Die Leiterplatten für den Mini-Quadrocopter sNQ ließ ich bei MME fertigen, was sich als hervorragende Idee erwies.

Wir haben in mühevoller Kleinarbeit den Umriss der Platine als fortlaufende Linie angelegt, damit das Fräserprogramm nicht durcheinander kommt. Dabei wurden z.B. die Schlitze an den äußeren Motorhalterungen ca. 0,8 mm breit ausgelegt, weil ich davon ausgegangen bin, dass mit einem 0,3 mm Fräser so ein Schlitz noch zu fertigen ist.

Bei einem Anruf bei MME habe ich dann aber erfahren, dass die Konturen der gefertigten Leiterplatten standardmäßig mit einem 2 mm Fräser gearbeitet werden, ein 0,3 mm Fräser würde sich viel zu schnell abnutzen.

Mit dieser Auskunft habe ich spontan mit Achim Medinger am Telefon entschieden, die Ringe der Motorhalterungen geschlossen, also ohne Schlitz, zu fertigen und das Loch für den Motor zu bohren statt zu fräsen.

Den Schlitz habe ich dann mit dem Dremel und einer Trennscheibe selbst eingefügt.

Aber dazu später mehr. Jetzt erst mal ein paar Eindrücke des sNQ in Natura:

Beim Auspacken der Platinen fiel mir zuallererst ins Auge, dass der Einbauplatz des IMU-Chip MPU-6050 mit Lötstopplack überzogen ist. Das war verwunderlich, da die mit Eagle3D gerenderten Bilder die Pads des MPU -6050 freigestellt zeigen, in den Platinendaten des Eagle .BRD-Datei sollte die zugehörige Information also vorhanden sein.

Ansonsten sind die Platinen erwartungsgemäß sehr sauber gearbeitet und dieses kleine Manko ist mittels Skalpell ruck zuck behoben.

Hier eine Nahaufnahme einer mit dem Trennschleifer bearbeiteten Motorhalterung:

Der innere Durchmesser solch eines Motorhalters wurde mit 5,9 mm festgelegt, weil der Außendurchmesser der zur Verwendung kommenden Motoren 6 mm beträgt. Auf diese Weise wird der Motor geklemmt und sitzt erst mal fest. Wenn alles soweit eingestellt und programmiert ist, werden die Motoren sicherheitshalber noch mit einem Tropfen Sekundenkleber fixiert, damit in der Luft kein Malheur passiert.

Soweit vorbereitet kann mit den Lötarbeiten begonnen werden. Dabei geht man schrittweise vor und baut Funktionsgruppen nacheinander auf. Sinnvoll ist, zuerst den StepUp-Regler in Betrieb zu nehmen. Erst wenn der nachweislich die geforderten 5 V als Ausgangsspannung zur Verfügung stellt, wird die nächste Stufe bestückt. In diesem Fall der nachgeschaltete 3,3 V Low Dropout Regler für den IMU-Chip.

Für den Einsatz des 3,3 V Reglers hinter dem 5 V Regler waren zwei Überlegungen Ausschlag gebend.
Zum einen reicht nach Datenblatt der sichere Eingangsspannungsbereich des verwendeten LT1761 nur bis 4,3 V nach unten, wenn mehr als 1 mA geliefert werden sollen, zum anderen filtert der vorgeschaltete StepUp-Regler die von den Motoren auf die Spannungsversorgung gegebenen Störimpulse aus und hilft, Störungen von den empfindlichen Sensoren des MPU-6050 fern zu halten.

Als nächstes wurde eine Motorendstufe bestückt und ein Motor angelötet um zu prüfen, ob der MOSFET mit den zur Verfügung stehenden 5 V Gatespannung voll durch schaltet. Nach Datenblatt soll er das tun, aber man kennt das ja, Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser :-)

Hier war das Misstrauen fehl am Platz, gemessen fallen am FET nur 10 mV bei 550 mA Motorstrom ab, ein sehr guter Wert, keine Klagen.

Jetzt kann der Rest der Schaltung bestückt werden, wobei immer darauf zu achten ist, dass Kondensatoren oder Widerstände, die nahe an einem der Vielhufer platziert sind, erst angelötet werden dürfen, wenn das IC sitzt. Ansonsten läuft man Gefahr, dass man nicht mehr gescheit mit der Lötspitze an die Pins des IC kommt.

