Гоночные квадрокоптеры своими руками

Как построить гоночный коптер и не устать

Многих интересует тема строительства мультироторных гоночных квадрокоптеров на раме ZMR250, но как только начинаешь исследовать тему, то обнаруживается просто тонна специфической информации, которая может только отпугнуть новичков, но никак не помочь при этом.

В этой статье я хотел бы поделиться тем, что на мой взгляд будет самый правильным и самым простым шагом к тому, чтобы начать летать на этих диких аппаратах.

Что такое гоночные квадрокоптеры

Это совершенно отдельный класс летающих аппаратов. К их основным особенностям можно отнести:

• Небольшие размеры. Название ZMR250 означает, что у диагональный размер аппарата 250мм. Вес без аккумулятора и камер обычно не превышает 400 грамм
• Минимальная активная стабилизация
• Нацеленность на агрессивную манеру управления и постоянное движение, а не зависание на месте
• Может нести аппаратуру FPV и пишущую экшн-камеру
• Прочная конструкция, рассчитанная на множественные падения

С инженерной точки зрения он достаточно прост и предоставляет максимум контроля пилоту. Он плохо подходит для того, чтобы ставить рекорды дальности, длительности или высоты полетов. Сделать с него хороший снимок с высоты птичьего полета очень трудно. Зато вы получите массу удовольствия от процесса пилотирования и сможете снимать головокружительные видео!

Что потребуется для строительства

Готовый набор

По набору конкретного железа у каждого опытного пилота будет свое мнение. Рам, регуляторов оборотов, двигателей, полетных контроллеров, аппаратур радиоуправления, аккумуляторов и т.д. огромное множество и каждый будет советовать вам что-то свое.

Я искренне считаю, что чем разбираться во всех этих мнениях, проще купить готовый набор и вы получите 80% того, что имеют продвинутые пилоты! Размышляя таким образом я залез на aliexpress и приобрел самый дешевый набор комплектующих, который смог найти.

По существу, в нем есть все, что нужно для строительства за исключением аккумуляторов и аппаратуры радиоуправления. То есть за эти деньги вы получаете раму, набор регуляторов двигателей, сами двигатели, полетный контроллер и еще некоторые мелочи.
Итого $70.

Аккумуляторное хозяйство

Для коптера потребуются LiPo-аккмуляторы. Двигатели из моего набора потребляют не очень много и я решил летать на тех, которые у меня уже были — 2200mAh, 3S, 20-30C. Если у вас уже есть подобные аккумуляторы, то можно не покупать другие. Если у вас нет никаких, то на алиэкспрессе купить их будет трудно, но можно. Я бы рекомендовал приобретать аккумуляторы у проверенных поставщиков. Например,вот такие. Их лучше брать два.

К ним потребуется специализированный зарядник. Самый народный — iMAX B6. Обратите внимание, что он питается не от сети, а от блока питания 12В. Также потребуется недорогой тестер для контроля состояния аккумуляторов.

Итого $54. Еще раз напомню, что аккумуляторы можно будет использовать и для других целей.

Аппаратура радиоуправления

Опять же, если у вас никакой пригодной аппаратуры, то имеет смысл взять набор, в который сразу входит передатчик. Например, вот такой за $109.

Если вы хотите все-таки купить систему РУ отдельно, то самый минимальный вариант, это, наверное FlySky за $44. Мы же используем один из самых распространенных, но более дорогих пультов Turnigy 9x, который стоит около $70 + доставка.

Винты

Очень короткий, но важный пункт. Они будут ломаться постоянно, почти при каждом краше, которых будет много. Для первых полетов я бы купил просто пять комплектов самый дешевых винтов по $2.2.

Итого

В конечном итоге, если у вас до этого ничего не было, самый минимум вложений, это около $175. Я уверен, что это отличный старт для начала освоения тематики гоночных коптеров в целом.

