САМОЛЕТ-ДРОН
Вы узнаете, как построить гибридный беспилотник с вертикальным взлетом и посадкой. Для разработки был взят самолет с неподвижным крылом, аппаратура для радиоуправления и компоненты квадрокоптера. В конечном результате мы получаем очень способный многоцелевой беспилотник, который идеально подходит для решения целого ряда технических задач.
Гибрид самолета и квадрокоптера сочетает в себе лучшее из обоих миров: продолжительность, скорость и дальность полета с неподвижным крылом самолета и вертикальный взлет и посадка, как у винтокрылого летательного аппарата. Обычный квадрокоптер летает приблизительно 15 минут и нужно хорошо постараться, чтобы пролететь более 10 км в одном полете, в то время как самолет-дрон может летать почти час и дальность полета достигает около 50 км. Если доступна ВПП для взлета и посадки, то компоненты квадрокоптера можно снять с крыла в течение нескольких минут. В результате получится обычный самолет, вес которого уменьшится и в таком виде он сможет пролететь около 80 минут, а дальность полета увеличится до 70км.
Беспилотник может быть оснащен двумя типами датчиков, в зависимости от поставленной задачи:
1. Стабилизированное видео для использования в области охраны, безопасности, поиска и спасения, наблюдения и т.д.
2. Фотограмметрия, 3D моделирование рельефа, мониторинг сельскохозяйственных культур и т.д.
В качестве основы для этой разработки был выбран самолет, который доступен в продаже под названием Volantex Ranger-Ex. В данной статье будут показаны шаги, необходимые для преобразования самолета с фиксированным крылом в гибрид квадроплан, способный нести датчики, необходимые для технических задач, которые упоминались выше.
Размах крыльев самолета составляет около 2 м. Общий вес квадроплана, включая батареи и камеры, составляет около 4,8 кг. Если убрать компоненты Quadcopter-а вес доходит до 3,7 кг, но при этом, очевидно, нужна взлетно-посадочная полоса.
Вот основные компоненты сборки, со ссылками на соответствующие поставщики:
Углеродный четырехгранник 8х7 мм, длина 1м (x2)
Проводка, разъемы, клей
Шаг 1: Монтаж контроллера полета
Автопилот, он же контроллер полета нужен, чтобы преобразовать обычный радиоуправляемый самолет в беспилотный. Этот самолет использует контроллер полета 3DR Pixhawk и загружается с последней версией прошивки (3.6.0), которая имеет поддержку «quadplane». Код от разработчиков программного обеспечения APM!
Контроллер полета крепится к нижней части фюзеляжа. Один не может использовать клей, как полипропиленовый материал не скрепить хорошо. Крепление должно быть на одном уровне по отношению к крылу. Если нет, то воздушное судно не будет хорошо летать. Вторая фотография показывает, как можно использовать мобильный телефон с приложением пузырьковый уровень для достижения этой цели. Обратите внимание, что оба крена и тангажа оси должны быть выровнены по отношению к крылу.
Шаг 2: Монтаж элементов управления элеронами
На фото видно небольшие фанерные диски, утоплены в поверхность самолета, они выступают в качестве точек крепления для рычагов управления. Так как самолет из пенопласта, то просто прикреплять рычаги управления, без усиления, не стоит, так как место крепления со временем ослабнет. На следующем фото сервоприводы покрыты листом углерода, чтобы укрепить область, где был удален пенопласт для установки сервоприводов.
Шаг 3: Установка камеры и аккумулятора
Этот шаг иллюстрирует изменения, необходимые для осуществления жесткого монтажа камеры (Sony RX100 в данном случае). На первой и второй фотографии показаны три компонента, все они сделаны из фанеры и бальзы:
1. Клинообразное крепление для батареи
2. Держатель камеры
3. Закрывающая пробка
На четвертом фото видно батарею, которая частично расположена над камерой. Пятая фотография показывает фюзеляж с отверстием, созданным для объектива фотоаппарата.
Шаг 4: Модификация кабины
Чтоб разместить камеру и батарею в кабину пилота нужно было внести некоторые изменения. На первом фото видно как батарея немного выступает. Вторая фотография показывает, как была использована бальса для создания рамки для батареи, чтоб она плотно сидела и была хорошо зафиксирована.
Шаг 5: Установка GPS и трубки Пито
Эти фотографии показывают положение прикрепленного устройства GPS и трубки Пито. Сам держатель трубки был напечатан на 3D принтере.
Шаг 6: Компоненты квадрокоптера: монтаж точек крепления
Это фото показывает обратную сторону крыла (левая панель) и подготовленное место для размещения углеродного листа, которые нужны для установки элементов квадрокоптера.
Шаг 7: Компоненты квадрокоптера: карбоновые лонжероны
Эта фотография показывает 8х8 мм квадратные лонжероны из углеродного волокна, которые утоплены в пазы в нижней поверхности крыла. Также сделаны канавки 11мм глубиной 3 мм в ширину, чтоб провести проводку к двигателям вдоль лонжеронов. Лонжероны установлены на полную длину между левой и правой опорными точками, которые дают крылу необходимую прочность.
Шаг 8: Компоненты квадрокоптера: монтажные проушины
На первом фото в этом шаге показаны установочные платины, изготовленные из листа стекловолокна, к которым привинчены алюминиевые зажимы с гайками (они легко снимаются, если доступна взлетно-посадочная полоса). Вторая фотография показывает, как зажимы прикреплены к 8х8 мм углеродным лонжеронам в крыле.
Шаг 9: Компоненты квадрокоптера: клеммы
Эти фотографии показывают проводку к двигателям и разъемы, которые установлены в крыле.
Шаг 10: Компоненты квадрокоптера: электропроводка
Первые 2 фото в этом шаге показывают проводку к двигателям и как она проложена в углеродных лонжеронах, а затем заклеена изолентой. Третья фотография показывает, как монтажные зажимы и разъемы проводки покрыты листом углерода. В четвертом фото все в сборе.
Шаг 11: Настройка параметров и летные испытания
Ставим прошивку с поддержкой quadplane, а затем делаем некоторые настройки ПИД-регулятора, чтобы получить самолет, который будет летать должным образом. В excel файле показаны параметры Pixhawk, которые были зафиксированы после 20 полетов.
Этот самолет приносит огромное удовольствие от полетов. Переход между режимом квадрокоптера в режим самолета удивительный!
Мультикоптеры: от расчетов к полётам. Всё, что нужно знать, чтобы собрать себе квадрокоптер\гексакоптер\октакоптер!
