Аккумуляторная батарея является одним из важнейших элементов любого летательного аппарата, работающего на электричестве. Именно бортовая АКБ обеспечивает энергией все системы мультикоптера, от нее зависит и продолжительность полета. Основными критериями, определяющими выбор той или иной АКБ, является емкость, токоотдача, внутренняя структура батареи, вес и габариты.
Чаще всего на RC беспилотники устанавливают литий-полимерные (LiPo) аккумуляторы, обладающие значительным структурным разнообразием, достаточно высокой плотностью энергии и большой скоростью разряда при относительно малых размерах и весе. К достоинствам LiPo аккумуляторов можно также отнести отсутствие эффекта памяти, малые токи утечки и широкий диапазон рабочих температур. Из недостатков выделим не слишком большое число рабочих циклов (800-900) и значительную опасность возгорания при перегреве или перезарядке.
Вес и габариты АКБ
При выборе аккумуляторной батареи нужно исходить из параметров самого летательного аппарата. Если вы хотите поменять АКБ на серийном изделии, то габариты батареи должны вписываться в габариты аккумуляторного отсека квадрокоптера. При этом масса беспилотника с обновленной батареей не должна превышать его максимальный взлетный вес. Невыполнение этих требований ведет к перегреву и выходу из строя элементов винтомоторной группы или к установке АКБ вне аккумуляторного отсека. Последнее может нарушить центровку машины, снизить ее управляемость и повысить лобовое сопротивление. Увеличивается и риск нарушения целостности аккумулятора при столкновениях с препятствиями или падениях.
Структура LiPo аккумулятора
Еще одним важным решением является выбор структуры АКБ. Напомним, что LiPo аккумулятор состоит из одной или нескольких ячеек (иногда их называют банками), соединенных последовательно. Каждый структурный элемент обеспечивает номинальное напряжение 3,7 В. Узнать о количестве ячеек (то есть о выходном напряжении всей АКБ) можно по цифровому индексу, нанесенному на корпус батареи перед буквой S. Например, надпись 1S указывает на однобаночную структуру АКБ и выходное напряжение 3,7 В. Обозначения 2S или 3S говорят о наличии двух или трех ячеек и выходном напряжении 7,4 или 11,1 В соответственно.
Уровень выходного напряжения напрямую влияет на предельную скорость вращения установленных на коптере электромоторов. Напомним, что важнейшим параметром электродвигателя является зависимость скорости вращения его вала от питающего напряжения (без нагрузки). Этот параметр называется KV и измеряется в оборотах на вольт. При прочих равных условиях, чем больше выходное напряжение батареи, тем выше предельная скорость вращения несущих винтов квадрокоптера, а значит и скорость всего воздушного судна. Двигатели с высоким KV устанавливают на скоростные машины. Они способны обеспечить необходимую моделям гоночного класса высокую динамику полета без применения сложной (и тяжелой) АКБ. Если выбор делается в пользу продолжительности и плавности полета, то используются двигатели с меньшим KV. Они могут потребовать от бортового аккумулятора несколько большего выходного напряжения. Отметим, что продолжительность пребывания квадрокоптера в воздухе возрастает не за счет увеличения емкости полетной батареи, а за счет снижения уровня выходного тока при выполнении аналогичного объема работ.
Необходимо иметь в виду, что двигатели, ESC и другая бортовая электроника имеют верхний предел питающего напряжения, который не должен нарушаться структурой выбранной пользователем АКБ.
Уровень токоотдачи
Токоотдача отражена на корпусе АКБ в виде индекса, стоящего перед буквой C. Этот параметр демонстрирует допустимую скорость разряда данного аккумулятора. Величина, обратная значению C, показывает минимальное время (выраженное в часах), за которое данная батарея может отдать всю свою энергию. Скажем, значение 20C указывает на то, что соответствующая АКБ может без ущерба для себя разрядиться за 1/20 часа или 3 минуты.
Скорость разряда является одним из самых важных, но часто упускаемым из виду факторов, влияющих на выбор аккумуляторной батареи. Слишком низкая токоотдача может привести к повреждению бортового аккумулятора, а батарея с излишне высоким индексом C является более тяжелой и способна ухудшить полетное время.
Чтобы определить оптимальные параметры батареи нужно знать сумму токов, потребляемых всеми системами летательного аппарата. Расчеты упрощает тот факт, что суммарное потребление электронных систем квадрокоптера пренебрежимо мало по сравнению с потреблением его силовой установки.
Допустим, на квадрокоптере установлены двигатели, каждому из которых необходим ток 15 А. Имеется батарея 5100 мАч 10C. Вопрос: подойдет ли она для данного БПЛА?
Суммарное потребление четырех двигателей равно 60 А. Выходной ток аккумуляторной батареи можно получить умножением емкости, выраженной в Ач, на числовой коэффициент C. Умножаем 5,1 Ач на 10, получаем 51 А. Вывод: батарею использовать нельзя .
Отметим, что батареи малой емкости обычно имеют более высокую скорость разряда.
Емкостные характеристики
Емкость LiPo АКБ определяется током, который может полностью разрядить аккумулятор за один час. Например, постоянный ток 1,3 А (или 1300 мА) способен за час истощить LiPo батарею емкостью 1300 мАч.
