1 часть будет посвящена подбору деталей, оборудования, сборке и подключению всех узлов коптера. Программная сторона будет рассмотрена во 2 части.
Сразу отчет о том, что у меня получилось:
На видео заметно, что во время полета у дрона пропали ножки, но об этом позже
Список часто задаваемых вопросов:
В
: Не проще ли купить готовый квадрик и летать?
О
: Проще, только если вы не собираетесь продолжать улучшать свой дрон и строить другие. То есть хотите просто полетать, а не ломать себе голову и тратить дорогое время. Магазинный дрон в любом случае легче в освоении и проще в эксплуатации. В качестве альтернативы могу предложить MJX Bugs 3 . Обзор на него . Цена от ~120$.
В
: Нужно ли паять?
О
: Да, нужно!
В
: Собрать квадрик самому дешевле, чем купить в магазине?
О
: Нет! Считаю это заблуждением. Если вы новичок, а раз вы читаете эту статью, скорее всего так оно и есть, то кроме деталей для квадрокоптера вам понадобится еще уйма всего. Прилагаю список ниже.
Список к покупке:
Для того, чтобы не заморачиваться с подбором основных компонентов, вижу отличную альтернативу в покупке готового набора. Не теряя времени на подбор деталей, вы получите все, что вам нужно.Все, что вы получите в комплекте. На картинке не показаны соединительные провода от контроллера к передатчику
3) Как минимум 2 дополнительных комплекта пропеллеров (в комплекте 4 шт: 2 левых, 2 правых) ~0-100 руб.
Пропеллеры действительно расходный материал при первых полетах, так что лучше взять с запасом. Как ни странно, но с Китая заказывать дороже, да и ждать долго. Максимальный диаметр 5 дюймов. Я купил .
Аккумуляторы с Aliexpress. Оба вышли из строя. У левого отказала вторая банка, у правого - третья.
Слева: аккумулятор для пульта радиоуправления с JR разъемом (черная головка). Справа: аккумулятор для питания квадрокоптера
Крайне не советую приобретать аккумуляторы из Китая: оба аккумулятора, заказанные мной, вышли из строя, то есть перестали выдавать требуемое напряжение (отказало по одной банке). Да, возможно, дело случая, но с другими аккумуляторами таких проблем не было, да и экономия в 150 руб. не стоит риска.
Turnigy 9X c аккумулятором. Сидит очень плотно, крышка закрывается
10) Паяльник само-собой.
Общая стоимость ~11878 - 13217 руб.
Если вы удивлены списком, то стоит заметить, что большая часть всего, что вы купите, послужит вам еще ни один раз.
Также хочу отметить, что цены постоянно меняются, поэтому гарантировать минимальную стоимость по ссылкам я не могу. Уверен, что можно найти дешевле. Я лишь поделился источниками один в один совпадающими с моими.
Сборка
Сборка рамыЕсть вероятность, что комплект деталей вам придет без инструкции по сборке рамы. Так было у меня. Если так и произошло, то собираем по картинке или видео. На данной стадии не стоит затягивать все винты в «боевой режим», возможно, придется разобрать раму еще не раз. Верхнюю часть на данном этапе прикручивать вообще не стоит, без нее работать с внутренностями коптера удобнее. Также не стоит забывать про шайбочки, о которых я писал выше.
Не забываем про шайбы. У вас конечно же белой пластины нет - это те самые остатки от 3D напечатанных ножек
Установка моторов
Очень простая операция, если помнить про направления вращения двигателей. Определитесь, где у вас будет перед. Моторы с черной гайкой, вращающиеся по часовой стрелке, ставим на переднее левое и заднее правое места.
Обратите внимание на расположение двигателей
Крепление двигателей
Пайка
Пайка распределительной платыИтак, вы уже примерились и решили, как у вас все будет установлено. Время паять. При пайке платы самое главное соблюдать полярность! На какие места паять провода не важно, все зависит от того, как вы собираетесь установить плату.
Припаиваем регуляторы и силовые провода. Соблюдаем полярность. (Мой вариант)
Припаиваем регуляторы и силовые провода. Соблюдаем полярность. (Другой вариант)
Припаиваем регуляторы к моторам
Первым делом снимаем с регуляторов стандартную красную теромоусадку. Для того, чтобы моторы вращались в нужную нам сторону, регуляторы к моторам следует припаять вот так:
Подключение регуляторов к моторам
Думаю, что у вас возник вопрос: куда деть длинные провода от регуляторов. Их можно отпаять и убрать совсем, а можно обрезать под нужную длину. Второй способ для начинающих предпочтительнее, так как меньше шансов перегреть регулятор при пайке.
Полностью отпаянные штатные провода регулятора. Так делать не советую, лучше просто укоротить провода (не обращайте внимание на расположение проводов, картинка взята, чтобы показать другое. Правильная схема сверху )
Припаиваем T-коннектор. Полярность важна!
Крепим плату питания, регуляторы оборотов
Время крепить. Помните, что рама коптера проводит ток, поэтому плата должна быть изолирована от нее. Я посадил ее на два слоя двухстороннего скотча, с одного края притянул хомутом, а после закрепил резинкой.
