eines Multicopter- Bauprojektes aneignen, sollte doch einmal etwas kaputt gehen oder nicht funktionieren. Haben Sie Ihren Multicopter von Grund auf selbst gebaut, finden Sie oft sehr viel schneller den Fehler oder können etwas reparieren, da Sie genau wissen, wo der Schuh drückt.Dabei macht es dieses Buch aus, dass es Ihnen alle nötigen Informationen an die Hand gibt, die Sie benötigen, um ein solches Projekt umzusetzen. Von der Luftschraube bis zur Flugsteuerung wird Ihnen alles anschaulich erklärt und mit Bildern und Grafiken verdeutlicht. Haben Sie noch keine Erfahrungen mit dieser Technik oder trauen sich so ein Projekt nicht zu? Kein Problem, denn im zweiten Teil des Buches finden Sie drei verschiedene Bauprojekte, die Schritt für Schritt erklären und mit Bildern zeigen, wie ein Copter, egal ob ein kleiner Rennflitzer für rund 135 Euro oder ein großer Power-Octocopter mit FPV, Actioncam und Telemetrie, selbst gebaut werden kann. Selbst fünf unterschiedliche Flightcontroller werden in den Bauprojekten verbaut, eingestellt und geflogen, was es ihnen leichter macht, sich für eines dieser Systeme zu entscheiden. Die Bauprojekte werden tatsächlich von Grund auf erarbeitet, was nachvollziehbar macht, wieso welche Teile verwendet werden und was diese kosten. Wenn Sie also schon länger mit dem Gedanken spielen, einmal selbst eine Multicopterdrohne zu bauen, dann sind Sie hier genau an der richtigen Adresse.

WIE IST DAS BUCH AUFGEBAUT?

Dieses Buch bietet Ihnen alle Informationen rund um die Themen Multicoptertechnik, Multicopter selber bauen und fliegen sowie Grundlageninformationen und alle rechtlichen Aspekte, die es beim Fliegen eines Copters zu beachten gilt. Zudem wird gezeigt, wie Sie Ihre Multicopterdrohne mit weiteren Bauteilen wie etwa Telemetrie, Akkuerweiterung oder einer FPV-Anlage tunen können. Das Buch ist in zwei große Abschnitte aufgeteilt.

Im ersten Teil erfahren Sie alles über die Grundlagen der Technik, Rechtliches, Berechnungen und Planung eines Copter-Bauprojektes.
br>Im zweiten Teil greifen wir dann selbst zu Schraubenschlüssel und Lötkolben und bauen in drei verschiedenen »MAKE-Kapiteln« eine kleine Low-Cost-Drohne, einen Allround-Quadrocopter sowie einen Power-Octocopter.

PREISANGABEN

Alle im Buch genannten Preise wurden im Februar 2016 ermittelt. In diesem Buch können Sie sich also auf folgende Kapitel und Themen freuen:

Kapitel 1: Drohne, Flugzeug oder was? Los geht es mit der Beschreibung, was eine Drohne ist, was diese ausmacht und woher die Bezeichnung überhaupt stammt. Auch werden verschiedene Typen von Drohnen bis hin zur Kategorie des Multicopters beschrieben.

Kapitel 2: Multicopter und was sie ausmacht Eine erste Übersicht klärt darüber auf, was einen Multicopter ausmacht, wo dieser Drohnentyp überall zum Einsatz kommt und welche verschiedenen Bauarten es gibt. Zudem werden die verschiedenen Drehrichtungen der Luftschrauben und der Zweck dahinter erläutert.

Kapitel 3: Bauteile und ihre Eigenschaften. Neben vielen Grundlageninformationen dreht sich in diesem Kapitel alles um die einzelnen Bauteile und die Anatomie eines Multicopters: vom Motor über den Brushless-Regler bis hin zu verschiedenen Flightcontrollern und ihren Einstellungen.

Kapitel 4: Gesetze, Rechtslage und Versicherung Dieses Kapitel befasst sich mit der komplexen Frage, wo und unter welchen Umständen man einen Multicopter fliegen darf, unter Einbeziehung möglicher Risiken. Eine zusammenfassende Strukturübersicht, wo Sie eine Multicopterdrohne fliegen lassen dürfen, sowie die Fragen zur Rechtslage im Bereich des FPV-Fliegens und der Luftbildfotografie runden dieses wichtige Kapitel ab.