Изменение этого показателя в большую сторону может увеличить полетное время, но ведет к ухудшению весовых и габаритных характеристик самой аккумуляторной батареи. Отметим, что зависимость времени полета от емкости аккумулятора не является линейной функцией. Наступает момент, когда вес более мощной батареи становится помехой, останавливающей рост продолжительности полета или даже снижающей его.
В общем случае, можно порекомендовать выбирать аккумулятор, имеющий максимально возможную емкость при весовых характеристиках, позволяющих получить взлетный вес квадрокоптера на уровне 70-75% от максимального значения этого параметра.
Соединители
Все полетные батареи LiPo (за исключением аккумуляторов 1S и батарей, имеющих специальный дизайн) выпускаются с двумя наборами проводов и разъемов. Через силовой кабель выполняется подключение батареи к квадрокоптеру или силовому выходу зарядного устройства. Дополнительный балансировочный кабель используется только в режиме подзарядки и позволяет заряжать все ячейки аккумулятора равномерно.
Выбор соединителя для силового кабеля зависит от максимального выходного тока батареи. Наиболее популярными типами силовых разъемов являются XT30, XT60 и XT90, выдерживающие силу тока в 30, 60 и 90 A соответственно. В качестве соединителей для балансировочного кабеля обычно используются разъемы JST-XH.
Количество батарей
Производители некоторых премиальных квадрокоптеров устанавливают на свое изделие две одинаковые аккумуляторные батареи, соединенные параллельно. При создании собственных моделей аналогичным образом могут поступать и любители.
У такого подхода есть свои плюсы и минусы. Во-первых, дублирование источника питания повышает надежность всего летательного аппарата. Во-вторых, увеличивается общая емкость двойной АКБ. Кроме того, параллельная зарядка двух батарей уменьшает время подготовки к полету. В то же время, применение двух батарей чревато превышением допустимого взлетного веса и увеличением расходов на приобретение дополнительного оборудования.
Бренды
Очень хорошую репутацию среди пользователей завоевали аккумуляторные батареи Kokam, Thunder Power, Gens Ace, Turnigy и Zippy.
- Лидерами продаж являются аккумуляторы Kokam и Thunder Power . Первые из них устанавливаются на легкие квадрокоптеры, а вторые - на средние и большие летательные аппараты. Такое распределение обусловлено номенклатурой выпускаемых АКБ.
- С точки зрения производительности и качества одним из лучших является бренд Gens Ace . Единственным недостатком этих аккумуляторов является их сравнительно высокая цена.
- Жизненный цикл аккумуляторов Turnigy не столь продолжителен, как у Gens Ace. Популярность Turnigy базируется на хороших качественных показателях при относительно низкой стоимости. Кроме того, под этим брендом выпускаются довольно хорошие зарядные устройства.
- Батареи Zippy показывают очень хорошее соотношение цены и качества. Этот один из самых дешевых брендов вполне справляется с поставленными перед ним задачами, демонстрируя при этом неплохую производительность и долговечность. АКБ Zippy можно порекомендовать новичкам или создателям бюджетных квадрокоптеров.
Купить аккумуляторную батарею можно здесь: В магазин
Надеемся мы помогли вам разобраться в характеристиках АКБ и вы сделаете правильный выбор.
Беспилотные летательные аппараты (дроны) – это высокотехнологичная дорогостоящая техника. Однако вполне доступными видятся «беспилотники» любительского уровня исполнения. Не случайно последние годы быстро набирают популярность среди обывателей небольшие дроны, в том числе собранные своими руками. Новая, так называемая технология FPV (First Person View) – вид от первого лица, даёт уникальный опыт полёта каждому желающему. Радиоуправляемый авиамоделизм всегда имел спрос молодёжного социума. Появление дронов лишь подстегнуло этот спрос, легко удовлетворяемый, если купить готовую летающую машину, либо собрать дрон собственными руками.
Квадрокоптер (дрон) — конструктивное исполнение беспилотного летательного аппарата, принадлежащего к числу наиболее популярных проектов авиамоделизма.
Самый простой способ обзавестись БПЛА – просто взять и купить квадрокоптер (дрон) , благо рынок (включая сеть Интернет) свободно предоставляет такую возможность.
Однако для большего интереса и с целью лучшего понимания – что такое дрон, практичнее и экономичнее собрать квадрокоптер своими руками (DIY – Do It Yourself), к примеру, из набора готовых деталей. Более серьёзный вариант – сборка квадрокоптера (дрона) с нуля – используя минимум готовых компонентов.
Что потребуется для сборки квадрокоптера (дрона)
Прежде чем начинать сборку беспилотника собственноручно, потребуется определиться с компонентами для создания квадрокоптера (дрона). Поэтому рассмотрим список базовых компонентов, составляющих (дрона):
Рама квадрокоптера
Раму дрона (квадрокоптера) допускается строить, используя разные материалы:
- металлические,
- пластиковые,
- деревянные.
Если выбор пал на деревянную раму дрона (как самую простую с точки зрения технологии), понадобится деревянная доска толщиной около 2,5-3,0 см., длиной 60-70 см.
Доска разрезается таким образом, чтобы получились две планки длиной 60 см и шириной 3 см. Эти две планки — структура будущего квадранта квадрокоптера.
Структура рамы дрона выстраивается простым пересечением двух деревянных планок под фрейм-фактор «X». Полученную раму усиливают прямоугольной деталью – сшивкой, в центральной части. Размер прямоугольника составляет 6 × 15 см, толщина 2 мм. Материал тоже дерево.