Сборка коптера

В этом нет ничего сложного и даже человек с минимальными навыками пайки сможет справиться.
На первом этапе собирается рама, устанавливаются двигатели и регуляторы оборотов. Вот так в итоге должно получиться:

Самое главное, что видно на этой фотографии это то, что левый передний и правый задний двигатель должны вращаться по часовой стрелки (они будут обозначены черными гайками зажима винтов). Правый передний и левый задний двигатели должны вращаться против часовой стрелки и у них будет серебристая гайка. У этих гаек, кстати, направление резьбы препятствует их раскручиванию.

Теперь поговорим подробней о подключении двигателей.

Сделать все это можно по-простому, спаяв провода моторов и регуляторов хода (ESC), но мы решили укоротить их. Для этого сначала снимается термоусадка со всех регуляторов.

На одной стороне сам контроллер, а на другой стороне ключи с радиатором. Штатные провода мы отпаяли, обрезали провода двигателей на нужную длину и затем запаяли их на плату.

В этот момент необходимо проверить, что подключенный двигатель крутится действительно в правильном направлении. Вот как это сделать:

• Снимите с двигателя винт, если он был установлен!
• Рама проводит ток, поэтому обеспечьте изоляцию ESC от рамы
• Подключите регулятор оборотов к каналу газа приемника системы РУ и включите пульт
  Опустите стик газа в нижнее положение
• Подключите питание ESC, соблюдая полярность
• Добавляйте понемногу газ, пока двигатель не начнет крутиться
• Если двигатель крутится не в ту сторону, то необходимо поменять местами два любых провода двигателя

После того, как работоспособность двигателя проверена, можно надевать на регулятор оборотов термоусадочную трубку.

Обратите внимание, что мы не стали использовать плату распределения питания из комплекта. У нас был в запасах тонкий фольгированный стеклотекстолит, из которого мы вытравили простую коммутационную плату.

На этой плате должны соединяться все плюсовые и минусовые провода регуляторов оборотов с плюсовыми и минусовыми проводами разъема аккумулятора соответственно. Эту плату необходимо изолировать и мы сделали это при помощи обычного лака для ногтей:

Приемник нашей аппаратуры достаточно большой:

Мы решили снять с него корпус, отпаять от него старые провода и припаять провода от двигателя напрямую к плате. На первых шагах проще этого не делать, чтобы не допустить лишних ошибок. Теперь мы готовы установить полетный контроллер и подключить к нему регуляторы оборотов с приемниками. При его установке обратите внимание внимание на стрелочку, указывающую напрвление «вперед».

Порядок подключения каналов к приемнику не имеет значения, это можно (и нужно) будет указать позже, при настройке. Важно только правильно подключить питание приемника. В комплекте с полетным контроллеров прилагается кабель с разъемом для приемника. В этом кабеле первый провод должен быть черным и его следует подключить к минусу питания приемника. Второй кабель красный и его надо подключить с плюсу питания приемника. Остальные провода просто подключите по порядку ко всем каналам приемника (минимум к первым четырем).

Перед подключением регуляторов необходимо сделать еще одно. В эти регуляторы встроены стабилизаторы для питания полетного контроллера и не нужно подключать все их сразу. Надо выбрать один и оставить его разъем подключения к контроллеру без изменения, а на всех остальных извлечь средний провод и изолировать его. Посмотрите как это сделано на фото выше.
Регуляторы оборотов подключаются очень просто. Левый передний к первому каналу (самый левый разъем на фото), а дальше по часовой стрелке: правый передний ко второму, правый задний к третьему и левый задний к четвертому.

Теперь все необходимые элементы собраны воедино:

Осталось только надеть верхнюю крышку. Мы сразу распечатали держатель камеры для нашей SJ4000. Силиконовые демпферы обязательно надо дублировать хомутами, иначе камера слетит с коптера при падении.

Настройка

Для настройки CC3D используется программа Libre Pilot (скачать). Вообще, настройка по-настоящему сложный и длительный процесс, на который в перспективе уйдет очень много времени и это будет продолжаться вместе с ростом ваших навыков.