Крепим плату. Два слоя двухстороннего скотча + хомут + резинка
Регуляторы оборотов я спрятал в термоусадку, посадил на двухсторонний скотч, затянул хомутами и для уверенности затянул резинкой. Выглядит более чем надежно
Крепим регуляторы. Термоусадка + двухсторонний скотч + хомуты + резинка
Крепим полетный контроллер, приемник
В дело опять вступают двухсторонний скотч и резинки. Опять же, чем жестче вы закрепит, тем лучше.У меня это сделано следующим образом:
Крепим полетный контроллер (1). Трава осталась после краша
Крепим полетный контроллер (2)
Крепим приемник. Торцом он тоже сидит на двухстороннем скотче
Соединяем все проводами
Регуляторы к полетному контроллеруОт каждого из регуляторов у нас идет по 3 провода. Сделать нужно следующее: на трех из четырех регуляторах нужно вытащить из разъема красный провод. Подсоединять провода к контроллеру нужно в определенном порядке, об этом будет рассказано в следующей части.
На трех из четырех регуляторах нужно вытащить из разъема красный провод
Приемник к полетному контроллеру
А вот здесь порядок подсоединения проводов к каждому каналу не важен. Нужно лишь правильно подключить провод питания - белый провод ближе к стороне с наклейкой.
Соединяем приемник с полетным контроллером. Провод питания должен быть расположен белым ближе к стороне с наклейкой
Прикручиваем верхнюю часть рамы, смотрим, что получилось
Я также добавил «крепление для камеры».
«Крепление для камеры»
Итого:
О падениях и, что делать пока ждем посылку
Будьте готовы к тому, что сначала будут падения. А это: сломанные пропеллеры, ножки и камера в моем случае.
Сломанные ножки
Сломанная камера. Кстати, советую дополнительно заклеивать скотчем разъем с флешкой, есть шанс потери при падении
А вот видео с моего самого первого полета.
Всем доброго времени суток дорогие друзья! В сегодняшней статье я бы вам хотел показать довольно интересную самоделку , а именно самодельный квадрокоптер. Если вам нравиться авиамоделизм, но собрать самолёт пока для вас довольно сложно, то можно начать с квадрокоптера. В данной статье будет подробно описано, как собрать свой собственный самодельный квадрокоптер. Данная сборка будет, состоять из самых дешёвых комплектующих купленных в китайских магазинах. Конечно, данный микро квадрокоптер не будет хвастаться своими лётными качествами, и ещё какими либо параметрами. Но это вам поможет освоить правильное расположение массы на летающем аппарате и основные настройки, и основные функции квадрокоптера. Ну да ладно, хватит длинных предисловий, погнали!
И так, для данной самоделки нам понадобится:
- электродвигатели 4 шт. (2шт CW и 2 шт. CCW продаются комплектом из 4шт.)
- подходящие винты для электродвигателей 4 шт.
- аккумулятор подходящего размера 3.7V.
- кабель зарядки для аккумулятора.
- плата управления.
- аппаратура для платы управления.
- лист ABS пластика (можно использовать коробку от DVD диска).
- провода.
- терма усадка.
Из инструментов нам также понадобится:
- паяльник.
- канцелярский нож.
- дрель.
- сверла.
- линейка.
- маркер.
- двойной скотч.
- терма клей.
- супер клей.
Вначале нам следует изготовить раму, на которой и будет собираться квадрокоптер. Для изготовления рамы нам следует взять лист пластика, лучше всего подойдёт ABS пластик, так как он очень легкий, что для микро квадрокоптера очень хорошо. Но если такого пластика у вас нет, то отлично подойдет коробка от DVD диска или пищевой контейнер.
Разобравшись с пластиком для рамы, на самом пластике делаем похожие метки, примерно, такие как изображены на фото ниже. Так же следует обратить внимание на отмеченные точки, в этих местах будут установлены электродвигатели, а это значит то, что они должны быть, отмечены максимально точно и симметрично.
Следующий наш шаг это высверливание отверстий под крепление электродвигателей. Это очень важный этап, так как от этого будет зависеть управляемость и общее поведение квадрокоптера. Для высверливания лучше использовать ступенчатое сверло, им будет очень удобно сделать чёткий контур. Но если у вас такого нет, то просто нужно взять сверло подходящего диаметра, то есть диаметр сверла должен совпадать с диаметром электродвигателя.
После чего нам нужно вырезать саму раму. Вырезать мы будем, используя канцелярский нож. Советую делать это с использованием линейки, приложив линейку, сильно надавливая, проводим ножом и отламываем, сгибая пластик. Старайтесь сделать максимально аккуратно.
Перейдем к установке электродвигателей. Это не совсем просто как могло показаться, так как в купленном китайском наборе иметься 2 двигателя формата CW и 2 двигателя CW. Но сначала увеличиваем длину проводов на электродвигателях, так как их длины нам просто будет не достаточно. Припаиваем отрезки проводов 3-4см и изолируем терма усадкой.
На изображение снизу показано как следует устанавливать электродвигатели. Стрелка на изображение указывает на переднюю часть квадрокоптера. И устанавливаем электродвигатели согласно изображению.
Следующий шаг это установка винтов на валы электродвигателей. Тут тоже не все так просто. Если внимательно присмотреться к винту, то на нём можно разглядеть надпись «B1» или «A2». Что означает винт с номиналом «B1» следует устанавливать на электродвигатель с номиналом CW, а винт «A2» на электродвигатель CCW.
Затем возьмём плату управления квадрокоптером и отпаяем от неё все разъёмы для электродвигателей.
