Как собрать дрона


Гоночный FPV-дрон своими руками (часть 1) — сборка / Habr

Сегодня популярность гонок на дронах стремительно растёт. Любительские полетушки перерастают в серьёзные международные соревнования, а количество людей, вовлечённых в это хобби, растёт в прогрессии. Я сам недавно собрал FPV-квадрокоптер 180-го размера (расстояние в мм между осями моторов по диагонали) и спешу поделиться этим опытом.

Полностью процесс сборки и настройки я описал тут и тут, а ниже будет немного изменённая версия, содержащая больше информации из моих предыдущих статей.

Я оставлю за скобками вопрос вхождения в данное хобби и перейду непосредственно к квадрокоптеру.

Выбор размера квадрокоптера

Год назад наибольшей популярностью пользовались квадрокоптеры 250-го размера. Но сейчас пилоты предпочитают собирать аппараты меньшего размера, что весьма разумно: вес меньше, а мощность та же. Я выбрал 180-й размер не из каких-то практических причин, а как некий челлендж по сборке.

На самом деле, такой подход к выбору не совсем правилен. Гораздо разумнее выбирать сначала размер пропеллеров, а уже под них — наименьшую раму, куда влезут выбранные пропеллеры. И при таком подходе 180-й формат вообще отбраковывается. Судите сами: 210-й формат позволяет ставить те же 5-дюймовые пропеллеры, что 250-й, при этом сам квадрик получается легче, а 4-дюймовые пропеллеры влезают и в 160-е рамы. Получается, что 180-й размер — это такой промежуточный формат, который «ни нашим, ни вашим». Его также можно считать утяжелённым 160-м. Но, тем не менее я выбрал именно его. Возможно потому, что это минимальный размер, способный более-менее комфортно тягать камеру GoPro или Runcam.

Комплектующие

Начнём с моторов. «Промежуточность» 180-го размера, а также богатство их ассортимента, осложняют выбор. С одной стороны, можно брать то, что идёт на 160-е, с другой — то, что устанавливают на 210-е или даже 250-е. Исходить надо из пропеллеров и батареи (количество банок). Не вижу смысла использовать батарею 3S, а по пропеллерам общие правила таковы:

  • нужна максимальная статическая тяга — увеличивай диаметр пропеллера и уменьшай шаг (в разумных пределах)
  • нужна высокая скорость — уменьшай диаметр и увеличивай шаг (в разумных пределах)
  • нужна высокая тяга при маленьком диаметре — добавляй количество лопастей (опять же в разумных пределах, так как если разница между двух- и трёхлопастными пропеллерами ощутимая, то между трёх- и четырёхлопастными — не такая большая)

В моём случае я имею ограничение размера пропеллеров в 4 дюйма, но не имею ограничения по моторам. Значит, разумнее всего будет использовать трёхлопастные 4045 пропеллеры bullnose. Их сложно балансировать, но с ними управление отзывчевее и предсказуемее, а звук тише. С другой стороны, с двухлопастными пропеллерами скорость у квадрокоптера выше, но мне этого точно не надо. «В народе» на 180-х рамах преобладают следующие сетапы:

  • лёгкий с моторами 1306-3100KV, обычными 4045 пропеллерами и батареей 850mAh
  • тяжёлый и мощный под трёхлопастные bullnose пропеллеры и экшн-камеру с моторами 2205-2600KV и батареей 1300mAh

На самом же деле, рама позволяет ставить моторы от 1306-4000KV до 22XX-2700KV. Кстати, не знаю почему, но моторы 1806-2300KV сейчас в опале и мало используются.

Для своего квадрика моторы я взял — RCX h3205 2633KV. Во-первых, хотелось иметь запас по мощности (хотя с моими скромными навыками пилотирования, непонятно зачем). Во-вторых, мои сетапы никогда не получались сверхлёгкими, вдобавок я ещё и экшн-камеру таскать планирую. Конкретно моторы RCX — вариант компромиссный. Они дёшевы, но и нареканий по качеству много. На момент покупки комплектующих это были одни из немногих моторов 2205-2600KV на рынке. Сейчас (на момент написания статьи) ассортимент значительно больше и лучше выбрать что-нибудь другое.
С остальными комплектующими действовал по принципу «больше челленджа»:

  • Рама RC180 V2. Недорогая (брендовые аналоги в 2-3 раза дороже), лёгкая, с хорошей компановкой и нижней пластиной 3мм. К сожалению, отдельно запчастей к ней не купить, но, учитывая цену всей рамы, вполне можно купить 1-2 комплекта на запчасти.
  • Приёмник FrSky D4R-II. Поначалу хотелось попробовать FrSky X4R-SB, но в этом случае пришлось бы менять модуль на передатчике, а этого делать совсем не хотелось. Забегая вперёд скажу, что разумнее брать версию приёмника без припаянных разъёмов. У себя я всё равно их отпаял.
  • Регуляторы FVT LittleBee 20A — недорогие и проверенные, но сейчас уже устаревшие. Когда я их покупал только-только появились в продаже FVT LittleBee 20A PRO на чипе Silabs F396 (та версия, что у меня использует чип Silabs F330), а на момент написания статьи уже принимались предзаказы на FVT LittleBee 20A-S, заточенные под BLHeli_S. Здесь можно почитать о технических стороне регуляторов LittleBee 20A.
  • Видеопередатчик Foxeer FX799T — компактный, популярный и с микрофоном.
  • Камера Sony Super HAD CCD 600TVL (IR Block, NTSC, объектив 2.8). Можно было и Foxeer XAT600M, но мне нужна без корпуса.
  • Держатель камеры Diatone.
  • Антенна-«клевер» BeeRotor и кабель-удлинитель.
  • MICRO MinimOSD.
  • В комплекте с рамой уже есть плата распределения питания, но я не хочу её использовать. Поэтому заказал Matek Mini Power Hub, она намного удобнее. Кстати, при использовании батарей 3S, эта PBD издаёт громкий свист и это никак не лечится.
  • Несколько батарей Turnigy nano-tech 1300mAh 4S 45~90C.
  • Подсветка с пищалкой ZG 12Bit WS2812B LED Board. Позднее выяснилось, что пищалка либо не работает, либо есть какие-то неизвестные (никакой документации не прилагалось) нюансы в подключении. В итоге поставил другую.
  • Несколько комплектов пропеллеров DYS 3-blade 4040 Bullnose.
Выбор полётного контроллера

Вы наверное заметили, что в списке нет полётного контроллера. Хочу описать его выбор подробнее. В недорогие наборы для сборки часто включают контроллер CC3D, так сейчас это, пожалуй, самый дешёвый ПК. Сегодня нет совершенно никакого смысла покупать CC3D. Он устарел и не имеет таких необходимых вещей, как контроль заряда батареи и «пищалка». Его преемник CC3D Revolution — это уже совсем иной продукт с богатыми возможностями, но и ценой свыше 40€.
Современные полётные контроллеры уже перешли с процессоров F1 на F3, что сделало Naze32 ПК прошлого поколения и ощутимо снизило его цену. Сейчас это поистине народный контроллер, который имеет почти всё, что душа желает при цене от 12€.
Из ПК нового поколения наиболее популярен Seriously Pro Racing F3, причём в первую очередь, из-за наличия недорогих клонов. Сам контроллер ничем не уступает Naze32, вдобавок имеет быстрый процессор F3, большое количество памяти, три UART-порта, встроенный инвертор для S.Bus. Именно SPRacingF3 Acro я и выбрал. Остальные современные ПК не рассматривались из-за цены, либо каких-то специфических особенностей (закрытая прошивка, компоновка и т.д.)
Отдельно отмечу модную ныне тенденцию объединять несколько плат в одну. Чаще всего ПК и OSD или ПК и PDB Я не поддерживаю данную идею за парой исключений. Мне не хочется менять весь полётный контроллер из-за сгоревшей OSD. К тому же, как показывает практика, иногда такое объединение приносит проблемы.

Схема проводки

Понятное дело, что все компоненты, которым нужно питание 5В или 12В, будут получать его от BEC`ов платы распределения питания. Камеру теоретически можно было запитать напрямую от 4S-батареи, благо входное напряжение это позволяет, но ни в коем случае делать этого не стоит. Во-первых, все камеры очень восприимчивы к шумам в цепи от регуляторов, что выразится в помехах на картинке. Во-вторых, регуляторы с активным торможением (такие, как мои LittleBee), при активизации этого торможения, дают в бортовую сеть очень серьёзный импульс, что может сжечь камеру. Причём, наличие импульса напрямую зависит от износа батареи. У новых его нет, а у старых — есть. Вот познавательное видео на тему помех от регуляторов и чем их фильтровать. Так что камеру лучше питать либо от BEC`а, либо от видеопередатчика.
Также, ради улучшения качества картинки, рекомендуется пустить с камеры на OSD не только сигнальный провод, но и «землю». Если скрутить эти провода в «косичку», то «земля» действует, как экран для сигнального провода. Правда в данном случае я этого не делал.
Коли уж зашла речь о «земле», то часто спорят о том, надо ли подключать «землю» от регуляторов к ПК или достаточно одного сигнального провода. На обычном гоночном квадрокоптере однозначно надо подключать. Её отсутствие может привести к срывам синхронизации (подтверждение).
Конечная схема проводки получилась простой и лаконичной, но с парой нюансов:

  • питание полётного контроллера (5В) от PDB через выходы для регуляторов
  • питание радиоприёмника (5В) от ПК через разъём OI_1
  • питание видеопередатчика (12В) от PDB
  • питание камеры (5В) от видеопередатчика
  • OSD подключил к UART2. Многие используют для этого UART1, но как и на Naze32, здесь этот разъём запараллелен с USB.
  • Vbat подключен к ПК, а не к OSD. В теории показания вольтажа батареи (vbat) можно считывать как на OSD, так и на ПК, подключив батарею либо к одному, либо к другому. В чём разница? В первом случае показания будут присутствовать только на экране монитора или очков и ПК ничего не будет о них знать. Во втором случае ПК может отслеживать напряжение батареи, информировать о нём пилота (например, «пищалкой»), а также передавать эти данные на OSD, в «чёрный ящик» и по телеметрии на пульт. Настраивать точность показаний тоже проще через ПК. То есть, подключение vbat к полётному контроллеру намного предпочтительнее.

Сборка

Для начала несколько общих советов по сборке:

  • Карбон проводит ток. Так что всё надо хорошо изолировать, чтобы нигде ничего не замыкало на раму.
  • Всё, что выступает за пределы рамы, при аварии вероятнее всего, будет сломано или оторвано. В данном случае речь идёт, в первую очередь, о разъёмах. Провода тоже могут быть перерублены винтом, так что и их надо прятать.
  • Крайне желательно после пайки покрыть все платы изолирующим лаком PLASTIK 71, причём в несколько слоёв. По собственному опыту скажу, что наносить жидкий лак кисточной намного удобнее, чем покрывать спреем.
  • Не лишним будет капнуть немного термоклея на места пайки проводов к платам. Это защитит пайку от вибраций.
  • Для всех резьбовых соединений желательно использовать «Локтайт» средней фиксации (синий).

Сборку я предпочитаю начинать с моторов и регуляторов. Здесь хорошее видео по сборке маленького квадрокоптера, с которого я перенял идею расположения проводов моторов.

Отдельно хочется сказать про крепление регуляторов: где и чем? Их можно закрепить на луче и под ним. Я выбрал первый вариант, так как мне кажется, что в этом положении регулятор более защищён (это мои домыслы, не подтверждённые практикой). Вдобавок, при креплении на луче, регулятор отлично охлаждается воздухом от пропеллера. Теперь о том, как закрепить регулятор. Способов много, наиболее популярный — двухсторонний скотч + одна-две стяжки. «Дёшево и сердито», к тому же демонтаж трудностей не доставит. Хуже то, что при таком креплении можно повредить плату регулятора (если ставить стяжку на неё) или провода (если крепить на них). Так что я решил крепить регуляторы термоусадочной трубкой (25мм) и запаял их вместе с лучами. Есть один нюанс: сам регулятор тоже должен быть в термоусадке (мои в ней и продавались), чтобы не соприкасаться контактами с карбоном луча, иначе — КЗ.

Также имеет смысл приклеить по кусочку двухстороннего скотча снизу на каждый луч в месте крепления мотора. Во-первых, он защитит подшипник мотора от пыли. Во-вторых, если по какой-то причине один из болтиков открутиться, он не выпадет при полёте и не потеряется.
При сборке рамы не использовал ни одного болтика из комплекта, так как все они неприлично короткие. Вместо этого приобрёл чуть длиннее и с головкой под крестовую отвёртку (есть такое личное предпочтение).