Kapitel 5: Rechnerische Grundlagen Hier bekommen Sie das Rüstzeug an die Hand, das Sie brauchen, um eigene Berechnungen zur Auslegung der Bauteile in einem Drohnen- Selbstbauprojekt durchführen zu können. Sie berechnen das Gesamtgewicht eines Multicopters, die Motorleistung und Schubkraft und die Flugzeit des Fluggerätes. Mit den errechneten Werten geht es dann an die Auswahl der Bauteile.

Kapitel 6: PID-Werte einstellen Nachdem Sie die rechnerischen Grundlagen verinnerlicht haben, erhalten Sie in diesem Kapitel die konkrete Anleitung zum Einstellen der PID-Werte eines Multicopters. Dabei könen Sie auf verschiedene Art und Weise vorgehen, um am Ende einen gut eingestellten Multicopter zu besitzen.

Kapitel 7: Planung Selbstbaucopter Kurz vor der Bauphase geht es darum, welche Überlegungen angestellt und welche Fragen beantwortet werden müssen, bevor mit der Teileauswahl, den Berechnungen und dem eigentlichen Bau eines Multicopters begonnen werden kann. Lernen Sie auch die Grundmaterialien kennen, die beim Copter-Bau immer benögt werden. Sie haben noch nie gelötet? Ein kleiner Lötkurs zeigt, wie die verschiedenen Lötarbeiten durchzuführen sind. An dieser Stelle des Buches sind Sie fit für den Einstieg in die Bauphase.

Kapitel 8: Bau einer Low-Cost-Drohne Der Startschuss für Bauprojekt 1 ist gefallen! Wir planen und bauen eine kleine Spaßdrohne. Hauptmerkmal bei diesem Projekt sind die Kosten, die wir so niedrig wie möglich halten wollen, um am Ende eine Drohne für ca. 130,- Euro zu bauen. Nach dem erfolgreichen Erstflug wird gezeigt, wie das Fluggerät und der eingebaute CC3D-Flightcontroller verbessert und auch für fortgeschrittene Piloten eingestellt werden können. Zum Ausklang dieses Kapitels gibt es ein Sahnehäubchen, das Ihnen zeigt, wie Sie einen alternativen Flightcontroller, etwa ein KK-Board oder einen MultiWii Crius 2.6, einbauen, einstellen und fliegen können.

Kapitel 9: Bau einer Allround-Quadrocopter-Drohne Zeit für Bauprojekt 2. Ziel ist es, einen Allround-Quadrocopter zu planen, zu bauen und zu fliegen. Der Quadrocopter soll so ausgelegt werden, dass er stabil und sicher, aber auch schnell und agil geflogen werden kann. Hierfür wird eine DJI-Naza-Steuerung eingesetzt. Am Ende von Bauphase 2 steht eine Tuningmaßnahme, die zeigt, wie Sie durch den Einbau eines zweiten Akkus die Flugzeit des Quadrocopters steigern können.

Kapitel 10: Bau eines Power-Octocopters Die Kür! Bauprojekt 3 steht unter dem Motto »Meisterprüfung Power- Drohne«. Sie planen, bauen und fliegen einen großen Power-Octocopter mit einem APM-Flightboard. Der Copter wird so berechnet, dass die Flugzeit mindestens eine halbe Stunde beträgt. Das ist aber noch nicht alles, denn Sie werden das Fluggerät so tunen, dass man am Ende ein Telemetriesystem und ein selbststabilisierendes Gimbal mit einer eingebauter Actioncam am Copter montiert ist.