Плату управления следует приклеить к раме квадрокоптера строго, так как это указанно на фото ниже. А устанавливать эту плату следует при помощи терма клея, конечно лучше будет плату прикрутить при помощи винтов, но винтики куда тяжелее, чем пара капель терма клея.
Контакты от электродвигателей припаиваем к плате управления точно так же, как это изображено на фото ниже.
Далее вырежем из того же пластика, подходящую по размеру трапецию. Таких заготовок нам понадобиться 2 шт. Они будут выполнять роль, как ножек, так и защиты квадрокоптера.
Вырезанные трапеции следует приклеить в указанные места. Клеить лучше всего на супер клей. Наносим супер клей на трапецию, ждём около одной минуты, прикладываем к раме и ждем схватывания клея.
После чего следует закрепить аккумулятор на корпусе, крепить будем при помощи двойного скотча.
Вставляем разъём от аккумулятора к плате управления, и если загорается синий светодиод, то все в норме.
После включения платы управления следует включить аппаратуру. Пошевелив стиками, аппаратура соединиться с платой управления, и синий светодиод перестанет моргать.
Следует задуматься о зарядке аккумулятора нашего микро квадрокоптера. Для этого возьмём уже готовый USB провод с модулем зарядки. Но так как разъёмы не подошли, автор самоделки просто перепаял разъёмы.
Все готово! Теперь остаётся настроить обороты каждого двигателя и наслаждаться полётом. Также следует добавить, что чтобы завести электродвигатели следует, свести стики к центру и двигатели начнут вращаться на минимальных оборотах. В итоге у нас получился весёлый квадрокоптер, с которым будет интересно играть, как ребенку, так и взрослому человеку, поскольку он умеет выполнять перевороты и довольно шустро летать.
Вот видео от автора с подробной сборкой и испытаниями данной самоделки:
Ну и всем спасибо за внимание и удачи в будущих проектах самодельщики.
Привет! Сегодня на повестке дня у нас очень интересная тема. Думаю, ты уже задумывался о том, что можно собрать квадрокоптер своими руками. Идея и правда интересная. Выбирая этот, не самый простой путь, ты не только получишь хороший дрон, но и сможешь понять его устройство, и получишь много полезных знаний. А часть этих знаний ты впитаешь уже сегодня. Поехали!
Перед началом стоит вспомнить – а какие же есть способы получить свой квадрокоптер? На самом деле их пять.
RTF
RTF (ready to fly) – Просто купить готовый коптер. Тебе останется его просто достать из коробки и запустить в полёт. Это хороший вариант, если тебе не интересны эти конструкторы, и ты хочешь просто удовлетворить свою потребность в БПЛА. Однако, это далеко не так весело, как оставшиеся варианты.
Комплект «всё включено»
Подойдёт тем, кто хочет сделать дрон своими руками, но не собирается часами разбираться в документациях, калькуляторах и прочих тонкостях. Там всё так-же рассчитано производителем и подогнано. Нужно только собрать и настроить. Если ты сейчас выбираешь свой первый квадрокоптер, то это определённо твой выбор.
Комплект ARF
ARF (Almost Ready to Fly) – Тут всё слегка сложнее. Бывают разные степени «готовности». Где-то нужно докупить контроллер, а где-то в комплекте идёт только рама коптера. Собрать квадрокоптер, настроить и откалибровать придётся самому. Вариант для тех, и поковыряться в своём БПЛА.
С нуля
Это выбор продвинутых юзеров. Строить коптер с нуля — значит , разрабатывать и изготавливать раму и так далее. Это сложный, но очень интересный путь, особенно, если не брать готовый модуль управления, а или raspberry pi.
Из подручных материалов
Мы не ищем лёгких путей. Дедушкин гараж, алиэкспресс и помойка электроники – наш выбор. Путь боли, ПВХ труб и хардкора, но в результате ты получишь полностью самодельный квадрокоптер. Тут полный простор для фантазии, а все необходимые комплектующие и чертежи квадрокоптеров можно найти в интернете.
Инструкция по сборке квадрокоптера своими руками (для начинающих)
А теперь давай разберёмся с тем, как собрать квадрокоптер мечты. Сразу скажу, что это обобщённый гайд, и некоторые моменты могут отличаться. Я попытаюсь систематизировать процесс, и указать на основные моменты выбора и сборки.
Детали для сборки квадрокоптера.
Сборка квадрокоптера своими руками начинается с выбора компонентов. Это самый ответственный этап.
Комплектующие рамы
Несущая конструкция коптера крайне важна. От её характеристик зависит то, сколько лишней мощности у вас останется. Чем легче рама, тем она дороже. На счёт прочности особо напрягаться не стоит, если в ваши планы не входит постройка квадрокоптера для массивных камер. Есть три основных типа рамы – четырёхлучевая, шестилучевая и восьмилучевая. В данном случае мы будем отталкиваться от четырёхлучевой компоновки с одинарными двигателями (один движок на луч).
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
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 нужно ориентироваться на свои потребности. Если это будет простенький коптер для «полетать», то можно смело брать пластиковые. Если же вы хотите настоящий рабочий агрегат для аэрофотосъёмки, или (что не парадоксально, ибо там каждый грамм на счету) то желательно использовать композитные материалы. Ну и не жадничай. Переплата в 10 процентов может избавить от необходимости балансировки.
