Anfängerleitfaden für FPV Quadcopter Drohnenrennen - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Wenn Sie auf diesen Artikel gestoßen sind, interessieren Sie sich (hoffentlich) für dieses neue Phänomen, das als FPV-Fliegen bekannt ist. Die Welt von FPV ist eine Welt voller Möglichkeiten und sobald Sie den manchmal frustrierenden Prozess des Bauens / Fliegens einer FPV-Drohne zum ersten Mal hinter sich gebracht haben, überwiegen die Vorteile bei weitem diese Frustrationen. Dieser kurze Artikel führt den Anfänger durch die Hauptaspekte des FPV-Fliegens und einer Drohne im Allgemeinen und bietet Ihnen eine gute Wissensbasis, auf der Sie aufbauen können (wörtlich…).

Dieser Artikel wurde ursprünglich auf Dronetrest.com veröffentlicht und hier mit Genehmigung des Autors (wer bin ich!)

Schritt 1: Was ist FPV?

Also das Wichtigste zuerst, FPV steht für First-Person-View. Kurz gesagt, Sie setzen eine Kamera auf eine fliegende Drohne, Sie erhalten den Live-Feed dieser Kamera über eine Brille (oder einen Monitor) und Sie fliegen die Drohne über diesen Live-Feed. FPV bietet Ihnen die Möglichkeit, Ihre Welt aus der Vogelperspektive zu sehen – ein ganz neuer Blickwinkel, von dem Sie einfach nicht genug bekommen können! Abgesehen davon, dass Sie ein echter Pilot sind, ist dies das eindringlichste Flugerlebnis, das Sie erleben werden, und ich kann es nicht mehr fördern. Sie haben das Gefühl, physisch in der Drohne zu sein, als wären Sie ein Vogel, der an Bäumen vorbeirast, performt und durch die Luft wirbelt … obwohl Sie natürlich mit den Füßen fest auf dem Boden stehen.

Es gibt drei Hauptarten des FPV-Fliegens; Freestyle, Racing und Fotografie, die jeweils unten erklärt werden.

FPV FreestyleDies ist die Art des FPV-Fliegens, auf die Sie höchstwahrscheinlich schon einmal gestoßen sind, wenn Sie auf YouTube einen FPV-Fliegen gesehen haben. Es fliegt ohne Einschränkungen, wohin Sie fliegen müssen; Sie können tief fliegen, Sie können hoch fliegen und Sie können jeden neuen aufregenden Ort erkunden, den Sie finden. Dies ist die Arena, in der Sie Tricks und Flips ausführen und alle Zuschauer mit Ihren Fähigkeiten beeindrucken können! Die Freestylisten sind die Akrobaten der Drohnenwelt und lassen sich nicht von Dingen wie Rennstrecken, Bäumen oder Gebäuden aufhalten… Beim Freestyle geht es darum, die besten Lines durch und um Hindernisse zu finden und dabei ein paar Flips zu werfen, um für YouTube großartig auszusehen Videos.

FPV-Rennen

Keine Preise für das Erraten – hier trifft sich eine Gruppe von FPV-Piloten und fährt mit ihren Drohnen. Es wird eine Art Rennstrecke geben, die eine Mischung aus natürlichen und künstlichen Hindernissen (z. B. Bäume, Tore und Flaggen) aufweist. Wer zuerst fertig wurde, gewinnt. Dabei geht es nicht unbedingt nur um Geschwindigkeit und Kraft, sondern testet wirklich deine Reflexe und Manövrierfähigkeit. Hier ist höchste Präzision gefragt…