Kapitel 11: FAQ und Fehlerquellen Allgemein interessante Fragen zum Thema sowie Fehlerquellen und Lösungen werden hier diskutiert und beantwortet. <br><br>

I N H A L T S V E R Z E I C H N I S . 5

Drohne, Flugzeug oder was? . 20

Luft-, Land- und Wasserfahrzeuge . 23

Multicopter,

Quadrocopter, Hexacopter und Co. . 25

Multicopter und was sie ausmacht . 26

Im Einsatz von Militär bis kommerziell . 29

Funktionsweise einer Multicopterdrohne . 31

Typische Bauform und Varianten . 32

Fluggeräte und Anzahl der Rotoren . 32

Ausrichtung der Fluglage . 34

Was rotiert hier verkehrt herum? . 35

Drehrichtungen der Luftschrauben . 36

Bauteile und ihre Eigenschaften . 42

Rahmen eines Multicopters . 44

Centerplate, Ausleger und Landegestell . 44

Materialanforderungen an den Rahmen . 46

Rahmenbausatz oder selber bauen? . 47

Bauprojekt mit 3-D-Drucker realisieren . 47

Systembausatz und Einzelteile . 48

Rahmengröße und Einsatzzweck . 48

Motoren im Multicopterbau . 50

Wirkprinzip des Gleichstrom-Bürstenmotors . 50

Aufbau des bürstenlosen Motors . 52

Brushlessmotoren: Innen- und Außenläufer . 53

Kennzahlen von Brushlessmotoren . 53

Pole und Nuten bei einem 12N14P-Motor . 54

Auswirkung auf die Motoreigenschaften . 55

Stromaufnahme und Betriebsspannung . 55

Regelmäßige Wartung von Brushlessmotoren . 56

Motorsteuerung – der Brushlessregler (ESC) . 57

Wie funktioniert ein Brushlessregler? . 58

Spezieller Reglertyp für Multicopter . 58

SimonK – Multicopter- ESC-Software . 59

1

2

BLHeli – Softwarealternative zu SimonK . 59

Durchlass der vollen Akkuleistung – PWM . 59

Energiedurchlass per P-FET oder N-FET . 60

Energieversorger – BEC oder Opto? . 60

Was wird speziell für eine Multicopterdrohne benötigt? . 61

ESC-Stromfluss in Ampere (A) . 62

Spannung (V) und Zellenzahl (S) . 62

Energieversorgung per UBEC sicherstellen . 63

Luftschrauben im Copterbau . 64

Kunststoff, Glasfaser oder Carbon? . 65

Wichtige Kennzahlen einer Luftschraube 65

Unterschiedliche Montagemöglichkeiten . 67

Auswahl geeigneter Luftschrauben . 69

Methoden zum Ausbalancieren . 74

Akku: Hier kommt Spannung auf . 76

Vorteile von LiPo-Akkus . 77

Nachteile von LiPo-Akkus . 78

Der Trick mit dem Balanceranschluss . 79

Synchronschwimmen im LiPo-Pack . 80

Wie macht sich ein Akku-Defekt bemerkbar? . 82

Kennzahlen von LiPo-Akkus . 82

Parallel- und Reihenschaltung . 84

Lagerung und Wartung . 85

Ladegeräte und Ladetechnik . 86

Auf die richtige Leistung achten . 86

Ladegerät mit mehreren Betriebsmodi . 88

Ein extra Ladekabel in Betracht ziehen . 88

Ladegeräte gleich für mehrere Akkus . 88

Laden mit 12 und mit 230 Volt . 90

Aufgabe des Flightcontrollers . 91

Funktionsweise und Steuereigenschaften . 92

Sensoren für optimale Flugeigenschaften . 93

Flugposition erfassen und stabilisieren . 94

Erweiterung durch optionale Sensoren . 96

PID-Regler für Ist-Soll-Vergleiche . 97

Openpilot/Librepilot – Steuersoftware . 101

Flugmodi der OpenPilot-Software . 104

MultiWii – Steuersoftware . 110

Flugmodi der MultiWii-Software . 117

DJI-Flightcontrollersystem . 120

Komponenten der DJI-Naza-Flugsteuerung . 120

Einstellungen in der DJI-Assistant-Software . 122

Flightmode-Auswahl der DJI-Systeme . 124

IOC-Einstellung für Fluganfänger . 126

Kompass-Kalibrierung durchführen . 130

Ardupilot-Flightcontrollersystem . 131