Пульт и приёмник
Для начала, грамотным решением будет взять пульт, у которого в комплекте есть приёмник. Тогда они будут уже спарены, и тебе останется только присоединить приёмник к управляющей плате. Пульт тоже не бери бездумно. Обычно, приличные экземпляры с большим радиусом действия начинаются от 1 000 рублей. Многие имеют кучу функций, которыми пользоваться будет невозможно. К примеру переключатели режимов есть, а плата режимов полёта и не поддерживает. Из-за этого вес и объём занимают бесполезные переключатели.
Регуляторы 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
При помощи калькулятора. Он учитывает много параметров, включая вес самого батарейного блока. Дешёвки снова не советую брать. Горит красиво, но слишком быстро. , и оснащён мощными моторами и прочим навесным оборудованием с высоким потреблением энергии, то не забудь проверить, хватит ли мощности аккумуляторов.
Камера
Ух, вот это самая жесть. Камера не всегда нужна, но если она нужна, то . В качестве записывающей камеры стоит использовать экшн камеры- GoPro или её Китайские аналоги (они не сильно уступают в качестве видео, если даже не превосходят «фирму»). Нужно ориентироваться на вес, и на угол обзора. С весом всё понятно, а вот про угол расскажу.
Хочется, чтобы камера снимала красоты мира, но не снимала лучи коптера. Если ты промахнулся и это произошло, то придётся выбрать из двух плохих вариантов.
Опустить камеру так, чтоб она не задевала пропеллеры. Опускать, скорее всего, придётся сильно, и это вызовет массу проблем с взлётом и посадкой, а также с маневренностью, из-за смещённого центра тяжести.
Вынести камеру вперёд. Тоже беда. Снова сместится центр тяжести (в этом случае можно попытаться уравновесить при помощи АКБ). Ещё сильнее утяжелит конструкцию, ибо придётся придумывать очень мощный фиксатор. Иначе никакими бюджетными виброгасителями делу не поможешь, и эффект желе обеспечен.
Можно попробовать использовать ориентировочную формулу L= 2 * tg (A /2) х D, где:
- 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, 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)
Примерная цена- 20 000 рублей
Размазываем компоненты по столу ровным слоем, и начинаем.
Этап первый. Сборка
- Примерно прикидываешь необходимую длину проводов контроллера, прибавляешь небольшой запас «на криворукость» и обрезаешь их до нужной длины
- Припаиваешь коннекторы к выходам регуляторов, чтобы потом проще было подключать моторы
- Припаиваешь регуляторы к плате разводки
- Припаиваешь коннектор аккумуляторного блока к плате разводки
- Прикручиваешь двигатели на лучи коптера. При установке моторов постарайся не сорвать резьбу
- Если коннекторов на двигателях нет, то припаиваешь и их
- Привинчиваешь лучи с двигателями к плате
- Крепишь регуляторы к лучам дрона. Не важно чем, но удобнее всего пластиковыми хомутами
- Подключаем провода регуляторов к двигателям в произвольном порядке. Если будет нужно – потом изменим
- Закрепляешь на корпусе модуль управления (предварительно сфотографировав тыльную часть. Пригодится). Снова хоть на жвачку, но советую пока использовать мягкий двухсторонний скотч
- Подключаешь регуляторы оборотов к контроллеру. В те порты, которые отмечены (+ — пусто), обычно подключается белым проводом к экрану
- 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
- Подключишь питание устройства от батареи, через коннектор
- Profit! Ты собрал свой квадрокоптер
Этап второй. Отладка
- Запускаешь двигатели (тут обычно всё по-разному, так что снова смотри документацию)
- 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
- 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
- Закрепляешь блок с аккумуляторами
- Монтируешь адаптеры для пропеллеров на моторы
- Устанавливаешь пропеллеры, учитывая направление вращения моторов. Приподнятая часть лопасти должна смотреть в направлении вращения
- 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.
Причины, по которым коптероводы-любители задумываются о том, как собрать квадрокоптер своими руками, бывают разными. Например, кого-то не устраивают цены, кто-то хочет установить свою камеру, которая не устанавливается ни на один подвес, другие хотят получить конфигурацию только для гонок. Да мало ли что еще!
Современные пользователи предпочитают получить исчерпывающий ответ на вышеозвученный вопрос в виде пошаговых рекомендаций. А еще лучше, если им дадут возможность это лицезреть в видеоформате. Потому что схемы и инструкции во многих случаях не полностью раскрывают всех важных деталей при сборке.
Для того чтобы понять, как сделать квадрокоптер собственными руками, давайте взглянем на общую картину, чтобы на каждом этапе сборки мы имели понимание того, сколько нам удалось уже сделать и какой объем работы нам еще предстоит. Так будет легче продолжить и закончить процесс, потому как зачастую непонимание того, сколько еще осталось работы, заставляет начинающего конструктора бросать все на полпути.
Итак, давайте сначала вспомним все ключевые компоненты летательного аппарата, которые обязательно должны быть в комплекте для сборки квадрокоптера своими руками. Первое, что приходит на ум — это конечно же, корпус дрона, на который будет надеваться вся остальная аппаратура и электроника.
Собрать с нуля корпус совсем несложно. Например, если мы посмотрим, из чего делается корпус обычных квадрокоптеров, то увидим, что производители используют в качестве материала пластик. Пластик является самым универсальным и подходящим материалом для сборки корпуса и лучей любого беспилотника.