Классическая конфигурация рамы квадрокоптера (дрона), которая применяется в большинстве случаев сборки своими руками. Показан вариант с установленными двигателями и контроллером
Не исключаются другие размеры рамы квадрокоптера (дрона), отличные от заявленных, но не следует забывать о соблюдении пропорций. Соединение частей рамы обычно выполняется гвоздями и клеем.
Вместо дерева допускается применить металл или пластик тех же размеров. Однако способы соединения планок будут уже иными.
Ниже список готовых карбоновых рам квадрокоптеров (дронов), имеющихся в продаже на рынке:
- LHI 220-RX FPV
- Readytosky FPV
- iFlight XL5
- RipaFire F450 4-Axis
- Usmile X style
- Readytosky S500
Двигатели, модули ESC, пропеллеры
Под изготовление классического квадрокоптера (дрона) необходимо иметь 4 двигателя. Соответственно, если задуман проект октокоптера, потребуется уже восемь двигателей.
Один из вариантов изготовления пропеллеров моторов квадрокоптера (дрона). Материалом выбран жёсткий пластик, учитывая малые габариты конструкции На русском языке модуль ESC (Electronic Speed Controllers) квадрокоптера называют – контроллер скорости. Это не менее важная часть беспилотного летательного аппарата, чем электромотор.
Модули ESC отвечают за корректную передачу мощности моторам дрона. Количество модулей квадрокоптера соответствует числу электромоторов.
- Emax RS2205 2600KV Brushless Motors
- DLFPV DL2205 2300KV Brushless Motors
- Gemfan GT2205 2650KV Brushless Motors
- HOBBYMATE Quadcopter Motors Combo
- 35A ESC BlHeli32 32bit DSHOT1200
- Thriverline Sunrise ESC 20A BLHeli-S
Пропеллеры можно купить металлические 9-дюймовые. Эти изделия по доступной цене свободно приобретаются на рынке.
Металлические конструкции прочны, не поддаются изгибу при высоких нагрузках в процессе полёта. Однако для более высокой производительности винтов – лучший вариант карбоновые пропеллеры. Например, эти:
- BTG Quick Release Carbon Fiber Reinforced Propellers
- Performance 1245 Black Propellers MR Series
- YooTek 4 Pairs Foldable Quick Release Propellers
- Myshine 9450 Self-tightening Propeller Props
- Jrelecs 2 Pairs Carbon Fiber Propellers
Электроника и модуль питания
Набор электроники дронов (квадрокоптеров) традиционно состоит из контроллера полёта и беспроводной системы управления. Сюда же можно отнести и модуль питания, так как большинство питающих модулей наделяются электронной системой мониторинга АКБ.
Состояние заряда аккумулятора – важный момент полёта. Трудно представить, что станется с аппаратом, если АКБ разрядится, к примеру, во время полёта над водоёмом.
Контроллер полёта поддерживает стабильность полёта квадрокоптера, путём обработки данных относительно направления и силы ветра, а также многих других параметров.
Контроллер полёта на чипе STM32F103C8T6: 1, 2 — пищалка (+; -); 3 — поток; 4 — RCCI; 5 — корпус; 6 — 5 вольт; 7 — батарея; 8, 9 — UART TX, RX; 10 — индикатор полосы; 11, 12, 13, 14 — моторы; 15 — PPM Контроллер, как правило, оснащается так называемой «прошивкой» — микросхемой памяти, куда записываются базовые сведения для чипа, подобного микроконтроллеру фирмы AVR.
Контроллер полёта можно купить в готовом варианте, но не исключается также сборка схемы своими руками. Правда, для второго варианта необходимо иметь навыки электронщика и соответствующие . Поэтому проще всё-таки воспользоваться готовыми решениями. Например, одним из следующих:
ArduPilot – качественный контроллер (дорогостоящий), предназначенный для летательных аппаратов беспилотного управления. Прошивка отличается наличием полностью автоматизированных режимов полёта. Система обеспечивает высокие технические характеристики.
OpenPilot CC3D – система на базе Digital Motion Processor, наделённая целым семейством датчиков организации полёта. Включает в состав трёхкоординатный акселерометр и гироскоп. Проект достаточно легко настраивается и устанавливается. Имеется руководство пользователя.
NAZE32 – тоже достаточно гибкая и мощная система, но видится несколько усложнённой в плане настройки. Оснащается продвинутой программой прошивки.
KK2 – одно из популярных решений, которое часто выбирают начинающие, так как контроллер относительно недорогой и оснащается ЖК-дисплеем. Основой схемы является микроконтроллер AVR одной из последних модификаций. Схемой предусматривается подключение датчиков MPU6050. Однако настройка только ручная.
Беспроводная система дистанционного управления состоит из передатчика и приёмника радиосигналов. Посредством системы ДУ осуществляется не только управление полётом, но также управление положением , установленной на дроне.
Пульт управления дроном (квадрокоптером) в классической вариации передатчика радиосигнала с возможностью мониторинга через ЖК-дисплей Здесь, как правило, используются исключительно готовые решения. Например, любая из систем ДУ в списке ниже:
- Futaba 10JH 10-Channel Heli T-FHSS Computer Radio System
- Turnigy 9xr PRO Radio Control System
- Spektrum DX8 Radio Transmitter
- YKS FlySky FS-i6 2.4GHz 6 Channels Radio Control System
Сборка дрона (квадрокоптера) своими руками
На созданной раме устанавливаются электродвигатели. Возможно, придётся рассчитать местоположения моторов и просверлить в раме отверстия под крепление, если нет иных вариантов.