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.
Futaba R3008SB приемник сигнала управления
Современные полётные контроллеры такие, как распространенный DJI Naza-m v2 представляют собой целые наборы.
Полётный контроллер DJI Naza M v2
Контроллер уже включает в себя виброразвязку, поэтому его не нужно ставить на демпферную площадку, а нужно крепить прямо на корпус. Также у него на борту находится гироскопический, барометрический датчики, магнитометр, компас и дополнительно подключается модуль GPS, чтобы аппарат мог вернуться на точку взлета сам, если потеряет связь с аппаратурой управления, но это не единственная функция. К данному полётному контроллеру в комплекте идет модуль PMU и LED, а также может подключаться модуль bluetooth и OSD телеметрия. Также на борту стоит батарея, питающая всю систему и может стоять дополнительная батарея для приемника аппаратуры управления. Данный полётный контроллер установлен в современных квадрокоптерах DJI Phantom 2, но его возможности намного шире рамок этого небольшого аппарата.
Выше перечислен минимальный набор, который можно назвать мультикоптером. Он может взлететь, если имеется «аппа», но этого не достаточно для съемок. Пишу это к тому, что многие, узнав бюджет на весь мой аппарат с камерой и дополнительным оборудованием, удивляются и спрашивают, почему я не купил за эту сумму готовый более серьезный аппарат. Ответ в том, что дополнительное оборудование для управления, съемки, стабилизации и контроля стоит намного больше, чем сам мультикоптер.
И всё-таки, собрать самому, или купить готовый? На этот вопрос вы ответите сами себе, прочитав всю статью и осознав все за и против. Многие, как я уже написал, критикуют меня в том, что я потратил большую сумму на сборку аппарата, который фактически умеет то же самое, что DJI Phantom 2. Сумма со всеми допами подбирается к 200 тысячам рублей. Но сюда входит и стоимость аппаратуры управления Futaba 10J с заводским режимом мультикоптеров, в паре с родным передатчиком работающей до 4 км и имеющей очень надежную помехоустойчивость. Сюда же вошла и камера GoPro 4 black, подвес Fy-G3, очень мощный FPV-передатчик и приемник на 1000 мВатт 1,2 Ггц с изготовленными под заказ клеверными антеннами, покрывающими расстояние до 12 км и фильтром, чтобы срезать частоты, наиболее влияющие на аппаратуру управления, чтобы не забить ненароком сигнал приемника. Также в этой сумме FPV-видеошлем eYebox с потрясающей цветопередачей, детализацией и углом обзора (а до него были очки Fatshark BASE SD, которые мне не понравились в сравнении со шлемом и я решил их продать).
Говоря о вопросе покупки готового собранного аппарата – можно однозначно ответить – покупайте проверенные, если Вы планируете использовать их только для того, для чего они созданы. То есть если Phantom 2 создан, чтобы поднимать GoPro, вы не повесите на него зеркалку, вы не увеличите время его полёта, из него выжат максимум очень грамотными специалистами.
Собирать коптер самостоятельно – это выбор тех, кому нравится решать сложные задачи. То есть для людей, которые получают удовольствие от самого процесса расчетов и сборки. Преимущества собранного своими руками аппарата в том, что он подлежит апгрейду, на него можно вешать любое дополнительное оборудование. Но важно понимать, что аппарат изначально рассчитывается под определенный полётный вес, время полёта. А вот, так сказать, запас тяги может привести к плачевным последствиям.
Конфигурация моего нынешнего гексакоптера такова:
1. Рама: Tarot fy-680.
2. Контроллер: dji naza-m v2 c gps.
3. Моторы: sunnysky v3508 kv580
4. Регуляторы: Hobbywing Platinum PRO 30A OPTO ESC(2-6s).
5. Пропеллеры: карбон 1255.
6. Батареи: lipo 4S turnigy 5000 mah 30-45C и 8000 mah 20-30 C (вес 500 и 800 грамм).
7. Аппаратура управления и приемник: Futaba 10J.
8. Подвес для gopro3 : Feiyu Tech fy G3 gimbal.
9. OSD телеметрия DJI iOSD mini.
10. BAC трансформатор с выводом на 5V для подпитывания камеры во время полёта.
Снаряженный вес без батареи 2600 грамм.
Изначально была немного иная конфигурация. Аппарат летал на батареях 3S, двигателях sunnysky 2216 kv800 и пропеллерах 1045 и 1238 (но на 1238, которые прислал продавец по ошибке, аппарат разбился).
Если вы всё-таки решились собирать мультикоптер самостоятельно, попробую объяснить основные принципы. Важно сразу понять, какой снаряженный вес будет в итоге у аппарата и вести расчеты, отталкиваясь от него. Можно найти готовые конфигурации на форумах и перепроверить их на специальном калькуляторе, о котором я расскажу далее. Важен также такой момент, что этот калькулятор не знает, возможно ли физически установить пропеллеры расчетного размера на вашу раму и можно ли их вообще ставить на заданные двигатели.
1. Поэтому первым делом определяемся с рамой, узнаем её вес, максимальный размер пропеллеров, которые возможно установить.
2. Подбирая моторы, сразу смотрим на сайте производителя таблицы характеристик с рекомендуемыми пропеллерами. К примеру я использую моторы SunnySky v3508 kv580
характеристики моторов SunnySky v3508 kv580
И тут хочу акцентировать внимание на параметры мотора. В названии мотора зашифрованы его основные параметры V3508 kv580, где v — это серия, 35мм — диаметр статора, 8 мм — это длина статора. А параметр KV говорит об оптимальных для данного мотора оборотах висения летательного аппарата. То есть, имея оптимальные обороты висения и вес аппарата, нам придется под них подбирать пропеллеры с нужными параметрами, чтобы добиться оптимальных показателей. В таблице видно, что для данных моторов производителем рекомендуются 3 вида пропеллеров: 1238, 1447 и 1555. Во втором столбце видим, что везде значение напряжения стоит 14.8 вольт. То есть данные моторы используются только с 4S батареями. Для одних и тех же моторов в таблице могут даваться показания для разного вольтажа, и нужно быть очень внимательным, ведь моторы, которые работают и с 11.1 вольтовыми 3S батареями и с 14.8 вольтовыми 4S батареями, как правило, допускают максимальный размер пропеллеров при 3S батареях меньше, чем при 4S, так как мотору может просто не хватить мощности раскручивать тяжелые для него пропеллеры, и есть вероятность перевернуть коптер вверх ногами прямо в полёте. (Со мной такое случалось). Вот пример таблицы для моторов SunnySky 2216 kv800
характеристики моторов SunnySky v2216 kv800
Из этой таблицы видно, что с моторами 2216 при использовании 11.1 вольтовых батарей можно ставить пропеллеры максимального размера 1147, а при 14.8 вольтовых максимум 1047-е пропеллеры. Теперь, чтобы сложить картину воедино, следует пояснить маркировку пропеллеров. На самом деле, размер обозначает только первое двузначное число, а второе означает шаг. Размеры даются в дюймах. Маркировка 1047 означает, что пропеллеры 10-тидюймовые, а шаг на один оборот составляет 4,7 дюйма.
