Zmr250 slim - een dunne quadcopter

Introductie:
Zoals zo velen in de afgelopen jaren ben ook ik begonnen met quadcopters. En, zoals zovelen, was ook ik niet tevreden met de lelijke dradenbende.

Ik heb toen besloten een zo dun mogelijke ZMR250 build te maken waarbij alle elektronica en draden bende verborgen zit in een spacer. Het hoofddoel is het maken van een compacte ZMR250 build met een laag profiel, in tegenstelling tot de meer gebruikelijke hogere 250-sized builds.

In het Multirotor café topic heb ik al wat plaatjes gepost, voor de leuk heb ik besloten een build topic van mijn hobbyprojectje te maken

Voor de ongeduldige hierbij alvast een foto van de huidige staat, ik ben al vrij ver:


Setup:

• Cobra 2204/2300 kV
• Naze32 full Rev. 5
• ZWT Mantis 12A (SimonK)
• Spektrum DSMx satellite (2048 bit)
• HC-05 Bluetooth module
• Turnigy nano-tech 1300 mAh (45-90C)
• 2 standen schakelaar
• Beeper

De basis:
De ZMR250 set welke ik in mijn bezit heb is gekocht bij multirotor mania:

http://multirotormania.com/frames/94-100-carbon-fiber-250mm-mini-frame.html​

Ik heb het frame daar gekocht omdat ik op rc-groups las dat dit frame gegarandeerd volledig uit carbon fiber bestaat, in tegenstelling tot de grote hoeveelheid glasvezel composiet ZMR250 frames welke overal te vinden zijn. Dit frame ziet er zo uit:


Ik heb een aantal maanden met dit frame gevlogen en het bevalt prima.

De aanpak:

• Maak een maatgetrouw 3D Model van het frame in Solidworks.
• Maak grove 3D Modellen van alle te gebruiken elektronica.
• Ontwerp een spacer welke ruimte biedt voor alle electronica.
• Laat de spacer extern printen.
• Assemblage.

 

Stap 1: CAD ontwerpen
Voor ik een eigen ontworpen frame modificatie kan maken heb ik een betrouwbaar 3D model van het frame nodig. Online zijn wel een aantal CAD files van de ZMR250 te vinden, maar de maten wijken behoorlijk af. Waarschijnlijk is dit een verschil tussen de vele fabrikanten, het is dus nodig zelf een model te maken wat exact de afmetingen van mijn frame heeft.

Ik heb de frame onderdelen ingescand op hoge resolutie en deze scans als referentie gebruikt in SolidWorks. Zo kan ik de afmetingen van mijn model nauwkeurig reproduceren.



Zo kan ik een exacte weergave van mijn frame produceren:


Als alternatief is het mogelijk een kant en klaar 3D model van het ZMR frame te downloaden, GrabCAD heeft een model beschikbaar:

https://grabcad.com/library/zmr250-quadcopter-frame-1​

Vervolgens heb ik 3D weergaven van al de te gebruiken elektronica nodig:

• Naze32
• HC-05 Bluetooth module
• Spektrum HA209X DSMx satelliet
• Beeper
• 2 standen schakelaar

Dat stel gelukkig niet zo veel voor, ze zijn allemaal op GrabCAD te vinden:

• https://grabcad.com/library/naze-32-acro-flight-controller-1
• https://grabcad.com/library/spektrum-ar8000-satellite
• https://grabcad.com/contentfiles/8881443

Ik ben nu ver genoeg om een ontwerp te maken.

 

2. Ontwerpen
Zoals ik in het begin al aangaf, ik ga bij deze build voor een cleane en vooral dunne ZMR build waarbij alle elektronica tussen 2 carbon delen wordt verborgen. Ik wil hierbij alle alu delen kwijt raken en gelijk ook de extra bovenste carbon plaat verwijderen.

Ik gebruik geen PDB en zal dus ruimte moeten maken voor een kabelboom, in een toekomstige build wil ik een PDB gebruiken in plaats van één van de carbon platen. Deze versie houdt het simpel.

