Ratgeber

Einstieg FPV-Renndrohnen (Grundlagen)

Drohnen bzw. Multikopter erfreuen sich immer größerer Beliebtheit. Die FPV-Racing-Szene boomt nicht nur in Amerika sondern explodiert geradezu in Deutschland. Grund genug, sich dem Thema etwas genauer zu widmen und die Renndrohnen im Allgemeinen wie der Technik dahinter genauer anzuschauen.

Was ist FPV-Racing?

Beim FPV-Racing steuert der Pilot seine Drohne, Kopter aus der „First Person View“, also sozusagen aus der Pilotensicht. Hierzu wird an der Renndrohne eine Kamera angebracht, die mittels Video-Sender das Bild an einen Bildschirm oder an eine FPV-Brille überträgt. Die Drohne wird aus der FPV, also ohne direkten Sichtkontakt gelenkt.
Achtung: In Deutschland wie auch in vielen anderen Ländern ist es verboten, außerhalb der Sichtweite zu fliegen. Deshalb muss immer ein Spotter mit beim Piloten sein, welcher die Drohne immer im Auge behält und im Notfall über den Lehrer-Schüler-Betrieb die Kontrolle übernehmen kann. Bei einem FPV-Rennen wird eine Strecke mit Toren, Flags und anderen Hindernissen von den Piloten im Zeitrennen und anschließend im Knockout-Verfahren abgeflogen. Hierbei können durch die begrenzten Video-Kanäle im 5,8GHz Bereich maximal acht Piloten gleichzeitig fliegen.

Ausrüstung

Bei FPV-Rennen sind meist Fluggeräte bis 330mm Diagonale und max. 4s-LiPo zugelassen. Verwendete Flight-Controller, Props, Motoren, Controller und Akkus müssen zur jeweiligen Drohne passen – Hier gibt es sonst keine Vorgaben. Am FPV-Racer muss eine FPV-Kamera angebracht werden sowie ein 5,8GHz Videosender mit einer maximalen Sendeleistung von 25mW. Für den Empfang wird ein Bildschirm und/oder eine FPV-Brille benötigt. Wobei hier die FPV-Brille alleine schon wegen dem Fluggefühl dem Bildschirm vorzuziehen ist.

Start

Eingestellt wird der Kopter zuerst ohne FPV auf Sicht. So kann man sich erstmal mit der Steuerung und dem Flugverhalten vertraut machen. Für den ersten Einsatz mit der FPV-Brille ist es ratsam, den Kopter auf eine sichere Höhe zu bringen und dann erst die Brille aufzusetzen. Ist man mit dem fliegen mit der FPV-Brille vertraut, kann man natürlich direkt mit der FPV-Brille starten und landen.

Technik

Bei den FPV-Racern gibt es mittlerweile die unterschiedlichsten Größen von 130ern bis zu 280ern. Wie bei allen Koptern wird von Mitte Motorachse zu Mitte Motorachse gemessen. Das Gewicht der Drohne spielt eine entscheidende Rolle. Bei den FPV-Racern gilt wie in der Formel eins: Je leichter, desto besser. Zum Einstieg empfiehlt sich die 250er Klasse, als Beispieldrohne dient hier z.B. die Graupner Alpha 250 oder die ImmersionRC Vortex Renndrohne. Beide Kopter gibt es jeweils als Komplett-Set.

ImpulseRC - Alien 5

ImpulseRC – Alien 5″

Das Alien 5″ von ImpulseRC ist ein reinrassiger Wettbewerbs-Racer in 250er Größe, der in X-Bauweise extrem leicht und stabil aufgebaut ist. Props mit 5 Zoll können problemlos geflogen werden. Ein typisches Setup sind Lumenier 2206-2350KV Motoren mit KISS 24A-Controller. Bekannte FPV-Racer wie Chad Nowak und Steele Davis haben den Alien 5″ im Einsatz.