Vielfältige Flugmodi und Einstellmöglichkeiten . 131

Mission Planner – perfekte Benutzeroberfläche . 132

Flugmodi des Ardupilot-Mega-Systems . 133

Einstellungsmöglichkeiten und Flugmodi der Software . 134

Flightcontroller mit Mission Planner einstellen . 138

Ardupilot Mega – Begriffserklärungen . 144

Kalibrieren der APM-ESCs . 145

Autotune – PIDs einstellen leicht gemacht . 146

Log-Daten herunterladen und analysieren . 148

KK-Flightcontrollerboard . 150

Einfach in der Handhabung . 151

Flugmodi mit dem KK-Board . 153

Anpassungen und Einstellungen . 154

Anlernen des Gasweges . 163

Entscheidungshilfe in Sachen Flightcontroller . 163

RC-Anlage – Funksteuerung des Multicopters . 166

Funktionsweise der RC-Anlage . 167

Lehrer/Schüler-Modus . 169

RC-Anlage für Multicopter . 169

2,4-Gigahertz-Fernsteueranlagen . 170

Die Steuermodi 1 bis 4 . 171

Auswahl einer Fernsteuerung . 173

Steuerachsen eines Multicopters . 174

Telemetriesysteme . 175

Telemetrieverbindung via Bluetooth . 176

Telemetrieverbindung via Funkmodul . 177

Telemetrieverbindung via RC-Anlage . 178

Kameras, Gimbals und FPV . 178

Und Action: Kameras in der Luft

Actioncams für Bild- und Videoaufnahmen

Kameras für professionelle Luftbilder

Kameras für Filme in Kinoqualität

Rolling-Shutter-Effekt

Bildübertragung per Live-out-Anschluss

Das Gimbal – die Kameraaufhängung 188

Immersionsfliegen wie im Cockpit (FPV) . 194

Komponenten einer FPV-Anlage . 194

Kompatible Frequenzen und Kanäle . 197

FPV mit Stabantenne oder Clover-Leaf? . 200

Latenzzeit eines FPV-Systems . 201

OSD-Livedaten in ein Videobild einspielen . 201

Checkliste: Anschaffung einer FPV-Anlage . 203

Gesetze, Rechtslage und Versicherung . 204

Sicherheit geht vor! . 206

Risiken und Gefahren . 206

Rechtslage und Versicherung . 208

Flugmodell oder UAV . 209

Eine Modellflugversicherung ist Pflicht . 210

Rechtsvorschriften und Aufstiegsgenehmigungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212

Erlaubnis des Grundstückseigentümers . 213

Landen und Starten von öffentlichen Wegen . 214

Allgemeine Aufstiegsgenehmigung einholen . 214

Einholen einer Einzelaufstiegsgenehmigung . 215

Einhaltung des aktuellen Luftfahrtrechts . 216

Ausnahmen bestätigen die Regel . 221

Checkliste: Gesetzes- und Verordnungsaufzählung . 223

Überblick: Wo und wie darf man fliegen? . 225

Rechtslage FPV und Telemetrie . 225

Rechtslage – Fotos und Videos aus der Luft . 227

4

Rechnerische Grundlagen . 230

Es geht mit einfachen Berechnungen . 232

Gewicht, Schubkraft, Motor, Akku und Flugzeit . 232

Gewichtsberechnungen für die Bauteile . 233

Grobe Berechnung des Rahmengewichtes . 234

Benötigte Schubkraft . 236

Verhältnis von Gesamtgewicht zu Schubkraft . 236

Geeignete Motoren auswählen . 237

Auswahl einer Rotorkombination . 238

Daten und Parameter der Komponenten . 240

ESC-Auswahl und C-Wert . 240

Maximaler Stromfluss durch den Motor . 240

Flugzeitberechnung und -optimierung . 242

Optimierung der Flugzeit . 246

PID-Werte einstellen . 248

Methoden zum Ändern der PID-Werte . 250

Methode 1 – Ändern via USB-Verbindung . 251

Methode 2 – Ändern via Fernsteuerung . 252

Methode 3: Ändern via Telemetrieverbindung . 252

Einstellung der PIDs während des Fluges . 254

PID-Einstellung durch Festhalten des Copters . 256

PID-Einstellung durch Seilaufhängung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257