С другой стороны, на начальном этапе, когда у вас нет никаких навыков, достаточно пройти по шагам Setup Wizard’а и уже можно будет летать! Я не буду приводить здесь целиком комикс с окнами, но если есть желание вы можете найти здесь.

Полеты

Должен сказать, что летать на нем очень сложно и потребуется много часов тренировок. Время полета очень маленькое, удержать на месте очень сложно, но это ничуть не портит ощущения от управления! Даже такой недорогой коптер получается очень быстрым и резким. Кроме того, его гораздо проще взять с собой, например, на природу.

FPV и улучшения

Должен признаться, что после нескольких первых полетов становится понятно, что лучше всего он подходит для полетов от первого лица. Система FPV позволит не ограничиваться зоной видимости и сильно добавит остроты вашим полетам. Но удовольствие это дорогое.

От нее требуется передача на приличное расстояние с минимальными задержками. При этом разрешение не так важно, ведь коптер легко сможет нести еще и основную пишущую камеру. Состоит такая система из камеры, OSD (модуль, подмешивающий телеметрию в видеосигнал), передатчика, приемника и монитора. Какие из этих блоков могут быть, конечно, совмещены. Я купил комплект, который обошелся мне примерно в $100. Но я думаю, что не стоит на первом же этапе сразу покупать FPV-систему.

Коптеры такого класса это вообще очень увлекательное занятие, как с точки зрения полетов, так и с точки зрения строительства. Постоянно приходится решать небольшие несложные задачи, связанные с подбором комплектующих, снижением веса, настройкой и т.д. Отличный способ коротать долгие домашние вечера и прекрасный повод выбираться на природу!

Источник

Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке

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!

Варианты

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»

Такой комплект 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, кто хочет углубиться в тему и поковыряться в своём БПЛА.

С нуля

Это выбор продвинутых юзеров. Строить коптер с нуля — значит самостоятельно подбирать оптимальные компоненты, разрабатывать и изготавливать раму и так далее. Это сложный, но очень интересный путь, особенно, если не брать готовый модуль управления, а попытаться использовать Arduino 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).

Также рама может быть оснащена складными лучами, но это уже очень дорого, и не очень нужно. Можно попробовать реализовать это самостоятельно.

Особенности при выборе компонентов

Моторы

Моторы советую брать чуть помощнее, 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.

Пропеллеры

Это тема достаточно объёмная. При выборе винтов 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 спортивный мини дрон (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 оборотов

Они 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

Необходимая батарея рассчитывается при помощи калькулятора. Он учитывает много параметров, включая вес самого батарейного блока. Дешёвки снова не советую брать. Горит красиво, но слишком быстро. Если коптер – грузовой, и оснащён мощными моторами и прочим навесным оборудованием с высоким потреблением энергии, то не забудь проверить, хватит ли мощности аккумуляторов.

Камера

Ух, вот это самая жесть. Камера не всегда нужна, но если она нужна, то нужно внимательно подойти к её выбору. 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:

• L — Область обзора камеры на расстоянии D
• Α — Угол обзора камеры
• D – расстояние до объекта (в нашем случае, до пропеллеров)

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 детали

Сразу 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.

Контроллер

Контроллер, 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, гексакоптер 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 сборке

Давайте 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:

• Каркас квадрокоптера Diatone Q450 Quad 450 V3 PCB Quadcopter Frame Kit 450mm
• Мотор DYS D2822-14 1450KV Brushless Motor. 4 штуки
• Регулятор DYS 30A 2-4S Brushless Speed Controller ESC Simonk Firmware
• Пропеллеры DYS E-Prop 8×6 8060 SF ABS Slow Fly Propeller Blade For RC Airplane
• Модуль управления квадрокоптером KK2.1.5 kk21evo
• Аккумуляторная батарея литий-полимерного типа Turnigy nano-tech 2200mah 4S

90C Lipo Pack

Устройство для зарядки аккумуляторов Hobby King Variable6S 50W 5A

Коннектор для подключения аккумулятора XT60 Male Plug 12AWG 10cm With Wire

Коннекторы 20 Pairs 3.5mm Bullet Connector Banana Plug For RC Battery / Motor

Пульт управления квадрокоптером Spektrum DX6 V2 with AR610 Receiver (в комплекте с приёмником и передатчиком)

Размазываем компоненты по столу ровным слоем, и начинаем.