Выше я уже привел ссылку на видео случая из моей первой конфигурации, когда я на моторы 2216 kv800 установил пропеллеры 1238. На видео с 17й секунды видно, что при снижении, либо порыве ветра аппарат начинает амплитудно раскачиваться. Закончилось это тем, что коптер перевернулся в воздухе и приземлился вверх ногами на асфальт. Во-первых, моторы перегреваются и могут вообще перегореть в полёте, во-вторых, у них банально не хватает силы резко раскручивать нужные пропеллеры для стабилизации положения коптера, в итоге аппарат себя раскачивает все сильнее и сильнее.
Также, прежде чем перейти к этапу расчетов, важно пополнить свои знания информацией о литий-полимерных батареях. Они встречаются сейчас повсеместно — в телефонах, планшетных компьютерах, ноутбуках и других устройствах. Эти батареи имеют максимальную ёмкость относительно веса и максимальную токоотдачу, минимальное время заряда. Но при этом батареи токсичны и даже взрывоопасны.
Они непременно взрываются при сильном механическом повреждении, при чрезмерном перезаряде, при замыкании. Эту информацию важно знать и тем, кто не планирует собирать себе коптер.
Li-Po батареи нужно заряжать, транспортировать и хранить в специальных огнеупорных конвертах.
Огнеупорный конверт
Теперь давайте разберем параметры в описании батареи.
Lipo батарея
К примеру :
ONBO 5200mAh 4S 45C Lipo Pack:
• Емкость: 5200mAh
• Напряжение: 4S1P / 4 Cell / 14.8V
• Ток разряда: 45C продолжительный / 90C пиковый
• Вес: 485г (включая провода, разъемы и корпус)
• Размеры: 160x50x32мм
• Балансировочный разъем: JST-XH
• Силовой разъем: T-connector
Что же означают эти 2S, 3S, 4S? 6S и на что они влияют?
Параметр S означает количество ячеек, либо банок. Каждая ячейка представляет собой отдельную батарею указанной ёмкости, но её номинальное напряжение 3.7 вольта, а напряжение полностью заряженной ячейки составляет 4.2 вольта. Поэтому номинальное и полное напряжение 2S аккумулятора составляет 7,4-8,4 вольта, 3S – 11,1-12,6 вольт, 4S – 14,8-16,8 вольт и т. д.
У аккумулятора имеется балансировочный разъем, к которому можно подключить индикатор напряженияи следить как за общим уровнем заряда батареи, так и за уровнем заряда в каждой ячейке.
индикатор заряда 1S-8S li-po батарей
Подобный индикатор настраивается на определенный уровень напряжения, по достижении которого на любой из ячеек он начинает сигнализировать громким писком. Это очень удобно, если отправлять аппарат в полёт с подключенным устройством, которое настроено на 3,4 вольта. Чтобы знать, что пора приземлять коптер. Ведь важно знать, что порог, до которого можно разряжать Li-Po аккумулятор, чтобы он прослужил долгое время, составляет 3.3 вольта на банку. При полной разрядке аккумулятора, он теряет значительную часть своей ёмкости.
А для правильной его зарядки требуется специальное зарядное устройство, которое умеет балансировать ячейки до равного напряжения и при этом не перезаряжать, чтобы не допустить возгорания.
Зарядное устройство imax-b6
Подобная зарядка также способна заряжать (либо разряжать) до номинального напряжения для хранения батарей, ведь хранение полностью заряженных батарей тоже негативно сказывается на их ресурсе.
Возвращаясь к описанию параметров батарей, хочу разобрать параметр “C” – обычно встречаются цифры 10C, 20C, 30C и т. д. Данный параметр равен ёмкости элемента. Грубо говоря, 1С — 5000 mah составляет 5A за 1 час, а если батарея с током разряда 20C, то она способна полностью отдать свой заряд в 20 раз быстрее часа, то есть за 3 минуты. Но в то же время рекомендуемый ток заряда для большинства батарей не должен превышать 1С. Но значение максимального тока заряда указывается в описании к каждой батарее. Тем не менее, более качественный и щадящий заряд идет именно током 1С – то есть, если емкость батареи 2000 mah, то заряжать её желательно током не более 2 ампер. А если емкость батареи 4000 mah, то тот же 1С для такой батареи уже составит 4 ампера.
Если вы осилили всю эту теорию, переходим к самому интересному. Давайте научимся пользоваться калькулятором для расчета мультикоптеров.
Скажу сразу, он «буржуйский», поэтому просит внести лепту. Но мы- россияне, поэтому есть легальный способ пользоваться всеми функциями сего ресурса без финансовых вложений. Заключается он в перезагрузке сайта, если не находите в списке нужных двигателей или аккумуляторов в базе. При каждом заходе база обновляется. Но могу добавить, что многие двигатели являются аналогами, поэтому можно подобрать двигатель другого производителя с такими –же размерами и параметром KV.
Вот пример моей конфигурации в полном снаряжении:
Синим я пометил параметры, которые менял в таблице с параметров по умолчанию после загрузки страницы, а зеленым – наиболее важные строки, на которые стоит обращать особое внимание при расчетах. Как видно, газ висения подобран практически идеально. Для полётного контроллера naza желательно подбирать значения в пределах от 40% до 60%. Газ висения не означает, что если вы оставите стик газа на управлении ровно посередине, мультикоптер начнет подниматься при переизбытке тяги, или опускаться при её недостатке. Нет, на самом деле полётный контроллер сам регулирует обороты двигателя, для того, чтобы оставаться на заданной высоте при положении стика газа ровно посередине. Но если газ висения будет более 60%, значит аппарат перегружен, нужно пробовать пропеллеры с большим шагом, либо большего размера (если это позволяет рама и характеристики двигателей).