Камера не помещалась по ширине между боковых пластин рамы. Немного обработал края её платы надфилем (скорее сточил шероховатости) и она встала без проблем. Но сложности на этом не кончились. Мне очень понравилось качество держателя для камеры от Diatone, но камера с ним не помещалась в раму по высоте (примерно на 8-10мм). Сначала я приколхозил держатель на наружной (верхней) стороне пластины через неопреновый демпфер, но конструкция получилась ненадёжной. Позже пришла идея максимально простого и надёжного крепления. Я взял только хомут от Diatone`овского крепления и одел его на отрезок прута с резьбой М3. Чтобы камера не сместилась вбок, я зафиксировал хомут нейлоновыми муфтами.

Очень понравилось, что из разъёмов на ПК пришлось паять только коннекторы для регуляторов. Полноценные трёхконтактные разъёмы у меня не вписывались по высоте, пришлось пойти на хитрость и использовать двухпиновые. Для первых пяти каналов (4 для регуляторов + 1 «на всякий пожарный») я припаял коннекторы к сигнальной площадке и «земле», для остальных трёх — к «плюсу» и «земле», чтобы можно было запитать сам ПК и уже от него — подсветку. Учитывая, что китайские клоны полётных контроллеров грешат ненадёжной фиксацией разъёма USB, его я пропаял тоже. Ещё одним моментом, характерным для клона SPRacingF3, является разъём «пищалки». Как и в случае с vbat, на верхней стороне платы находится двухконтактный разъём JST-XH, а на нижней — он продублирован контактными площадками. Закавыка в том, что у клона «земля» на разъёмe постоянная и при его использовании «пищалка» всегда будет активирована. Нормальная рабочая для «пищалки» «земля» выведена только на контактную площадку. Это легко проверяется тестером: «плюс» разъёма прозванивается с «плюсом» на контактной площадке, а «минус» — не прозванивается. Следовательно, надо припаять провода для «пищалки» к нижней стороне ПК.

Трёхконтактные разъёмы регуляторов тоже пришлось заменить. Можно было использовать четыре двухконтактных штекера, но вместо этого, я взял два четырёхконтактных штекера и вставил в один «землю» всех регуляторов, во второй (соблюдая порядок подключения моторов) — сигнальный провод.

Пластина с подсветкой по ширине больше, чем рама и выступает по бокам. Единственное место, где её не собьют пропеллеры — под рамой. Пришлось колхозить: взял длинные болты, надел на них нейлоновые муфты с предварительно проделанными прорезями (чтоб стяжки, крепящие подсветку, могли зафиксироваться) и вкрутил через нижнюю пластину в стойки рамы. К получившимся ножкам стяжками притянул пластину со светодиодами (отверстия в пластине подходили идеально) и залил стяжки термоклеем. С задней стороны пластины припаял коннекторы.
Уже после сборки, на этапе настройки выяснилось, что с пищалкой что-то не то. Сразу после подключения батареи она начинала монотонно пищать, а если активизировать её с пульта, то на этот монотонный писк накладывался ещё и ритмичный. Я сначала грешил на ПК, но после замера напряжение мультиметром, стало ясно где именно проблема. На самом деле можно было с самого начала подключить к проводам пищалки обычный светодиод. В итоге я заказал сразу несколько пищалок, послушал их и установил самую громкую.

Часто PDB и контроллер крепят к раме нейлоновыми болтами, но я не доверяю их прочности. Поэтому я использовал 20мм металлические болты и нейлоновые муфты. После установки PDB я припаял питание регуляторов (остальные провода были припаяны заранее) и залил места пайки термоклеем. Главный силовой провод, идущий к батарее, я стяжкой закрепил к раме, чтобы его не вырвало в случае аварии.

С приёмника я кусачками удалил все коннекторы, кроме необходимых трёх, а перемычку между третьим и четвёртым каналами пропаял прямо на плате. Как я уже писал выше, разумнее было бы брать приёмник без коннекторов. Также я развернул у него антенны и заплавил в термоусадку. На раме приёмник хорошо поместился между PBD и задней стойкой. При таком расположении хорошо видно его индикаторы и есть доступ к кнопке бинда.

Видеопередатчик стяжками и термоклеем я закрепил к верхней пластине рамы так, чтобы через прорезь был доступ к кнопке переключения каналов и светодиодным индикаторам.

Для крепления антенны видеопередатчика в раме есть специальное отверстие. Но не стоит соединять её с передатчиком напрямую. Получается своего рода рычаг, где одним плечом служит антенна, другим — сам передатчик со всеми проводами, а место крепления разъёма будет точкой опоры, на которую придётся максимум нагрузки. Таким образом, в случае аварии почти со 100% вероятностью разъём на плате передатчика отломается. Поэтому крепить антенну надо через какой-то переходник или удлинитель.

К MinimOSD я решил припаять разъёмы, а не провода напрямую. На форумах пишут, что эта плата нередко сгорает, следовательно разумно сразу подготовиться к возможной замене. Я взял планку с коннекторами в два ряда, нижние припаял к контактным площадкам с отверстиями, а на верхние вывел vIn и vOut. После этого залил места пайки термоклеем и упаковал всю плату в термоусадку.

Последним штрихом является наклейка с номером телефона. Она даст хоть небольшую надежду в случае потери квадрокоптера.

Сборка на этом подошла к концу. Получилось компактно и при этом сохранён доступ ко всем необходимым органам управления. Больше фотографий можно посмотреть здесь. Масса квадрокопрера без батареи составляет 330г, с батареей — 470г. И это ещё без экшн-камеры и крепления для неё. В следующей статье я расскажу о прошивке и настройке получившегося квадрокоптера.

habr.com

«Собрать большой коптер ничего о них не зная?» — да ерунда / Dronk.Ru corporate blog / Habr

Думаю все заметили, что в интернете достаточно много статей про квадрики мелкого размера: тесты, обзоры и т. д. А вот тестов больших коптеров маловато. Думаю в основном потому, что большой коптер – это чаще всего индивидуальная постройка (не всегда, но часто). Поэтому я решил написать про свой личный «самосбор» – гексакоптер на раме tarotfy680. В качестве предыстории хочу рассказать о том как я собирал этот коптер с нулевыми знаниями. За три года он претерпел много модификаций: от мелких до полной смены «тяговой начинки».



Итак, все началось когда я решил заниматься аэросъемкой. На то время у меня был куплен небольшой «шальной» квадрокоптер, на котором я научился немного летать и, как я понял позже, вообще, не годится для съемки, т. к. грузоподъемности не хватало для необходимого оборудования. В итоге пришла идея собрать свой коптер. Русскому же человеку покупать готовый дорого, и амбиций что соберет «дешевле» достаточно. :)

В итоге с другом «поскребли по сусекам» и нашли немного денег на покупку деталей. Все заказывал с Китая, в основном Ebay и Hobbyking. Ссылки на первые сетапы уже не найду, давно это было. И через пару месяцев ожидания (тогда почта работала хуже чем сейчас) мне выдали все посылки. Огромная рама! Огромные винты! Аккумуляторы тяжелые! Прямо восторг был после мелкого квадрика. :)

Итак по характеристикам первого сетапа:

Ссылку на 2х осевой подвес к сожалению не найду, но помню, что он стоил по тем деньгам 6 т. р. и был на сервах)

Итак (помните что знания нулевые) собрал все это чудо. Причем я заменил алюминиевые трубы рамы на 500мм карбоновые трубы. Амбиции о «метровом» коптере меня не покидали…

Сейчас меня пайка контактов того времени ввела бы в ужас, но всё-таки. Коптер был собран. Сделан throttlerange регуляторов (процедура, которая как я понял выравнивает мин/макс значения скорости моторов для каждого регуля) и первый запуск. В тот раз я думал что вижу гексу последний раз. Причиной тому был GPS-компас назы, который был развернут на 180 градусов. Думаю коптероводы прикинут что это такое. :)

Ну да ладно. После доработок, дочиток инструкций и, все же, укорочения труб до нормальной длины — новый тест. Ура! Все полетело. «Ничего себе собрал его все таки» – думал я. Даже failsafe работает. В принципе на этом радостные моменты закончились и начались «неприятки». Наконец-то купил sonynex 5nв Москве. Поставил на подвес. Взлетел и… Снимаю! Снимаю! Эм, нет не снимаю…

Коптер почему-то «проседает». Летит, летит и потом берет и плюхается в траву. Не быстро… но ведь…так не должно быть! Поднимаю повыше – летает, летает….и опять теряет высоту…. Причем бывает так, что достаточно стремительно теряет высоту. В чем дело? Все настройил, все что мог прошерстил… не хочет летать и все. Как оказалось, уже через некоторое время, эти движки лучше летают на 4s аккумах чем на 3s… но на то время я этого не знал (инструкцию же в детстве читать не научили) и поэтому: интернет, форумы.

Хм. Прошивка регулей… Ага, надо попробовать что это такое… Прошивка SimonK, ага… говорят круто, стабильно — пробуем. Не буду описывать режим прошивки, т. к. это тот еще геморрой, когда нет подходящих коннекторов. Итог был потрясающим! Вау! Стабильно висит в воздухе! Держит высоту! Камеру таскает! Но итог был потрясающим – итог был недолгим. Проба первого Failsafe. Возврат домой — ну… вернулся… с дрейфом (gps, видимо, был немного повернут), но вернулся. Хорошо.

Потом еще и назу прошил! Ведь прошивка вышла… как ее обойти. Говорят же еще лучше будет. И одним прекрасным днем….поехали полетать в поле.

«Отлети подальше» – говорили они, «все будет ништяк» – убеждали они. В конечном счете краш. Причем такой… нормальный. Карбоновый подвес в щепки (хорошо что камеру снял). Пару лучей под замену и пару пропов тоже. Шок! Почему! Из-за чего! Грешил на назу. Откат назы до заводской прошивки не помог.

На failsafe он все падал и падал. Но без него вроде летал. Конечно же, хотелось и поснимать что-то. Даже умудрился снять первый «шоурил» так сказать. И в итоге в один прекрасный день мы встали рано утром (чтоб не было людей в городе почти) и пошли поснимать городской мост. Во время запуска пару раз «проскакивали моторы», т. е. дергались и не раскручивались. Но что уж нам… зря пришли что ли? Все таки запустили его в воздух и даже что-то поснимали. Когда аккумы уже сели и я собирался снижаться и уезжать домой, на высоте около 10 метров над набережной около моста, гексакоптер решил что хочет быть квадрокоптером и просто-напросто отрубил 2 движка. Элегантно наклонясь на 90 градусов он принял курс на землю, точнее, на асфальт. Представляете вот эту картину в замедленной съемке? Летит коптер в землю, а у тебя в голове счетчик такой тикает: -20$… -50$… – 100$…

И тут, откуда ни возьмись, из-под моста еще и люди выходят. У меня волосы на голове поседели, выпали, отрасли и снова поседели. Только чудом он упал метрах в двух от них. С того момента вопрос о безопасности полетов для меня на первом месте и над людьми, вообще, стараюсь не летать. Немного отойдя от увиденного я оценил масштаб урона.

Даже микро SD-флешка сломалась пополам. :)

Видео не осталось на память… Какие тут съемки, когда уверенности в коптере нет? И тут я наткнулся на статью, что якобы прошивка SimonK не работает с «многополюсными» двигателями (вроде так называется).

«Етижи пассатижи» — снова подумал я. Новое скрежетание по сусекам и покупка новых регуляторов. Купил регуляторы turnigy plush 30a*. Поставил. Ого! Летает… Что-то мне еще страшно летать… Но все таки оно работало в нормальном режиме, и даже failsafe, будь он неладен. К этому времени я перешел на 4s аккумы (как надо было сделать вначале). И в момент моего счастья один человек все испортил. Он сказал что такой сетап опасный. Он может упасть завтра, через месяц, через год. Типо эти регули с такими движками не подружаться. Какие проблемы, денег-то уйма… купил двигатели T-motor 2814-10 770kvу знакомого. Так как у него с такими же регулями и винтами коптер летал, но на более длинной раме.