Motor
Hier werden bevorzugt 22er beziehungsweise 28er-Motoren verwendet, die einen Außendurchmesser von max. 28mm und einen Statordurchmesser von max. 22 besitzen. Die Drehzahl liegt bevorzugt zwischen 2.300 und 2.800Kv. (Kv = Umdrehungen pro Minute und Volt). Somit beträgt die Flugzeit meist nur 2-3 Minuten mit einer Akkuladung.

Motor-Controller
DYS, Kiss und Graupner sind hier bekannte Hersteller von Motor-Controllern. Die Controller werden z.B. durch die Opensource-Software BLHeli angesprochen und somit über eine Verbindung mit dem Controller-Kabel immer auf dem neuesten Stand gehalten.

Flight-Controller (FC)
Zu den gängigen Flight-Controller gehören Kiss, Naze, GR-18 und viele mehr. Hier bestehen die Unterschiede zum einen beim Programmieren. So kann man den Flight-Controller GR-18 von Graupner sehr einfach und bequem über die Telemetrie am Sender (Fernsteuerung) einstellen. Bei Systemen wie Naze und Kiss muss zuerst eine Verbindung mit dem PC hergestellt werden bevor die notwendigen Einstellungen vorgenommen werden können. Mit Opensource-Software wie betaflight und cleanflight macht man hier nichts falsch.

Power Distribution Board (PDB)
Das PDB sorgt für die Stromversorgung vom Akku zu Controller und Videosender und Empfänger. Hier gibt es verschiedene Varianten und Größen (BEC, LC-Filter, LED-Steuerung, Buzzer, uvm.). Renndrohnen wie z.B. die Diatone Tyrant oder die ImmersionRC Vortex haben das PDB im Chassis. Hier sind zusätzliche Anschlüsse und Stecker verbaut für VTX, Kamera uvm.. Integrierte PDB´s sind meist auf Naze- und Kiss Flight Controller ausgelegt und besitzen alle nötigen Anschlüsse und Stecker (Plug-and-play).

Props
Bei den Props (Propellern) wird von 5 bis 6 Zoll Zwei- und 5 Toll Drei-/Vierblatt geflogen. Mit Dreiblatt-Props ist die Drohne deutlich direkter und agiler als eine mit Zweiblatt.

Props

Propeller

Zwei-, Drei-, Vier- oder Sechsblatt in 3″ bis 6″ Größe unterschiedlicher Marken wie Graupner, HQ, Bullnose, C-Prop uvm. bei den Props hat man eine riesige Auswahl. Zum einen sollten die Props zum Kopter wie auch an die Bedürfnisse des Piloten angepasst sein. Auf den Racekoptern kommen momentan meistens 5″ Drei- oder Vierblatt zum Einsatz.

