- Tutorial
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 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 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.
С остальными комплектующими действовал по принципу «больше челленджа»:
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. 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
Желание подняться в небо, наверное, никогда не покидало человека. В этой инструкции мы сделаем шаг навстречу мечте и сделаем своими руками квадрокоптер.
Шаг 1: Строем раму
Смотрим на рисунок и по макету моделируем каркас квадрокоптера. В основе этого устройства будет находиться деревянная рама. Для её изготовления понадобятся деревянные рейки следующих размеров: 60х3х2.4см и 57х3х2.4 см, а также прямоугольная дощечка 15х6х0.2см. Далее используя клей и гвозди делаем «крестовую» конструкцию, которая и послужит каркасом.
Шаг 2. Подготавливаем мотор
На данном этапе самое время установить мотор, пропеллер и устройство по регулировке скоростей (все элементы можно приобрести в Интернете).
Для изготовления квадрокоптера из этой инструкции, использовался двигатель EMAX MT2213 935kv, винты в 24 сантиметров, EMAX 4in1 ESC.
Шаг 3. Установка двигателя
Прибегнув к штангенциркулю и карандаша, наносим разметки на основу и просверливаем ее дрелью, затем закрепляем мотор соответствующими винтами.
Шаг 4: Установка регулятора скорости
После этапа с установкой двигателя на нижнюю часть рамы устанавливаем стяжки контроллера скорости и провода, после этого - батарею питания.
Шаг 5: Крепим шасси
Для изготовления шасси можно с трубы диаметром 15 см, обрезать шириной в 2 см. кольца, в количестве 4 шт.и крепим их к каркасу скотчем. Этот шаг предназначен для плавной посадки квадрокоптера на поверхность.
Шаг 6: Монтаж контроллера квадрокоптера
Именно он стабилизирует полет устройства и является главным элементом этого процесса. Лидеры продаж:
«ArduPilot» – основан на Arduino , отличается высокой производительностью.
«DJI Naza» - «продвинутый» контроллер, в ценовом сегменте, подороже вышеуказанного, но с набором разных функций.
«OpenPilot CC3D» - основан на STM32 и MPU6000 и шесть каналов. Также его можно перепрошивать.
«NAZE32» - замысловатое устройство, с которым работают опытнфые специалисты.
«KK2.1» – самый популярный в Интернете, оснащен AVR микроконтроллером, имеет жидкокристаллический дисплей.
«KKMulticontroller» – основан на Atmel AVR, считается немного устаревшей моделью .
Шаг 7: Устанавливаем пульт
Вообщем, модели разнообразные от дорогостоящих - Futaba, Spektrum, до малостоящих - Turnigy и Flysky. Для изготовления этого квадрокоптера понадобится 4-х канальный пульт управления.
Шаг 8: Установка и настройка электронной «начинки»
По приведенной видео инструкции устанавливаем всю имеющуюся электронику.
Шаг 9: Время тестов
До того как запустить квадрокоптер, нужно опробовать первый полет, что и делаем.
Шаг 10: Запуск
Ко дну каркаса крепим и подключаем батарею и устанавливаем квадрокоптер на открытую ровную поверхность. Отходим подальше и с помощью дистанционного пульта управления запускаем устройство и наслаждаемся полётом.
Вот так с помощью данной инструкции мы сделали квадрокоптер, хотя и не являемся авиаконструкторами! Не останавливайтесь на достигнутом, и удачи во всех начинаниях!
26.10.2015 17.12.2015 by quadrc
Купить готовый квадрокоптер является самым простым вариантом для того, чтобы стать владельцем четырёхвинтовой летающей модели. Для тех, кто не ищет легких путей и желает получить удовольствие от процесса сборки, лучшим вариантом будет собрать квадрокоптер своими руками.
Процесс сборки квадрокоптера состоит из 6 шагов:
- Составления плана и бюджета сборки согласно требованиям и желаемому финальному результату, просчет характеристик оборудования с помощью специально калькулятора, либо просто посидеть на нашем форуме и пообщаться с опытными моделистами, которые помогут с выбором деталей;
- Поиск оптимальных магазинов по соотношению цена-качество,
- Выбор и покупка необходимых комплектующих;
- Подготовка комплектующих перед сборкой;
- Сборка и настройка и тестирование квадрокоптера.