Все собранно и настроено. Но вот незадача, раскачивает коптер и все тут. Гейнами зажать до конца не получается. К тому времени я собирал уже свой самодельный подвес на БК моторах. (О нем расскажу в другой статье). Повесил подвес. Вес стал больше и эффект смещения центра тяжести в них сработал. Коптер стал летать нормально. Единственным минусом были полеты в ветер. Тогда его все-таки раскачивало и я нервничал. Но летал он довольно неплохо и довольно долго. Было снято несколько проектов и т. д.

После сборки квадрика на комплекте E300 от DJIя подумал о том, что хватит самодельничать, пора и гексу обновить, и купил комплект DJIe800*. Так же эта покупка предполагала переход с 4s на 6s аккумы. Посмотрев на инспайра и аналогов, понял, что на 6sдействительно будут «долгие» полеты. Такой же комплект стоит на DJIinspire 1. Получается практически шестимоторный инспайр). В таком сетапе он летает и по сей день. Коптер стал действительно стабильней, маневренней, и как ни странно тише. :)

Быстросъемные пропеллеры — это вообще потрясающе. Очень устал от этих закручиваний и откручиваний гаечек, ведь транспортировать со снятыми пропеллерами куда удобнее.

Единственное пришлось слегка удлинить раму. Дело в том, что этот комплект подразумевает 13-ые винты взамен моих 12-ых. И со стоковыми мотормаунтами они бы друг друга цепляли. Но покупать новую раму было б сильно затратно, поэтому просто решил поставить мотормаунты современных версий этой рамы. Купил на «хоббикинге» (вот такие) мотормаунты, которые крепятся с торца трубы, тем самым удлиняя ее примерно на 7-9 см. В итоге зазор между пропеллерами стал примерно 1,5-2 см. Сейчас коптер таскает 3х осевой подвес + sonynex 5n. На самом деле с его грузоподъемностью он спокойно вытянет и зеркалку, так как рекомендуемая нагрузка на луч 800 грамм, а максимальная 2000 граммм, просто я не считаю, что мне это сейчас надо.

Вот такая получилась история о коптеростроении с нуля. Сказать что постройка вышла дешевле чем можно было купить коптер? Конечно нет. Однако, полученный опыт стоит этих денег и времени. Да и еще к вопросу о покупке аккумуляторов. Никогда не покупайте эти желтые zippycompact! Неважно 3s или 4s — это хлам. К сравнению гекса, с t-motor 2014-10 и подвесом на них, летала 5 минут. Реально всего 5 минут! На паре аккумов в сумме 10000mah. Если и выбирать из «дешевых» аккумов, то либо простые zippyлибо turnigy. Кроме того, существенную роль играет токоотдача. На 40с коптер пролетает от 4 до 6 минут дольше чем на 25с (личный опыт).

Вывод:
1) Собрать коптер с нулевыми знаниями можно, но будьте готовы потратить на это время и деньги. Короче говоря, сначала вы приобретете знания, а потом коптер.

2) Это будет дешевле? Скорее всего нет.

3) Вы сможете гордо говорить «я сам его собрал» (из комплектующих).

4) Возможно на вопрос «сколько стоит?» вы будете отвечать «даже не знаю».

5) Приобретенный опыт поможет вам починить свой коптер в открытом поле с помощью молотка и зубила.

6) При постройке коптера вы научитесь паять, много паять, хорошо паять и в совершенстве овладеете исконно русскими ругательными фразооборотами.

На этом все. В следующей статье я продолжу тему «русских амбиций» и расскажу про строительство 3-х осевого подвеса, который сейчас установлен на этом коптере. Всем спасибо за внимание. :)

Дополнительные фото
И напоследок, итоговый список составляющих моего сегодняшнего коптера:

Итого: 706,56$ за гексокоптер способный таскать зеркалку.

p.s. Спасибо Виктору за этот материал и опыт.

На этом всё, с вами был простой сервис для выбора сложной техники Dronk.Ru
Не забывайте подписываться на наш блог, будет ещё много интересного.

p.p.s. * — ссылки, отмеченные звёздочкой реферальные, так что вы можете дополнительно сэкономить, вернув кешбек до 4%. Подробнее на Dronk.ru/cashback/ или можете получить 6.5%, купив их через кешбек-сервис LetyShops.

Читайте также:
Живучие китайские смартфоны. Часть 1
Живучие китайские смартфоны. Часть 2
5 проекторов для дома
Китайские планшеты с Dual OS, для тех, кто не может сделать выбор
10 гаджетов для гиков с Gearbest со скидкой в честь дня рождения площадки
История Chuwi — от MP3-плееров в 2004 до планшетов на Windows 10 в 2016
Сравним цены на гаджеты предлагаемые GearBest на свой день рождения?

habr.com

от расчетов к полётам. Всё, что нужно знать, чтобы собрать себе квадрокоптер\гексакоптер\октакоптер! — DRIVE2

Основы коптеростроения. Григорий Колодяжный, Пятигорск.

tarot 680 hexa copter, Пятигорск 2015


Всем привет! После выхода первого же ролика, снятого с собранного мной гексакоптера, народ стал одолевать вопросами и просьбами помочь в постройке аппарата.
В наше время нет дефицита информации, напротив, есть её переизбыток, который очень сложно фильтровать.

FreezEmotions гексакоптер на базе рамы tarot 680


Хочу в своей статье ответить на те вопросы, которые поступают практически каждый день от моих знакомых.
А именно:
— Какой коптер лучше и чем они отличаются? (квадро-, три-, гекса-, октакоптер)
— Купить готовый, или собрать самому?
— Какие комплектующие подобрать? Как рассчитывать? Каков минимальный набор для полёта?
— На что снимать – на GoPro или камеру потяжелее?
Думаю, что для начала этих вопросов хватит, чтобы заставить закипеть мозг тех, в чьих головах пока есть только желание разобраться с основами, но нет опыта за плечами.

Прошу не принимать всё написанное за единственно верную истину. Как раз хочу объяснить, что я человек с творческо-техническим складом ума, но не живу в своем ограниченном мире коптеростроения. Напротив, я новичок в этом вопросе и пишу статью потому, что загоревшись желанием построить дрона для аэросъемки, столкнулся с тем, что очень много разных мнений и выбрать верный путь очень сложно. Мой первый опыт был не совсем удачным, от этого и хочу всех уберечь, выделив самое важное и акцентируя внимание на важные детали, о которых мало говорят.
Итак, чем же отличаются коптеры и откуда такие названия? Квадрокоптер – это четырехвинтовой аппарат. Этот тип БПЛА (беспилотных летательных аппаратов) на сегодняшний день является самым распространенным и уже фактически стал именем нарицательным для народа, если речь идет о мультироторных системах. Самый известный четырехмоторный дрон выпустила компания DJI, практически все о нем слышали. Это тот самый Phantom. Но разбирать все модификации бессмысленно. Единственное, я надеюсь, что после прочтения этой статьи вы сами сможете просчитать параметры и понять, почему полетное время между первым и вторым поколениями Phantom’ов изменилось почти вдвое.
Гексакоптер — это шестимоторный, а октакоптер, соответственно, восьмимоторный аппарат. Есть еще трикоптеры и так называемые соосные. И тут много споров на тему, как правильно назвать аппарат с 8-мью моторами, но 4-мя лучами, соосный квадрокоптер или всё-таки октакоптер. Моторы располагаются на одной оси один над другим. У такого расположения есть одно преимущество — размеры. Но на практике те же 8 моторов на октакоптере будут давать более высокий КПД, чем установка на одной оси парных двигателей.

Виды мультикоптеров, поддерживаемых ПК naza m v2 и направление вращений пропеллеров на них.


Как вы понимаете, вся разница в количестве винтов, сказывается в первую очередь на подъемной силе и стабильности аппарата. То есть логично, что при всех равных условиях маленькому квадрокоптеру будет сопротивляться с ветром намного сложнее, чем большому октакоптеру. Во-первых, больший вес сложнее сдвинуть с места, во-вторых, большая длина рычага (луча рамы, на конце которой установлен мотор с пропеллером) говорит о том, что один и тот же порыв ветра способен накренить аппарат большего размера на меньший угол относительно горизонта. Следовательно, многомоторные системы более устойчивы к худшим погодным условиям.
Хочу коснуться еще одной темы — основ понимания физики поведения мультикоптеров. Эти аппараты управляются легче, чем любые другие летающие модели: самолёты, вертолёты, планеры и т.д. Для полётов коптера необходимо минимум 4 канала аппаратуры управления.
1 канал — Элероны (aileron) — это канал, который отвечает за направление влево-вправо.
2 канал — Элеватор (elevator) — это канал, отвечающий за движение вперед-назад.
3 канал — Газ (throttle) — это канал газа. Отвечает за набор и снижение высоты.
4 канал — Рысканье (rudder) – отвечает за вращение вокруг своей оси.
Остальные каналы в аппаратуре (моделисты любят использовать слово «аппа»- это тот самый пульт-передатчик в руках «пилота» и приемник на борту аппарата) используются для управления осями подвеса камеры, для складывания шасси, надстройки уровня чувствительности аппарата к внешним условиям (PID параметры в полётном контроллере, отвечающие за силу и скорость реакции коптера на сигналы управления, сопротивление погодным условиям), для переключения режимов полёта (к примеру GPS, Attitude, Manual, Failsafe, Home lock, Course Lock). Как говорят опытные авиамоделисты, много каналов не бывает, поэтому у них есть одно важное правило – покупать сразу хорошую надёжную аппу известных брендов. Лучшими считаются производители: Futaba, Spectrum, JR.

Futaba 10J. Одна из первых аппаратур управления с заводским режимом для мультикоптеров!

Время летит, поэтому добавляю в статьи свежие строки, актуальные на сегодняшний день, спустя несколько лет после написания статьи. Буду помечать их курсивом и добавлять ссылки на примеры комплектующих в проверенных магзинах, в которых сам совершал покупки.
Из бюджетных, но проверенных временем аппаратур управления пользуется популярностью FRSky Taranis Q X7. И старший брат — FrSky Taranis X9D Plus

Одна и та же хорошая аппаратура способна хранить в себе настройки одновременно десятков моделей. То есть, однажды приобретая её, можно пользоваться ею фактически всю жизнь и управлять RC самолётами, вертолётами, машинами, мультикоптерами, просто выбирая в меню аппаратуры нужную модель (но закладывать настройки каждой модели нужно самому вручную). Так вот, для чего же на практике люди используют дополнительные каналы? Если вы планируете заниматься аэросъемкой, то минимум 2 канала нужно на управление трех-осевым подвесом – канал YAW отвечает за рысканье (поворот вокруг своей вертикальной оси, горизонтальное панорамирование), PITCH – канал тангажа, то есть наклон камеры вверх\вниз. Как правило наклон оси ROLL (горизонта) регулировать не нужно, так как сложно придумать ситуацию, когда на видео нужно нарочно завалить горизонт. Иногда люди используют дополнительную курсовую камеру на сервоприводах, которой вообще можно управлять движениями головы. Лично я реализовал такое управление своим подвесом с камерой GoPro, которая одновременно является и курсовой и основной камерой. Для этого устанавливается датчик head tracker в видео очки или FPV-шлем (First person view – вид от первого лица), который соединяется с аппаратурой управления, а та в свою очередь передает сигналы на каналы управления нужных осей подвеса камеры. Для дополнительных каналов управления также можно придумать другие предназначения: от сброса транспортируемых коптером предметов до поджигания фитиля установленных на него ракетниц-фейерверков, тут всё ограничивается лишь полётом фантазии.
_
Еще важно разобраться с тем, как мультикоптер работает в целом. Понятно, что при движении стика газа вверх на аппаратуре управления, коптер просто прибавляет обороты на всех двигателях и происходит набор высоты. Чтобы полететь вбок, аппарат кренится в нужную сторону, увеличивая обороты двигателей с одной стороны и снижая с другой. При этом, за счет датчиков, соединенных с ПК (полётным контроллером), аппарат кренится только до ограниченного в прошивке контроллера угла, чтобы не перевернуться. Вперед и назад летает, соответственно, тем же принципом. А вот вращение вокруг своей оси происходит за счет того, что двигатели через один крутятся в противоположные стороны и пропеллеры должны быть соответствующие — одни загребают воздух под себя, вращаясь по часовой стрелке, другие — против. Получается, чтобы аппарат развернулся в нужную нам сторону, он увеличивает обороты двигателей вращающихся в одну сторону и ровно настолько же уменьшает обороты двигателей, вращающихся в противоположную.
_
Что касается «начинки», то мультикоптер состоит из рамы, на которую устанавливаются двигатели. Сигналы на вращение двигателей идут из полётного контроллера (ПК), но мощности этих сигналов не достаточно, поэтому перед каждым двигателем стоит регулятор оборотов (в простонародье «регуль», ESC).