Этап первый. Сборка

1. Примерно прикидываешь необходимую длину проводов контроллера, прибавляешь небольшой запас «на криворукость» и обрезаешь их до нужной длины
2. Припаиваешь коннекторы к выходам регуляторов, чтобы потом проще было подключать моторы
3. Припаиваешь регуляторы к плате разводки
4. Припаиваешь коннектор аккумуляторного блока к плате разводки
5. Прикручиваешь двигатели на лучи коптера. При установке моторов постарайся не сорвать резьбу
6. Если коннекторов на двигателях нет, то припаиваешь и их
7. Привинчиваешь лучи с двигателями к плате
8. Крепишь регуляторы к лучам дрона. Не важно чем, но удобнее всего пластиковыми хомутами
9. Подключаем провода регуляторов к двигателям в произвольном порядке. Если будет нужно – потом изменим
10. Закрепляешь на корпусе модуль управления (предварительно сфотографировав тыльную часть. Пригодится). Снова хоть на жвачку, но советую пока использовать мягкий двухсторонний скотч
11. Подключаешь регуляторы оборотов к контроллеру. В те порты, которые отмечены (+ — пусто), обычно подключается белым проводом к экрану
12. Остатками скотча закрепляешь приёмник как можно ближе к блоку управления, и подключаешь нужные каналы к нужным портам. Используй документацию своего приёмника и фото тыльной стороны платы, чтобы разобраться какая пачка проводов за что отвечает
13. Подключишь питание устройства от батареи, через коннектор
14. Profit! Ты собрал свой квадрокоптер

Этап второй. Отладка

1. Запускаешь двигатели (тут обычно всё по-разному, так что снова смотри документацию)
2. Немного прибавляешь газ, и смотришь в какую сторону вращаются пропеллеры. Они должны вращаться так, как указано в схеме, которая прилагается к контроллеру. Иначе управление будет инвертироваться. Если что-то не так, то просто переворачиваешь коннектор, который соединяет двигатель и контроллер
3. Когда всё вращается правильно – прикручиваешь верхнюю деталь рамы. Не заталкивай её на своё место. Если она встаёт туго, значит что-то пошло не так. Ослабь нижние винтики, а после установки затяни всё равномерно
4. Закрепляешь блок с аккумуляторами
5. Монтируешь адаптеры для пропеллеров на моторы
6. Устанавливаешь пропеллеры, учитывая направление вращения моторов. Приподнятая часть лопасти должна смотреть в направлении вращения
7. Готово.Твой коптер готов пережить первое включение!

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.

Однако, не стоит переоценивать сложность самоделки. Если нет цели собрать мультикоптер из ПВХ труб на базе ардуино (а такое тоже бывает), то в этом нет ничего, что не смог бы рядовой пользователь. Главное не теряться, читать и спрашивать, если что-то не понятно.

Заключение

Напоследок 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.

Тебе придётся научиться искать информацию, гуглить, и разбираться в массе вещей. Они тебе не пригодятся в жизни, но ими ты не слабо прокачаешь интеллект. Дерзай, учись, развивайся, и не бойся экспериментировать!

Кстати, расскажи в комментах о том, что ты думаешь об этой теме. Также можешь подписаться на наши группы (кнопки внизу). Тебе не сложно — мне приятно. Удачи, пилот, и да прибудет с тобой подъёмная сила.

Источник