Steuerung eines Quadcopters

Nicolas Korten hat am Fachbereich EI den mittlerweile ausgelaufenen Diplom-Studiengang Informations- und Kommunikationstechnik studiert. Anfang 2014 gab er bei Prof. Frey seine Projektarbeit ab.

Bei der Projektarbeit handelte es sich um einen selbstgebauten Quadcopter, ein Luftfahrzeug aus der Familie der Senkrechtstarter und -lander. Der Schwerpunkt der Arbeit lag auf der Sensorik des Flugobjekts. Während der Projektarbeit konnte Nicolas vertiefte Kenntnisse über die Steuerungsprozesse eines Quadcopters gewinnen – sprich, was ihn zum Fliegen bringt und wie er sich in der Luft hält.

Besagter Quadcopter, auch Quadrotor oder Schwebeplattform genannt, basiert auf einem Arduino-kompatiblen Atmel-Mikrocontroller. Dieser Mikrocontroller wertet die verschiedenen, auf einem Rahmen verbauten Sensoren (Gyro, Beschleunigungssensor, Barometer, Kompass) aus, verrechnet diese mit dem von der Fernbedienung empfangenen Signal und steuert die vier bürstenlosen Motoren an. Insgesamt wiegt der Quadcopter 1.043 Gramm. 

Während des Schwebens eines Quadcopters werden alle vier Motoren mit der gleichen Drehzahl betrieben, wobei zwei Propeller im Uhrzeigersinn und zwei dagegen drehen, um unkontrolliertes Drehen zu verhindern.

Um eine Steigung oder Senkung des Quadcopters zu erreichen, werden die Propeller gleichmäßig beschleunigt bzw. negativ beschleunigt. Bei einer Richtungsänderung wird die Drehzahl des Motors in Flugrichtung verringert und die des entgegengesetzten Motors erhöht. Dabei sorgt der Mikrocontroller für ein permanentes Nachregeln.

Für Nicolas ein tolles Projekt, weil er neben der Mechanik auch die Themenbereiche Elektronik und Programmierung anwenden konnte.

Heute ist Nicolas beruflich in Argentinien. Dort kümmert er sich darum, eine selbstausrichtende, internetfähige Satellitenschüssel in Serie zu konstruieren. Damit soll der Zugang ins Internet in abgelegenen Orten Südamerikas sichergestellt werden.

A Verkabelung
B Skizze
C Rahmen
D Akku
E Brushless-Regler
F Flight-Control-Unit