Регулятор оборотов ESC.


Также на борту стоит приемник сигналов управления, который передает их в ПК.

www.drive2.ru

Что нужно знать, чтобы собрать дрон своими руками

Квадрокоптер можно приобрести практически в любом крупном интернет-магазине, или сделать дрон своими руками. Неизвестно, что появилось раньше: массовое производство коптеров или первыми были попытки радиолюбителей создать дрон самостоятельно. Но тот факт, что это увлечение становится популярным среди любителей радиоуправляемых устройств, не может оставить равнодушным ни одного моделиста и коллекционера квадрокоптеров.

Содержание

Модель квадрокоптера «Сделай Сам»
Купить или сделать?
Детали, процесс сборки, нюансы

Модель квадрокоптера «Сделай Сам»

Многие пользователи дронов задаются вопросом — как собрать квадрокоптер собственными руками. Скорее это желание происходит от стремления получить полный контроль над  полетом и управлением процесса съемки.

В самостоятельной сборке коптера есть ряд преимуществ: во-первых, это возможность создать аппарат с теми параметрами, которые вам нужны. Во-вторых, такое устройство легче кастомизировать, всегда можно приделать новые детали или заменить, например, аккумулятор и поставить более мощный источник питания. В-третьих, это может послужить интересным опытом и стать первым шагом к новому увлечению.

Из отрицательных сторон можно подчеркнуть то, что такая сборка может потребовать много времени на поиск нужных деталей, изучение всей технической части. Тем более никто не сможет дать гарантии, что «первый блин не пойдёт комом». Хотя с другой стороны, сейчас существует большое количество специализированных магазинов для радиотехники, а понять принципы устройства и работы квадрокоптера помогут многочисленные схемы на примере готовых моделей самодельных версий.

Также многие прибегают к моделированию дронов из того расчёта, что это может обойтись гораздо дешевле, чем покупка брендового устройства. Но и здесь многое зависит от того, с какими характеристиками аппарат вы хотите получить, и важен ли для вас внешний вид квадра. Тем более частые модификации, которые помогут сделать дрон более функциональным, тоже могут влиться «в копеечку».

Изобретатель Джаспер ван Ленен в 2013 году представил набор для тех, кто хочет собрать дрон самостоятельно. В чемоданчике у него было всё самое необходимое: электроника, моторчики, радиоприёмник, детали корпуса. Все пластмассовые детали были распечатанные на 3D принтере.

Купить или сделать?

Решение сделать коптер самим может быть определёно, так называемым, спортивным интересом, а может быть связано и с желанием сэкономить. И в первом, и во втором случае важно взвесить все «за» и «против», а также определить сильные и слабые стороны в самостоятельной сборке.

Время

Как было сказано выше, основным минусом дрона «Сделай Сам» может стать время. Ведь одно дело -заказать готовый к полёту квадр, подождать одну-две недели и использовать его в своё удовольствие. А вот в самостоятельной сборке есть целый ряд нюансов, которые могут повлиять на сроки:

  1. Приобретение всех необходимых запчастей, которые не всегда могут попасть к вам в руки одновременно.
  2. Время потребуется и на изучение технической части, чтобы ясно понимать из чего состоит и как работает дрон.
  3. Сама сборка и настройка полётного контроллера потребует времени и, конечно, терпения.
  4. Постсборка, которая означает не только тестирование, но работу над ошибками и «переделками», что также занимает много времени и сил.

Опыт

Компенсировать первый пункт во многом сможет наличием опыта в самостоятельной сборке радиоуправляемых устройств. К тому же, если вы собираете дрон при наличии «заводской» модели, то это может стать наглядным пособием для изучения «начинки» квадра. А вот для тех, кто первый раз сталкивается с такой сборкой, есть два варианта:

А) Приобрести самую недорогую модель квадрокоптера, которая не только послужит образцом, но и чьи детали можно позаимствовать для своего коптера;

Б) Обратиться за помощью на форумы и специализированные сайты, где можно почерпнуть всю информацию, а также подробно прочитать о пошаговой сборке коптера с указанием наименований всех необходимых деталей.

Стоимость

Многие решают собрать квадрокоптер из расчёта, что такое устройство обойдётся дешевле покупного. Но здесь следует помнить о некоторых особенностях:

  • Конечно, если вы ставите цель собрать квадрик из подручных средств с минимальными затратами, то проблем не возникнет, так как можно приобрести все комплектующие из одного ценового диапазона. Но тут нужно понимать, что создать мощное устройство с высокой грузоподъемностью вам не удастся.
  • Если же вы делаете ставку на характеристики квадрокптера, а не на простую возможность взлетать и парить в воздухе несколько минут, то здесь вы вряд ли добьетесь существенной разницы между покупным и самодельным коптером. Хотя, конечно, возможность сохранить 10-20% от стоимости всё же будет.

Самостоятельная сборка квадро-, гекса- или трикоптера — это возможность попробовать себя в роли инженера и механика, позволяющая создать уникальную модель с теми характеристиками, которые для вас являются наиболее актуальными. Но питать надежды, что это более простой и дешёвый путь, чем покупка готового устройства, всё же не стоит.

Детали, процесс сборки, нюансы

Итак, вы решили создать свой первый квадрокоптер. Для начала лучше всего обратиться к опыту «бывалых» конструкторов. Здесь на помощь придут различные форумы, сайты, видео-«лайфхаки».

Любой дрон состоит из двух основных частей — это сам механизм, который запускает его, и каркас, на котором крепится эта «начинка». Для того чтобы коптер полетел нужны:

  • Полетный контроллер;
  • Батарея;
  • Моторы и пропеллеры, которые к ним крепятся;
  • Регуляторы скорости;
  • Сервопровод для создания поворотного механизма;
  • А также различные расходники: шурупы, разъемы, антивибрационная губка, клей, эластичная лента.

Каркас может быть вырезан из фанеры или из прочного пластика, его форма во многом определяет и тип дрона: будет ли это три-, квадро- или гексакоптер. Он представляет собой основную раму, на которую крепится контроллер и аккумулятор, и лучи с моторами, поворотным механизмом и конструкцией для регулятора скорости. Лучше всего, если лучи будут подвижными, особенно в случае, когда вы собираетесь делать большой квадрокоптер, тогда впоследствии не возникнет проблем с транспортировкой.

Создание своего квадрокоптера — это возможность попробовать себя в роли инженера и дизайнера. Коптеру можно придать самую разную форму, используя как готовый каркас, так и самодельный, попробовать оснастить его дополнительными конструкциями, которые будут помогать переносить различные предметы на борту.

Если коптер будет использоваться для аэросъёмки, то следует позаботиться и о наличии подвесов для камеры. От мощности моторов и размеров пропеллеров будет зависеть грузоподъёмность устройства. Этот факт особенно важно учитывать, если речь идёт о тяжёлых цифровых или полупрофессиональных камерах.

Настройка полётного контроллера происходит через ПК, на который предварительно нужно установить специальную программу для MultiWii или Arduino, в зависимости от модели купленного контроллера. И, конечно же, чтобы вы могли управлять и ловить сигнал от вашего коптера нужно будет приобрести радиопередатчик, например, DSM2.

Какую характеристику Вы бы хотели улучшить в квадрокоптерах?

infocopter.ru

Дрон своими руками: Урок 2. Рамы.

Содержание

Введение

И так, перед тем как приступить к сборке дрона, первым делом необходимо выбрать раму. Вы можете исполнить её самостоятельно, либо использовать уже готовые решения (UAV frame kit). Как вы уже смогли заметить, что для создания мультироторных БЛА можно использовать различные типы рам и конфигурации. Поэтому в этом разделе мы рассмотрим распространённые или основные типы рам, материалы исполнения, а также вопросы касающиеся проектирования.

Типы рам БПЛА

Трикоптер

  • Описание: БПЛА, который имеет три луча, каждый из которых соединен с мотором. Передней частью трикоптера принято считать сторону стыка двух лучей (Y3). Угол между лучами может варьироваться, но, как правило он составляет 120°. Чтобы противодействовать гироскопическому эффекту неравномерного числа роторов, а также для изменения угла поворота, задний двигатель должен иметь возможность вращаться (достигается установкой обычного RC серводвигателя). Чтобы исключить из сборки применение сервопривода, используют конструкцию Y4, которая подразумевает соосную установку дополнительного мотора на заднем луче.
  • Преимущества: Необычный внешний вид дрона. Лучших лётных характеристик достигает при полёте в прямом направлении. Цена (для сборки требуется меньшее количество моторов и регуляторов ESC).
  • Недостатки: Асимметричная конструкция. Требует применение сервопривода. Сложность исполнения заднего луча (поскольку сервопривод должен быть установлен вдоль оси). Не все полётные контроллеры поддерживают такую конфигурацию.

Квадрокоптер

  • Описание: «Квадрокоптер» дрон который имеет четыре луча, каждый из которых соединен с мотором. Для «X конфигурации» передней частью квадрокоптера принято считать сторону стыка двух лучей, для «+ конфигурации» передом может считаться продольный луч.
  • Преимущества: Самый распространённый мультироторный дизайн. Простейшая и универсальная конструкция. В стандартной конфигурации лучи/моторы симметричны относительно двух осей. Все доступные на рынке контроллеры полёта могут работать с такой мультироторной сборкой.
  • Недостатки: Отсутствие избыточности (если в системе происходит сбой, особенно в элементах силовой установки, беспилотник падает).

Гексакоптер

  • Описание: «Гексакоптер» имеет шесть лучей, каждый из которых соединен с мотором. Передней частью гексакоптера принято считать сторону стыка двух лучей, но также передом может считаться и продольный луч.
  • Преимущества: При необходимости, конструкция гексакоптера позволяет легко добавить два дополнительных луча и мотора, что позволит увеличить суммарную тягу, в следствии чего дрон сможет поднять больше полезной нагрузки. В случае отказа одного из моторов, допускается вероятность, что дрон сможет осуществить мягкую посадку, а не разбиться. Модульная конструкция рамы. Почти все полётные контроллеры поддерживают эту конфигурацию.
  • Недостатки: Громоздкая и дорогостоящая конструкция. Дополнительные двигатели и детали увеличивают вес коптера, соответственно чтобы получить туже продолжительность полёта, что и у квадрокоптера, необходимо устанавливать более ёмкие АКБ.

Y6

  • Описание: Конструкция Y6 представляет собой тип гексакоптера у которого в основе не шесть лучей, а три, каждый из которых соединён с парой соосно установленных моторов (итого 6 моторов). При этом стоит обратить внимание, что нижние пропеллеры проецируют тягу вниз.
  • Преимущества: Меньшее количество компонентов по сравнению с гексакоптером. Поднимает больше полезной нагрузки по сравнению квадрокоптером. При использовании винтов с встречным вращением исключается гироскопический эффект, как у Y3. В случае отказа одного из моторов, допускается вероятность, что дрон сможет осуществить мягкую посадку, а не разбиться.
  • Недостатки: Более дорогой по сравнению с квадрокоптером из-за использования дополнительных деталей, равноценных по стоимости деталям гексакоптера. Дополнительные моторы и детали увеличивают вес коптера, а значит, чтобы получить то же время полёта, что и у квадрокоптера, необходимо будет использовать АКБ большей ёмкости. Как показывает практика, тяга полученная на Y6, немного ниже чем у обычного гексакоптера, вероятно, потому, что нижний винт влияет на тягу верхнего винта. Не все полётные контроллеры поддерживают такую конфигурацию.

Октокоптер

  • Описание: У октокоптера восемь лучей, каждый из которых соединен с мотором. Передней частью гексакоптера принято считать сторону стыка двух лучей.
  • Преимущества: Больше моторов = больше тяги, и соответственно повышенная избыточность, позволяющая дрону уверенно перемещаться с тяжёлыми и дорогостоящими DSLR камерами.
  • Недостатки: Больше моторов = более высокая цена и большой АКБ. Ввиду своей дороговизны актуален только для профессиональной сферы.