- Пробные полеты и при необходимости коррекция.
При наличии минимального опыта количество шагов можно сократить до двух.
О том, что нужно иметь минимум навыки управления коптером, думаю, говорить не нужно. Если таковые отсутствуют нужно потренироваться на тренажере либо купить недорогой квадрокоптер, который устойчив к падениям и не может причинить много вреда окружающим в руках неопытного пилота.
В данной статье мы рассмотрим только 2 пункт.
Итак, чтобы собрать квадрокоптер своими руками нам необходимо:
- Рама для квадрокоптера.
Основными критериями которой являются размер, материал изготовления и функционал.
Самые распространённые — это рамы 450 размера(450 мм от двигателя до двигателя) с длинными ногами, применяются чаще для съемок с использование подвеса. А также компактные рамы 250 размера, на них чаще всего строят квадрокоптеры для FPV полетов и скоростных гонок.
Материал, из которого сделана рама предпочтительнее карбон. Он легкий и прочный. Но и самый дорогой из всех доступных материалов. Далее идет стекловолокно и пластик. Оба эти материала уступают по весу и прочности карбону и стоят на порядок дешевле.
Функционал который может присутствовать на раме это встроенная плата питания (PCB) с габаритной LED подсветкой. Площадка для крепления камеры. Складные лучи. В последнее время стали производить рамы со складными ногами, отсеками под регуляторы оборотов, креплениями под контроллер полета. - Бесколлекторные двигатели для квадрокоптера. Из основных характеристик, помимо размера моторов, можно выделить скорость вращения и поднимаемый вес.
- Регуляторы оборотов двигателя (ESC). Отличаются по силе тока (12, 20, 30… ампер) виду прошивки (SimonK, bHeli) и наличию или отсутствию BEC выхода с напряжением 5 вольт для питания необходимого оборудования. Также есть показатель 2-4S, который означает количество банок аккумулятора с которыми совместим данный регулятор.
- Контроллер полета квадрокоптера. Оптимальным является OpenPilot CC3D. Также стоит рассмотреть Naze 32 (Flip32) и APM. По функционалу как по стоимости данные контроллеры отличаются незначительно.
- Аппаратура управления с приемником. Бюджетными и вполне функциональными являются пульты от FlySky. Они дают дальность около 1 км и весь необходимый базовый набор функций. Более дорогие и навороченные – FrSky с телеметрией. Также существуют менее распространенные Futaba и RadioLink. Новичку без вариантов стоит брать FlySky, например среднюю модель FlySky i На вырост лучше присмотреть что- то уровня Taranis от FrSky.
- Li-Po аккумулятор для квадрокоптера.
Главными показателями которого являются напряжение зависящее от количества банок, ячеек батареи (1 банка = 3.7V, 3 банки = 11.1 вольт), ток разряда (25С, 30С, 40С и тд.), емкость (например 2200 mAh) и конечно вес элемента питания. Чем выше емкость и ток разряда тем выше вес. Задача выбрать оптимальное соотношение этих показателей. Аккумулятор часто является самым тяжелым элементом квадрокоптера. И если его вес выше допустимого предела – квадрокоптер просто-напросто не сможет оторваться от земли.
Для зарядки данного типа аккумуляторов необходимо профессиональное балансировочное зарядное устройство типа IMAX B По началу, для экономии бюджета можно обойтись более простым вариантом, к примеру IMAXRC B3. - Пропеллеры для квадрокоптера (винты). Различаются по размеру (50×30, 60×30 и тд.), материалу изготовления (пластик либо карбон) а также виду крепления (с помощью цанги, гайки или болтов). Для первых полетов, а также полетов вблизи препятствий подойдут обычные пластиковые пропеллеры. Лучше их купить с запасом. Для съемок и высшего пилотажа нужны карбоновые. Размер и тип крепления зависит от размера рамы и типа крепления на двигателях.
- Также необходим базовый набор инструментов для сборки и расходные материалы. Желательно в запасе иметь кусок провода, разъем XT60 для подключения аккумулятора, термоусадку, двухсторонний скотч, нейлоновые стяжки и ленты-липучки.
Этого набора достаточно для сборки готового к полетам коптера. Далее при необходимости можно делать апгрейд квадрокоптера установив FPV оборудование, GSP навигацию, габаритную LED подсветку, отдельный BEC для питания контроллера полета, плату распределения питания и так далее. В зависимости от ваших требований и возможностей бюджета.