Он легкий, что позволяет сохранять на более длительный срок заряд аккумулятора. Нельзя, конечно, сказать, что пластик — это самое надежное средство для того, чтобы уберечь мультикоптер от поломки при аварийном падении. Но если подумать в целом, даже большие самолеты, сделанные из более прочного материала, рассыпаются на обломки. Поэтому не будем такими уж требовательными к легкому пластику, основной задачей которого является, прежде всего, прочная фиксация электроники и аксессуаров внутри корпуса во время полета.
Если у вас нет возможности сделать лучи и элементы корпуса из этого материала, а также нет запасных труб или лучей от других беспилотных аппаратов, то рекомендуем обратить внимание на обычную фанеру. Не стоит, конечно, подбирать цельные листы ДВП, потому что ни одни моторы и двигатели не смогут поднять такую тяжелую конструкцию. Ищите более легкий вариант для своего корпуса.
Фанера хороша еще и тем, что в ней можно будет просверлить любое количество отверстий для улучшения аэродинамических характеристик коптера, а также для врезки в нее различных блоков коптера. Ими могут быть те же блоки для моторов и винтов, крепления для проводов и посадочных шасси, отсеки для электронных плат, батареи и видеокамеры.
После этого вам следует подумать об установке электронных и печатных плат на готовый корпус. Это позволит вам двигаться в сборке аппарата как бы от его середины. Как любят говорить в таких случаях — танцевать от печи. То есть от самого главного, что есть в квадрокоптере.
На каждом из лучей требуется сделать специальную разметку, чтобы провода и моторы установились идеально. От этого зависит то, насколько ровно и сбалансированно будет летать ваш собранный аппарат. Погрешность в пару миллиметров может привести к сильному крену или запрокидыванию дрона во время полета. Делайте точные замеры и перепроверяйте их несколько раз, прежде чем устанавливать двигатели.
В самом конце вам останется лишь установить связь между всеми составляющими дрона — провести между ними связь в виде прокладки проводки. Общие рекомендации по установке соединения читайте далее. Здесь же остается добавить, что на этом предварительная сборка дрона заканчивается. Останется проделать множество тестов на земле и в воздухе, чтобы убедиться, что вы все сделали верно и в случае ошибок, а они, поверьте, точно будут — произвести корректировку.
Далее мы расскажем вам о том, какие важные составляющие должны находиться на борту вашего коптера, чтобы вы знали, с чего, собственно, надо начинать строить свой воздушный «дом» и какие важные детали пригодятся. После этого у вас точно отпадут все вопросы наподобие «как собрать квадрокоптер самому и в домашних условиях». Как выясняется, это не так уж и сложно. Самое главное — знать структуру дрона и принципы его полета.
Что собой представляет квадролет
Для тех, кто пока еще не в теме — это конструкция, платформа, сооружение, летательный аппарат, кому как удобнее, которая (если мы говорим о платформе) управляется передатчиком. Имеет 4 двигателя с тем же количеством винтов. В сборке таких летательных аппаратов непременно присутствует летающая многомоторная платформа.
Когда беспилотник взлетает, он занимает горизонтальное положение. Как и вертолет, он способен зависать над поверхностью земли на разной высоте. Летает в разные стороны. Раньше коптеры умели летать только в сторону своего носа. В последние годы стали делать модели типа Headless, когда дрон во время полета мог резко полететь в любую из четырех сторон, не поворачиваясь в эту самую сторону своей носовой частью.
Коптер способен подниматься и опускаться, при этом он всегда остается в горизонтальном положении относительно земли. Если же на нем установлено специальное оборудование, то в некоторых случаях он может летать даже в режиме автопилота. Большинство авиалюбителей используют такие возможности, прежде всего, чтобы сосредоточиться в этот момент на аэросъемке, а не являть миру свое пилотажное мастерство.
Общий принцип работы беспилотника
Как мы говорили ранее, система является мультироторной. Эти самые роторы создают мощное диагональное вращение в противоположных направлениях. У роторов имеется так называемый управленец, собирающий информацию с трех или с шести гироскопов (количество последних зависит от конфигурации коптера) и передает ее роторам.
Гироскопы были созданы для того, чтобы автоматически определять положение аппарата во время полета и затем фиксировать его во всех трех плоскостях. При этом акселерометр делает так, чтобы коптер занял идеальное положение по горизонтали. Чтобы закрепить квадрокоптер на определенной высоте, полетная система оборудуется бародатчиком.
За счет этого происходит движение коптера, если все четыре винта крутятся одинаково. Результатом смены скорости вращения той или иной пары моторов становится наклон коптера (как его еще называют — «крен») в сторону наиболее слабо крутящихся винтов — дрон летит по горизонтали.
В большинстве случаев роторов строго четыре, но периодически вы можете встретить коптеры с шестью и даже восемью винтами. Поэтому их называют мультикоптерами, а слово «квадрокоптер» уже не будет актуальным к последним двум представителям мультироторных дронов.
Инструкция по сборке простого беспилотника
Первое, что приходит на ум при сборке собственного квадрика, конечно же, его рама. Ничего сложного с этим элементом нет. Для ее основы сойдет обычная фанера размером 15 квадратных сантиметров. Лучи приспособляются с помощью винтов по диагональной разметке вашей рамы. Луч должен быть 30 сантиметровой длины, начиная от центра коптера. Балки — 25 см. Дырки для самих двигателей отложим на конец создания корпуса, предварительно сделав разметку по движкам.