X8

  • Описание: Конструкция X8 по-прежнему является октокоптером, только не с восемью, а с четырьмя лучами, каждый из которых соединён с парой соосно установленных моторов (итого 8 моторов).
  • Преимущества: Больше двигателей = больше тяги, и соответственно повышенная избыточность. Больше шансов мягко посадить дрон в случае отказа мотора.
  • Недостатки: Больше моторов = более высокая цена и большой АКБ. Ввиду своей дороговизны актуален только для профессиональной сферы деятельности.

Размер БПЛА

Беспилотники бывают разных размеров, от «Нано», которые меньше ладони, до крупногабаритных, которые можно перевозить только в кузове грузовика. Для большинства пользователей, которые только начинают познавать беспилотное хобби, оптимальный диапазон размеров, предлагающих наибольшую универсальность и ценность, находится в пределах от 350мм до 700мм. Размером рамы является диаметр наибольшего круга пересекающего каждый из моторов. Запчасти для БПЛА таких размеров имеют широкий спектр цен и самый большой выбор доступных продуктов.

Материалы исполнения БПЛА/Конструкция

Ниже приведены наиболее распространенные материалы исполнения используемые для изготовления рам мультироторных дронов, соответственно список не полный. В идеале рама должна быть жёсткой с минимально возможной передачей вибрации.

Поролон (Пена) — как единственный материал для изготовления рам БЛА используется редко, и, как правило, в комбинации с жёстким каркасом или усиленной конструкцией. Также может применяется в стратегических целях; в качестве защиты несущих винтов (пропеллеров), шасси, не редко выступает в качестве демпфера. Поролон может быть разных типов от мягкого до относительно жёсткого.

Дерево — если в приоритете дешевизна конструкции, то дерево — это отличный вариант, который значительно сократит время сборки и изготовления запасных частей. Древесина достаточно тверда и является проверенным временем материалом. Важно чтобы при изготовлении рамы использовалась идеально прямая древесина (без изгибов и деформации).

Пластик — для большинства пользователей доступен только в виде пластиковых листов. Имеет тенденцию к изгибу и как таковой не идеален. Отлично подходит для изготовления защитного каркаса или шасси. Если вы рассматриваете возможность 3D печати, следует учитывать временной интервал изготовления (возможно проще купить комплект дооснащения UAV frame kit). 3D печать деталей отлично себя зарекомендовала при создании небольших квадрокоптеров.

Алюминий — доходит до потребителя в различных формах и размерах. Вы можете использовать листовой алюминий для исполнения корпуса, либо экструдированный алюминий для реализации лучей дрона. Алюминий не такой лёгкий, по сравнению с углеродным волокном или G10, зато цена и долговечность выступают главными преимуществами материала. Вместо разрушения или трещин, алюминий имеет склонность к изгибу. Для работы с материалом требуется только пила и дрель.

G10 (разновидность стекловолокна) — не смотря на то, что внешний вид и основные свойства практически идентичны с карбоном (углеродным волокном), является менее дорогим материалом. В основном доступен в листовом формате и используется для реализации верхних и нижних пластин рамы. Также в отличии от углеродного волокна, G10 не блокирует радиочастотные волны.

PCB (Печатная плата – пластина из диэлектрика) — по сути аналог стекловолокна, но в отличии от последнего всегда плоские. Иногда используется в качестве верхних и нижних пластин рамы, с целью уменьшения количества используемых деталей (например, плата распределения питания часто встроена в нижнюю панель). Рамы нано/мини квадрокоптеров могут быть исполнены из одной печатной платы включающей в себя всю электронную начинку.

Углеродное волокно — самый востребованный материал из-за лёгкого веса и высокой прочности. Процесс изготовления по прежнему исключительно ручной. Как правило серийно производятся простые формы, такие как плоские листы, трубчатые комплектующие; исполнение сложных трехмерных форм осуществляется на заказ.

Дополнительные соображения

  • Подвес — чаще всего используется для стабилизации камеры (FPV/Аэросъёмка). Как правило устанавливается под рамой в соответствии с центром тяжести БПЛА. Может крепиться напрямую к раме, либо посредством направляющих. Для стабилизации изображения рекомендуется использовать двух, либо трёх осевые подвесы. Требует увеличения длинны посадочных опор.

  • Полезная нагрузка (транспортировочная) — в любительской сфере является чем-то вроде роскоши, так как любой дополнительный вес не только сокращает время полёта, но и приводит к отказу в использовании дополнительных элементов, которые могли бы добавить беспилотнику ключевых функций. При проектировании следует понимать, что транспортировочный кейс должен быть максимально лёгким и в тоже время прочным, а также сам груз должен жёстко крепиться, исключая любое перемещение в полёте.

  • Посадочные опоры — несмотря на то, что некоторые БПЛА приземляются непосредственно на раму (как правило исключаются для снижения веса), применение в конструкции посадочных опор обеспечит зазор между нижней частью БПЛА и неровной поверхностью, а также в случае жёсткой посадки принимают удар на себя, увеличивая шансы на спасение таких важных элементов дрона как камера, подвес, АКБ и рама.

  • Монтаж — несмотря на то, что проектировать и изготавливать беспилотник значительно проще, чем обычный вертолёт, расположение каждого элемента следует продумать в самом начале процесса проектирования.

Общие рекомендации по монтажу:

  1. При создании рамы с нуля, важно, обеспечить точное расположение четырёх монтажных отверстий посредством которых осуществляется крепёж моторов к раме.
  2. Большинство моторов для рам размером от 400 — 600мм имеют одинаковую схему монтажных отверстий, что позволяет использовать раму от одного производителя, а моторы от другого.
  3. Расположение всех дополнительных компонентов в идеале должно быть симметрично относительно одной оси, что в последствии поможет облегчить поиск и регулировку центра масс беспилотника.
  4. В идеале контроллер полёта должен быть расположен в центре круга (и как таковой в центре масс) соединяющего все моторы.
  5. Контроллер полёта обычно крепится к раме при помощи стоек, резиновых демпферов или двухстороннего скотча.
  6. Многие производители используют одинаковое расположение монтажных отверстий для контроллера полёта (например, квадрат 35мм либо 45мм), но как токового «промышленного стандарта» не существует.
  7. АКБ достаточно тяжелая, и если центр масс вашей сборки немного сдвинулся, вы можете отрегулировать его переместив слегка батарею.
  8. Убедитесь, что крепление АКБ немного «играет», но в тоже время обеспечивает надёжную фиксацию батареи.
  9. Ремни с липучей основой часто используются для фиксации АКБ, тем не менее не будет лишним добавить двухсторонний скотч между батареей и рамой.

Методические рекомендации

Шаг 1: Посмотрите, какие материалы и инструменты для их обработки имеются в вашем распоряжении.

  • Если арсенала ваших возможностей не хватает для реализации кастомной рамы или вы просто хотите получить профессиональную раму, подумайте о приобретении UAV frame kit.
  • Даже если рама исполнена с использованием необходимого инструмента и из основных материалов, она всё равно может иметь структурно слабые места вызывающие излишнюю вибрацию, либо смещение. Процесс изготовления требует острое зрение и опыт.
  • Изготавливая раму самостоятельно, продумайте крепёж всех необходимых элементов дрона; моторы, электроника и т.д.

Шаг 2: Перечислите все дополнительные (вспомогательные) части, которые вы планируете включить в сборку.

  • Это могут быть одно-, двух-, либо трех осевой подвес для камеры, парашют, бортовой мини компьютер, полезная нагрузка, дальнобойная электроника (как правило утяжеляет и увеличивает сборку), плавучие средства и т.д.
  • Полученный список дополнительных/вспомогательных частей позволит получить представление о размерах беспилотника и рассчитать общую массу.

Шаг 3: Поразмышляйте о предполагаемых размерах рамы.

  • Большая рама — необязательно большой потенциал дрона, и не факт, что рама меньших размеров сделает сборку дешевле.
  • Дрон построенный на раме размером от 400 — 600мм рекомендуется для начинающих.

Шаг 4: Спроектируйте, соберите и протестируйте раму.

  • Если вы приобрели комплект дооснащения (UAV frame kit), то вам не о чем беспокоится касательно прочности, жёсткости и сборки.
  • Если вы решили спроектировать и изготовить раму с нуля, важно будет проверить её прочность, вес, и убедится, сможет ли конструкция противостоять вибрации (минимальным изгибом).
  • Подумайте об использовании специализированного программного обеспечения для моделирования (многие из них бесплатны, например, Google Sketchup), чтобы спроектировать раму и убедиться в правильности выбранных размеров.

Теперь у вас есть рама и вы можете переходить к следующему уроку.

dronomania.ru

Как сделать квадрокоптер


Мастер-самодельщик давно увлекается авиамоделями. Сначала это были модели самолетов, затем квадрокоптеры. В этой статье мастер расскажет какие материалы лучше выбрать для квадрокоптера, а также как сделать раму из фанеры. Давайте посмотрим небольшое демонстрационное видео.

Для изготовления квадрокоптера мастер использовал следующие

Инструменты и материалы:
-Березовая фанера;
-Контроллер Omnibus F4, SP Racing F3;
-Распределительный щит питания Mateck;
-Контроллер HGLRC 28A BLHeli ESC - 4 шт;
-Мотор Racestar BR2204 2600Kv Racing Edition -4 шт;
-Пропеллеры KingKong 5X4X3 - 4 шт;
-Радиомодуль Flsky TH9X с приемником;
-Аккумулятор Gens 3800 мАч;
-Стойки; - 16 шт;
-Винты M3;
-Отвертка;
-Паяльные принадлежности;
-Нож;
-ЧПУ-резак;


Шаг первый: выбор материала
Рамка.
Обычно рамка изготавливается из легких и жестких компонентов, таких как стекловолокно, углеродное волокно, дерево, алюминий и т. д. Существует множество различных типов рам, мастер будет делать рамку под четыре двигателя.

Такие рамки бывают в основном в Н-форме или Х-форме. X-форма является хорошим балансом между стабильностью и маневренностью. Именно такую рамку и будет делать мастер.


Контроллер.
Контроллер управляет работой двигателей. На диаграмме видно, что все двигатели вращаются в противоположных направлениях, чтобы нейтрализовать крутящий момент, создаваемый каждым двигателем. Контроллер является мозгом квадрокоптера, это в основном небольшой компьютер, который использует свои датчики для постоянного измерения угла и скорости.
Контроллеры полета классифицируются в основном по спецификации процессора.

Двигатели.
Есть два типа двигателей, коллекторные моторы и бесколлекторные моторы. В большинстве квадрокоптеров используются бесколлекторные двигатели, которые могут очень быстро реагировать на изменения в оборотах и требованиях к крутящему моменту. Для работы бесщеточных двигателей необходим специальный электронный регулятор скорости (ESC).

Размер бесколлекторных двигателей обозначается 4-значным числом - AABB. «AA» - ширина статора, а «BB» - высота статора или диаметр статора, оба в мм (миллиметрах). Например, Racestar BR2205 имеет статор диаметром около 22 мм и высотой около 05 мм.
По сути, чем выше статор, тем больше мощность при более высоких оборотах, и чем шире статор, тем больше крутящий момент при более низких оборотах.

Значение KV двигателя указывает скорость, с которой двигатель будет вращаться, когда вы подаете 1 вольт на его обмотки. Он определяется количеством обмоток медного провода в статоре двигателя и магнитной силой магнитов.

Меньшее количество обмоток означает меньшее сопротивление, и, соответственно, более высокие обороты. Вот почему двигатели с более высоким KV, как правило, имеют меньшую обмотку статора.

KV определяет, какой винт вы можете использовать с двигателем. Чем ниже KV, тем больший винт он может вращать, и наоборот. Нельзя увеличить подъемную силу, установив больший винт на двигатель с более высоким KV, так как требования к крутящему моменту будут выходить за пределы допустимой мощности и двигатель будет перегреваться.

Например: двигатели BR2205 2600 кВ могут работать с 5х4 дюймовыми винтами, а двигатели BR2212 1000 кВ могут работать с винтами 10х4,5 дюйма

KV ни в коем случае не является показателем выходной мощности двигателя, двигатели с более высоким KV не обязательно более мощные, чем двигатели с более низким KV.


Электронные регуляторы скорости (ESC).
Последние достижения в области мини-квадракоптеров стали возможны благодаря появлению небольших электронных регуляторов скорости, которые позволяют работать бесколекторным двигателям. Работа электронных контроллеров скорости заключается в получении сигнала дроссельной заслонки от контроллера полета и поддержании вращения двигателя на требуемой скорости.