Собранный своими руками квадрокоптер с камерой позволит снимать фото и записывать видео во время полете. Для установки камеры на коптер понадобится подвес либо демпферная площадка. Наилучшим решением для получения стабильной картинки является бесколлекторный подвес, он же самый дорогой вариант крепления бортовой камеры. Демпферная площадка поглощает лишь часть вибраций. Картинка приемлемая но не идеальная. В то же время совсем без виброгасящего устройства качество видео оставляет желать лучшего. Камеру можно использовать как бюджетную (Mobius, Xiaomi и тд) так и профессиональную зеркальную. Всё зависит от размера и грузоподъемности дрона.
Сборка квадрокоптера своими руками.
Как мы видим из данной статьи сборка квадрокоптера своими руками является довольно интересной и увлекательной задачей. Которая сможет принести массу приятных впечатлений не только опытному хобби моделисту, а и новичку в области сборки авиамоделей.
Свои вопросы задавайте в комментариях.
Я занимаюсь квадрокоптерами в качестве хобби уже почти полгода. На свой последний аппарат я навесил камеру (GoPro HD Hero 2) и видеопередатчик, и летал на нем через видеоочки - крутейшее ощущение, я вам хочу сказать. Нo техника была нe идеальной. Старая рама X525 с алюминиевыми балками была недостаточно стабильной для веса в 1.8кг, коптер в воздухе потряхивало, да и выглядело это всe достаточно колхозно. Поэтому было принятo решение строить новый квад, на собственноручно разработанной раме, с учетом всех потребностей. А потребности были следующие:
- Место под всe оборудование. На новой раме должно былo быть достаточно места для камеры (без пропеллеров в картинке), передатчика, OSD, большого аккумулятора, плюс электроники управления (плата контроллера полета и GPS).
- Стабильность. Рама должна быть максимально жесткой, но в то же время обеспечивать виброизоляцию камеры от моторов.
- Внешний вид. Хотелось сделать коптер таким, чтобы было приятно на него смотреть, а не типичным для начинающих комком проводов и стяжек на стандартной крестовидной раме.
- (Вторично) Вес. Коптер на базe X525 весил 1.8кг с камерой и батарейкой, хотелось эту цифру слегка уменьшить, заодно и приподнять время полета на одном аккумуляторе.
Разработка
Вдохновением для общей формы коптера послужила рама Spidex v2 . Мне понравилось расположение компонентов в одном уровне - камера спереди, потом смещенный вперед центр, и подвешенный сзади аккумулятор. Такая схема позволяет расположить камеру так, что пропеллеры не попадают в ее поле зрения. Также они придумали хороший способ виброизоляции - камера и аккумулятор подвешиваются к двум горизонтальным трубам, которые в свою очередь монтируются на центр с помощью резиновых изоляторов. Масса аккумулятора помогает уменьшить вибрации, передающиеся нa камеру. Ну и смотрится такой коптер, на мой взгляд, очень даже прилично.Однако полностью под мои потребности Spidex не подходил. Во-первых, в нем использованы алюминиевые трубки, от которых я уже натерпелся - гнутся они, причем даже без аварий, просто от постоянной нагрузки. Во-вторых, я использую камеру GoPro Hero HD2, одолженную на неопределенный срок у сожителя - я нe готов монтировать ее на коптер без защитного корпуса, а Spidex этого не предусматривает.
Короче говоря, от Spidex я решил использовать только общую компоновку. Раму я решил собирать самостоятельно, используя стеклопластиковые пластины и карбоновые трубы с зажимами. У знакомого дома стоит фрезерный станок, на котором можно вырезать пластины необходимой формы. Чтобы создать эту самую форму, я засел за LibreCAD, и вот что у меня получилось:
Общий вид коптера сверху
Центральные пластины и держатели камеры и аккумулятора
Удовлетворившись данным результатом, я передал чертежи знакомому, и заказал всe необходимые детали в местных (немецких) онлайн-магазинах. В частности, были куплены карбоновыe трубки (16x14мм, метровой длины, три штуки - для рамы нужны будут две, ну и про запас), зажимы для них вместе с подходящими винтами/гайками (из набора FCP HL от Flyduino), провода для прокладки через трубки к моторам, виброизоляторы (сайлент-блоки под М3), и куча всякой мелочевки.