А вот и то, что пригодится для самой сборки:
- Техника Turnigy 9;
- Плата управляющая;
- Аккумуляторы для Turnigy;
- Силовой аккумулятор;
- Лопасти;
- Различные зарядные устройства для аккумуляторов.
Приступаем к сборке
В первую очередь устанавливаем управляющую плату. При этом разместите ее как можно ближе к центру вашей платформы. С самого начала сделайте необходимые, и самое главное, точные замеры. В этом случае аппарат не будет заносить из стороны в сторону во время полета. Используйте саморезы достаточной длины, для того чтобы прикрутить лучи к плате. Ленточка из алюминия подойдет для посадочных лыж и держания аккумулятора.
Установите приемник вплотную к плате. Чтобы установить приемник, можно использовать какой-нибудь мощный суперклей. Упрощенный вариант соединения двумя трехжильными шлейфами возможен в том случае, когда приемочные каналы по своему назначению такие же, как и каналы управляющей платы. Имейте это в виду.
Установка двигателя
Прежде чем его вставлять необходимо сделать точную разметку лучей и проделать отверстия под сам движок. Сделайте все возможное, чтобы расстояние от краев до оси вращения были эквивалентны. По крайней мере, насколько это только возможно. При установке двигателя из его дна будет торчать валовый хвост, поэтому для него нужно сделать специальное отверстие.
При проделывании отверстий для крепления сверлите на всю ширину квадрата и насквозь. Тогда вы сможете сразу увидеть, будет ли цеплять вал за края этого квадрата.
Проводка
С помощью переходников сделайте параллельное соединение 4-х проводов питания. В том месте, где батарея будет подключаться ко всем четырем проводам, нужно будет воспользоваться разъемными соединениями. В остальных местах необходима будет спайка. Затем затяните все детали в термоусадку, чтобы во время сильной вибрации (когда коптер будет летать) что-нибудь не выскочило и не отсоединилось.
Теперь займемся управляющей платой и подключим провода драйверов. В принципе, после этой операции можно сделать небольшую проверку и устранить проблемы, которые выявятся при тестировании.
Второй способ сборки квадрокоптера собственноручно
Неважно, каким способом вы будете собирать свой первый летательный аппарат, одно вам надо запомнить — не жалейте денег на детали, из которых будете собирать дрон. Только в этом случае, с большей долей вероятности, получится качественной и незначительные неточности и погрешности вам будут прощены.
При сборке квадрокоптера вторым способом мы рассмотрим пошаговый вариант сборки с использованием Arduino Mega, прошивки Мега-Пират.
Что потребуется для сборки? 5 моторов, включая 1 запасной. Приобретите также два комплекта лопастей — один рабочий, второй для запаса. Напоминаем вам, что там должно быть два обычных винта и два с обратным вращением. Регуляторы скорости. Их должно быть не менее четырех штук и, опять же, как минимум столько же запасных.
Батарею для такого дрона лучше взять меньшего размера, чтобы она не утяжеляла коптер.
Советуем использовать несколько легких и маленьких. Да, дрон будет меньше летать в течение одного жизненного цикла такого мини-аккмулятора, но при этом полет у вас будет более стабильным. Тем более, что процесс замены аккумулятора не займет много времени.
Рама для вашего квадрокоптера должна быть легкой и одновременно с этим прочной. Вспомните то, какую раму мы описали в первом случае самостоятельной сборки. Так вот, такая рама вполне подойдет и для этого варианта. Из электронной начинки необходимы будут: плата «все в одном», акселерометр, батареи, микроконтроллер, гироскоп, а также множество болтиков, винтов, проводков и различного вида стяжек. Не забудьте также про паяльник и дрель.
Когда вы убедитесь в том, что все необходимое у вас имеется в наличии, можно смело приступать к сборке. Процесс сборки можно повторить, пользуясь первым методом, который был описан выше. Самое главное, чтобы от каждого конца луча и до центра рамы расстояние было одинаковым. Проследите за тем, чтобы пропеллеры не касались друг друга и, что важно, центральной части рамы, потому что именно там будут размещаться электронные мозги вашего дрона, плюс видеокамера, которую, кстати, можно установить по желанию.
Если вы вмонтируете ваши датчики в резину или, скажем, в силиконовую массу, то этим самым сила вибрации во время работы пропеллеров будет погашена. В качестве шасси можно сделать и закрепить пенопласт на самых концах лучей. Для более мягкой посадки их можно прорезинить или прикрепить поролон.
Если вы не хотите собирать плату самостоятельно, то мы рекомендуем купить готовую. На ней уже установлено 4 датчика, гироскоп, который будет замерять угловое ускорение, акселерометр, измеряющий ускорение, барометр, отвечающий за выборы нужной высоты и удерживающий квадрокоптер именно на ней, а так же магнитометр, отвечающий за то, куда будет лететь дрон.
Как собрать дешевый квадрокоптер Arduino Uno своими руками
Если вы последуете кратким инструкциям по сборке Ардуино Уно, изложенными ниже, то на выходе вы получите беспилотный четырехлучевой аппарат с 30 минутным полетным временем, размерами 60 сантиметров (152 дюйма) от мотора до мотора. Он будет весить чуть больше одного килограмма.