Luftaufnahmen

Auch hier steht genau das, was auf der Dose steht – dies ist die Kunst, Fotos und Videos aus der Vogelperspektive zu machen, über die wir vorhin gesprochen haben. Die in Drohnen verwendete Technologie hat diesen einfachen Zugang zum Himmel ermöglicht und so können normale Leute wie Sie und ich die atemberaubende Landschaft aus der Höhe bewundern. Die Art der Drohne und die Ausrüstung, die bei dieser Art des Fliegens verwendet werden, unterscheiden sich stark von Freestyle und Racing. Hier hat ein reibungsloser und einfacher Flug Vorrang vor Geschwindigkeit und Agilität, da reibungslose Aufnahmen unerlässlich sind. Zu diesem Zweck werden Kamera-Gimbals an einer Luftbilddrohne verwendet, zusammen mit einer hochwertigen HD-Kamera, um ein flüssiges Video zu liefern. Das ist also FPV-Fliegen in aller Kürze. Sie haben eine Drohne, Sie kleben eine Kamera darauf und fliegen sie, indem Sie den Live-Feed ansehen. Einfach. Nun, wenn Sie interessiert sind, werde ich auf einige der technischeren Teile (aber nicht zu technisch!) von dem eingehen, was eine Drohne ausmacht.

Schritt 2: So funktioniert eine Drohne (Multirotor)

Dies wird ein kurzer Abschnitt über die „Wissenschaft“hinter einer Drohne sein. Erstens ist eine „Drohne“technisch gesehen etwas, das autonom fliegen kann, ist aber zu einem allgemeinen Begriff für alles elektronische, das fliegt, geworden. Im FPV-Hobby verwenden wir oft das Wort Quadcopter oder „Multirotor“. Ein Multirotor ist ein Fahrzeug mit mehreren „Rotoren“, d. h. Motoren, und der häufigste, den Sie am Himmel sehen werden, ist ein Quadcopter – ein Multirotor mit 4 Motoren.

Wie steuert man also einen Multirotor? Ein Multirotor hat 4 Kontrollpunkte; Rollen, Nicken, Gieren und Schub. Wenn Sie Erfahrung mit Flugzeugen/Hubschraubern haben, werden Sie wissen, was diese sind, aber für diejenigen, die es nicht tun, ist hier eine einfache Übung, um sie in den Griff zu bekommen. Halten Sie Ihre Hand hoch, die Handfläche nach unten zum Boden – Ihre Hand ist jetzt der Multirotor.

• Roll – schaukel deine Hand von einer Seite zur anderen – das ist deine Rolle.
• Pitch – Neige deine Hand nach oben und unten – das ist deine Tonhöhe.
• Gieren – Halten Sie Ihre Handfläche nach unten, drehen Sie Ihren Ha nach links und rechts – das ist Ihr Gieren.
• Schub/Gas – heben Sie Ihre Hand an und Sie haben Ihren Schub.

Sie verwenden diese 4 Kontrollpunkte zusammen, um Ihren Multirotor in jede gewünschte Richtung zu bewegen. Es fliegt ähnlich wie ein Hubschrauber. Um vorwärts zu kommen, benötigen Sie eine Kombination aus Steigung und Schub.

Wenn Sie ein Gefühl für das FPV-Fliegen bekommen möchten, ohne das Risiko eines Absturzes einer Drohne zu riskieren, ist ein FPV-Flugsimulator ein großartiger Ausgangspunkt.

FPV ist nicht nur für Quadcopter FPV mit Quadcoptern ist bei weitem die beliebteste Art, FPV zu fliegen, aber es gibt viele Starrflügler, die Kameras an traditionelleren ferngesteuerten Flugzeugen anbringen. Aber in diesem Handbuch werden wir die Grundlagen von FPV aus einer Quadrocopter-Perspektive behandeln, da die meisten Leute damit beginnen.

Schritt 3: Eigene bauen oder flugfertig kaufen?

Nun habe ich dieser Frage einen eigenen Abschnitt gegeben, da es sich um eine sehr wichtige Frage handelt; Bauen Sie Ihren eigenen Quadcopter oder kaufen Sie ein vorgefertigtes Ready-To-Fly (RTF) FPV-Quad? Ich sage gleich, dass ich eine Vorliebe für das Bauen habe – es macht nicht nur Spaß, sondern macht auch große Erfolgserlebnisse, wenn man mit seinem eigenen Quad in die Luft fliegt. Das soll nicht heißen, dass der Kauf eines RTF-Kits falsch ist – Sie können einige großartige Kits kaufen, die eine fantastische Leistung erbringen, und ich bin sicher, Sie werden mit Ihrer Entscheidung zufrieden sein.