Внутри этих небольших устройств работает целый ряд технологий, которые выходят за рамки этой инструкции. При покупке выбирайте ESC с номинальным постоянным током как минимум на 20% больше расчетной.



Пропеллеры.
Пропеллеры преобразуют механическую энергию двигателей в тягу. Размер и форма пропеллера играют огромную роль в эффективности полета.

Есть 2 типа форматов, которые используют производители: L x P x B | LLPP x B. Где, L - длина, P - шаг, B - количество лопастей.
Пропеллеры могут быть изготовлены из различных материалов, таких как пластиковый композит, углеродное волокно, дерево и т. Д. Каждый тип материала обладает уникальными характеристиками, например, углеродное волокно и дерево действительно жесткие и известны своей плавной работой, а некоторые пластики чрезвычайно долговечны. Большинство винтов, используемых в мини-квадрокоптерах, сделаны из пластиковых композитов.

Размер пропеллера, который вы можете использовать, ограничен размером вашей рамы, а также мощностью КВ вашего двигателя. Как правило, чем больше пропеллера вы можете использовать для создания определенной тяги, тем эффективнее он будет. Для мини-квадрокоптеров они варьируются между 5-6 дюймовыми винтами с шагом 4-5 дюймов.

Количество лопастей влияет на тягу и расход энергии. Чем больше лопастей, тем больше тяга и тем больше тратится энергии.


Батареи.
В настоящее время большинство беспилотных летательных аппаратов используют литий-полимерные батареи, обычно известные как батареи Lipo. Аккумулятор вместе с ESC и двигателем - это система питания квадрокоптера.

Не думайте о батарее как о резервуаре энергии, двигатели могут тянуть чудовищное количество ампер в очень короткие промежутки времени. LiPo батареи представляют собой набор ячеек, каждая из которых имеет номинальное напряжение 3.7 В. Если требуется более высокое напряжение, эти элементы могут быть соединены последовательно, чтобы сформировать одну батарею. Батареи соединенные последовательно обозначены буквой «S», а параллельно - буквой «P».

Чем больше ячеек соединены последовательно, тем выше напряжение и чем больше ячеек параллельно, тем выше емкость.
Например:
1S = 1 ячейка = 3,7 В
2S = 2 ячейки = 7,4 В
3S = 3 ячейки = 11,1 В
4S = 4 ячейки = 14,8 В
5S = 5 ячеек = 18,5 В
6S = 6 ячеек = 22,2 В
Емкость обозначается в миллиамперах или «мАч» . Это количество ампер, которое батарея может подать за один час. Например, батарея 3S 2000 мАч может обеспечить 2 А в течение 1 часа. так что, если ваш квадрокоптер тянет 20А, то его полет будет продолжаться в течение 2/20 * 60мин = 6 минут.

Номинальная разрядка обозначает максимальную скорость, с которой вы можете вытягивать ток из батареи. Он обозначается цифрой «С» сверху. Чем выше рейтинг С, тем большее количество тока может дать батарея.
Например, аккумулятор 2000 мАч 25C может выдавать до 2000x25 = 50000 мА или 50 А.


Шаг второй: проектирование и сборка каркаса
Дизайн рамы был вдохновлен формой бабочки-монархом. Когда вы смотрите на раму сверху, она выглядит как два крыла.
Мастер нарисовал дизайн в Fusion 360 и Rhino CAD. Размер рамы составляет около 230 мм, он обусловлен диагональным расстоянием от одной ступицы двигателя до другой. Самые популярные размеры рамы составляют 210 мм, 250 мм и т. д. Как только вы установили размер рамы, нарисуйте крепления для двигателя.

Центральный корпус - это место, где будет установлена вся электроника, включая контроллер полета, приемник, батарею и т. Д. В средней точке есть 4 отверстия M3 на расстоянии 30,5 мм друг от друга.

Деталь выполнена с помощью лазерной резки. Если у вас нет резака, то можно сделать резку в мастерской. Файл для резки можно скачать ниже.
Дизайн файлов.rar


Шаг третий: сборка
Теперь нужно собрать квадрокоптер.

Сначала нужно прошить контроллер прошивкой Betaflight. Затем выполнить калибровку датчика. Подключите радиомодуль и проверить его работу. Закрепить двигатели на раме в соответствии с диаграммой X-образной рамы с правильным направлением вращения. Припаять выводы двигателя к контактам ESC и закрепить ESC на кронштейне. Закрепите плату распределения питания и припаяйте контактные площадки ESC. Подключить Soler XT60 к кабелю питания, а затем к плате распределения питания. Закрепите контроллер. Подключить провода от ESC к контроллеру полета. Закрепите приемник на раме. Наденьте верхнюю крышку.


Источник Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

usamodelkina.ru

Как сделать Дрон своими руками


Мини дрон - квадрокоптер на дистанционном управлении можно очень просто сделать дома. Использовать его можно для игр и как макет для изучения работы дрона. Конструкция содержит минимальное количество деталей, а на постройку уйдет 15 минут времени или чуть более.
Наша простая модель не имеет ни регулировку скорости вращения двигателей, ни изменения направления полета. Она не умеет практически ничего, кроме того как подниматься в воздух вверх и опускаться по нажатию кнопки. Но если вы хотите, то вы можете в дальнейшем собрать более серьезный вариант и доработать всеми возможностями какими хотите.

Понадобится для сборки Дрона



А также: палочки от мороженного, пистолет с горячим клеем, паяльник с припоем и флюсом.

Подробнее о деталях для сборки квадрокоптера


Пульт с приемником для дистанционного управления можно позаимствовать из игрушки, к примеру из сломанной машинки или купить - Али Экспресс. Главным условием должно быть то, чтобы вся электроника исправно работала от напряжения 3,7 В.

Аккумуляторная батарея 3,7 В взята от старого мобильного телефона, ее так же можно приобрести - Али Экспресс. Там можно выбрать еще гораздо меньшие варианты.

Мини двигатели для летающих моделей можно купить - Али Экспресс.

Пропеллеры так же придется приобрести - Али Экспресс. Они должны подходить к двигателям. Так что лучше их взять вообще комплектом - тут на Али.

Изготовление Дрона - квадрокоптера


Итак, первым делом соберем такую решетку из четырех палочек для мороженного. Фиксируем все горячий клей. Это будет основная рама нашего мини квадрокоптера.

Аккумулятор приклеиваем таким же способом к раме.

Приклеиваем четыре двигателя с пропеллерами в углы решетки.

Теперь нужно сделать ножки, на которых будет стоять дрон. Разрежем две палочки от мороженного пополам.

Прикрепим к основанию.

Добавляем приемную плату ДУ. Вывода всех двигателей соединим параллельно.

Подключаем провода двигателей к выходу платы ДУ.

Подключаемся к аккумуляторной батареи.

Проверка. Удерживаем дрон от подъема и нажимаем на кнопку пульта ДУ. Если пропеллеры всех четырех двигателей закрутились - все работает исправно.

Выходим на открытую местность, ставим наш квадрокоптер и проверяем работу. Дрон должен взлететь в верх без особых проблем.

Если пропеллеры закрутились, а конструкция не взлетела, проверьте уровень заряда аккумулятора. Если все в норме, нужно облегчить конструкцию. В принципе, мощности таких четырех мотором должно хватить с запасом.

Во время постройки рекомендую как можно больше экономить общий вес, чтобы дрон был максимально легок. Так что лейте меньше клея, отрезайте максимально короткие провода и т.п.

Смотрите видео


Более подробную инструкцию по сборке игрушки смотрите в видео.

sdelaysam-svoimirukami.ru

Как собрать квадрокоптер своими руками

Причины, по которым коптероводы-любители задумываются о том, как собрать квадрокоптер своими руками, бывают разными. Например, кого-то не устраивают цены, кто-то хочет установить свою камеру, которая не устанавливается ни на один подвес, другие хотят получить конфигурацию только для гонок. Да мало ли что еще!

Современные пользователи предпочитают получить исчерпывающий ответ на вышеозвученный вопрос  в виде пошаговых рекомендаций. А еще лучше, если им дадут возможность это лицезреть в видеоформате. Потому что схемы и инструкции во многих случаях не полностью раскрывают всех важных деталей при сборке.

Содержание

Что собой представляет квадролет
Общий принцип работы беспилотника
Инструкция по сборке простого беспилотника
Приступаем к сборке
Установка двигателя
Проводка
Второй способ сборки квадрокоптера собственноручно
Настраиваем прошивку
Как собрать дешевый квадрокоптер Arduino Uno своими руками
Взлет
Как собрать квадрокоптер 250 класса своими руками
Как сделать мини квадрокоптер своими руками

Для того чтобы понять, как сделать квадрокоптер собственными руками, давайте взглянем на общую картину, чтобы на каждом этапе сборки мы имели понимание того, сколько нам удалось уже сделать и какой объем работы нам еще предстоит. Так будет легче продолжить и закончить процесс, потому как зачастую непонимание того, сколько еще осталось работы, заставляет начинающего конструктора бросать все на полпути.

Итак, давайте сначала вспомним все ключевые компоненты летательного аппарата, которые обязательно должны быть в комплекте для сборки квадрокоптера своими руками. Первое, что приходит на ум — это конечно же, корпус дрона, на который будет надеваться вся остальная аппаратура и электроника.

Собрать с нуля корпус совсем несложно. Например, если мы посмотрим, из чего делается корпус обычных квадрокоптеров, то увидим, что производители используют в качестве материала пластик. Пластик является самым универсальным и подходящим материалом для сборки корпуса и лучей любого беспилотника.

Он легкий, что позволяет сохранять на более длительный срок заряд аккумулятора. Нельзя, конечно, сказать, что пластик — это самое надежное средство для того, чтобы уберечь мультикоптер от поломки при аварийном падении. Но если подумать в целом, даже большие самолеты, сделанные из более прочного материала, рассыпаются на обломки. Поэтому не будем такими уж требовательными к легкому пластику, основной задачей которого является, прежде всего, прочная фиксация электроники и аксессуаров внутри корпуса во время полета.

Если у вас нет возможности сделать лучи и элементы корпуса из этого материала, а также нет запасных труб или лучей от других беспилотных аппаратов, то рекомендуем обратить внимание на обычную фанеру. Не стоит, конечно, подбирать цельные листы ДВП, потому что ни одни моторы и двигатели не смогут поднять такую тяжелую конструкцию. Ищите более легкий вариант для своего корпуса.

Фанера хороша еще и тем, что в ней можно будет просверлить любое количество отверстий для улучшения аэродинамических характеристик коптера, а также для врезки в нее различных блоков коптера. Ими могут быть те же блоки для моторов и винтов, крепления для проводов и посадочных шасси, отсеки для электронных плат, батареи и видеокамеры.

После этого вам следует подумать об установке электронных и печатных плат на готовый корпус. Это позволит вам двигаться в сборке аппарата как бы от его середины. Как любят говорить в таких случаях — танцевать от печи. То есть от самого главного, что есть в квадрокоптере.

На каждом из лучей требуется сделать специальную разметку, чтобы провода и моторы установились идеально. От этого зависит то, насколько ровно и сбалансированно будет летать ваш собранный аппарат. Погрешность в пару миллиметров может привести к сильному крену или запрокидыванию дрона во время полета. Делайте точные замеры и перепроверяйте их несколько раз, прежде чем устанавливать двигатели.

В самом конце вам останется лишь установить связь между всеми составляющими дрона — провести между ними связь в виде прокладки проводки. Общие рекомендации по установке соединения читайте далее. Здесь же остается добавить, что на этом предварительная сборка дрона заканчивается. Останется проделать множество тестов на земле и в воздухе, чтобы убедиться, что вы все сделали верно и в случае ошибок, а они, поверьте, точно будут — произвести корректировку.

Далее мы расскажем вам о том, какие важные составляющие должны находиться на борту вашего коптера, чтобы вы знали, с чего, собственно, надо начинать строить свой воздушный «дом» и какие важные детали пригодятся. После этого у вас точно отпадут все вопросы наподобие «как собрать квадрокоптер самому и в домашних условиях». Как выясняется, это не так уж и сложно. Самое главное — знать структуру дрона и принципы его полета.

Что собой представляет квадролет

Для тех, кто пока еще не в теме — это конструкция, платформа, сооружение, летательный аппарат, кому как удобнее, которая (если мы говорим о платформе) управляется передатчиком. Имеет 4 двигателя с тем же количеством винтов. В сборке таких летательных аппаратов непременно присутствует летающая многомоторная платформа.