PID-Feintuning im Flug . 260

Planung Selbstbaucopter . 262

Was geklärt werden muss . 264

Was will ich mit der Drohne machen? . 264

Welche Bauteile brauche ich? . 264

Welchen Rahmen verwende ich? . 266

Wie hoch sollen die Kosten sein? . 266

Welche Bauteile kommen an welche Stelle? . 266

Checkliste aller wichtigen Planungsfaktoren . 267

Rahmen selber bauen oder Rahmenbausatz? . 267

DROHNEN SELBER BAUEN & TUNEN

Vorwort

Der Flugmodellsport ist ein faszinierendes und sehr interessantes Hobby. Schon seit 15 Jahren bin ich begeisterter Modellpilot und beschäftige mich mit dem Bau, der Technik und dem Fliegen von Flugzeugmodellen. Als vor ein paar Jahren die Drohnen- und Multicoptertechnik erst so richtig in Fahrt kam und ich meine wissenschaftlichen Arbeiten für mein Studium planen musste, war für mich klar: Diese Technik möchte ich mir genauer ansehen und verstehen lernen.

Flugmodellbau mit integrierter Computertechnik, vom selbststabilisierenden Flugmodus bis hin zu vollkommen autonomen Missionen, die vor dem Start geplant werden können. Mit Hilfe von GPS ist alles möglich. Eine überaus faszinierende Kombination aus PC- und Softwaretechnik, gepaart mit meinem jahrelangen Hobby, dem Flugmodellbau, besser geht es nicht. Also kombinierte ich mein Hobby mit meinem Studium und bekam dadurch die Möglichkeit, die Multicoptertechnik von Grund auf im wahrsten Sinne des Wortes zu studieren. Daraus resultierten zwei wissenschaftliche Arbeiten, wovon eine meine Abschlussarbeit war. Und so konnte ich meine ganze Energie in das neue Thema der Multicoptertechnik investieren. Ich hatte dadurch die Gelegenheit, in den letzten Jahren einige Multicopterprojekte zu entwickeln und umzusetzen. Allerdings ist die Technik zum Teil sehr komplex und umfangreich.

Deshalb entstand nach meinem Studium die Idee, die gesamte Thematik doch einmal verständlich und übersichtlich in Wort und Bild zu fassen. Wieso also nicht ein Buch darüber schreiben, welche Erfahrungen ich in den letzten Jahren mit der Multicoptertechnik gesammelt habe? Wie Multicopter aufgebaut sind, wie die gesamte Technik rund um den Multicopter funktioniert und zusammenarbeitet, auf was geachtet werden muss und wie man solch ein Fluggerät selbst bauen kann, beschreibe ich in diesem Buch. Um hier einmal etwas Licht ins Dunkel zu bringen, habe ich mich dazu entschlossen, nicht nur ein oder zwei dieser verschiedenen Flightcontroller- Systeme zu erklären und in den Bauprojekten zu benutzen, vielmehr sind es fünf verschiedene Systeme, deren technische Grundlagen in diesem Buch behandelt werden. Sie werden auch alle fünf in den Bauprojekten verbaut, eingestellt und geflogen. Wie Sie sich vorstellen können, erfordert es einige Zeit, solch umfangreiche Recherchen und Bauprojekte umzusetzen und darüber auch noch ein Buch zu verfassen.

Einen Multicopter zu bauen ist das eine, die gesamten Projekte auch zu dokumentieren und verständlich zu beschreiben, was man da tut, ist nochmal ein ganz neuer Grad der Auseinandersetzung. Aus diesem Grund möchte ich an dieser Stelle einigen Leuten danken, ohne die dieses Buchprojekt nicht möglich gewesen wäre, in das ich viel Energie und Herzblut investiert habe. Ohne die Unterstützung der Familie geht es sicher nicht. Speziell meinen Eltern, die mir mit Rat und Tat während aller Schreib- und Bauphasen zur Seite standen, möchte ich für die Unterstützung danken. Meiner Freundin Lisa danke ich recht herzlich, für etliche Seiten Korrekturlesen und die Unterstützung während des gesamten Buchprojektes. Weiterhin danke ich Benjamin Allbach, der es überhaupt erst möglich gemacht hat, die Multicopterprojekte – auch zum Zwecke der Wissenschaft für das Projekt »Mobile Urban Sensing«, siehe www. corp.at/archive/CORP2014_87.pdf – während meines Studiums umzusetzen

AN WEN RICHTET SICH DIESES BUCH?

