MultiWii Fail-Safe konfigurieren

Endlich habe ich einmal wieder Zeit gefunden, mich um meine Multicopter zu kümmern. Bei der Rekonfiguration der Flydspider ist mir bewusst geworden, dass das Thema Failsafe in der Community beinahe zu wenig diskutiert wird. Da diese Funktion im MultiWii Code standardmäßig deaktiviert ist, möchte ich mit diesem Beitrag auf die wohl wichtigste Einstellung eingehen, die im Notfall über Glück oder Unglück entscheidet.

Überblick MultiWii Fail-Safe

Der englische Begriff Fail-Safe lässt sich entwa mit Ausfallsicherung oder auch „sicheres Versagen“ ins Deutsche übersetzten. Es handelt sich im Modellsport dabei um einen Automatismus, der dann eingreift, wenn der Funkkontakt zwischen Modell und Sender abbricht. Ist keine Fail-Safe-Routine hinterlegt (weder im Sender bzw. Empfänger selber oder über den Flighcontroller), kommt es mit großer Wahrscheinlichkeit zu einem Absturz bei dem Schaden entstehen kann und vor allem Menschen verletzt werden können.

Failsafe TeaserEgal ob im Flugmodellsport oder Auto- oder Boots-RC: Wer ohne Fail-Safe unterwegs ist, handelt in meinen Auge GROB FAHRLÄSSIG.

Haftungsausschluss

Ich übernehme keinerlei Haftung für eventuelle Schände und Verletzungen, die durch die Nutzung oder Nichtbenutzung der Fail-Safe-Funktion enstehen! Jeder handelt hier auf eigene Gefahr und eigene Verantwortung! Die hier gemachten Angaben sind nicht verbindlich, sondern stellen lediglich einen Leitfaden zur allgemeinen Einrichtung des MultiWii Fail-Safe dar!
Vor dem Testen: UNBEDINGT DIE PROPELLER ENTFERNEN!

Was ist wenn…?

Je nach Kombination von Sender, Empfänger und Flightcontroller ergeben sich ohne angepasste Fail-Safe die drei folgenden Szenarien bei Störung oder Abbruch der Funkverbindung:

  1. Die Motoren gehen aus, das Fluggerät geht zu Boden (meist die glücklichste Variante und eher selten anzutreffen).
  2. Die Motoren behalten die letzte Gaseinstellung bei und der Copter macht sich unkontrolliert davon.
  3. Der Gashahn wird vollständig geöffnet und einige 100 Watt Leistung bewegen sich unkontrolliert in irgendeine Himmselrichtung. Bravo!

So konkret aufgeschrieben, möchte man als Pilot eines Multicopters mit Sicherheit in keine der genannten Situationen kommen.

Damit man mit einem beruhigten Gefühl das Fluggelände betritt, ist der aktuelle MultiWii 2.1 Code bereits mit einem entsprechenden Feature ausgestattet. Selbstverständlich ist ein Fail-Safe kein Allheilmittel und sollte unter keinen Umständen als Doppelterboden für Testversuche angesehen werden. Ein funktionierendes Fluggerät ist immer Grundvoraussetzung (dazu gehören vor allem GELADENE AKKUS!).

Fail-Safe Konfiguration von MultiWii

Die entsprechende Codezeile im MultiWii 2.1 Code findet ihr, wie nicht anders zu erwarten, in der config.h unter der einleuchtenden Überschrift „Failsave settings“. Das die Fail-Safe Funktion standardmäßig deaktiviert ist, könnte man generell negativ vermerken. Man muss aber immer im Hinterkopf behalten, dass MultiWii auf etlichen Anpassungen des Codes basiert und man wohl kaum von einem Out-Of-The-Box-Produkt sprechen kann. Wer MultiWii fliegt oder fliegen will, sollte deshalb wissen, was er tut.

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#define FAILSAFE
#define FAILSAVE_DELAY     10
#define FAILSAVE_OFF_DELAY 100
#define FAILSAVE_THROTTLE  (MINTHROTTLE + 200)

Der obige Codeausschnitt zeigt alle Einstellungsparameter, die aktuell in Bezug auf das MultiWii Fail-Safe zur Verfügung stehen. Mit der Zeile #define FAILSAFE wird die Funktion aktiviert, diese Zeile ist im Normalfall auskommentiert (//).

Erster Schritt ist also: Fail-Safe anschalten, in dem die Kommentarzeichen entfernt werden. Die nächste Zeile (FAILSAFE-DELAY) gibt die Verzögerung in Zehntelsekunden (10 = 1 Sekunde) an. Im obigen Beispiel bedeutet dies also, dass der Flighcontroller 1 Sekunde nach dem er das Signal verloren hat wartet, bis er in den Fail-Safe-Modus geht. Ob eine Sekunde hier zu hoch oder gering gewählt ist, lässt sich schwer beantworten. Das Fail-Safe ohne Verzögerung auszulösen ist allerdings im Regelfall keine gute Idee, da kurzweilige Funkunterbrechungen (Paketverluste) im Hunderstelsekundenbereich theoretisch das Fail-Safe auslösen könnten, obwohl eigentlich gar kein wirklicher Abbruch der Verbindung vorlag. Ich habe den Standardwert von 1 Sekunde beibehalten. Piloten die oft mit Vollgas unterwegs sind, sollten ggf. über einen geringeren Wert nachdenken, da der Multicopter bereits in einer unkontrollierten Sekunde bereits sein Unwesen treiben kann. Hier heisst es: Selber herausfinden.