Der Kern des Problems ist für mich, dass Sie abstürzen werden – viele, viele Male. Einige dieser Abstürze führen zu nichts Katastrophalem und Sie müssen nur ein oder zwei Requisiten ersetzen. Einige dieser Abstürze (besonders wenn Sie mutiger werden!) führen jedoch zu ernsthafteren Schäden. Möglicherweise müssen Sie einen Motor, den Videosender oder die Flugsteuerung des Quads selbst austauschen. Wenn Sie die Maschine in diesen Situationen nicht selbst gebaut haben, wissen Sie nicht unbedingt, wie Sie sie reparieren können. Es kann also sein, dass Sie ein ganzes Set neu kaufen müssen – das kann sehr schnell teuer werden. Wenn Sie es jedoch von Grund auf neu gebaut haben, kennen Sie die Besonderheiten des Quads und können daher das Problem identifizieren und relativ einfach lösen.

Also mein Rat? Bauen. Wenn Ihnen das gefällt, werde ich jetzt die Anatomie einer Drohne auflisten und Sie können damit beginnen, dieses Drohnenwissen aufzubauen…

Schritt 4: Anatomie einer FPV-Renndrohne

Lassen Sie uns also ins Detail gehen, was eine Quadcopter-Drohne ausmacht. Alle Hauptkomponenten einer typischen FPV-Drohne sind im Bild oben gezeigt.

Eine FPV-Drohne kann in drei Hauptteile unterteilt werden; das Flugsystem, das Antriebssystem und das FPV-System.

• Das Flugsystem besteht aus den Teilen, die den Quadcopter zum Fliegen bringen, wie Motoren und Flugregler.
• Das Stromversorgungssystem besteht aus den Teilen, die Ihre Drohne mit Strom versorgen, wie der Batterie und der Stromverteilerplatine.
• Das FPV-System besteht aus den Teilen, die für die Videoübertragung verwendet werden, einschließlich Ihrer Kamera, Videosender und Brille.

Wir werden jedes dieser Systeme in den nächsten Schritten genauer besprechen

Schritt 5: Der Rahmen

Als erstes müssen die drei Systeme einer Drohne an etwas, dem sogenannten Rahmen, befestigt werden. Dies ist das Skelett der Drohne und liefert nicht nur die Stärke des Multirotors als Ganzes, sondern auch das endgültige Aussehen der Drohne. Es gibt so viele verschiedene Stile und Variationen von Multirotor-Rahmen, dass es unmöglich wäre, sie zu zählen, aber alle haben die gleichen allgemeinen Eigenschaften. Sie alle wollen so stark wie möglich, aber auch so leicht wie möglich sein (da dies offensichtlich die beste Kombination ist). Aus diesem Grund wird oft Kohlefaser verwendet, da sie im Allgemeinen stark, aber leicht ist.

Frames werden auch kategorisiert, aber ihre Größe. Wenn ich die Größe eines Rahmens sage, meine ich den Radstand, der die diagonale Länge (in mm) von der Mitte eines Motors bis zur Mitte des Motors direkt diagonal dazu ist. Die meisten FPV-Rahmen haben einen Radstand von 220 mm und weniger, wenn die Technologie intelligenter und kleiner wird.

Weiterführende Literatur: Vollständige Anleitung zum Kauf eines FPV-Quadcopter-Rahmens

Schritt 6: Das Flugsystem

Das Flugsystem enthält alles, was der Multirotor zum Fliegen braucht. Dazu gehören der Flugregler, die Motoren, die elektronischen Geschwindigkeitsregler (ESCs), der Funkempfänger und die Propeller.