Для примера я посчитал эту же конфигурацию, если установить пропеллеры 1447.
Видим, что совсем незначительное увеличение времени полёта ощутимо сказалось на нагрузке аккумулятора, которая возросла с 11 до 15С и нагрузке на мотор. В максимальном режиме даже выводится предупреждение о превышении допустимой нагрузки. Но при этом полезная нагрузка возросла почти вдвое, а газ висения снизился до 34%, то есть образовался небольшой избыток тяги. Такая конфигурация подошла бы, если бы я захотел повесить на свой коптер не GoPro, а камеру типа Panasonic GH4K или sony nex. Но тогда время полёта ощутимо сократится, ведь возрастет вес. Для полётов с такими камерами я приведу расчет в самом конце, а пока привожу пример, если на такой-же конфигурации использовать батарею большой ёмкости – 16000 mah. Её вес 1 кг (10С), она относительно недорогая – на сегодняшний день можно купить ее за 7300 руб с доставкой по РФ. Но и пропеллеры в расчетах уже ставлю не 1255, а 1355, так как возрастет вес аппарата.
Расчетное время полёта в полном снаряжении уже составляет порядка 22 минут, а время висения подбирается к 30 минутам. На самом деле эти расчеты дают лишь приблизительное время полёта. В теории, в самой первой конфигурации расчетное время полёта 11 минут, а на практике оно составляет 16, а время висения 19 минут до звукового сигнала о достижении на одной из ячеек аккумулятора напряжения в 3,4 вольта под нагрузкой. И обратите внимание, нагрузка на аккумулятор составляет всего 6.76С. То есть, чем больше емкость аккумулятора, тем меньше нужно обращать внимание на эту цифру. Я бы даже сказал тем лучше, если эта цифра будет не в пределах 30-40, так как данный параметр скажется лишь на весе аккумулятора. Если расчетная нагрузка имеет запас почти в полтора раза, а пиковая нагрузка на аккумулятор и так обычно превышает почти вдвое заявленный параметр долгосрочной нагрузки (10-20С) (30-45С), нет смысла покупать более дорогой и тяжелый аккумулятор.
Если же нужно собрать настоящий грузоподъемный «долголёт», то тут нужны низко-оборотистые мощные двигатели такие как SunnySky kv380 и 6S батарея.
Что касается известного всем DJI Phantom 2, то его полётный вес составляет 1400 грамм, моторы dji 2312 kv960 (у первого «фантома» 2212 kv920), пропеллеры 9450 (у первого 9443), батарея 3S 5200 mah (у первого 2200 mah), регуляторы примерно на 20 ампер. Думаю, что вам будет интересно посчитать самим и понять, что будет с полётным временем и другими параметрами, если довесить на готовый аппарат 200 граммовый комплект FPV: видеопередатчик, с антенной и бортовой 2S-3S батареей. Скажу сразу, в среднем время полёта сократится на 5-7 минут. А вот 200 грамм для гексакоптера уже не так значительны. К тому же, многие задаются вопросом, есть ли в этом смысл, или даже устраивают дорогостоящие бессмысленные эксперименты без расчетов, по установке двух не оригинальных батарей большей ёмкости под лучи «фантома» вместо одной оригинальной. Смысла в этом совершенно нет, так как запас грузоподъемности у таких аппаратов очень мал. Теперь, понимая, как пользоваться калькулятором, советую вам посчитать самостоятельно.
FreezEmotions.ru
Надеюсь, что моя статья будет для вас полезной. К вопросу о покупке деталей и запчастей для сборки, я пользуюсь известными всем иностранными торговыми площадками ebay и aliexpress, hbbyking и подобными.
Как изготовить беспилотник своими руками чертежи
Ежедневные новости, видео и приколы.
YouTube канал
Подбор двигателя
Меню сайта
Магазин
TOP статьи
Оборудование
Плосколеты
Создание авиамоделей
- Фотоинструкции
- Видеоинструкции
- Обзоры изготовления
RC Магазины
Home 
Чертежи Чертежи авиамоделей Shadow 200 — чертежи авиамодели для FPV
- Изготовление, чертежи и полет свободного летающего дельтаплана
- Мои недавние проекты
- Минтранс разрешил запускать дроны над городами
- Присоединяйся к команде Hi-Fly
- Обучение: Пилот дронов в очной школе Skillbox
- Авиамодели, дроны и запрет полетов
- Fokker D.VIII
- Складной пропеллер из обломышей своими руками
- Балансир из карандашей
- Фестиваль Большие Гуси 2022
| Shadow 200 — чертежи авиамодели для FPV |
| Чертежи авиамоделей — Чертежи Авиамоделей |
| Автор: Administrator |
|
Shadow 200 — это авиамодель для FPV полетов из потолочной плитки.
Точнее, в оригинале ее изготавливают из депрона, это буржуйский аналог нашей потолочки. Авиамодель Shadow 200 — это копия американского беспилотника, выполненная в масштабе 1:3.5.
Скачать чертежи авиамодели для FPV полета Shadow 200 можно по ссылке в конце статьи. Вот деталировка силового каркаса авиамодели, на ней можно видеть и расположение основных элементов управления и FPV.
Камера выполнена в стиле оригинала, может поворачиваться по вертикале и горизонтали.
Вот так это выглядит на готовой радиоуправляемой авиамодели.
Чертежи авиамодели Shadow 200 весьма подробные, есть и деталировка и общий вид (сборочный чертеж).
Конструкция весьма продуманная.
А вот так выглядит одна из FPV авиамоделей построенная по этим чертежам.
Вес авиамодели (без шасси) составляет 621 грамм.
Электроника авиамодели Shadow 200: Электромотор Turnigy D3530/14 1100KV Brushless Outrunner Motor: Паркфлаер HobbyKing Тестовый полет Shadow 200. Разработчик чертежей: boopidoo. Скачать чертежи авиамодели Shadow 200 можно здесь. Беспилотник своими руками чертежи схемы эскизы конструкция. Что нужно для сборки квадрокоптера своими руками, пошаговая сборка. Монтируем наш автопилот к самолетуНесмотря на множество готовых моделей квадрокоптеров, представленных в интернет-магазинах, многие все равно предпочитают создание дрона своими руками. Во-первых, это позволяет сэкономить. Во-вторых, то, что ты смог сам собрать квадрокоптер, дает весомый повод для гордости, а управлять таким аппаратом намного приятнее, чем обычным покупным. Итак, как сделать дрона в домашних условиях? Для этого есть несколько путей.