Для рамы нужно использовать тонкие лучи, выпиленные из обычных деревянных досок. Приблизительная толщина одного такого луча должна составлять 1-1.5 сантиметра сверху и около 3-4 сантиметров, если смотреть на луч сбоку. Сделайте две одинаковые заготовки длиной 60 сантиметров каждая и при помощи вырезки отверстия в центре одной из них прочно закрепите оба луча между собой. Можно запаять их, склеить и так далее.
После этого, для своего удобства, вы можете покрасить лучи двумя различными цветами. Например, желтым покрасьте передние два луча, а красным или черным те лучи, которые после сборки окажутся тыльной стороной беспилотника.
Силовую плату необходимо будет установить на перекрестке вашей рамы. Она должна быть закреплена по центру, в нижней части креста. С помощью пластиковых ремешков, длину которых можно регулировать, прикрепите эту плату к корпусу с двух сторон. Этого будет достаточно, чтобы плата не слетела и стабильно выполняла свое основное предназначение. Пусть вас не смущает, что она может двигаться и смещаться со своего места на пару миллиметров или даже на 1 сантиметр.
После этого вам необходимо будет установить 4 электронных контроллера скорости от HobbyKing — вес каждого составляет всего лишь 16 грамм. Надежно прикрепите их возле края каждого из лучей. Для этого цели вполне подойдет тот же пластиковый регулируемый ремешок, с помощью которого вы закрепили силовую плату. В большинстве случаев достаточно лишь одного ремешка на каждый контроллер. Но если вы сомневаетесь в нем, то можете добавить еще один или даже два ремешка для надежности.
На конце каждого из лучей следует прикрепить специальную крышечку с отверстием, в которую вы установите двигатели и пропеллеры. В качестве фиксирующего материала снова же используйте ремешки. Закрепите крышку на совесть, чтобы не слетела при первом же запуске моторов. Кстати, электронный контроллер скорости лучше установить на верхней части луча. Так он будет лучше взаимодействовать с пропеллером и вам будет проще установить между ними соединение.
Контрольная панель, собранная из нескольких важных электронных элементов (схему сборки смотрите на иллюстрации) прикрепляется к верху при помощи пластиковых ремешков. У вашей платы должно быть по два отверстия с каждой из четырех сторон, для того чтобы надежно прикрепить ее к каждому лучу.
В конечном итоге, в центральной части вашего самодельного квадролета окажутся две платы. Одна силовая, установлена внизу крепления, вторая — контрольная панель, закрепленная в верхней части пересеченных лучей вашего коптера.
Чтобы смягчить и подавить вибрацию моторов, которые будут оказывать не совсем хорошее влияние на вашу электронику, необходимо сделать антивибрационные демпферы. Для этих целей можно использовать обычные силиконовые затычки-беруши. Они продаются в любой аптеке. Вам понадобится набор из четырех таких беруш, чтобы установить их под каждое крепление контрольной печатной платы.
Сделать это лучше следующим образом. Перед тем как вы начнете затягивать укрепляющие ремешки на каждой из четырех сторон своей платы, подложите силиконовую затычку так, чтобы она оказалась под самой платой и при этом лежала на луче. В этом случае она выполнит роль своеобразной прокладки между этими двумя жесткими элементами и сможет поглощать вибрацию.
Чтобы закрепить берушу между платой и крестовиной мультикоптера, просуньте в отверстия платы пластиковый ремешок, выровняйте берушу и затяните ремешок таким образом, чтобы он смог закрепить не только печатную плату на крестовине, но еще и прижал с двух сторон саму затычку.
Теперь приступим к установке батарей. Можно использовать два аккумулятора Zippy Compact. Емкость каждой из них составляет 3700 миллиампер часов. Если же использовать их обе, то она возрастет вдвое. В итоге мы получим 7400 мАч и почти 30 минут полного полета. Однако стоит помнить, что именно эти две батареи и станут главным грузом дрона. Их вес в совокупности будет равен 517 граммам.
Для закрепления батарей потребуется скотч и длинный пластиковый ремешок (всего один, но зато более широкий, чем те, которыми вы закрепляли детали до этого). Аккумуляторы следует прикрепить таким образом, чтобы они заняли диагональную позицию, то есть крепились не к какому-либо лучу, а сразу к обоим.
Понятно, что лучшим местом для этого будет та же крестовина в центре. Так как между контрольной печатной схемой и самой крестовиной останется свободное пространство, полученное благодаря высоте затычек-беруш, в эту щель вам как раз и надо будет просунуть ремешок, для того чтобы прикрепить аккумуляторы к конструкции.
До этого вам нужно будет положить один аккумулятор на другой, а сверху добавить обычную мягкую губку, которая используется для перевозки бьющихся деталей, провести под ними пластиковый ремешок, а сверху него наклеить прочный скотч. Это позволит закрепить ремешок на одном месте, чтобы батареи не соскользнули с него, и приклеить батареи друг к дружке. Для надежности вы можете использовать еще скотч, чтобы приклеить батареи друг к другу по краям, но это уже опционально.
Далее мы прикладываем батареи плотно ко дну корпуса, просовываем ремешок в отверстие под платой сверху. Туго его затягиваем. Если нужно, еще раз проверяем конструкцию на прочность. Губка будет также выполнять роль подавления вибрации, которая может возникнуть между лучами квадролета, аккумуляторами и силовой платой на дне конструкции.
В специальные крышки на концах лучей теперь можно установить 25-миллиметровые двигатели и надеть на них пропеллеры. Ваша рама уже покрашена в два разных цвета, для того чтобы лучше ориентироваться, где у аппарата перед, а где зад. Но для более точной ориентации можно использовать оранжевый или белый шарик для игры в настольный теннис.