Dieses Buch richtet sich vor allem an Technikinteressierte und Flugund Modellbaubegeisterte, die die neue Sparte des Multicopterfluges fasziniert, und jeden, der selbst einmal eine Multicopterdrohne bauen möchte. Sicher gibt es heute viele fertige Drohnen in einem unschlagbaren Preissegment unter 100 Euro, allerdings macht es viel mehr Spaß, solch ein Fluggerät selbst zu bauen. Die eigene Drohne, das eigene Fluggerät selbst zu planen, die Teile zu bestellen, den Lötkolben in die Hand zu nehmen und Kabelverbindungen und Stecksysteme zu löten, um zum Schluss das selbst gebaute Multicoptermodell vor sich stehen zu haben und es dann auch noch zu fliegen, ist ein unvergessliches Gefühl. Beim Selberbauen eines Copters lernen Sie viel mehr, als wenn Sie eine fertige Drohne kaufen, auspacken und losfliegen. So viele faszinierende Details, Aha-Effekte und technische Möglichkeiten warten bei einem Do-it-yourself-Drohnen-Bauprojekt auf Sie, dass es sich mehr als lohnt, solch ein Flugmodell selbst zu bauen. Nicht zu unterschätzen ist auch das Know-how, das Sie sich während eines Multicopter- Bauprojektes aneignen, sollte doch einmal etwas kaputt gehen oder nicht funktionieren. Haben Sie Ihren Multicopter von Grund auf selbst gebaut, finden Sie oft sehr viel schneller den Fehler oder können etwas reparieren, da Sie genau wissen, wo der Schuh drückt. Dabei macht es dieses Buch aus, dass es Ihnen alle nötigen Informationen an die Hand gibt, die Sie benötigen, um ein solches Projekt umzusetzen. Von der Luftschraube bis zur Flugsteuerung wird Ihnen alles anschaulich erklärt und mit Bildern und Grafiken verdeutlicht. Haben Sie noch keine Erfahrungen mit dieser Technik oder trauen sich so ein Projekt nicht zu? Kein Problem, denn im zweiten Teil des Buches finden Sie drei verschiedene Bauprojekte, die Schritt für Schritt erklären und mit Bildern zeigen, wie ein Copter, egal ob ein kleiner Rennflitzer für rund 135 Euro oder ein großer Power-Octocopter mit FPV, Actioncam und Telemetrie, selbst gebaut werden kann. Selbst fünf unterschiedliche Flightcontroller werden in den Bauprojekten verbaut, eingestellt und geflogen, was es ihnen leichter macht, sich für eines dieser Systeme zu entscheiden. Die Bauprojekte werden tatsächlich von Grund auf erarbeitet, was nachvollziehbar macht, wieso welche Teile verwendet werden und was diese kosten. Wenn Sie also schon länger mit dem Gedanken spielen, einmal selbst eine Multicopterdrohne zu bauen, dann sind Sie hier genau an der richtigen Adresse.

WIE IST DAS BUCH AUFGEBAUT?

Dieses Buch bietet Ihnen alle Informationen rund um die Themen Multicoptertechnik, Multicopter selber bauen und fliegen sowie Grundlageninformationen und alle rechtlichen Aspekte, die es beim Fliegen eines Copters zu beachten gilt. Zudem wird gezeigt, wie Sie Ihre Multicopterdrohne mit weiteren Bauteilen wie etwa Telemetrie, Akkuerweiterung oder einer FPV-Anlage tunen können. Das Buch ist in zwei große Abschnitte aufgeteilt. XX Im ersten Teil erfahren Sie alles über die Grundlagen der Technik, Rechtliches, Berechnungen und Planung eines Copter-Bauprojektes. XX Im zweiten Teil greifen wir dann selbst zu Schraubenschlüssel und Lötkolben und bauen in drei verschiedenen »MAKE-Kapiteln« eine kleine Low-Cost-Drohne, einen Allround-Quadrocopter sowie einen Power-Octocopter. PREISANGABEN