Das Flugsystem funktioniert wie folgt:

• Der Pilot bewegt die Knüppel auf dem R/C-Controller, dies wird drahtlos an den Empfänger gesendet
• Der R/C-Empfänger sendet die Steuerknüppelbefehle an den Flugregler
• Der Flugregler interpretiert diese Befehle und berechnet, mit welcher Geschwindigkeit sich jeder Motor bewegen soll und sendet dieses Signal an den ESC
• Der Regler wandelt dieses Signal in eine Spannung um, die er an den Motor sendet
• Der Motor erzeugt Schub, um die Drohne tatsächlich zu bewegen

Dieser Vorgang geschieht hunderte Male pro Sekunde. Schauen wir uns jede Komponente etwas genauer an

Schritt 7: Der R/C-Controller und der Empfänger

Der Funkcontroller ist das Gerät, das der Pilot mit zwei Joysticks in den Händen hält und mit dem die Drohne geflogen wird. Der Funkempfänger ist das kleine elektronische Gerät, das auf der Drohne installiert ist (und mit dem Flugregler verbunden ist). Der Controller sendet Funksignale an den Empfänger und der Empfänger leitet die Informationen dann an den Flugcontroller weiter. Es gibt viele Optionen, wenn es um die Auswahl Ihres R/C-Controllers und -Empfängers geht. Im Moment sind die Frsky Taranis-Radios bei weitem die beliebtesten in der FPV-Community.

Schritt 8: Der Flugcontroller

Wie der Name schon sagt, steuert dieses Gerät den Flug und kann daher als das „Gehirn“der Drohne betrachtet werden. Der Flugcontroller nimmt Daten von zwei Eingängen und verwendet sie, um den Multirotor stabil zu halten und die Drohne zu lenken. Diese beiden Dateneingaben kommen von eingebauten Sensoren am Flugregler und vom Piloten über den R/C-Controller. Die Sensoren teilen dem Flugregler beispielsweise die Ausrichtung und Höhe mit, und der Pilot teilt dem Flugregler mit, in welche Richtung der Multirotor gehen soll.

Je nachdem, wie tief Sie gehen möchten, können Sie Ihren Flugregler auch genau nach Ihren Vorgaben abstimmen und programmieren – genau wie bei einem Rennwagen. Auf diese Weise können Sie das Beste aus Ihrer Drohne herausholen.

Weiterlesen:

FPV Racing Flight Controller Kaufratgeber

Schritt 9: Die elektronischen Geschwindigkeitsregler (ESCs)

Die ESCs sind die Komponenten, die die Befehle vom Flugcontroller aufnehmen und in Leistung an die Motoren umsetzen. Der ESC weist den Motor an, schneller oder langsamer zu drehen, wenn die Anweisungen des Piloten gegeben sind. Jeder Motor hat daher einen eigenen ESC, da sich jeder Motor zu jeder Zeit mit einer anderen Geschwindigkeit als die anderen bewegt.

Die Art und Größe des für Ihre Drohne geeigneten Reglers hängt davon ab, welches Antriebssystem Sie verwenden und welche Motoren Sie verwenden.

Weiterführende Literatur

Worauf Sie beim Kauf eines Reglers für Ihren Multirotor achten sollten

Schritt 10: Die Motoren

Die Motoren sind die treibende Kraft des Multirotors und sorgen (zusammen mit den Propellern) für den Schub. Das Wichtigste in Bezug auf FPV-Drohnenmotoren ist die Klassifizierung von Motoren.

Sie haben viele verschiedene Motoren in vielen verschiedenen Größen, aber was bedeuten sie? Nehmen wir als Beispiel den ChaosFPV CF2205 2300Kv PRO Motor. Dies ist ein 2205-Motor mit einer KV-Leistung von 2300KV. Die Zahl 2205 bezieht sich auf die Abmessungen des Motors; Der Motor hat einen Durchmesser von 22 mm und eine Statorhöhe von 5 mm. Je größer der Motor (größere Statorhöhe), desto schneller kann er reagieren, während Motoren mit größerem Durchmesser Ihnen mehr Drehmoment und Leistung bieten, aber langsamer reagieren. Die KV-Zahl ist als Umdrehungen pro Minute (RPM) pro Volt definiert. Typischerweise werden Motoren mit niedrigerem KV am besten mit größeren Propellern verwendet.