FAILSAVE_OFF_DELAY

Der nächste Punkt ist das sogenannte FAILSAVE_OFF_DELAY, also die Zeit, die zwischen dem Eintritt in den Fail-Safe-Modus bis zum Ausschalten der Motoren vergeht. Der Sinn hiervon ist, die Motoren nicht sofort vollständig zu stoppen und somit einen damit verbundenen Absturz verhindern zu können. Eine relativ lange Zeit von 10 Sekunden (Standard sind 20 Sekunden) ist mit der Hoffnung zu begründen, das Sender und Empfänger sich wiederfinden und man den Fail-Safe-Modus wieder verlassen und das Steuer erneut übernehmen kann (dieser Wechsel passiert automatisch, sollte das Signal innerhalb der 10 Sekunden wieder anliegen).

FAILSAVE_THROTTLE

Während sich der Multicopter im Fail-Safe-Modus befindet, wird die Rotorgeschwindigkeit auf einen fixen Wert angepasst. Die Überlegung dahinter: Den Copter in den zur Verfügung stehenden Sekunden möglichst schnell, dabei aber sanft, zu Boden zu bringen. Da das Gerät in diesem Fall aber völlig autonom und dazu noch „dumm“ agiert, muss jeder selber abwägen, ob ein sofortiges Abschalten der Motoren nicht vielleicht sicherer ist.

Die Fail-Safe-Motorendrehzahl errechnet sich dabei aus der Mindestdrehzahl euer Regeler (wie im scharfgestellten Zustand) und einem Zusatzwert, den es rauszufinden gilt. Dieser sollte nach Möglichkeit natürlich so gewählt werden, dass der Multicopter sinkt und nicht steigt.

Nachdem man den Code seinen Bedürfnissen angepasst hat, kann man das ganze auf den Flightcontroller übertragen und testen (unbedingt die Propeller vorher entfernen, um schwere Verletzungen zu vermeiden.)

Sonstiges

Für das Thema Fail-Safe sensibilisiert, sollte außerdem die Fail-Safe-Fähigkeit der eigenen Sender-Empfänger-Kombination geprüft werden. Diese darf das MultiWii Fail-Safe natürlich nicht in der Art beeinflussen, dass der Empfänger in einen Modus übergeht, in dem er dem Flighcontroller vorgauckelt, ein gültiges Signal zu erhalten. In diesem Fall ist die MultiWii Fail-Safe Funktion unwirksam.

Sicherlich gibt es Möglichkeiten, das Sender-Empfänger-Fail-Safe das MultiWii Fail-Safe unterstützen zu lassen, mir ist jedoch noch keine sinnvolle eingefallen. Wichtiger ist, wie gesagt, das Zusammenspiel der beiden Fail-Safe-Systeme zu analysieren und deren Verhalten zu berücksichtigen, um maximale Sicherheit zu gewährleisten. Ist es nicht mit Sicherheit möglich zu bestimmen, wie zwei verschiedenen Fail-Safe-Systeme zusammen reagieren, ist es wohl meist die bessere Praxis, ein System zu deaktivieren und sein Ausfallsystem somit durch geringere Komplexität besser zu beherrschen.

Schlusswort

Natürlich wünsche ich euch allen, dass ihr nie die Hilfe eines Fail-Safes benötigen werdet und beende diesen kurzen Artikel mit einem: Allzeit guten Flug!

Nils Waldmann

Nils Waldmann

...Student des Wirtschaftsingeneurwesens und Qualitätsmanagements, leidenschaftlicher Modellbauer, Hobby-Fotograf, Motorsportfan und freier Redakteur bei dem Computer-Onlinemagazin Allround-PC.com.

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5 Antworten

  1. Max sagt:

    Kleine Frage, wie kann ich die optimale Motordrehzahl herausfinden?

    Ich möchte nicht das der mir einfach nach oben abhaut.

    PS: Richtig guter Beitrag!!!

  2. Malte sagt:

    Danke für deine ausführliche Erklärung. Es hat mir sehr weitergeholfen! 🙂

  3. Walter Pauli sagt:

    Hallo Niels,

    vielen Dank für Deine Erklärungen – hat mir sehr geholfen.
    Aber: ich kann in der config.h einstellen was ich will und die failsafe-Drehzahl ist immer gleich.

    wenn ich mit EZ-GUI die failsafe Drehzahl auslese erhalte ich immer den wert, den ich früher (vor dem scetch-hochladen) mit EZ-GUI eingestellt hatte.

    Mit EZ-GUI kann ich problemlos einstellen.

    Was meinst Du, wo ich den Fehler suchen könnte?

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