Примерно по такой механической схеме рекомендуется закреплять электромоторы на раме квадрокоптера (дрона). Правда, многое в креплении зависит от материала рамы Затем монтируются контроллеры скорости. Традиционно эти модули устанавливаются на нижней плоскости рамы. Контроллеры скорости через ленточные кабели соединяются непосредственно с двигателями.
Далее на раму добавляется посадочный модуль – часть конструкции, предназначенная для организации «мягкой» посадки дрона. Исполнение этого конструктивного элемента должно предусматривать смягчение ударов при посадке на твёрдую почву. Конструкции возможны разного плана.
На следующем шаге монтируется контроллер полёта. Месторасположение этого модуля не критично. Главное, чтобы обеспечивалась защита электроники и бесперебойная работа.
Полёта дрона соединяется по прилагаемой схеме к модулю (приёмнику) дистанционного пульта управления и к электронной плате регулировки скорости моторов. Все соединения делаются посредством надёжных разъёмов, а наиболее важные точки «садятся» на оловянную пайку.
В принципе, основная сборка на этом завершается. Но спешить закрывать дрон корпусом не стоит. Необходимо протестировать все системы – датчики и другие компоненты квадрокоптера, используя для этого специальный софт OpenPilot GCS (CC3D и GCS). Правда, релиз программы довольно старый и новыми разработками может не поддерживаться.
После теста собранный аппарат – беспилотный квадрокоптер готов к полёту. В дальнейшем дрон несложно модернизировать — оснастить видеокамерой и прочими устройствами, расширяющими функциональность.
Первые испытания летательного аппарата мультикоптера произошли еще в 1922-ом, но только во второй декаде XXI в. этот тип компоновки начал с внушительными темпами набирать популярность. В сравнении с другими радиоуправляемыми моделями квадрокоптеры пользуются большим спросом, вероятно, потому что имеют практическое назначение: как минимум, съемка красивых кадров с воздуха.
Следуя запросам потребителей, производители наводняют рынок обилием моделей различной конфигурации с разнообразными характеристиками. Многие покупатели предпочитают RTF (ready-to-fly, готовый к полетам) наборы, которые способны подниматься в воздух после несложной калибровки.
Но легкие пути нужны далеко не всем. Особое удовольствие можно извлечь, собрав квадрокоптер с ноля своими силами. Степень сложности варьируется от наборов со всеми необходимыми деталями для сборки до самостоятельно выбора каждого компонента, проверки их совместимости, сборки и настройки собственного БПЛА.
Собрать квадрокоптер имеет смысл и при наличии специфических сценариев применения, к которым заводские модели не приспособлены. Или собрать самому аппарат для обучения полетам, который не жалко будет разбить. Подробный чертеж для этого не понадобится, достаточно эскиза, на котором отмечены все элементы.
Базовые узлы и компоненты
Чтобы построенный аппарат был способен подниматься в воздух хотя бы в теории, а сборка квадрокоптера своими руками доставляла удовольствие, необходимо приобрести ряд соответствующих компонентов:
- Полетный контроллер – «голова» будущего БПЛА, в которой установлены все базово необходимые датчики, а также программное обеспечение для обработки их показаний, а заодно и команд, приходящих с пульта управления, контроля скорости вращения каждого двигателя. Это самый дорогой компонент, который придется покупать, чтобы собрать квадрокоптер.
- Раму продвинутые моделисты делают самостоятельно из тщательно выбираемых материалов (алюминий, пластик, дерево, карбонат или их комбинации). При недостатке опыта или инженерных познаний, если проекту больше подходит готовая рама или нет ни желания, ни времени проектировать квадрокоптер и его части самому, то на помощь придут готовые рамы, производимые в широком спектре размеров.
- Двигатели лучше выбрать бесколлекторные – они несколько дороже, но гораздо надежнее коллекторных. Для полетов необходимо вращение со значительной скоростью, поэтому отсутствие коллектора положительно сказывает на сроке эксплуатации. Приобретается не менее 4 (или 8, если нужен октокоптер), если бюджет позволяет, то с 1-2 запасными.
- Контроллеры двигателей это платы, регулирующие скорость вращения каждого двигателя и питающие его, будут смонтированы на «лучах» корпуса. Их количество соответствует количеству двигателей.
- Пропеллеры или движители следует выбирать с особым вниманием, ведь размер должны подходить к габаритам будущей рамы, независимо от того, что она самостоятельно построена или куплена.
- Плата распределения питания предназначена для разводки питания с аккумулятора на контроллеры оборотов двигателей. Как правило, каждый покупной корпус снабжается небольшой платой, куда можно припаять вводы со всех котроллеров, а затем аккуратно их запитать. При желании можно заказать более продвинутый вариант основной платы питания если ваша схема квадрокоптера предполагает особенности компоновки.