Dat ziet er ongeveer zo uit:


Deze afbeelding toont alle elektronica op de uiteindelijke plaats. je ziet hier:

• De Spektrum satelliet ontvanger die heel mooi voorin de Quad past
• De Naze32 midden in de quad - gemonteerd op Nylon stand-offs
• De HC-05 Bluetooth module
• Een 2 standen schakelaar om de bleutooth module aan en uit te kunnen zetten
• Een buzzer
• Een XT60 connector

Ik heb een XT60 in het ontwerp geïntegreerd, ik weet alleen nog niet zeker of ik deze ook ga gebruiken. Om het zwaartepunt goed te houden zou ik de kabel aan de LiPO moeten verlengen. Ik wou de optie hebben,


Het rode deel - de spacer - ziet er nu zo uit. Er zijn uitsparingen gemaakt voor de armen, gaten voor 4 bouten per arm en 2 extra bouten aan de voor en achterkant van de quad. Misschien wat overkill?


Klaar voor productie!

 

3. Productie:
De snelste en meest goedkope methode om mijn ontwerp werkelijkheid te maken is 3D printen. Vanuit mijn opleiding ben ik bekend met deze techniek en weet ik dat de producten sterk (genoeg) en maatgetrouw kunnen zijn. Voor mijn prototype leek mij dit een prima optie.

Omdat ik zelf geen 3D printer heb staan heb ik gebruik gemaakt van 3D Hubs - een community van 3D printer eigenaren die hun printers beschikbaar stellen voor anderen. Tegen betaling kun je bij hun een ontwerp printen.

https://www.3dhubs.com/​

Ik heb gebruik gemaakt van de hub van Maurice in Sneek. Hij heeft een Ultimaker 2 printer staan welke een prima resultaat heeft afgeleverd. Maurice zijn 3D print hub is hier te vinden:

https://www.3dhubs.com/leeuwarden/hubs/maurice​

Via 3D Hubs kun je 3D Printers in de buurt vinden en je ontwerp bij andere hobbyisten laten printen, tegen betaling. De prijs is sterk afhankelijk van je wensen en het resultaat hangt sterk af van de ervaring van de operator en de kwaliteit van de printer. Het bleek dat er een goede printer bij mij in de buurt was, binnen 3 dagen had ik een resultaat - totale kosten: 12 euro. Niet verkeerd!



Deze spacer is 15 mm hoog en heeft wanden van 3 mm. Op zichzelf heeft het weinig sterkte maar door het tussen 2 platen carbon te plaatsen hoop ik een sterke en stijve box structuur te maken. Er is wat nabewerking nodig; de gaten moesten worden ontbraamd en nageboord.

Dit is te verwachten. Door de krimp van het plastic zijn de gaten iets kleiner dan verwacht. Een 3mm boortje maakte hier snel werk van. Het is belangrijk niet te veel warmte te produceren tijdens het bewerken van het plastic, het PLA plastic wat bij deze print is gebruikt heeft een glastemperatuur van 50 graden.

Tijd voor assemblage!

 

4. Assemblage:
De assemblage bleek meer gepruts dan gehoopt. In het 3D CAD ontwerp kun je vrij rondkijken en inzoomen om de details naar wens te krijgen, in de echte wereld ben je beperkt door je dikke vingers

Eerst een paar foto's van de huidige staat.

Overzicht foto:


De buzzer, mooi in de zijkant verwerkt:


De 2 standen schakelaar, ook in de zijkant verwerkt:


En als laatste, de Spektrum ontvanger - past lekker krap in de neus:


Het gaat best lekker, morgen zal ik de XT60 aan de draden solderen en een testvluchtje ondernemen!

 

ziet er echt super uit.
stuur er maar een op

 

Met gepaste trots



Ik ben inmiddels begonnen aan versie 2, daarbij plaats ik alu stand-offs in het rode plastic deel. Die stand-offs nemen dan de klemkracht voor hun kiezen - het plastic is dan geen dragend deel meer.

Dit voornamelijk omdat plastic de neiging tot kruip heeft bij langurige druk.

Nu eerst vliegen!

 

Woow, ziet er vet uit

 

Ziet er gaaf uit!

Ga je nog iets met FPV doen op dit project?

Wel even je esc's nog vastmaken voor je gaat vliegen

 

Hehehe, de ESCs zitten vast met een dunne high-performance dubbelzijdige tape, die gaan nergens heen. Scherp opgemerkt!