Всю электронику я решил использовать с предыдущего коптера. Два квада мнe ни к чему, все прекрасно работает - зачем покупать новые детали? Список той самой электроники и других деталей, перекочевавших с предыдущей модели:
- Моторы: 4x NTM 28-30 750kv
- Контроллеры моторов: 4x HobbyKing Blue Series 30A, с прошивкой SimonK
- Пропеллеры: 4x Graupner E-Prop 11x5
- Плата управления: Crius MultiWii SE v0.1, с MultiWii 2.2
- Аккумуляторы: Turnigy Nanotech 4S 4500mAh 25-35C
- Камера: GoPro HD Hero2
- Видеопередатчик: ImmersionRC 5.8G 25mW
- Антенна: Clowerleaf 5.8G, DIY от умельца на местном форуме
- OSD: MinimOSD с прошивкой KV Team OSD для MultiWii 2.2
- GPS: Drotek I2C GPS
- Радиоприемник: Graupner HoTT GR-16, под мой передатчик (MX-16)
Сборка
Через несколько дней все детали были на месте, и можно было приступать к сборке.Сборка коптера в 23 картинках
Детали разложены на столе, сборка начинается. Порядок долго не продержался…
Для начала пилим трубки под нужную длину - 22см и 28см, все четыре пилятся из одной метровой трубки. Пилкой для металла с мелкими зубьями идет очень хорошо.
Примеряем зажимы к нижнему центру.
Центр собран для проверки, все ли стыкуется как надо. Вроде да.
Прикрутил все остальные части рамы. Похоже, что почти готово? Как бы не так.
Оси моторов нужно обрезать - они выступают с задней стороны, и мешают установке сверху трубок. Обклеиваем мотор клейкой лентой, дабы не допустить попадания металлических опилок внутрь…
… и Дремелем его, Дремелем. Дремель режет 3-миллиметровую ось как нож масло. Главное защитные очки нe забыть.
Снимаем термоусадку с контроллеров моторов, чтобы припаять новые провода.
Провода нарезаны под нужную длину. Припаиваем разъмы для моторов. По три фазы на мотор, паять надо дофига - и это всeго лишь квад.
Размещаем контроллеры на нижней полураме.
Прикручиваем мотор и проводим кабеля через трубку. Всe собирается, как запланировано!
Изолируем контроллеры новой термоусадкой, когда все кабеля на месте.
Устанавливаем контроллеры моторов на их окончательную позицию. Проводов многовато, но достаточно чисто.
Разводка проводов от аккумулятора, методом RCExplorer. Сначала собираем провода от контроллеров пучком…
… стягиваем тонкой медной проволокой…
… спаиваем, и изолируем термоусадкой. Соединение получается механически крепкое, и хорошо проводящее.
Примеряем итоговую сборку: все совпадает! Верхняя полурама еще не прикручена, просто лежит сверху.
Верхняя полурама с управляющей электроникой в центре (контроллер и GPS) и виброизолированными трубками с камерой и аккумулятором.
Видеооборудование нa нижней стороне верхнего центра: видеокабель из камеры идет в MinimOSD, там на него накладывается информация из полетного контроллера, и дальше в видеопередатчик.
Нижняя полурама готова к установке верхней. Моторы приподняты, чтобы зажимы в центре не распались, когда будут откручены временные гайки.
Устанавливаем и прикручиваем верхнюю полураму. Затягиваем гайки, соединяем всe провода…
… готово!
Результат сборки:
Вот такой коптер получился. Единственное, чем я недоволен - это вес. Облегчить конструкцию не удалось, за счет зажимов для трубок и огромного количества винтов с гайками общий вес поднялся до 1950 грамм. Однако это еще вполне в рамках мощности привода - мои сомнения были полностью развеяны во время первого полета.
Первый полет
Ощущения от первого полета: фантастика! Коптер стоит в воздухe как вкопанный, отлично управляется как визуально, так и через FPV. Время полета на одном заряде - 14 минут, и запаса мощности хватает с лихвой для вполнe комфортабельного полета и маневрирования. С настройками контроллера я еще слегка поковыряюсь - GPS работает плохо (позицию практически не держит, return-to-home не работает), да и PID-параметры надо подстроить (убавить P по оси крена, чтобы избавиться от видимых в видео легких поперечных вибраций).