- Покупка аккумуляторов – один из самых непростых моментов подбора запчастей. Тип подходящего элемента питания полностью зависит от целевого назначения создаваемой модели. Для быстрых моделей лучше брать небольшие батареи с высокими показателями KV (количество оборотов в минуту × Вольт), а для тихоходных аппаратов для съемок в приоритете соотношение емкости и веса, ведь перегружать конструкцию нельзя в любом случае. Полезное дополнение – монитор заряда батареи. Не обойдется и без специального балансирующего зарядного устройства для выбранного типа аккумуляторов (литий-ионные или литий-полимерные).
- Пульт управления с модулем ресивера, который подключается к полетному контроллеру, чтобы аппаратом можно было управлять. От типа пульта управления зависит комфорт управления и некоторые другие доступные функции.
- Дополнительные опции выбираются в зависимости от назначения будущего аппарата. Так, на дроны для съемки часто крепят стабилизаторы камер, а гоночные невозможны без комплекса FPV (first person view, вид от первого лица).
Инструментов для сборки понадобится немного – отвертка для сборки рамы, паяльник и, естественно, навыки работы с ним.
Недостаток последнего несложно устранить в процессе сборки, благо, «высший пилотаж» владения паяльной станцией не нужен. И лучше использовать паяльники с тонким жалом.
Чертежей квадрокоптеров в полном смысле этого слова не существует, да они и не нужны. Сборка из модулей исключает подобную потребность. С расходными материалами все немного сложней. Чтобы собрать квадрокоптер своими руками понадобятся:
- Фиксатор резьбы, чтобы ни один из винтов не выкрутился от полетных вибраций.
- Термоусадочная изоляция на каждое место пайки.
- Полимерные затяжки-хомуты для фиксации элементов на корпусе.
- Гидроизолирующий состав для печатных плат.
- Коннекторы типа «банан» для двигателей.
Ничто не помешает внести необходимые правки и доработки в конструкцию в процессе сборки или летных испытаний. Может для поставленных целей лучше собрать октокоптер своими руками. При наличии внимательности и осторожности даже самые технически неграмотные любители аппаратов смогут построить летающего дрона. Более того, летные испытания в дальнейшем выявят все недостатки, которые устранятся. В результате должен получится идеальный персональный дрон. Главное – четко представлять сценарий его применения.
Процесс сборки
Существует масса вариантов компоновки и конструкции мультикоптеров, но наиболее распространены именно модели с четырьмя винтами. Поэтому сборка такого квадрокоптера послужит примером для поэтапного обзора процесса сборки. В процессе можно опираться на примерные чертежи квадрокоптеров из сети или составленные самим.
1: Строим раму
Независимо от габаритов или назначения каждый дрон должен иметь раму, каркас, несущую основу. Сборка готовых рам не должна вызывать сложностей ввиду того, что они снабжаются подробными инструкциями и всем необходимым крепежом.
А чтобы собрать раму самому, придется проявить конструкторские способности. Самостоятельно изготовленная рама квадрокоптера из металла, пластика, металлопластика или дерева должна быть достаточно прочной. К примеру, толщина деревянных частей каркаса, изготовленного своими руками, должна быть не менее 30 мм. Сборка своего квадрокоптера на недостаточно прочной раме – пустые усилия, потому что он будет часто ломаться.
В любом случае на выходе должно получиться заданное количество лучей одинаковой длины, которые несут на себе моторы и крепятся к центральной несущей пластине. На ней же установлены посадочные опоры или «ноги». В некоторых вариантах компоновки ноги «растут» из-под двигателей. Все зависит от особенностей, продиктованных чертежом квадрокоптера и его рамы.
2: Монтируем силовой агрегат и пропеллеры
Двигатели, их контроллеры и пропеллеры играют ключевую роль в скорости, маневренности и других характеристиках полета. Поэтому следует выбирать продукцию брендов, тесно работающих в сфере квадрокоптеростроения, а не кого-нибудь, кто оказался в этом сегменте рынка случайно.
Моторы для одного проекта должны быть одной модели от одного производителя.
Да, движение происходит за счет разницы в скорости их вращения, но она должна быть строго контролируемой. Разношерстная компания двигателей нарушала бы баланс. Крепятся винтами на наружные концы «лучей».
После двигателей на плоскости их опор размещаются контроллеры оборотов и фиксируются стяжками. Соединение контроллеров с двигателями, также как с распределительной платой, осуществляется путем прямой пайки и коннекторов. При желании и бюджетных возможностях можно использовать контроллер 4-в-1, но тогда немного изменится схема компоновки квадрокоптера. В итоге получится почти готовый коптер, которому не хватает только полетного контроллера.
3: Устанавливаем «мозги»
Полетный контроллер, как правило, монтируется в верхней части каркаса аппарата, над распределительной платой и отсеком для батареи. Компоновку допустимо изменять, но стоит помнить, что чем ниже центр тяжести, тем устойчивей аппарат.
Для минимизации влияния вибраций на работу полетного контроллера, его монтажная площадка часто крепится на резиновые проставки или используются более хитрые системы гашения вибраций. На этапе проектирования это хорошая возможность блеснуть инженерной смекалкой, не нанеся непоправимого вреда всей конструкции.
Только после того, как контроллер будет установлен, можно размещать оставшиеся узлы и модули: ресивер от пульта управления, GPS-датчик, магнитный компас, камеру, подвес и прочее.
И только размещать на корпусе, подключение допустимо только после первичной калибровки полетного контроллера.