Die Ausrüstung

Video & Kamera
Die Renndrohne wird mit einem Videosender und einer Kamera ausgestattet. Hier muss beachtet werden, dass in Deutschland eine max. Sendeleistung von 25mW bei 5,8GHz auf sieben Kanälen erlaubt ist. Bei Rennen wird das sogenannte Raceband (8 Kanäle) geflogen. Hier bedarf es einer Genehmigung von der Bundesnetzagentur. Es empfiehlt sich zirkular polarisierende Antennen zu fliegen. (zum Beispiel Kanal 1 rechts, Kanal 2 links, Kanal 3 rechtsdrehend usw.). Beim Videosender ist darauf zu achten, dass manche nur bis max. 5 Volt versorgt werden, andere hingegen mit bis zu 4s. Zum Beispiel der ImmersionRC VTX kann mit bis zu 4s versorgt werden (gibt aber 5V aus). TBS Unify-Pro darf nur mit max. 5V versorgt werden.
Die FPV-Kamera wird bei beiden Varianten direkt mit dem Videosender verunden und von diesem versorgt. Je nach Kamera kann diese auch direkt mit 5 bis 22V vom Akku versorgt werden.
Der Videosender kommt mit einer Stab-/Rundstrahlantenne oder eben ohne. Am Kopter empfiehlt sich eine Pilz-/Donutförmige zirkular polarisierende Antenne. Mit einer Fatshark Spironet, TBS Triumph oder Aomway macht man am Anfang nichts falsch. Bei der Kamera muss darauf geachtet werden, dass diese meisten auch nur 5V vertragen und diese entweder über den Videosender oder über das BEC/PDB versorgt werden. Die am häufigsten verwendeten Exemplare sind momentan die Foxeer HS1177, Runcam Owl und Swift sowie die Runcam PZ0420 und die Fatshark 600TVL. Bei FPV-Rennen werden Cams mit 600 bis 700 TVL (TV-Linien) verwendet. Da diese einen guten Kompromiss zwischen Bildqualität und Latenz bieten. Je höher der TVL-Wert, desto besser die Bildqualität, aber eben auch die Latenz. Die Kameras unterscheiden sich nicht nur in Bildqualität und Lichtempfindlichkeit, sondern auch in Sachen Features. So verfügt die Runcam und die Foxeer über ein OSD-Menu, was erlaubt diverse Einstellungen mit Hilfe eines Joysticks vorzunehmen.
Ein weiterer Unterschied betrifft die Linse. Brennweiten von 2,1 bis 2,8mm und einem Sichtbereich von 100 bis 170° FOV ermöglichen eine Anpassung des Sichtfeldes. Der Vorteil einer 2,1 er Linse mit 150° FOV ist, dass man auch bei steilem Kamerawinkel noch den Boden sehen kann, wodurch deutlich fürher in Kurven und um Hindernisse gelenkt werden kann. Mit einer 2,8er Linse und 100° FOV ist ein deutlich kleinerer Sichtbereich vorhanden. Wechselt man von der Standard-Linse auf eine andere, sollte man auf jeden Fall erst einmal vorsichtig loslegen, da man sicht erst an
das neue Sichtfeld gewöhnen muss.

FPV-Brille oder FPV-Bildschirm
Viele stellen sich am Anfang die Frage:“Brille oder Bildschirm?“. Ein richtiger FPV-Racer hat eine FPV-Brille auf. Eine FPV-Brille bringt im Vergleich zu einem Bildschirm diverse Vorteile. Sonneneinstrahlung und Spiegelungen auf dem Display sind bei einer FPV-Brille ausgeschlossen und bieten desweiteren ein besseres Flugerlebnis. Die Marke Fatshark hat sich in diesem Bereich durchgesetzt. Die am häufigsten geflogenenen Brillen sind die Fatshark Dominator V2, V3 sowie HD und HD2. Die Dominator-Brillen unterscheiden sich hauptsächlich durch die Bildgröße und dem Empfangsmodul. Bei der Predator ist das Empfangsmodul fest verbaut, es kann kein Raceband oder andere Bänder empfangen. Die anderen Fatshark-Brillen haben ein wechselbares Empfangsmodul. Ein weiteres Kriterium ist die Möglichkeit eine Aufnahme zu machen, um den FPV-Flug auf microSD-Karte aufzunehmen.
Sender / Fernsteuerung
Die Fernsteuerung stellt das Werkzeug eines jeden FPV-Racer dar, ein Sender mit mindestens fünf Kanälen wird benötigt. In der Szene kommen hauptsächlich Produkte von Futaba, Graupner, Taranis und Spektrum zum Einsatz. Bei einer Renndrohne wird der Modelltyp „Flächenflug normal“ verwendet, sodass pro Steuerkanal ein Kanal am Empfänger angesteuert wird. Zusätzlich wird je nach Flightcontroller und den gewünschten Features (Buzzer, LED-Steuerung) ein bis drei Zusatzkanäle benötigt. Wichtig ist es aber rst einmal, dass man einen Not-Aus programmiert. Sobald man crasht, können somit die Motoren ausgeschaltet werden um weniger Schaden am Kopter zu verursachen.
Mit ausgesuchten Flughphasenschalter lässt sich zwischen Lage- und Akro-Mode oder eben zwei anderen Flugmodi (je nach Flight-Controller) umschalten. Desweiteren ist es empfehlenswert Standgas bzw. Minimum-Gas zu programmieren. Minimum-Gas hilft, wenn man z.B. nach dem Überfliegen eines Hindernisses den Gashebel ganz zurück nehmen muss. Dadurch laufen die Motoren immernoch etwas weiter und die Renndrohne bleibt während des Manövers dennoch voll steuerbar. Ansonsten muss am Sender außer einer Stoppuhr evtl. Telemetrie-Ansagen und Alarme nichts programmiert werden.