Alle im Buch genannten Preise wurden im Februar 2016 ermittelt. –

INHALT

In diesem Buch können Sie sich also auf folgende Kapitel und Themen freuen:

Kapitel 1: Drohne, Flugzeug oder was? Los geht es mit der Beschreibung, was eine Drohne ist, was diese ausmacht und woher die Bezeichnung überhaupt stammt. Auch werden verschiedene Typen von Drohnen bis hin zur Kategorie des Multicopters beschrieben.

Kapitel 2: Multicopter und was sie ausmacht Eine erste Übersicht klärt darüber auf, was einen Multicopter ausmacht, wo dieser Drohnentyp überall zum Einsatz kommt und welche verschiedenen Bauarten es gibt. Zudem werden die verschiedenen Drehrichtungen der Luftschrauben und der Zweck dahinter erläutert.

Kapitel 3: Bauteile und ihre Eigenschaften. Neben vielen Grundlageninformationen dreht sich in diesem Kapitel alles um die einzelnen Bauteile und die Anatomie eines Multicopters: vom Motor über den Brushless-Regler bis hin zu verschiedenen Flightcontrollern und ihren Einstellungen.

Kapitel 4: Gesetze, Rechtslage und Versicherung Dieses Kapitel befasst sich mit der komplexen Frage, wo und unter welchen Umständen man einen Multicopter fliegen darf, unter Einbeziehung möglicher Risiken. Eine zusammenfassende Strukturübersicht, wo Sie eine Multicopterdrohne fliegen lassen dürfen, sowie die Fragen zur Rechtslage im Bereich des FPV-Fliegens und der Luftbildfotografie runden dieses wichtige Kapitel ab.

Kapitel 5: Rechnerische Grundlagen Hier bekommen Sie das Rüstzeug an die Hand, das Sie brauchen, um eigene Berechnungen zur Auslegung der Bauteile in einem Drohnen- Selbstbauprojekt durchführen zu können. Sie berechnen das Gesamtgewicht eines Multicopters, die Motorleistung und Schubkraft und die Flugzeit des Fluggerätes. Mit den errechneten Werten geht es dann an die Auswahl der Bauteile.

Kapitel 6: PID-Werte einstellen Nachdem Sie die rechnerischen Grundlagen verinnerlicht haben, erhalten Sie in diesem Kapitel die konkrete Anleitung zum Einstellen der PID-Werte eines Multicopters. Dabei könen Sie auf verschiedene Art und Weise vorgehen, um am Ende einen gut eingestellten Multicopter zu besitzen.

Kapitel 7: Planung Selbstbaucopter Kurz vor der Bauphase geht es darum, welche Überlegungen angestellt und welche Fragen beantwortet werden müssen, bevor mit der Teileauswahl, den Berechnungen und dem eigentlichen Bau eines Multicopters begonnen werden kann. Lernen Sie auch die Grundmaterialien kennen, die beim Copter-Bau immer benögt werden. Sie haben noch nie gelötet? Ein kleiner Lötkurs zeigt, wie die verschiedenen Lötarbeiten durchzuführen sind. An dieser Stelle des Buches sind Sie fit für den Einstieg in die Bauphase.

Kapitel 8: Bau einer Low-Cost-Drohne Der Startschuss für Bauprojekt 1 ist gefallen! Wir planen und bauen eine kleine Spaßdrohne. Hauptmerkmal bei diesem Projekt sind die Kosten, die wir so niedrig wie möglich halten wollen, um am Ende eine Drohne für ca. 130,- Euro zu bauen. Nach dem erfolgreichen Erstflug wird gezeigt, wie das Fluggerät und der eingebaute CC3D-Flightcontroller verbessert und auch für fortgeschrittene Piloten eingestellt werden können. Zum Ausklang dieses Kapitels gibt es ein Sahnehäubchen, das Ihnen zeigt, wie Sie einen alternativen Flightcontroller, etwa ein KK-Board oder einen MultiWii Crius 2.6, einbauen, einstellen und fliegen können.