Различные производители выпускают разные контроллеры, пульты управление и другие компоненты. Поэтому их калибровка – сложный и вариативный процесс, достойный отдельного рассмотрения.
Чтобы собрать квадрокоптер своими руками в домашних условиях, следует сначала разобраться в базовых компонентах квадрокоптера.
Детали для сборки квадрокоптера
- Каркас квадрокоптера Diatone Q450 Quad 450 V3 PCB Quadcopter Frame Kit 450mm (последние три цифры в названии Q450 указывают на расстояние между моторами в мм по диагонали). Представляет собой корпус летательного аппарата, который будет использован для монтажа всего прочего оборудования и электронной начинки. Состоит их 4 лучей и печатной платы. Вес 295 грамм.
Banggood.com
Цена 922 руб.
- Мотор DYS D2822-14 1450KV Brushless Motor. 4 штуки.
Продается в интернет-магазине Banggood.com
Цена 571 руб/шт
- Регулятор DYS 30A 2-4S Brushless Speed Controller ESC Simonk Firmware для регулирования оборотов и контроля скорости. 4 штуки.
Продается в интернет-магазине Banggood.com
Цена 438 руб/шт
- Пропеллеры DYS E-Prop 8x6 8060 SF ABS Slow Fly Propeller Blade For RC Airplane, 4 штуки. Два пропеллера правостороннего вращения и два левостороннего.
Продается в интернет-магазине Banggood.com
Цена 125 руб/шт
- Модуль управления квадрокоптером KK2.1.5 kk21evo. 1 шт.
Продается в интернет-магазине Banggood.com
Цена 1680 руб
- Аккумуляторная батарея литий-полимерного типа Turnigy nano-tech 2200mah 4S ~90C Lipo Pack, необходимо готовить минимум две штуки, а лучше четыре, поскольку они быстро садятся. 1 шт.
Продается в интернет-магазине Parkflyer.ru
Цена 1268 руб/шт
- Устройство для зарядки аккумуляторов Hobby King Variable6S 50W 5A. 1 шт.
Продается в интернет-магазине Hobbyco.ru
Цена 900 руб
- Коннектор для подключения аккумулятора XT60 Male Plug 12AWG 10cm With Wire. 1 шт.
Продается в интернет-магазине Banggood.com
Цена 144 руб
- Хомуты для закрепления проводов на корпусе квадрокоптера. 1000pcs 2.0x100mm Black/ White Nylon Cable Ties Zip Ties. 1 упаковка.
Продается в интернет-магазине Banggood.com
Цена 316 руб
- Коннекторы 20 Pairs 3.5mm Bullet Connector Banana Plug For RC Battery / Motor. Для проводов регулятора. 1 упаковка.
Продается в интернет-магазине Banggood.com
Цена 256 руб
- Лента с липучкой для прикрепления аккумулятора к корпусу квадрокоптера. 1 шт.
Продается в интернет-магазине Banggood.com
Цена 79 руб
- Винты 50pcs Motor Fixing Screws Set for DJI F450 F550 HJ450 550 Quadcopter Multicopter. 1 упаковка.
Цена 217 руб
- Пульт управления квадрокоптером Spektrum DX6 V2 with AR610 Receiver. В одном комплекте поставляются приёмник и передатчик. 1 шт.
Цена 9700 руб
Итого комплект оборудования для сборки обойдется в 20018 руб.
Особенности при выборе компонентов
Базовые характеристики передатчика:
- Режимы Mode1 или Mode2. В первом режиме ручка газа находится справа, во втором режиме ручка газа находится слева.
- Частота передатчика составляет 2,4Ггц.
- Число каналов. Минимум каналов, которые требуются для осуществления управления летательным аппаратом - четыре. Управляющее оборудование от Spektrum DX6 V2 with AR610 Receiver содержит 6 каналов.
Пошаговая инструкция по сборке квадрокоптера своими руками
- Уменьшаем длину проводов на регуляторах. При подсоединении регулятора к моторам длина проводов будет значительно превышать длину луча на котором вся эта конструкция будет крепиться.
- Припаиваем коннекторы к концам проводов на регуляторе чтобы в дальнейшем можно было подключить регулятор к моторам.
- Производим монтаж двигателей - привинчиваем по 1 двигателю на каждый луч.
- Осуществляем сборку рамы. Привинчиваем лучи к плате.
- Подключаем провода регуляторов к двигателям. Кабели регулятора и двигателя соединяются в произвольном порядке. В дальнейшем может понадобиться изменение порядка подключения при окончательной конфигурации беспилотника.
При использовании выделенных регуляторов для каждого двигателя, положительный и отрицательный полюс должны соединяться с контроллером, идя лишь от одного регулятора.
- Закрепляем на корпусе модуль управления двухсторонним скотчем. Его лучше всего расположить в центральной части платформы.
- Закрепляем на корпусе приемник двухсторонним скотчем и подключаем его к модулю управления. Приёмник должен быть расположен максимально близко к модулю.
Назначение каналов описано в руководстве к приёмнику. Обычно их последовательность такова:
- Элероны - канал, отвечающий за левые и правые повороты;
- Элеватор - канал, руководящий направлениями вперёд и назад;
- Газ – канал, управляющий газом. Руководит выполнением взлёта и посадки, а также переменами высоты;
- Рысканье - канал даёт возможность производить вращение квадрокоптера вокруг его оси.
- Запитываем устройство. Подключаем к коннектору аккумуляторную батарею.