FPV-Racing

Hat man die passende Renndrohne gefunden, diese nach seinen eigenen Bedürfnissen angepasst und optimiert, kann es auch schon losgehen. Wichtigste Regel ist wie immer: Sicherheit hat immer höchste Priorität!

Die Renndrohne sollte aus sicherer Entfernung gestartet werden, auch kann die Drohne vom Spotter gestartet und vom Piloten anschließend in der Luft übernommen werden. Ist man in der Lage den Kopter sicher und stabil auf einer Höhe zu halten, sollte man mit Kreisen und Achten beginnen und immer schneller zwischen Links- und Rechtskurven wechseln. Hat man auf freier Fläche genug Übung und Erfahrung gesammelt, kann man sich vorsichtig an die ersten Hindernisse wagen. Verzweifeln sie nicht, wenn der ein oder andere Prop zu Bruch geht.

Grundlagen

· Modellflug-Haftpflichtversicherung sollte vorhanden sein
· Nicht in Wohngebieten oder auf öffentlichen Plätzen fliegen
· Nur mit Spotter und Lehrer-Schüler-Modus fliegen
· Nicht außerhalb der Sichtweite des Spotters fliegen.
· Einstellungen an der (Renn)drohne immer ohne Propeller vornehmen
· Abgebrochene Props und andere Crash-Tele stets einsammeln und korrekt entsorgen
· Sicherstellen, dass Zuschauer, Spotter, Pilot und Umgebung nicht gefährdet oder verletzt werden.
· max. Sendeleistung (5,8GHz, 25mW) beachten
· Ausschliesslich im IRC/FS Band auf sieben Kanälen fliegen

Es ist unedingt erforderlich oben genannte Punkte zu beachten, um die Sicherheit zu gewährleisten. Zeigen Sie Ihren Mitmenschen, dass sie ein verantwortungsbewusster Pilot sind und nehmen sie ihnen evtl. die Angst und Sorge. Leider haben zu viele Menschen Vorurteile und verbinden Drohnen / Kopter nur mit negativem.

Rennen

Hat man nun endlich die Renndrohne ordentlich und sicher im Griff und kommt mehere Akkuladungen ohne Propellerwechsel aus, kann man sich an die ersten Rennen wagen. Die ganze FPV-Szene ist sehr hilfsbereit und freundlich. Dennoch ist es ratsam sich an ein paar Grundlagen zu halten.

Regeln

· Absprache des Videokanals mit den anderen Piloten oder durch den Rennleiter
· Streckenverlauf vor dem Rennen inspizieren und durchgehen.
· Bei mehr als 7 Piloten Gruppeneinteilung klären und Ablaufplan beachten.
· Nach dem Race: Propeller und Renndrohne auf Beschädigungen checken
· Ladezustände prüfen (FPV-Brille, Sender, Kopter)
· Kameralinse reinigen
· Akku fest machen
· Der Kopter wird erst nach Absprache mit anderen Piloten oder durch Freigabe der Reinnleiter scharf geschaltet werde.
· Video-Check
· Funktionscheck im Startbereich
· Pilotensitz einnehmen
· Absprache mit Spotter, anderen Piloten und Rennleitung halten
· Auf Startfreigabe des Rennleiters achten
· Bei einem Chrash oder Signal vom Spotter/Rennleiter sofort Landen und Motoren abschalten. Auf keinen Fall einfach in die Strecke laufen. Erst auf die Freigabe des Rennleiters waren, bis alle Piloten gelandet sind.

Die FPV-Racer sind ein eigenes Volk und in den Pilotenlagern wird überall gelötet, geschraubt und gebastelt, dabei hilft jeder jedem. Der Spaß, die Technik und das rasante fliegen stehen im Vordergrund. FPV-Rennen machen süchtig ! Probier es aus!