Так выглядит их основной список: 1. аккумуляторы; 2. регуляторы скорости; 3. двигатели (по числу пропеллеров); 4. плата управления с датчиками: гироскоп, акселерометр, барометр, компас и т. д.; 5. рама (любители hand made могут и ее изготовить самостоятельно). Преимущество этого решения — в возможности использовать уже имеющиеся у тебя детали, оставшиеся от старого квадрокоптера или лежащие «про запас». Твой первый квадрокоптер: теория и практика Для самостоятельной сборки идеально подходит дрон средних размеров. По желанию владельца аппарат может быть модифицирован, к нему может быть добавлена фото- или видеокамера, но общая схема сборки квадрокоптера своими руками следующая. Первым делом необходимо определиться с размерами и конфигурацией рамы. Ты можешь купить уже готовую или изготовить ее своими руками. Преимущество последнего варианта — возможность в случае поломки починить раму самостоятельно, не дожидаясь, пока приедет запасная. В качестве материала можно использовать пластиковые трубы для проводов или квадратные алюминиевые трубки. Базовая форма — квадрат с пересекающимися лучами посередине. На лучах рамы устанавливаются двигатели. Оптимальными будут модели Turnigy Aerodrive SK3 2822-1275, NTM Prop Drive Series 28-30S, Turnigy Multistar 2216-800Kv. Первый подойдет под регуляторы оборотов на 20 А (для квадрокоптера размером 45—50 см), другие два — под регуляторы на 30 А (для квадрокоптера в 50—60 см). Сверху на двигатели крепятся пропеллеры — по два с правосторонним и левосторонним вращением. Их максимально допустимый размер будет обозначен в инструкции к двигателю. К сердцевине крепится Li-Po-аккумулятор и плата управления — либо самая простая HobbyKing KK (оснащена только 3 гироскопами), либо MultiWii Lite V1.0 с 6-осевым выравниванием, либо MultiWii 328P (с 6-осевым выравниванием, барометром и компасом; наиболее оптимальна по соотношению цена/качество). Чтобы полет сохранял стабильность, контроллер необходимо виброизолировать — для этого подойдет виброизоляционная губка. Конечно, всех тонкостей сборки из статей не узнать. Зато сделать это под руководством опытных пилотов можно на Drone Expo Show. На мастер-классах тебя научат собирать квадрокоптер и пилотировать его, а также ответят на все интересующие вопросы по теории сборки. Квадрик может висеть в одном месте и вести фото и видеосъемку, именно по этому, многие фотографы идут в ногу с прогрессом и покупают квадрокоптеры для видео съемки. Квадрокоптеры ворвались в нашу жизнь вместе с техническим прогрессом. Сегодня заказать электронику для квадрокоптера из китая стоит очень дешево. Собрать раму квадрокоптера своими руками из подручных материалов и вовсе не сложно. Научиться управлять можно с помощью авиасимуляторов. Так что главное – это наличие желания сделать квадрокоптер своими руками. Электронику для квадрокоптера лучше всего купить готовую. Детали самодельного квадрокоптераДвигатели для квадрокоптера, 4 шт — D2822/14 1450kv
Конечно, дополнительная покупка мелкого квадрокоптера немного накладна, но, летая на таком вы научитесь управлять и сможете летать на большом квадрокоптере с камерой без падений! А мелкую игрушку всегда можно будет подарить ребенку. Ну и на последок, небольшое видео полета на квадрокоптере, запись с камеры. В этой статье мы рассмтрели основные прнципы изготовления самодельных квадрокоптеров. Если вы хотите узнать больше — смотрите раздел iskra комментирует:как сделать квадракоптер чтобы он летал в радиусе 500 метров с камерой реального времени которая выводит изображение на экран chelovek комментирует:Ребят помогите! Hubsan Spy Hawk — готовая модель беспилотника В нашем журнале мы неоднократно писали об устройствах, вобравших в себя все передовые достижения современных коммуникационных и вычислительных технологий, — беспилотных летательных аппаратах. Однако создание беспилотников — прерогатива не только государств, обладающих мощным военно-промышленным комплексом. В последние годы электронные комплектующие для авиамоделизма стали очень доступными. Чтобы собрать планер и оснастить его электронной «начинкой» с не самыми плохими характеристиками, требуется потратить меньше денег, чем стоит новый iPhone. В этой статье мы укажем отправные точки для создания беспилотного самолета, управляемого от первого лица с помощью установленной на нем камеры. В отличие от популярных сегодня вертолетов-квадрокоптеров такой аппарат может дольше держаться в воздухе и нести большую полезную нагрузку. Кроме камеры, служащей для контроля и управления, в подобный самолет можно установить высококачественную видеокамеру наподобие GoPro HD Hero и снимать впечатляющее видео высокого разрешения из-под облаков. Мы расскажем о том, где купить необходимое оборудование и как собрать модель, избежав подводных камней. Также вы узнаете, где можно приобрести готовые, не требующие сборки модели. Выбор самолетаПри посещении реальных магазинов или сайтов, продающих радиоуправляемые модели, глаза разбегаются от разнообразия. Поэтому в первую очередь надо определиться с назначением вашего самолета. Если есть желание поставить на него камеру и летать «от первого лица», то безальтернативный выбор — электрические модели. Электрический привод дает меньше вибраций, чем бензиновый, и проще в обслуживании. Его можно собирать дома, «на коленке», не боясь испачкаться. Помимо этого, если вы собираетесь летать далеко, высоко и, главное, долго (до одного часа), то вам однозначно нужен планер или его подобие. Если же хочется модель побыстрее и поманевренней, то выбирать нужно самолет с меньшей площадью крыла и, возможно, с бесхвостой аэродинамической схемой. Для длительных полетов с управлением через камеру винт должен располагаться сзади, а не спереди самолета. Таким образом, при съемке он не будет мелькать в кадре. К тому же при жесткой посадке вся винтомоторная группа останется цела. Традиционные материалы для планера носят названия EPO или EPP. Первый — это некое подобие пенопласта, который не разъедается суперклеем и имеет большую жесткость, а второй — вспененный полиэтилен — обеспечивает