Эта операция завершает процесс сборки квадрокоптера.
Наладка
- Производим запуск двигателей. Активация двигателей нуждается в выполнении процесса запуска моторов - арминга. Руководство к эксплуатации подробно рассказывает каким образом этого добиться. Деактивация двигателей требует проведения процедуры дизарминга.
- Включаем слабый газ и убеждаемся, что моторы вращаются. Характер вращения должен быть таким же, как указано на схеме в руководстве к контроллеру. При неправильном вращении двигателя нужно просто поменять местами полюса проводов, идущих от двигателя к контроллеру.
- Привинчиваем вторую платформу к корпусу квадрокоптера.
- Подсоединяем к корпусу ленту с липучкой для крепления аккумулятора.
Сборка квадрокоптера на ардуино своими руками
Заключение
Выполнять самостоятельную сборку квадрокоптера могут лишь те, кому по душе решение сложных проблем. Это должны быть люди, испытывающие наслаждение от хода разнообразных расчётов и процесса сборки устройства.
Достоинство коптера, собранного собственными руками в том, что в любой момент можно произвести его апгрейд, добавляя новое оборудование.
Желание иметь собственный квадрокоптер, вполне понятно, ведь сегодня время, когда мир переживает настоящий бум. Стоимость «хорошего» дрона, оборудованного камерой большого разрешения для ведения видеосъемки, «по карману» не всем.
{ ArticleToC: enabled=yes }
Но, выход есть – квадрокоптер своими руками. Пошаговая сборка кажется сложной только на первый взгляд.
Весь этап изготовления своими руками состоит из:
- сборки рамы;
- закупки необходимых запчастей;
- сборки;
- проведению проводки.
- Изготовление рамы
Ее можно сделать своими руками из фанеры размером 150х150 мм или алюминиевого профиля размером 14х14 мм. Винтами прикручивают по диагонали лучи, длина которых равна 300 мм. Отверстия для моторов можно просверлить уже после того, как квадрокоптер будет собран.
Для посадочных «лыж» подойдет тонкая лента из алюминия. Ее можно выбрать и для изготовления держателя аккумуляторной батареи.
Необходимые запчасти
- аккумулятор для дрона – 8 шт.;
- батарея для аппаратуры;
- зарядка – 1;
- пропеллеры на 10 дюймов;
- плата управления (HK multi-rotor control board 2.1);
- аппаратура Turnigy 9x.
Все вместе обойдет вам примерно в 120 долларов. Но, ждать посылку из Гонконга придется около 20 дней. Плюс к этому 5 дней, пока можно получить импорт. К указанной сумме добавить нужно 3-15 баксов за доставку.
Нужно максимально точно по центру платформы разместить плату управления. Отверстия для нее просверливают через лучи и фанеру. Плата к лучам крепится с помощью саморезов по металлу.
С платой рядом приклеивают приемник, применив сумермегаклей. Им же можно клеить к лучам антенну. Если назначение каналов у него и платы совпадают, их допускается трехжильными шлейфами.
Следующий шаг сборки квадрокоптера своими руками – сверление отверстий для мотора. На лучи нужно на одинаковом расстоянии, взятом в «на глаз», нанести отметку. Двигатель подойдет с расстоянием между центрами отверстий равным 19 мм и внутренней обычной резьбой М3.
Для вала мотора, нужно просверлить отверстие. Рекомендуется его делать сквозным и на всю ширину квадрата, чтобы за края подставки не цепляться:
Прикручиваем выводами моторы к платформе, пользуясь винтами М3 длиной не больше 4 мм, поскольку такой размер имеет профиль. Делают это, чтобы не испортить обмотку, не способствовать межвитковому замыканию в случае повреждения лака на проводе.
Проводка
Теперь пришло время перейти к проводке. Из четырех регуляторов скорости нужно спаять «паука», припаяв провода прямо в гнезда переходников.
Используются разъемные соединения в единственном месте – при соединении «паука» с батареей. Все остальные соединения паяют и затягивают в шнур термоусадочный, чтобы во время вибрации провода не выпали.
Согласно номерам моторов на плате, подключаем сигнальные провода драйверов. Если используется «плюсовая» схема полета, подключать их нужно к штырям М1-М4 (когда научитесь управлять, прошивку можно изменить).
Схема подключения приводится ниже:
В результате получится такой квадрокоптер, сделанный своими руками, весом один килограмм. Можно проводить тестовый полет.
Но, прежде, необходимо зарядить батарею, подключить ее и передатчик. Теперь время нажать вправо и вниз ручку газа. На плате должен загореться красным цветом СИД. Следующий момент – ручка газа передвинута вперед. Двигатели должны заработать, а квадрокопрет «отправиться» в полет.
Это был простой квадрокоптер своими руками. Если же нужно квадрокоптер собрать самому, да еще с камерой, отличался бы который неплохой производительностью и хорошими летными качествами, есть другой вариант. Сборка зависит от конкретной модели, особенностей электроники и числом элементов конструкции.
Детали для дрона своими руками с камерой
К ним относятся:
- двигатель D2822/14 – 4 шт.;
- регулятор оборота – столько же;
- роторы вращения – левые и правые;
- силовой разветвитель, или разъем на 3,5 мм для подключения регуляторов оборотов.