Для этого от одного переднего луча до другого нужно провести обыкновенную проволоку и закрепить каждый ее конец приблизительно под контроллерами скорости. В центре проволоки уже должен находиться крепко нанизанный на нее шарик.
Все, ваш Ардуино готов к полету. Как говорилось выше, его полетный вес составил 1054 грамма. Время полета при таком весе — 30 минут и несколько секунд.
При конструкции квадрокоптера не учли наличие посадочных шасси. В принципе, они не нужны, потому что у дрона не установлена камера к его брюху, а защищать батареи и заморачиваться ради них приделыванием ног не стоит. Все, что нужно вам будет сделать, это точно рассчитать, когда истекут 30 минут полета, и вовремя мягко посадить систему на землю. Так вы убережете аппарат от случайного падения с большой высоты, ведь у вас нигде не будет датчиков, информирующих вас о состоянии уровня заряда ваших батарей.
Настраиваем прошивку
Сегодня достаточно легко найти необходимую прошивку, скачать и установить. После ее загрузки в Arduino, закачайте программу для настройки. Запустив программу, вы попадете в меню «Опции», там войдите в СОМ-порт Ардуино и в меню Экшн — АС2 Setup. Чтобы настройка квадролета получилась верной, старайтесь безукоризненно выполнять инструкции (подсказки) во время процесса установки и работы программы.
Например, в одном диалоговом окне вам предложат двигать рычаги на передатчике до самых больших и малых значений, а в другом попросят, чтобы вы проконтролировали положение коптера. Он должен стоять ровно, для точной калибровки датчиков.
Когда калибровка завершится, вам надо будет разомкнуть А5 с GND. В меню, в пункте АС2 Сенсор найдите вкладку Raw Sensor, чтобы проверить, верно ли работают датчики. При этом нужно ориентироваться на стрелку. Во время поворота нашей платы стрелка должна доходить до нужного значения. Если этого не происходит или она наоборот зашкаливает, то у вас проблемы с датчиками или коэффициентами в коде.
Передатчик проверяется следующим образом. Если уровни передвигаются как положено, то при нажатии на рычаг газа в течение пары секунд вправо и вниз у вас будет мигать красный диод. Если же двигать стик вверх, то показатели должны быть идентичными, то есть светодиод снова должен гореть красным цветом.
Взлет
Настало время взлетать. Перед этим установите мультикоптер на расстоянии примерно 10-12 метров от себя. Наклоните рычаг газа вниз и вправо. Коптер должен будет взлететь. Если же вместо этого он стоит на месте, пропеллеры работают, а он трясется, то необходимо будет настроить конфигурацию PID в соответствующем меню.
Перед тем, как начать делать беспилотник, стоял выбор, какую летательную модель брать за основу: квадракоптер или самолет? Так как с коптерами я в свое время наигрался, знаю их основной минус: чаще всего время полета составляет 10-20 минут. Лично для меня это очень мало, поэтому было решено взять за основу самолет.
В качестве самолета я выбрал Bixler 2, в нем очень много плюсов, а именно:
- Неубиваемость
- Размах крыльев (1.5m)
Теперь осталось дело за автопилотом. В качестве «мозгов» взят Raspberry PI B+ с платой NAVIO, на которой располагаются нужные нам датчики:
- GPS\GNSS
- акселерометр, гироскоп, магнитометр
- датчик давления для расчета высоты
- 4-х канальный АЦП
- 16-канальный ШИМ-генератор
- FRAM, энергонезависимая память
- RGB LED
- PPM вход
Возможно многие слышали, а кто-то успел и опробовать ArduPlane. Это open source проект автопилота для коптера/самолета/ровера. К счастью, команда EMLID, которая занималась разработкой платы NAVIO, сделала порт ArduPlane на Raspberry PI. Так что все, что надо, это склонировать репозиторий и скомпилировать все это дело на малинке, после чего закрепить наш автопилот на самолете — и в путь.
Монтируем наш автопилот к самолету:
Тут я и столкнулся с проблемами: места очень мало, пришлось отказаться от стандартной кабины пилота, которая шла вместе с самолетом, и сделать из пустой баклажки от кока-колы новую кабину пилота, покрасив ее в серебристый цвет. Оказалось, что смотрится намного лучше, чем стандартная.
Скажу честно, все получилось не с первого раза. Так как запускать самолет я мог только по выходным и не всегда улыбалась погода, то с момента, когда у меня был готов самолет и до первого успешного запуска, прошло полтора месяца.
Я полетал в режиме стабилизации: если не двигать рычаги на пульте управления, то самолет сам себя выравнивает и летит по прямой. Следующим этапом будет полет по GPS точкам с заранее проложенным маршрутом.
Теперь, возможно, кому-то будет интересна цена вопроса. Итак:
- Bixler 2 — 90$(без пульта, он у меня был)
- Аккумулятор 2600mAh — 50$
- Raspberry Pi B+ (sd card)- 45$
- NAVIO — 149$
В сумме у меня получилось $334 за весь комплект, готовый к полету. Кто-то скажет, что это дорого и, возможно, будет прав. Однако я считаю, что это даром, при том что у меня есть летающий линукс, к которому я могу подключить 3G модем и изменять курс полета везде, где есть покрытие интернета.