В общем и целом, проект удался. Коптер я буду активно использовать для полетов и съемок в ближайшие недели.
Любые вопросы, комментарии и т.д. приветствуются.
Всем мозгочинам , мозгопривет! С давних пор человек мечтает о полете, свободном парении в небе, но пока это не достижимо, хотя…попробуем это немного исправить и сделаем своими руками простой квадрокоптер.
KK2.1
Это, наверное, первое, что вы найдете при поиске контроллера полета в Интернете. Он основан на AVR микроконтроллере, имеет ЖК-дисплей, который позволяет запрограммировать его без подключения к ПК, а также MPU6050 в качестве датчика. Запрограммировать его можно с помощью собственной прошивки, но для этого понадобится ISP программатор AVR, так как он не имеет выходов на плате. Еще он дешев, требует ручной настройки и прекрасно подходит для опытных пилотов.
KKMulticontroller
Это что-то уникальное в линейке контроллеров! В его основе Atmel AVR (168p), что хорошо, вот только думаю контроллер больше не поддерживается, так как их сайт закрыт. Возможно они перешли на 32-битные квадрокоптеры или что-то еще. Сам контроллер устарел, использует Murata Gyros для ориентации положения в пространстве, датчики не взаимосвязаны, гироскоп аналоговый, для настройки используются навески на стрелы, то есть все просто, но старо…
Для своей мозгоподелки я взял OpenPilot CC3D из-за простоты его настройки.
Шаг 7: Пульт управления
Управляется самоделка , естественно, беспроводным пультом управления. Их выбор достаточно большой, от дорогих — Futaba, Spektrum, до дешевых — Turnigy и Flysky.
Количество каналов пульта означает количество передаваемых сигналов управления, нам нужно как минимум 4 канала:
Дроссель
Yaw (вращение относительно оси Z)
Pitch (вращение относительно оси Y – ось проходящая через левую и правую стороны)
Roll (вращение относительно оси X — ось проходящая через перед и зад коптера)
В дальнейшем, для использования на квадрокоптере-самоделке видеокамеры понадобятся еще каналы, поэтому я выбрал 6-ти канальный Flysky. Это дешевый пульт, но для полетов большой дальности он не подходит. Итак, по своим бюджетным возможностям выбираем пульт для поделки .
Шаг 8: Монтаж контроллера полета
Пульт и контроллер полета выбраны, осталось закрепить этот контроллер на раме квадрокоптера, добавить батарею и приступить к калибровке мозгоподелки
. Сверху рамы крепим контроллер на хомуты-стяжки, при этом стрелка на контроллере расположена по оси X. Еще момент, для гашения вибраций моторов между рамой и контроллером помещаем обычную губку.
Шаг 9: Подключение и настройка электроники
По инструкциям подключаем контроллер полета, регулятор скорости и пульт управления. И поможет вам в этом следующее видео:
А если у вас пульт Flysky, то и это видео:
Шаг 10: Тестирование
Прежде чем приступить к первому полету, нужно протестировать все компоненты, используя систему контроля OpenPilot GCS. Она имеет дисплей, с помощью которого удобно тестировать датчики и остальные компоненты. Итак, снимаем пропеллеры и с пульта проверяем функционирование всех частей самоделки .
Я еще проверил диапазон пульта размещая квадрокоптер рядом и на значительном расстоянии. А правильное функционирование пропеллеров можно узнать по характерному звуку при их вращении.
Шаг 11: И наконец: полет
Квадрокоптер, в принципе, опасное устройство, которое при неправильном использовании может нанести серьезный ущерб, поэтому будьте осторожны и ответственны при работе с ним!
К низу рамы подвешиваем батарею, подключаем ее и располагаем поделку на открытом месте. Затем с безопасного расстояния от квадрокоптера начинаем постепенный запуск мозгоподелк и. Если вы чувствуете, что поделка при подъеме сваливается, плывет в сторону, то откорректируйте это навесками на соответствующие стрелы. Добившись стабильного подъема, проверьте, как квадрокоптер реагирует на команды пульта, и настраивая значения PID, получите желаемый отклик.
А теперь поздравляю, в с нуля создали своими руками собственный квадрокоптер!