Das Ergebnis lässt sich sehen:

Hier fehlt nur noch der IMU-Chip in der Mitte der Platine sowie die ihm zugeordneten passiven Bauteile (im Wesentlichen Kondensatoren). Die beiden Vorwiderstände für die Positions-LEDs sind auch noch nicht bestückt, weil deren Wert noch nicht fest steht. Ebenfalls müssen noch die drei “Luftlinien” verlegt werden, für die runde Lötpads vorgesehen sind.

Der nächste Schritt ist die provisorische Montage und Verdrahtung der Motoren, die im Übrigen waschechte Glockenanker-Motoren sind, wie man sie - sicherlich qualitativ hochwertiger - von Faulhaber kennt.

In der endgültigen Version werden die Motoranschlüsse noch etwas gekürzt, wobei darauf zu achten ist, dass die Drähte nicht zu kurz werden, denn dann kann man die Motoren nicht mehr aus den Halterungen nehmen, ohne die Drähte abzulöten.

Anschließend wird noch der Akku auf der Unterseite der Platine mit Doppelklebeband angebracht:

Die Drähte werden dazu vorsichtig zur Seite gelegt, so dass das Klebeband vollflächig aufliegt.

In diesem Zustand stemmt der Kleine satte 18 Gramm auf die Waage:

Das Abfluggewicht wird noch ein paar Gramm höher sein, denn es fehlen noch ein paar Drähte (Luftlinien) und Bauteile (IMU-Chip, Kondensatoren und Widerstände), außerdem die Positions-LEDs und, als wichtigstes Bestandteil für die gedachte Funktion, der Empfänger.

Inzwischen ist der sNQ erwachsen geworden und kann schon richtig fliegen :-)

sNQ - 1. Flug im Freien
Inzwischen ist die Steuerung nicht mehr Infrarot basiert sondern ein 2,4 GHz Coral-D System von MicroInvent (eine Sonderanfertigung für uns :-)
Einem Flug im Freien steht deshalb nichts mehr im Weg. Wetter war gut geeignet, kaum Wind, bedeckter Himmel. Los geht´s... :-)  

sNQ - zweiter Flug draußen
Hier sieht man den sNQ mehrmals schön aus der Nähe im Vorbeiflug.
Die Steigleistung ist auch nicht zu verachten, allerdings haben wir beim zweiten Versuch ein bisschen zu viel riskiert.
Etwa in 3 m Höhe hat der sNQ angefangen zu wackeln, vermutlich, weil beim Gas wegnehmen die Regelung ins Schwingen kam, und ist mehr oder weniger ungebremst auf den Terrassenbelag gesemmelt.

Wir haben den Film an dieser Stelle angehalten, aber ich versichere, der sNQ hat das unbeschädigt überlebt.
(Um ehrlich zu sein: Der zuerst hoch geladene Film war der zweite Take, fand also nach der Bruchlandung statt, war aber der kürzere und ich wollte schnell fertig sein)  

sNQ - Punktlandung
Um einen Eindruck der Größe des sNQ zu geben, haben wir die Landung auf  der Hand versucht (das erschien uns effektvoller als den sNQ einfach auf die Hand zu setzen und von da zu starten ;-)

Wie man sieht, ist dieses Unterfangen nicht so einfach. Durch den  Bodeneffekt wird das Kerlchen immer wieder zur Seite weg gedrückt.

Durch die profimäßige Steuerung meines Sohns (Ich sitze bei der Aufnahme in der Hocke, da war also nicht allzu viel Luft für ausgefuchste Abfangmanöver!) ist bei den beiden Missgeschicken mit Propellerberührung kein Malheur passiert, er hat den  sNQ jedes Mal knapp vor dem Aufschlag abgefangen :-)

Erst als ich die Finger gespreizt und so dem Propellerluftstrom weniger Fläche entgegen gestellt habe, hat die Landung dann doch noch geklappt.

Den sNQ im Freien zu fliegen, konnte erst durch den Einsatz eines 2,4 GHz Funksystems realisiert werden.

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