Когда беспилотник взлетает, он занимает горизонтальное положение. Как и вертолет, он способен зависать над поверхностью земли на разной высоте. Летает в разные стороны. Раньше коптеры умели летать только в сторону своего носа. В последние годы стали делать модели типа Headless, когда дрон во время полета мог резко полететь в любую из четырех сторон, не поворачиваясь в эту самую сторону своей носовой частью.

Коптер способен подниматься и опускаться, при этом он всегда остается в горизонтальном положении относительно земли. Если же на нем установлено специальное оборудование, то в некоторых случаях он может летать даже в режиме автопилота. Большинство авиалюбителей используют такие возможности, прежде всего, чтобы сосредоточиться в этот момент на аэросъемке, а не являть миру свое пилотажное мастерство.

Общий принцип работы беспилотника

Как мы говорили ранее, система является мультироторной. Эти самые роторы создают мощное диагональное вращение в противоположных направлениях. У роторов имеется так называемый управленец, собирающий информацию с трех или с шести гироскопов (количество последних зависит от конфигурации коптера) и передает ее роторам.

Гироскопы были созданы для того, чтобы автоматически определять положение аппарата во время полета и затем фиксировать его во всех трех плоскостях. При этом акселерометр делает так, чтобы коптер занял идеальное положение по горизонтали. Чтобы закрепить квадрокоптер на определенной высоте, полетная система оборудуется бародатчиком.

За счет этого происходит движение коптера, если все четыре винта крутятся одинаково. Результатом смены скорости вращения той или иной пары моторов становится наклон коптера (как его еще называют — «крен») в сторону наиболее слабо крутящихся винтов — дрон летит по горизонтали.

В большинстве случаев роторов строго четыре, но периодически вы можете встретить коптеры с шестью и даже восемью винтами. Поэтому их называют мультикоптерами, а слово «квадрокоптер» уже не будет актуальным к последним двум представителям мультироторных дронов.

Итак, общее представление о деталях и модулях будущего квадрокоптера уже сложилось, теперь настала пора поделиться с вами тем, как же собрать дрон собственноручно.

Инструкция по сборке простого беспилотника

Первое, что приходит на ум при сборке собственного квадрика,  конечно же, его рама. Ничего сложного с этим элементом нет. Для ее основы сойдет обычная фанера размером 15 квадратных сантиметров. Лучи приспособляются с помощью винтов по диагональной разметке вашей рамы. Луч должен быть 30 сантиметровой длины, начиная от центра коптера. Балки — 25 см. Дырки для самих двигателей отложим на конец создания корпуса, предварительно сделав разметку по движкам.

А вот и то, что пригодится для самой сборки:
  • Техника Turnigy 9;
  • Плата управляющая;
  • Аккумуляторы для Turnigy;
  • Силовой аккумулятор;
  • Лопасти;
  • Различные зарядные устройства для аккумуляторов.

Приступаем к сборке

В первую очередь устанавливаем управляющую плату. При этом разместите ее как можно ближе к центру вашей платформы. С самого начала сделайте необходимые, и самое главное, точные замеры. В этом случае аппарат не будет заносить из стороны в сторону во время полета. Используйте саморезы достаточной длины, для того чтобы прикрутить лучи к плате. Ленточка из алюминия  подойдет для посадочных лыж и держания аккумулятора.

Установите приемник вплотную к плате. Чтобы установить приемник, можно использовать какой-нибудь мощный суперклей. Упрощенный вариант соединения двумя трехжильными шлейфами возможен в том случае, когда приемочные каналы по своему назначению такие же, как и каналы управляющей платы. Имейте это в виду.

Установка двигателя

Прежде чем его вставлять необходимо сделать точную разметку лучей и проделать отверстия под сам движок. Сделайте все возможное, чтобы расстояние от краев до оси вращения были эквивалентны. По крайней мере, насколько это только возможно. При установке двигателя из его дна будет торчать валовый хвост, поэтому для него нужно сделать специальное отверстие.

При проделывании отверстий для крепления сверлите на всю ширину квадрата и насквозь. Тогда вы сможете сразу увидеть, будет ли цеплять вал за края этого квадрата.

Проводка

С помощью переходников сделайте параллельное соединение 4-х проводов питания. В том месте, где батарея будет подключаться ко всем четырем проводам, нужно будет воспользоваться разъемными соединениями. В остальных местах необходима будет спайка. Затем затяните все детали в термоусадку, чтобы во время сильной вибрации (когда коптер будет летать) что-нибудь не выскочило и не отсоединилось.

Теперь займемся управляющей платой и подключим провода драйверов. В принципе, после этой операции можно сделать небольшую проверку и устранить проблемы, которые выявятся при тестировании.

Второй способ сборки квадрокоптера собственноручно

Неважно, каким способом вы будете собирать свой первый летательный аппарат, одно вам надо запомнить — не жалейте денег на детали, из которых будете собирать дрон. Только в этом случае, с большей долей вероятности, сборка получится качественной и незначительные неточности и погрешности вам будут прощены.

При сборке квадрокоптера вторым способом мы рассмотрим пошаговый вариант сборки с использованием Arduino Mega, прошивки Мега-Пират.

Что потребуется для сборки? 5 моторов, включая 1 запасной. Приобретите также два комплекта лопастей — один рабочий, второй для запаса. Напоминаем вам, что там должно быть два обычных винта и два с обратным вращением. Регуляторы скорости. Их должно быть не менее четырех штук и, опять же, как минимум столько же запасных.

Батарею для такого дрона лучше взять меньшего размера, чтобы она не утяжеляла коптер.

Советуем использовать несколько легких и маленьких. Да, дрон будет меньше летать в течение одного жизненного цикла такого мини-аккмулятора, но при этом полет у вас будет более стабильным. Тем более, что процесс замены аккумулятора не займет много времени.

Рама для вашего квадрокоптера должна быть легкой и одновременно с этим прочной. Вспомните то, какую раму мы описали в первом случае самостоятельной сборки. Так вот, такая рама вполне подойдет и для этого варианта. Из электронной начинки необходимы будут: плата «все в одном», акселерометр, батареи, микроконтроллер, гироскоп, а также множество болтиков, винтов, проводков и различного вида стяжек. Не забудьте также про паяльник и дрель.

Когда вы убедитесь в том, что все необходимое у вас имеется в наличии, можно смело приступать к сборке. Процесс сборки можно повторить, пользуясь первым методом, который был описан выше. Самое главное, чтобы от каждого конца луча и до центра рамы расстояние было одинаковым. Проследите за тем, чтобы пропеллеры не касались друг друга и, что важно, центральной части рамы, потому что именно там будут размещаться электронные мозги вашего дрона, плюс видеокамера, которую, кстати, можно установить по желанию.

Если вы вмонтируете ваши датчики в резину или, скажем, в силиконовую массу, то этим самым сила вибрации во время работы пропеллеров будет погашена. В качестве шасси можно сделать и закрепить пенопласт на самых концах лучей. Для более мягкой посадки их можно прорезинить или прикрепить поролон.

Если вы не хотите собирать плату самостоятельно, то мы рекомендуем купить готовую. На ней уже установлено 4 датчика, гироскоп, который будет замерять угловое ускорение, акселерометр, измеряющий ускорение, барометр, отвечающий за выборы нужной высоты и удерживающий квадрокоптер именно на ней, а так же магнитометр, отвечающий за то, куда будет лететь дрон.

Как собрать дешевый квадрокоптер Arduino Uno своими руками

Если вы последуете кратким инструкциям по сборке Ардуино Уно, изложенными ниже, то на выходе вы получите беспилотный четырехлучевой аппарат с 30 минутным полетным временем, размерами 60 сантиметров (152 дюйма) от мотора до мотора. Он будет весить чуть больше одного килограмма.

Для рамы нужно использовать тонкие лучи, выпиленные из обычных деревянных досок. Приблизительная толщина одного такого луча должна составлять 1-1.5 сантиметра сверху и около 3-4 сантиметров, если смотреть на луч сбоку. Сделайте две одинаковые заготовки длиной 60 сантиметров каждая и при помощи вырезки отверстия в центре одной из них прочно закрепите оба луча между собой. Можно запаять их, склеить и так далее.

После этого, для своего удобства, вы можете покрасить лучи двумя различными цветами. Например, желтым покрасьте передние два луча, а красным или черным те лучи, которые после сборки окажутся тыльной стороной беспилотника.

Силовую плату необходимо будет установить на перекрестке вашей рамы. Она должна быть закреплена по центру, в нижней части креста. С помощью пластиковых ремешков, длину которых можно регулировать, прикрепите эту плату к корпусу с двух сторон. Этого будет достаточно, чтобы плата не слетела и стабильно выполняла свое основное предназначение. Пусть вас не смущает, что она может двигаться и смещаться со своего места на пару миллиметров или даже на 1 сантиметр.

После этого вам необходимо будет установить 4 электронных контроллера скорости от HobbyKing — вес каждого составляет всего лишь 16 грамм. Надежно прикрепите их возле края каждого из лучей. Для этого цели вполне подойдет тот же пластиковый регулируемый ремешок, с помощью которого вы закрепили силовую плату. В большинстве случаев достаточно лишь одного ремешка на каждый контроллер. Но если вы сомневаетесь в нем, то можете добавить еще один или даже два ремешка для надежности.

На конце каждого из лучей следует прикрепить специальную крышечку с отверстием, в которую вы установите двигатели и пропеллеры. В качестве фиксирующего материала снова же используйте ремешки. Закрепите крышку на совесть, чтобы не слетела при первом же запуске моторов. Кстати, электронный контроллер скорости лучше установить на верхней части луча. Так он будет лучше взаимодействовать с пропеллером и вам будет проще установить между ними соединение.

Контрольная панель, собранная из нескольких важных электронных элементов (схему сборки смотрите на иллюстрации) прикрепляется к верху при помощи пластиковых ремешков. У вашей платы должно быть по два отверстия с каждой из четырех сторон, для того чтобы надежно прикрепить ее к каждому лучу.

В конечном итоге, в центральной части вашего самодельного квадролета окажутся две платы. Одна силовая, установлена внизу крепления, вторая — контрольная панель, закрепленная в верхней части пересеченных лучей вашего коптера.

Чтобы смягчить и подавить вибрацию моторов, которые будут оказывать не совсем хорошее влияние на вашу электронику, необходимо сделать антивибрационные демпферы. Для этих целей можно использовать обычные силиконовые затычки-беруши. Они продаются в любой аптеке. Вам понадобится набор из четырех таких беруш, чтобы установить их под каждое крепление контрольной печатной платы.

Сделать это лучше следующим образом. Перед тем как вы начнете затягивать укрепляющие ремешки на каждой из четырех сторон своей платы, подложите силиконовую затычку так, чтобы она оказалась под самой платой и при этом лежала на луче. В этом случае она выполнит роль своеобразной прокладки между этими двумя жесткими элементами и сможет поглощать вибрацию.

Чтобы закрепить берушу между платой и крестовиной мультикоптера, просуньте в отверстия платы пластиковый ремешок, выровняйте берушу и затяните ремешок таким образом, чтобы он смог закрепить не только печатную плату на крестовине, но еще и прижал с двух сторон саму затычку.

Теперь приступим к установке батарей. Можно использовать два аккумулятора Zippy Compact. Емкость каждой из них составляет 3700 миллиампер часов. Если же использовать их обе, то она возрастет вдвое. В итоге мы получим 7400 мАч и почти 30 минут полного полета. Однако стоит помнить, что именно эти две батареи и станут главным грузом дрона. Их вес в совокупности будет равен 517 граммам.

Для закрепления батарей потребуется скотч и длинный пластиковый ремешок (всего один, но зато более широкий, чем те, которыми вы закрепляли детали до этого). Аккумуляторы следует прикрепить таким образом, чтобы они заняли диагональную позицию, то есть крепились не к какому-либо лучу, а сразу к обоим.

Понятно, что лучшим местом для этого будет та же крестовина в центре. Так как между контрольной печатной схемой и самой крестовиной останется свободное пространство, полученное благодаря высоте затычек-беруш, в эту щель вам как раз и надо будет просунуть ремешок, для того чтобы прикрепить аккумуляторы к конструкции.

infocopter.ru

поэтапная сборка и настройка своими руками

Здравствуйте, наши уважаемые читатели. В этой статье мы поговорим про то, как собрать квадрокоптер на Ардуино. Это не самая простая, хотя и очень увлекательная задача, результатом решения которой станет появление небольшого беспилотника, спроектированного, собранного, и настроенного собственными руками. Сразу оговоримся, что речь идет о максимально дешевом дроне из наиболее доступных по цене комплектующих.