общую легкость и жесткость модели. Преимущество этих материалов также в том, что они ремонтопригодны. Направление радиоуправляемого авиамоделизма, в котором полеты контролируются с помощью установленной на самолете камеры, называется FPV. Расшифровывается эта аббревиатура как First Person View, а переводится как «вид от первого лица». Самолеты класса FPV — это не красивые копии, а подчиненные своей задаче планеры, на который не ставят даже шасси. Каждый грамм веса здесь на счету, так как важно установить достаточно тяжелый емкий аккумулятор. Запуск таких самолетов производится с руки, а посадка — просто на фюзеляж. УправлениеНеобходимый элемент для того, чтобы, сидя в кресле на земле, летать над облаками, — система управления. Она состоит из двух компонентов: пульта управления и приемника. Пульт — это передатчик управляющих сигналов. Сегодня существует множество брендов этих устройств, различающихся по числу каналов и используемым частотам. Для простоты мы возьмем самый новый и распространенный на частоте 2,4 ГГц. Что касается каналов, то каждый из них отвечает за определенное действие: газ, руль высоты, руль направления, управление сервоприводами камеры и т. д. Пульт покупается один раз и на много лет вперед, поэтому стоит задуматься о том, чтобы каналов было побольше — по крайней мере, не меньше шести. Пульт управления — это одна из самых дорогих частей всего нашего беспилотного комплекса. Среди компаний-производителей наиболее популярны Futaba, JR и Spektrum. Есть, впрочем, и те, кто покупает китайские пульты (например, Turnigy) за 2000 рублей и вполне удовлетворены ими. Мы использовали семиканальный пульт Futaba. К каждому пульту необходимо устройство, которое принимает с него сигнал и отдает его на органы управления самолета, вертолета и т. д., то есть приемник. Он или идет в комплекте с пультом, или приобретается отдельно. Китайские приемники вполне неплохи, при этом стоят они раза в три меньше брендовых. Радиус действия пультов на частоте 2,4 ГГц составляет в среднем километр. Это примерная дальность, при которой самолет еще различим невооруженным глазом. СборкаНалетавшись в авиасимуляторе и имея в шкафу пульт, приемник и самолет, можно начать сборку. Самое сложное, что, возможно, придется освоить, — это паяльник. Он потребуется часто, однако на первом этапе, скорее всего, нужно будет только перепаять разъемы — ради уменьшения веса самолета. Итак, у вас есть пульт-передатчик, приемник и самолет. Для того чтобы управлять плоскостями самолета, необходимы сервоприводы. О том, какие именно подойдут для вашего самолета, вы можете спросить в магазине или узнать в специальных разделах на веб-сайте. Сервоприводы подсоединяются к приемнику. Еще вам необходимы бесколлекторный двигатель и регулятор оборотов к нему. Именно регулятор отвечает за то, с какой скоростью будут крутиться лопасти винта, когда вы будете двигать рычажком. К регулятору же подключается аккумулятор. Кроме того, через него подается питание на приемник, а затем через приемник попадает на сервоприводы. Собранную конструкцию необходимо сначала проверить на столе, не вставляя в самолет. Если все крутится и работает, можно помещать в модель. Аккумулятор — деталь, которая будет постоянно выниматься и меняться, так что к его установке необходимо подойти тщательно. Еще раз проверьте все детали, а также центровку. Расположение центра тяжести указано в инструкции к самолету. Это важный момент, и пренебрегать им нельзя. Подсказка: центровка, немного сдвинутая вперед от обозначенной, поначалу даже поможет в пилотировании. После отцентровки и еще одной проверки всех систем можно провести пробный полет. Если все в порядке, самолет не сломался, не улетел в лес или речку, а цел и работоспособен, то можно задумываться о видеооборудовании.
ВидеооборудованиеВидеотехника, которая доступна в свободной продаже в отечественных и зарубежных магазинах, различается по мощности и частоте. Возможны следующие диапазоны частот: 900 МГц, 1,2 ГГц, 2,4 ГГц и 5,8 ГГц. Важно понимать, что частота видеотракта не должна совпадать с частотой управления, то есть в нашем случае вариант 2,4 ГГц можно исключить. В связи с доступностью оборудования хорошим выбором будет частота 1,2 ГГц. После выбора частоты необходимо определиться с мощностью. Для этого параметра возможны варианты от 10 мВт до 2 Вт. Чаще всего используется 600–1000 мВт. Отметим, что мощность в 100 мВт не даст почти двукратного прироста дальности по сравнению с 600, а лишь на 20% и только на стандартных антеннах типа «штырь». Как правило, магазины предлагают среднюю мощность в 800 мВт. Кроме того, нужны камера и антенны, а также питание. Камеру — простую маленькую черную коробочку с объективом — можно найти в магазине товаров для видеонаблюдения. У этого компонента есть несколько важных для вас параметров. Первый из них — рабочий вольтаж. Желательно использовать 12 В, как и для всего остального оборудования. Следующий параметр — количество ТВ-линий. Выбирать надо устройство с разрешением от 540 линий или выше — верхней границей может быть 700. Очень важный момент — качество сигнала (и для видео, и для управления). Оно зависит в большей степени не от мощности передатчика, а от антенн. На самолете поставьте Vee-антенну, а на земле — направленную. Последняя даст огромный прирост в дистанции по прямой, однако направив такую модель себе за спину, вы потеряете сигнал. Также нужно понять, на чем смотреть передаваемую с самолета картинку. Для начала можно вывести провод с видеоприемника на простой телевизор — подойдет самое дешевое автомобильное ТВ-устройство, работающее от 12 В. Собранную конструкцию опять проверьте на столе. Если на дисплее есть картинка, монтируйте камеру с передатчиком и аккумулятором на самолет, а приемник, телевизор, антенну и аккумулятор, например, на фотоштатив. Важно: нельзя включать передатчик (и пульт управления, и видеопередатчик) без антенны — в таком случае все оборудование сгорит. ТелеметрияТелеметрия — важный элемент для полетов «по камере». Она позволяет выводить на экран множество полезных параметров, таких