Ik ga zeker nog iets doen met FPV, ik ben op dit moment bezig met het herontwerpen. Ik ben van plan een kleine cam in de neus te verwerken, misschien iets als dit?
http://www.getfpv.com/fat-shark-600tvl-cmos-cam.html

Die past wel boven de ontvanger. Vervolgens de bluetooth module eruit halen en een video transmitter in het achterste compartiment plaatsen. Iets in die richting. Ik wil ook een paar alu spacers in de V2 verwerken die de kracht op de armen op kunnen vangen. Stukje crash resistance.

En wire mesh voor de laatste paar zichtbare draden!

 

Als je alu spacers gebruikt kun je waarschijnlijk ook je ontwerp minder sterk maken (en dus weer wat gewicht besparen)

 

Dat ziet er super uit!

 

Dat is ook zeker de bedoeling, de spacers vangen dan de klemkracht af waardoor de wanden terug kunnen worden gebracht naar ~1 mm dikte.

Na wat verder her-ontwerpen is het plaatsen van een XT60 in de behuizing gewoon neit handig, standaard LiPO bedrading is simpelweg niet lang genoeg. Ik ben dus van plan de XT60 te verwijderen en in plaats hiervan ruimte te maken voor een USB poort voor de naze + een led bar.

Thanks!

 

Ziet er mooi uit! Waarvoor dient de 2 standen schakelaar eigenlijk?

Tip voor de volgende print: Ik zie dat je deze keer PLA hebt gebruikt, als je een hub zoekt dat XT-Copolymeer kan printen: zeker doen! Dat is een materiaal dat sterker is dan ABS en zich gemakkelijk laat printen (ABS is een ramp, zeker met een ontwerp zoals dit met weinig contactoppervlak en lang uitgestrekte stukken). Ik heb al meerdere dingen met XT-geprint en ben zeer onder de indruk van de sterkte. Kan je gerust wat van de randen gaan weghalen met dit materiaal.

Ik ben benieuwd naar de revisie met FPV materiaal erin verwerkt, dan wordt het pas echt interessant :-D

 

Hey thanks!

De 2-standen schakelaar zit er in om de ingebouwde bluetooth module (klasse 3, 100m) aan en uit te kunnen schakelen. Nu alles zo in elkaar zit kan ik niet meer bij de USB poort van de naze, de bluetooth module zit er in om firmware updates en tunes uit te kunnen voeren. Als hij niet nodig is wil ik hem uit kunnen zetten.

Verder wil ik in een FPV versie ook een switch hebben om heel de video sectie in 1x uit te kunnen schakelen als ik LOS vlieg.

Ik heb inmiddels een 2e versie in ABS laten printen, ik ben toch zeer tevreden met het resultaat. De kleur is iets minder sterk, maar dat was verwacht. Verder totaal geen last van warping of overmatige krimp. Versie 3 zal ik naar XT kijken, bedankt voor de tip

Hij is inmiddels voorzien van interne alu spacers, de wanden zijn 3x dunner gemaakt - ze zijn niet meer lastdragend. De FPV versie is gaande, ik ben nog op zoek naar een kwalitatief goede FPV cam die niet op een printje vast zit - de hoogte wil ik minimaal houden.

Ik overweeg ook om de XT60 connector uit de body te halen, het blijkt niet praktisch. Ik ben van plan daar een USB poort voor in de plaats te brengen, de bluetooth module te verwijderen en zo ruimte te maken voor de videozender. Helical kan dan mooi achterop, achter de LiPO. Cam voorin.

 

beste
ook ik hou niet van losse kabels en toestanden.
ben echter niet vertrouwd het cad tekenen. bestaat er een bestanden van de spacer. lijkt me een zeer intresant object
vriendelijke groeten
Paul

 

Beetje laat antwoord maar als je zoekt op een website als thingiverse.com dan kan je heel veel bestanden vinden om een zmr te pimpen..

 

Hallo Paul,

De bestanden die je kunt gebruiken bij het printen kun je hier vinden:
http://www.thingiverse.com/thing:935238

De originele ontwerp bestanden heb ik nog niet online staan, dat is binnenkort wel de bedoeling - dan kunnen andere mensen aanpassingen maken