Weiterlesen:

Bürstenlose Motoren – wie sie funktionieren und was die Zahlen bedeuten

Schritt 11: Die Propeller

Die Propeller sind an den Motoren befestigt und sorgen für den nötigen Schub. Es gibt viele verschiedene Arten von Propellern auf dem Markt, von traditionellen 2-Blatt-Propellern bis hin zu 5-Blatt-Propellern. Auch hier werden Propeller standardmäßig benannt, z. B. 5x3x3. Dies bedeutet einfach, dass Sie einen 5-Zoll-Propeller mit einer Steigung von 3 Zoll haben und es 3 Blätter gibt.

Schritt 12: Das Stromversorgungssystem

Das Antriebssystem einer Drohne besteht aus den Teilen, die Strom liefern und den Strom an die gesamte Elektronik weiterleiten. In einem typischen FPV-Quadcopter gibt es nur zwei Komponenten, ein Power Distribution Board (PDB) und den Akku.

Das PDBThe Power Distribution Board entnimmt einfach den Strom aus der Batterie und verteilt ihn an die entsprechenden Quellen. In der einfachsten Form ist es eine separate Platine, an die Sie den Akku anschließen und an die Sie die anderen Komponenten des Flugsystems (wie ESCs) anschließen. Manchmal enthält ein PDB auch einige Spannungsregler, die einen konsistenten 5 V- oder 12 V-Ausgang ausgeben, um einige Ihrer anderen Elektronik mit Strom zu versorgen. Sie werden auch feststellen, dass Flugregler auch eine eingebaute PDB haben, was bedeutet, dass Sie den Akku (und die ESCs) direkt an den Flugregler anschließen. Um mehr zu erfahren, check out

Die Batterie

Kommen wir nun zu der Komponente, die Ihren Multirotor mit Strom versorgt – dem Akku. Drohnen werden in der Regel mit Lithium-Polymer-Akkus (LiPo) betrieben, die aus mehreren „Zellen“bestehen. Jede Zelle hält eine Spannung von 3,7 V und durch Hinzufügen weiterer Zellen fügen Sie mehr Spannung hinzu. Zum Beispiel hält eine Batterie mit 3 Zellen (bezeichnet als 3S) eine Spannung von 11,1 V. Wie im Abschnitt „Motoren“erwähnt, korreliert die Drehzahl des Motors direkt mit der bereitgestellten Spannung. Um Ihren Motor schneller drehen zu lassen, benötigen Sie also mehr Spannung. Leider können Sie Ihrer Drohne jedoch nicht einfach einen 10-Zellen-Akku zufügen, um sie schneller zu machen – bei der Auswahl des richtigen Akkus gibt es immer eine feine Balance zwischen Gewicht und Leistung.

Weiterführende Literatur:LiPo-Akkus – So wählen Sie den besten Akku für Ihre Drohne aus.

Schritt 13: Das FPV-System

Das FPV-System besteht aus einer Kamera, einem Videosender, der das Video-Feed zurück an Ihre Videobrille am Boden sendet. Um das FPV-System zu verstehen, ist die einfachste Analogie, darüber nachzudenken, wie das Fernsehen funktioniert, da es so ziemlich dasselbe ist, nur in einem viel kleineren Maßstab. Ihre Drohne hat eine Kamera, die ein Video aufnimmt. Dieses Signal wird an einen Videosender gesendet, der ein Signal drahtlos sendet (wie es ein Fernsehstudio tun würde). Die FPV-Brille Ihres Quadcopters ist wie ein Fernseher, der das Signal aufnimmt. Aber um genau zu sein, der Videoempfänger nimmt das Signal auf und zeigt es auf dem Bildschirm in der Brille an. Die meisten FPV-Brillen verfügen über einen integrierten Videoempfänger oder haben die Möglichkeit, einen über einen Modulschacht anzuschließen.