как заряд аккумулятора, потребляемый ток, высота полета, расстояние до точки старта, направление на точку старта, GPS-координаты, крен, тангаж, режим полета и другие, в зависимости от сложности OSD (On Screen Display). В последнее время появилось много простых решений, причем OSD комбинируется с автопилотом, который в случае обрыва связи из-за выхода за зону приема или просто по нажатию на кнопку вернет самолет в точку старта. Стоимость автопилотов начинается от 4500 рублей, что не так уж много, учитывая общую стоимость оборудования, — потерять самолет целиком обойдется намного дороже. Кроме того, автопилот предоставляет систему стабилизации полета, позволяющую расслабиться и получать удовольствие от созерцания окрестностей, не боясь порывов ветра или собственных ошибок пилотирования. Увеличение дальности полетаЕсть два пути увеличения дальности — так называемая LRS (Long Range System — система дальнего действия) и усилитель самого пульта. Система дальнего действия: Обычная частота LRS — 433 МГц. Данная система подключается к тренерскому разъему пульта управления. По сути, это еще один передатчик, на который с вашего пульта через кабель поступают сигналы, затем передающиеся на идущий в комплекте приемник с частой 433 МГц. Усилитель пульта: подключается вместо штатной антенны. Он не потребует дополнительных приемников — можно использовать те, которые имеются. Дополнительное оснащениеКартинку с OSD можно транслировать в видеоочки. Модели марки Fat Shark, стоимость которых начинается от 11 000 рублей, даже умеют отслеживать движение головы и управлять камерой на самолете. Конечно же, необходимо соблюдать технику безопасности, избегать «залетаний» за спину и стараться не летать там, где есть хоть малейшие сомнения в «национальной безопасности». Лучше всего производить полеты на открытой местности за городом. Готовые моделиЕсли вам хочется побыстрее подняться в небо, то можно купить готовую модель для полетов с использованием камеры. Правда, возможностей у таких летательных аппаратов меньше. AR.Drone 2 Сайт: ardrone2.parrot.com Hubsan Spy Hawk Покупка комплектующихУдобнее и дешевле покупать оборудование в интернет-магазинах. Заказы присылают по почте, а время ожидания составляет в среднем месяц. Мы перечислили только самые популярные марки и бренды. Разнообразного оборудования очень много, как и комбинаций сборки. Каждый может собирать конструкцию, опираясь на свой и чужой опыт. Аппаратура управления: Futaba, JR, Spektrum Модели самолетов FPV: Bixler, Skywalker Видеооборудование: приемник-передатчик и камера, направленная антенна, телевизор Телеметрия: Надо сказать, что данный элемент при всех своих плюсах не всегда надежен и иногда отказывает. Для начала можно порекомендовать Storm cyclop, FY31AP или LRS 433. Имеет смысл присмотреться к их аналогам на следующих сайтах. Онлайн-ресурсы: parkflyer.ru rangevideo.com foxtechfpv.com readymaderc.com hobbyking.com Еще один полезный ресурс, посвященный радиоуправляемым моделям вообще и FPV-вариантам в частности, — forum.rcdesign.ru. Здесь на «барахолке» можно найти недорогую аппаратуру, готовые самолеты в сборке и т. п. Впрочем, готовые комплекты продают редко и собирают на заказ крайне неохотно. Привет! Сегодня на повестке дня у нас очень интересная тема. Думаю, ты уже задумывался о том, что можно собрать квадрокоптер своими руками. Идея и правда интересная. Выбирая этот, не самый простой путь, ты не только получишь хороший дрон, но и сможешь понять его устройство, и получишь много полезных знаний. А часть этих знаний ты впитаешь уже сегодня. Поехали! Перед началом стоит вспомнить – а какие же есть способы получить свой квадрокоптер? На самом деле их пять. RTF (ready to fly) – Просто купить готовый коптер. Тебе останется его просто достать из коробки и запустить в полёт. Это хороший вариант, если тебе не интересны эти конструкторы, и ты хочешь просто удовлетворить свою потребность в БПЛА. Однако, это далеко не так весело, как оставшиеся варианты. Комплект «всё включено»Подойдёт тем, кто хочет сделать дрон своими руками, но не собирается часами разбираться в документациях, калькуляторах и прочих тонкостях. Там всё так-же рассчитано производителем и подогнано. Нужно только собрать и настроить. Если ты сейчас выбираешь свой первый квадрокоптер, то это определённо твой выбор. Комплект ARF
ARF (Almost Ready to Fly) – Тут всё слегка сложнее. Бывают разные степени «готовности». Где-то нужно докупить контроллер, а где-то в комплекте идёт только рама коптера. Собрать квадрокоптер, настроить и откалибровать придётся самому. Вариант для тех, и поковыряться в своём БПЛА. С нуляЭто выбор продвинутых юзеров. Строить коптер с нуля — значит , разрабатывать и изготавливать раму и так далее. Это сложный, но очень интересный путь, особенно, если не брать готовый модуль управления, а или raspberry pi. Из подручных материалов
Мы не ищем лёгких путей. Дедушкин гараж, алиэкспресс и помойка электроники – наш выбор. Путь боли, ПВХ труб и хардкора, но в результате ты получишь полностью самодельный квадрокоптер. Тут полный простор для фантазии, а все необходимые комплектующие и чертежи квадрокоптеров можно найти в интернете. Инструкция по сборке квадрокоптера своими руками (для начинающих)
А теперь давай разберёмся с тем, как собрать квадрокоптер мечты. Сразу скажу, что это обобщённый гайд, и некоторые моменты могут отличаться. Я попытаюсь систематизировать процесс, и указать на основные моменты выбора и сборки. Детали для сборки квадрокоптера.Сборка квадрокоптера своими руками начинается с выбора компонентов. Это самый ответственный этап. Комплектующие рамы
Несущая конструкция коптера крайне важна. От её характеристик зависит то, сколько лишней мощности у вас останется. Чем легче рама, тем она дороже. На счёт прочности особо напрягаться не стоит, если в ваши планы не входит постройка квадрокоптера для массивных камер. Есть три основных типа рамы – четырёхлучевая, шестилучевая и восьмилучевая. В данном случае мы будем отталкиваться от четырёхлучевой компоновки с одинарными двигателями (один движок на луч).
