Von: Sebastian, Datum: 22.05.2016

Teil 2 der Informationsreihe widmet sich der Art und Weise wie Quadrocopter und Co. in der Luft bleiben und wie die Drohnen (UAV, unmanned aerial vehicle) vom Boden aus manövriert werden können.

Woher bekommen Drohnen eigentlich die Energie?

Dass sich Multicopter überhaupt fliegen lassen, liegt an potenten Akkus. Diese speisen den enormen Energiehunger der Drohnen und ermöglichen sowohl den Schwebeflug als auch schnelle Sprints und Richtungswechsel. Die Leistungsfähigkeit der Drohnen-Akkus wird in Milli-Ampère-Stunden (mAh) gemessen, wobei mehr nicht immer besser ist: Damit die Drohne auch noch lange funktioniert, sollte man keine zu starken Akkus einbauen, da sonst die Elektronik in Mitleidenschaft gezogen wird.

Bei günstigen UAV-Einsteigermodellen ist immer mindestens ein Akku beigelegt, der 7-12 Minuten Flugzeit ermöglicht. Danach muss man ihn wieder aufladen, was zum Teil eine gute Stunde dauern kann. Da eine einzelne Batterie nur wenige Euro kostet, kann man getrost meherere zusätzlich zur Drohne kaufen, um länger fliegen zu können.

Rotoren sorgen für Auftrieb und Manövrierfähigkeit

Mit Strom versorgt, ist die Drohne bereit abzuheben und durch die Luft zu schweben. Damit das auch funktioniert, sind Gyros (Drehratensensoren) verbaut, die die Bewegung der Drohne im Raum messen. Anders als bei einem Helikopter sind die Rotoren der Drohne nicht schwenkbar, sodass die Richtung mittels Drehzahlwechseln geändert wird.

Wie funktioniert das im Detail?

Als einfaches Beispiel: Möchte man mit der Drohne nach vorne fliegen, drehen sich die vorderen Rotoren langsamer als die hinteren. Als folge kippt das UAV nach vorne ab.

Wie funktioniert eine Drohne?

Fernsteuerung der Drohne

Damit man mit dem UAV auch in verschiedene Richtungen fliegen kann, kommuniziert die Drohne mit der Fernsteuerung am Boden mittels Funkkanälen. Je nach dem, welchen Befehl man dem Multicopter gibt, leitet die Flightcontrol („Gehirn“ der Drohne) die Informationen an die Rotoren weiter. Als Funkfrequenz dient das 2,4 GHz-Band, welches auch die Reichweite der Drohnen begrenzt. Wer eine Drohne kaufen möchte, kann sich auf ein flugfertiges Komplettpaket verlassen, bei dem neben dem Quadrocopter und der Fernsteuerung auch Akku(s) und nützliches Zubehör enthalten ist.

So funktioniert die Kommunikation zwischen Drohne und Fernsteuerung

So funktioniert eine Drohne mit Kamera

Im Prinzip unterscheiden sich Drohnen mit und ohne Kamera kaum bis gar nicht. Vor allem im Einsteigerbereich funktioniert alles wie gehabt, nur dass man mittels Kamera und SD-Karte die Welt aus der Vogelperspektive sehen kann. Hat eine Mini-Drohne eine starre, fest angebrachte Kamera mit niedriger Auflösung, ist dies bei hochwertigeren Systemen wie denen von DJI (Phantom) anders: Hier funktioniert nichts ohne ein Drohnen-Gimbal (schwenkbare Kamerahalterung, siehe auch Drohne für GoPro), mit dem sich das Bild auch während des Fluges individuell einstellen lässt. Mittels FPV (first person view) kann man am Boden via FPV-Brillen und –Monitoren ein Livebild erhalten.