Необходимые детали и узлы

Прежде чем приступить к сборке квадрокоптера своими руками, необходимо обзавестись всеми необходимыми деталями. Мозгом нашей самоделки станет полетный контроллер Arduino Uno. Его возможностей более чем достаточно для того, чтобы управлять беспилотником.

Помимо микроконтроллера, нам понадобятся:

  • Аккумулятор (лучше несколько) на 3.7В
  • Плата MPU-6050 (на ней установлены гироскоп и акселерометр)
  • Транзистор ULN2003A
  • Коллекторные двигатели с полым ротором 0820
  • Провода

Необходимо сделать несколько замечаний. Так как мы собираем дешевый самодельный дрон, то наш выбор пал на коллекторные движки с полым ротором (так называемые coreless motors). Они далеко не так надежны, как бесколлекторные двигатели, но зато гораздо дешевле стоят. Кроме того, можно обойтись без дополнительных контроллеров скорости.

Зато невозможно обойтись без гироскопа и акселерометра. Гироскоп необходим для того, чтобы квадрокоптер мог удерживать заданное направление движения, тогда как акселерометр используется для измерения ускорения. Без этих устройств управлять коптером было бы гораздо сложнее (если вообще возможно), так как именно они предоставляют данные для сигнала, регулирующего скорость вращения винтов.

Мы не указали в списке необходимых деталей раму. Ее можно приобрести, а можно распечатать на 3D принтере каркас, лучи и крепления для двигателей. Второй вариант нам кажется более предпочтительным, тем более, что в интернете можно без труда найти проекты квадрокоптера.

Распечатанная на принтере рама окажется не только легкой, но и прочной. Но если доступа к 3D принтеру нет, раму можно заказать.

Пошаговая инструкция по сборке

Как напечатать раму и крепеж

3D принтеры можно найти во многих университетах, лабораториях, коворкингах. Зачастую доступ к ним бесплатный. Модели для печати можно создать самостоятельно, используя для этого, например, Solidworks. А можно воспользоваться уже готовыми решениями, при необходимости изменив параметры.

Как настроить акселерометр гироскопа

Для настройки акселерометра-гироскопа (I2C)мы рекомендуем использовать следующую библиотеку. Ни в коем случае не подключайте плату к напряжению 5В, иначе вы моментально ее испортите.

Вкратце расскажем, чем интересна плата I2C с датчиками. Она заметно отличается от обычной платы акселерометра с тремя аналоговыми выходами для осей X, Y, Z. I2C представляет собой интерфейсную шину, обеспечивающую передачу значительных объемов данных через логические цифровые импульсы.

Аналоговых выходов на плате не много, и в этом большой плюс I2C, ведь в противном случае нам бы пришлось использовать все порты на Arduino, чтобы получить данные от гироскопа и акселерометра.

Схема подключения к Arduino

Прежде чем плата I2C сможет обмениваться данными с Arduino, ее необходимо подключить к контроллеру.

Схема следующая:

  • VDD -3.3v
  • GND — GND
  • INT- digital 2
  • SCL — A5
  • SDA — A4
  • VIO – GND

Еще раз обращаем внимание на то, что для питания необходимо использовать необходимо именно 3.3В. Подключение платы к 5В скорее всего приведет к ее поломке (спасти может только регулятор напряжения, но он далеко не всегда присутствует на плате).

Если на плате присутствует контакт AD0, он подключается к земле (GND).

В библиотеке, на которую мы дали ссылку выше, используются перечисленные каналы.

Скетч для Arduino

Преимуществом выбранного для сборки дрона микроконтроллера является относительная простота работы с ним. Вам не придется читать специальные книги, документы и техническую документацию. Достаточно знать основы программирования Arduino, которые, как вы сейчас убедитесь, не так сложны.

Подсоединив плату MPU-6050 к контроллеру, включите его и перейдите по ссылке.

Нас интересует скетч I2C scanner code, вернее, его код.

Скопируйте программный код, вставьте в пустой скетч, после чего запустите его. Убедитесь, что подключение установлено к 9600 (для этого запустите Arduino IDE через Tools-Serial Monitor). Должно появиться устройство I2C с адресом 0×68 либо 0×69. Запишите или запомните адрес. Если же адрес не присвоился, скорее всего проблема в подключении к электронике Arduino.

Затем нам понадобится скетч, умеющий обрабатывать данные гироскопа и акселерометра. В интернете есть множество вариантов, и найти подходящий не проблема. Скорее всего, он будет в заархивированном виде. Разархивируйте скачанный архив, отройте Arduino IDE и добавьте библиотеку (sketch-import library-add library). Нам понадобятся папки MPU6050 и I2Cdev.

Открываем MPU6050_DMP6 и внимательно просматриваем код. Никаких сложных действий производить не придется, но если был присвоен адрес 0×60, то необходимо расскоментировать строку в верхней части (ее можно найти за #includes) и написать верный адрес. Изначально таv указан 0×68.

Загружаем программу, открываем окно монитора через 115200 и просто следуем инструкции. Через несколько мгновений вы получите данные с гироскопа/акселерометра. Затем следует провести калибровку датчиков.

Установите плату на ровную поверхность и запустите скетч MPU6050_calibration.ino (легко ищется в интернете). Просмотрите код, по умолчанию в нем указан адрес 0×68. После запуска программы у вас появится информация по отклонениям (offset). Запишите ее, она нам понадобится в скетче MPU6050_DMP6.

Все, вы получили функционирующие гироскоп и акселерометр.

Программа для Arduino

По ссылке вы сможете скачать программу для Arduino, с помощью которой коптер будет стабилизирован в полете и сможет зависнуть над землей. В дополнение к программе обязательно скачайте библиотеку с Arduino PID по ссылке.

Программа поможет вам управлять дроном. Алгоритм, используемый для стабилизации, основан на двух PID-контроллерах. Один предназначен для крена, другой – для тангажа.

Разница в скоростях вращения пары винтов 1 и 2 равна разнице в скоростях пары винтов 3 и 4. Тоже самое справедливо и для пар 1, 3 и 2, 4. PID-регулятор производит изменение разницы в скорости, после чего крен и тангаж становятся равными нулю.

Обратите внимание на цифровые пины Arduino для моторов и не забудьте изменить скетч.

Подключение к контроллеру

Для того, чтобы управлять коптером, нам необходимо получить контроль над моторами, подключив их к Arduino. Контроллер дает на выходе лишь небольшое напряжение и силу тока, поэтому подключение двигателей напрямую лишено смысла. Вместо этого можно поставить несколько транзисторов, позволяющих увеличить напряжение.

Для составления схемы нам необходимы:

  • Arduino
  • Двигатели
  • Транзисторы

Все это собирается на монтажной плате и соединяется коннекторами.

На первом этапе следует подсоединить 4 ШИМ выхода (обозначены ~) к транзистору. Затем подсоедините коннекторы к движкам, подключенным к питанию. В нашем случае мы используем аккумулятор на 5В, но подойдет и аккумулятор на 3-5В.

Транзисторы должны быть заземлены, а земля на плате Arduino должна быть подключена к земле аккумулятора. Двигатели должны вращаться в правильном направлении, то есть работать на подъем коптера, а не на его крен.

Переключив контакт двигателя с напряжения 5В на транзистор, вы увидите, что ротор изменит направление вращения. Единожды совершив настройку, больше возвращаться к изменению направления вращения ротора не придется. Теперь нас интересует скорость.

Запустив и проверив акселерометр, мы устанавливаем нашу схему на ProtoBoard. За ее неимением, можно использовать и обычную монтажную плату, предварительно напаяв на ней рельсы для контроллера.

Перед тем, как припаивать акселерометр к плате, необходимо выполнить его калибровку на горизонтальной поверхности. Это поможет добиться более точной работы сенсора в будущем.

Как еще можно модернизировать квадрик

Узким местом коптера являются его коллекторные движки. Если поискать, можно найти чуть более крупные и более мощные моторы, чем предложены в нашей статье, но значительного выигрыша в характеристиках не произойдет.

Впрочем, у нас была цель собрать недорогой квадрокоптер своими руками, и именно поэтому использовались дешевые моторы. Бесколлекторные двигатели заметно дороже, но зато они дадут вам заметно большую мощность и надежность. К ним придется докупить еще и контроллеры скорости, но это действительно эффективная модернизация.

Выбор платы Arduino Uno обусловлен тем, что с нее можно довольно легко снять чип и поставить его на ProtoBoard. Это позволяет уменьшить вес дрона на 30 грамм, но придется включить в схему дополнительные конденсаторы. Подойдет и плата Arduino Pro Mini.

Что касается программы Arduino, то ее можно сравнительно легко изменить и дополнить новыми функциями. Главное, что с ее помощью дрон способен в автоматическом режиме стабилизовать свое положение.

На квадрокоптер могут быть установлены дополнительные модули, например, плата приемника, что позволит организовать дистанционное управление дроном.

На этом мы завершаем статью о создании беспилотника на Arduino. Подписывайтесь на наши обзоры и делитесь полезными материалами в социальных сетях. До новых встреч.

drongeek.ru

Квадрокоптер своими руками из подручных материалов. — Паркфлаер

Всем доброго времени суток! Хочу вам рассказать о том, как я строил свой первый квадрокоптер, в каком он сейчас состоянии и мои дальнейшие планы на него.
Сначала, подобрав размер квадра, приступил к зарисовке чертежа на куске обоев.

Кстати, размер выбрал 45 - универсальный, так как это мой первый дрон, и в каком направлении буду развиваться пока не знаю.

Собрав дома весь стеклотекстолит, приступил к выпиливанию двух одинаковых основ, между которыми будут зажаты лучи.


Материалом для изготовления лучей послужил алюминиевий квадратный профиль 10*10мм


Предварительная версия...

Крепил лучи между основами с помощью винтов и гаек, ничего другого не придумал)

Идём далее...
Ноги, шасси делал также из стеклотекстолита. Нарисовав эскиз, приступил к нарезке заготовок

После чего приступил к мучению шуруповёрта
Несмотря ни на что, дрон всё-таки встал на свои ноги)

А теперь - взвешивание. Вес рамы, без какого-либо оборудования, составил 263 грамма. Я думаю что это достаточно приемлемый вес, а что думаете вы?

Теперь, когда рама собрана, можно приступить к установке комплектующих.
Моторы и регули я выбрал эти:
EMAX XA2212 820KV 980KV 1400KV Motor With Simonk 20A ESC
Товар http://www.parkflyer.ru/ru/product/1669970/ Мозг, всем известный cc3d
CC3D Flight Controller
Товар http://www.parkflyer.ru/ru/product/1531419/ Батарея:
Аккумулятор литий-полимерный ZIPPY Flightmax 3000mAh 3S1P 20C
Товар http://www.parkflyer.ru/ru/product/8851/
Моторы со штатными крестиками крепил к лучам на болты и гайки
Моторы установлены. Регуляторы примотал на изоленту, радиаторами к лучам.
Затем плату распределения питания разместил между пластинами стеклотекстолита

Припаял все нужные провода (регуляторов, габаритных огней).
Перфекционистам не смотреть)))
Проверил работоспособность...
Установив плату распределения питания, приступил к монтажу мозгов. Банально прилепил их на 2-х сторонний скотч.
Также поступил с приемником
Крепление батареи осуществляется благодаря липучкам на нижней основе квадра.
Вот и всё! Полётный вес квадрокоптера - 993 грамма. Прошив полётный контроллер, пошёл на улицу на первые испытания.

Видео полётов смотрите с 2.50 минуты

Квадрокоптер был построен в конце лета 2016, сейчас начало 2017г. За этот период квадрокоптер побывал в небе достаточное количество времени. В данный момент коптер цел, не было ни одного краша, я его немножко модернизировал, для установки камеры на его борт. В дальнейшем хочу на нём научится летать по fpv. Сейчас потихоньку начинаю собирать Fpv систему, видеопередатчик, приёмник уже заказал))

Спасибо всем кто читал выше изложенное, если есть вопросы, советы, пожелания - пишите в комментариях. Ниже представлены фотографии сделанные камерой, установленной на квадрокоптере, ну и сам коптер.

С Ув. Алексей




15.01.17


www.parkflyer.ru


Смотрите также



© 2010- GutenBlog.ru Карта сайта, XML.