Особенности при выборе компонентовМоторы
Чем нужно. Во-первых, если ты берёшь их в Китае, то их характеристики будут завышены. Во-вторых, это даст тебе больше простора. К примеру, если нужно будет повесить камеру потяжелее, или какой-либо другой модуль, то это не повредит лётным характеристикам. ПропеллерыЭто тема достаточно объёмная. При нужно ориентироваться на свои потребности. Если это будет простенький коптер для «полетать», то можно смело брать пластиковые. Если же вы хотите настоящий рабочий агрегат для аэрофотосъёмки, или (что не парадоксально, ибо там каждый грамм на счету) то желательно использовать композитные материалы. Ну и не жадничай. Переплата в 10 процентов может избавить от необходимости балансировки. Пульт и приёмник
Для начала, грамотным решением будет взять пульт, у которого в комплекте есть приёмник. Тогда они будут уже спарены, и тебе останется только присоединить приёмник к управляющей плате. Пульт тоже не бери бездумно. Обычно, приличные экземпляры с большим радиусом действия начинаются от 1 000 рублей. Многие имеют кучу функций, которыми пользоваться будет невозможно. К примеру переключатели режимов есть, а плата режимов полёта и не поддерживает. Из-за этого вес и объём занимают бесполезные переключатели. Регуляторы оборотовОни характеризуются по мощности, виткам мотора, внутреннему сопротивлению, наличию реверса, точности работы и куче других страшных параметров. Если есть возможность – ищи комплект двигателей с контроллерами. Если так ты не хочешь, то придётся курить форумы и документацию. В принципе, если согласовать допустимый тип моторов и выдаваемую мощность, то шанс промахнуться минимален, но я этого не говорил. Перепроверь. Батарея
При помощи калькулятора. Он учитывает много параметров, включая вес самого батарейного блока. Дешёвки снова не советую брать. Горит красиво, но слишком быстро. , и оснащён мощными моторами и прочим навесным оборудованием с высоким потреблением энергии, то не забудь проверить, хватит ли мощности аккумуляторов. КамераУх, вот это самая жесть. Камера не всегда нужна, но если она нужна, то . В качестве записывающей камеры стоит использовать экшн камеры- GoPro или её Китайские аналоги (они не сильно уступают в качестве видео, если даже не превосходят «фирму»). Нужно ориентироваться на вес, и на угол обзора. С весом всё понятно, а вот про угол расскажу.
Хочется, чтобы камера снимала красоты мира, но не снимала лучи коптера. Если ты промахнулся и это произошло, то придётся выбрать из двух плохих вариантов. Опустить камеру так, чтоб она не задевала пропеллеры. Опускать, скорее всего, придётся сильно, и это вызовет массу проблем с взлётом и посадкой, а также с маневренностью, из-за смещённого центра тяжести. Вынести камеру вперёд. Тоже беда. Снова сместится центр тяжести (в этом случае можно попытаться уравновесить при помощи АКБ). Ещё сильнее утяжелит конструкцию, ибо придётся придумывать очень мощный фиксатор. Иначе никакими бюджетными виброгасителями делу не поможешь, и эффект желе обеспечен. Можно попробовать использовать ориентировочную формулу L= 2 * tg (A /2) х D, где:
Ты получишь диаметр круга, но так как камера снимает прямоугольное изображение, то этот диаметр будет диагональю. Там уж можно примерно прикинуть- задевает, или нет. Компоненты выбираем, руководствуясь необходимым результатом. Не нужно брать самое лучшее, если в этом нет необходимости. Возможности своей сборки ты можешь приблизительно рассчитать при помощи калькулятора. Китайские деталиСразу говорю – в Китае брать можно, но стоит намного серьёзнее подойти к вопросу. Китайцы постоянно завышают характеристики. Так что, нужно примерно понимать, как и что работает, и не вестись на россказни Китайца о небывалых параметрах и чудесном качестве. Короче говоря – можно, но с пониманием дела и на свой страх и риск. КонтроллерКонтроллер, это мозг твоего мультикоптера. Их можно разделить на два вида.
Универсальный: Например, DJI NAZA. Такой контроллер можно использовать с абсолютно любой сборкой. Будь то квадрокоптер, или октокоптер. Он не заточен под управление чем-то конкретным. На него можно подвесить кучу оборудования, он обладает многими функциями и датчиками. Есть и минусы. Первый минус, это цена. Тот же DJI Naza-M V2 стоит 17 000 рублей. Второй минус- необходимость настройки. Для этого используется специальная программа, написанная под конкретный контроллер. Там можно заменить и отрегулировать практически всё, но это требует определённых сил, знаний и времени. Специализированный: Как в последующем примере. Он уже заточен под работу с конкретной компоновкой коптера. Конечно, он даёт некоторый простор, но мощность на каждом двигателе вы не настроите. Стоит недорого, умеет мало. Самое то, для начала. Пошаговая инструкция по сборкеДавайте условимся на том, что ты прочитал нашу статью про выбор набора для сборки квадрокоптера,и воспользовался ценнейшем советом – брать раму с платой распределения. Если нет, то провода подключаем сразу к модулю управления.
Для примера рассмотрим сборку из следующих комплектующих:
Размазываем компоненты по столу ровным слоем, и начинаем. Этап первый. Сборка
Этап второй. Отладка
Это был один из простейших примеров, с которого стоит начать. Конечно, если ты хочешь использовать камеру, GPS или более сложный контроллер, то конструкция будет сложнее. Поэтому, если вы не уверены в своих силах, то стоит начать с малого. Всё остальное можно прикрутить потом.
ЗаключениеНапоследок хочется внести в этот текст немного морали. Любое подобное занятие, будь то проектирование, или просто сборка – является мощнейшим образовательным инструментом. Главное, это просто начать. Ты начнёшь понимать многие тонкости, и научишься концентрировать внимание на важных моментах. Это относится не только к сборке коптеров. Полностью процесс сборки и настройки я описал и , 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 квадрокоптераГод 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. КомплектующиеНачнём 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:
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:
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 H2205 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. Выбор полётного контроллераВы 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€. Схема проводкиПонятное 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.
СборкаДля начала несколько общих советов по сборке:
Сборку я предпочитаю начинать с моторов и регуляторов. 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. 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.
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 . 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. |
Модель на заднем плане изготовлена из пеноплата EPO, и ее очень сложно разбить. Skywalker в центре выполнен из EPP 
На фотоштативе закреплены направленная антенна, телевизор, конвертер видеосигнала, передатчик для очков и аккумуляторы
Fat Shark — одна из популярных моделей очков с беспроводной передачей изображения и трекером положения головы
Квадракоптеры — летательные аппараты с четырьмя роторами — из-за своей простой конструкции часто используются в любительском моделировании. Они могут зависать на месте, что делает их подходящими для видеосъемки с высоты. Один из интересных образцов квадрокоптеров можно купить по цене около 13 000 рублей. AR.Drone 2.0 может управляться со смартфонов или планшетов. Время его полета составляет 15 минут, а дальность ограничена сигналом Wi-Fi.
Комплектов готовых моделей с управлением по принципу FPV существует множество. Один из них — Hubsan Spy Hawk. В наборе, который можно купить по цене около 12 000 рублей, имеется четырехканальный передатчик с дисплеем, позволяющий управлять моделью на расстоянии до 400 м. Модель оснащена камерой с разрешением пять мегапикселей. Сайт: hubsan.com