Die FPV-Kamera

Die FPV-Kamera ist vielleicht die wichtigste Komponente jeder FPV-Drohne, da sie das Gerät ist, durch das Sie auf Ihre FPV-Plattform transportiert werden. FPV-Kameras begannen als CCTV-Kameras, aber mit der Weiterentwicklung des Hobbys stellen viele Hersteller kundenspezifische Kameras her, die speziell für FPV entwickelt wurden. Dies bedeutet, dass FPV-Kameras so konzipiert sind, dass sie die geringstmögliche Latenz haben (die Zeit, die benötigt wird, um ein Bild aufzunehmen und an Sie zurückzusenden). Die meisten FPV-Kameras bieten jedoch KEINE HD-Ausgabe, da dies die Latenz des Feeds erhöht, was für das FPV-Fliegen katastrophal ist. Wenn Sie mit mehr als 80 km/h unterwegs sind, macht jede Millisekunde Latenz einen Unterschied.

Schritt 14: Der Videosender (VTX)

Ohne einen an Ihre Kamera angeschlossenen Videosender ist die Kamera völlig nutzlos. Dies ist die Komponente, die den Videofeed von der Kamera drahtlos zurück zu Ihrer FPV-Brille am Boden überträgt.

FPV VTXs gibt es in einer Reihe von Größen, Leistungen und Funktionen, aber sie werden hauptsächlich nach ihrer Sendeleistung (in Milliwatt, mW) kategorisiert. Die beiden Hauptleistungen sind 25mW- und 200mW-Sender – 200mW sind am häufigsten beim FPV-Fliegen.

Beachten Sie auch, dass es einige Vorschriften gibt, wie viel Strom Sie mit Ihrem FPV-Sender verwenden können. Innerhalb der EU beträgt die maximal zulässige Leistung 25 mW. Wenn Sie darüber eine höhere Sendeleistung nutzen möchten, müssen Sie dies zulassen.

Weiterführende Literatur:Alles, was Sie über FPV-Videosender wissen müssen

FPV-Antennenführer

Schritt 15: Die FPV-Brille

Sie sehen den Live-Video-Feed Ihrer Drohne mit einer FPG-Brille. Technisch gesehen empfängt ein Videoempfänger das Signal und der Bildschirm in der Brille zeigt es an. Aber heutzutage wird ein FPV-Empfänger in fast jede FPV-Brille eingebaut oder daran befestigt, so dass wir dies normalerweise als eine einzige Sache betrachten.

Der Live-Video-Feed wird auf einem kleinen Bildschirm in der Brille angezeigt und wie in der virtuellen Realität sehen Sie, was die Kamera sieht und Sie werden in den Himmel befördert! Wie bei jeder anderen Komponente im Multirotorbau gibt es viele verschiedene Arten, Stile und Marken von FPV-Brillen. Wenn Sie das Geld haben, können Sie sich für ein wirklich High-End-Paar mit brillanter Bildschirmqualität, zwei Receivern für besseren Empfang und speziellen Funktionen wie DVR-Fähigkeit (dh Sie können aufnehmen, was Sie sehen) entscheiden. Sie können jedoch auch für nicht so viel Geld eine sehr solide Schutzbrille in die Hände bekommen, die für einen Anfänger hervorragend geeignet ist.

Weiterführende Literatur: Kaufanleitung für FPV-Schutzbrillen

Schritt 16: Zusammenfassung

FPV-Fliegen ist daher nur das Fliegen Ihrer FPV-Drohne mit einer angebrachten Kamera, während Sie das Live-Filmmaterial ansehen und Ihre Drohne entsprechend steuern. Sie können alleine an dieser Aktivität teilnehmen (allerdings wird empfohlen, dass Sie als Anfänger mit einem erfahrenen Piloten ausgehen) oder in einer Gruppe. Sie können Ihre eigene Rennstrecke festlegen und gegeneinander antreten, um zu sehen, wer der ultimative FPV-Pilot ist. Es gibt Ihnen einen ganz anderen Blick auf die Welt um Sie herum und ermöglicht es Ihnen, eine neue Fähigkeit zu entwickeln, während Sie in eine großartige Erfahrung eintauchen.