Не обойтись без платы для регулировки квадрокоптера своими руками, подключаемой к компьютеру через USB — MultiWii ATmega32U4. Чтобы запуск состоялся нужны аккумуляторы Nano Tech 2200 30C – 4 штуки, поскольку при использовании одного накопителя время полета будет небольшим.
Для восстановления энергии в них необходима зарядка. Также потребуется для сборки своими руками контроллер, с помощью которого осуществляется регулировка полетом. Для пульта подойдет устройство Turnigy 9x. Улавливать сигналы с его помощью можно на расстоянии 800-900 метров. Передатчик сигнала идет в комплекте с пультом.
Сборка
Как и в первом случае, она начинается с изготовления рамы, для которой взять можно пластиковые трубы. Поскольку вес их небольшой, квадрокоптер будет мобильным, а развиваемая им скорость высокой. К тому же, такой каркас легко починить в случае «аварии».
К углам прямоугольного каркаса крепятся роторы. Конструкцию необходимо оснастить «ногами», к которым прикрепить камеру.
Силиконовые провода помогут подсоединить двигатели к каждому пропеллеру. Аккумулятор с электроникой неплохо закрепить на платформе, установленной в центре рамы. Прежде, чем приступить к монтажу электронной начинки, следует скачать схему подключения, найти которую несложно на форумах. Если нужно, ДУ можно перепрошить с учетом последних обновлений. Там же, на форумах, рассказывают, как перепрошить пульт.
Собрать квадрокоптер своими руками по силам не каждому, поскольку он требует инженерных навыков. Но, если имеется инструкция и схема, процесс по созданию летающего девайся упрощается.
Пошаговая сборка
Люди, желающие собрать своими руками квадрокоптер, стремятся сэкономить, что вполне понятно. Но причина эта не единственная: многих вопрос интересует потому, что их хобби по управлению беспилотником переросло в желание участвовать в гонках и по возможности стать в них победителем. А для этого необходима доработка конструкции.
Сборка из комплекта
Обзаводясь соответствующим комплектом, можно значительно упростить процесс сборки своими руками ЛА.
Стоит он дешевле готового квадрокоптера в разы, поскольку заниматься сборкой, прошивкой, калибровкой и точной настройкой будет пользователь. Основным достоинством комплектов является отсутствие необходимости подбирать чипы, мощность двигателей, вес корпуса.
О сбалансированности, влияющей на поведение квадрокоптера в полете, тоже не стоит беспокоиться – всеми необходимыми параметрами, в том числе запланированной скоростью и временем нахождения в полете он обладать будет.
Комплекты позволяют собирать разборные и монолитные дроны своими руками. Тут решать пилоту, какую он желает иметь конструкцию. Разборными интересуются те, кто предпочитает модели габаритные, но и одновременно легко переносимые.
Но, для заметки: такие модели не отличаются привлекательным дизайном, поскольку внешнего корпуса, выполняющего декоративную и защитную функцию, в комплекте нет.
Как собрать подобную конструкцию своими руками, подробно описано в прилагаемой инструкции.
Как правило, начинается все с установки на пластиковый, карбоновый или металлический экзоскелет моторов. Затем размещаются PIN-кабели, регулирующие мощность моторов. Позже крепят на корпус приемник сигналов и управляющий модуль – мозговой центр.
На завершающей стадии устанавливают светодиоды, фиксаторы, аккумуляторы.
Сборка на этом заканчивается, но начинается самое интересное – прошивка, калибровка устройства и тонкая настройка, занимающая от 30 минут до 3 часов (в зависимости от производителя входящих в комплект деталей). К этому моменту аккумулятор должен быть полностью заряженным.
Сборка квадрокоптера из подручных материалов
Хотя она и популярна среди любителей «полетать» на беспилотниках, стоит признаться, что получить полноценный коптер она не позволяет. Покупать детали придется однозначно, только брать не весь комплект, а самые необходимые: винты, двигатели, аккумулятор, управляющую плату и приемник, управляющую аппаратуру, без которой невозможно управлять устройством.
Чтобы комплектующие в воздухе не развалились, их необходимо закрепить на легком, но прочном каркасе. Для изготовления такого подойти может все: палочки от мороженного, пластиковые бутылки и крышки.
Создавая корпус, нельзя забывать об устойчивости конструкции, собранной своими руками, равновесии, полетных качествах, легкости.
Если знания позволяют, схему можно придумать свою, если нет – найти в Интернет.
Первая сборка, как правило, лишь начало. В дальнейшем она будет многократно дорабатываться.
Есть одна хитрость, помогающая избежать сложных расчетов по балансировке – нужно выбрать конкретную модель, а под нее уже заказывать из базового списка комплектующие.
Главное, указывать правильно детали. К примеру, обязательно должно быть в списке по два мотора левого и правого вращения и соответствующие им винты. Иначе функционировать устройство не будет.
Если есть возможность, стоит заказать деталей больше – на случай замены бракованных (такое бывает). В отличие от продающихся наборов, своими руками (голыми) не получится собрать квадрокоптер.
Потребуются:
- клеевой пистолет;
- отвертка;
- паяльник;
- двухсторонний скотч;
- изолента.
Когда рабочая модель будет готова, настанет время модернизации, в результате которой у квадрокоптера могут появиться светодиоды, антенна, пищалки (биперы) и др., увеличивающие функциональность.
Видео: Квадрокоптер своими руками