alexxlabКвадрокоптер своими руками: Часть I / Habr
ВНИМАНИЕ, статья устарела, но её всё еще можно использовать в ознакомительных целяхКак и обещал, как только полечу — напишу полноценный пост по поводу сборки своего летающего агрегата. Наверняка многие давно посмотрели как «обычный» офисный сотрудник собирает это за 2 часа, сразу отмечу что я не «обычный» офисный работник, поэтому летчик из меня пока не очень, но важно что квадрокоптер летает и адекватно реагирует на управление. Первое и самое главное — если решили собирать, не экономьте и не думайте что вы умнее тех кто уже летает, так же учтите, что теория несколько расходится с практикой.
Есть большое число прошивок, готовых контроллеров, вариантов датчиков, моторов и т.д. и т.п. — выбрать есть из чего, но в статье остановлюсь только на одном варианте, основанном на Arduino Mega, прошивке MegaPirate и относительно дешевых датчиках.
Результат
Чтобы не мучить тебя, %username%, вот так оно летает без особых настроек, калибровок и балансировок в неумелых руках:
А теперь что же нам потребуется для этого…
Детали и цены
Самое важное и минимальное что потребуется для сборки с нуля (первым в списке идет то, что использовал я, затем то что используют многие другие):
| Сам квадрокоптер | ||
|---|---|---|
| Моторы: 4 штуки лучше брать на 1 больше, пригодится |
hacker Style Brushless Outrunner 20-22L 924kv | $12.88 |
| hexTronik DT700 Brushless Outrunner 700kv | $10.95 | |
| 2213N 800Kv Brushless Motor | $7.36 | |
| Пропеллеры: минимум 2 стандартных и 2 обратного вращения в начале попыток и испытаний это будет главных расходный материал, поэтому берите сразу много, заодно часть из них будет бракованное и не пригодное для использования |
10X6 Propellers (5шт) 10X6R Propellers (5шт) |
$2.40 $3.04 |
| APC 10×4.7 counter rotating propellers set | $8.50 | |
| Регуляторы скорости: 4 штуки покупать надо как и моторы с запасом, может быть брак или случайно сгорит и потом месяц ждать новый |
HobbyKing 30A BlueSeries Brushless Speed Controller они же Mystery 30A BlueSeries |
$10.47 $13.96 |
| TURNIGY Plush 25amp Speed Controller | $11.81 | |
| Источник питания с увеличением емкости растет и вес, а значит моторы будет больше потреблять, поэтому нет особого смысла брать супер емкий аккумулятор, лучше взять 2-3 мелких и менять их |
Turnigy 2200mAh 3S 30C Lipo | $13.79 |
| ZIPPY Flightmax 2800mAh 3S1P 30C | $17.76 | |
стараемся делать максимально легкой и прочной |
4 алюминиевые трубки или профиль 10х10 и кусок фанерки | разобрать алюминиевый штатив |
| HobbyKing Quadcopter Frame V1 | $14.99 | |
| Мозги и датчики | ||
| Программируемый микроконтроллер | Seeeduino Mega | $43.00 |
| Arduino Mega | $64.90 | |
| Датчики рекомендую сразу брать AllInOne или FFIMU платку, так как остальные датчики очень сильно пригодятся потом |
гироскоп ITG3205 акселерометр BMA020 |
WMP $7.98 BMA020 230руб |
| All In One (гироскоп ITG3200, акселерометр BMA180, барометр BMP085, магнитометр HMC5883L) | $99.80 | |
| FreeFlight IMU 1.22L | €84.00 | |
| Аппаратура управления и зарядное устройство | ||
| Аппаратура управления минимум 4 канала |
Hobby King 2.4Ghz 4Ch Tx & Rx V2 (Mode 2) | $22.99 |
| Turnigy 9X 9Ch (Mode 2) | $53.79 | |
| Аккумулятор к аппаратуре | Mystery 11.1V 2200mAh | $12.72 |
| AA 600mAH Ni-MH Battery Set (8pc) | $1.99 | |
| Зарядное устройство | iMAX B6 2.5″ LCD RC Lipo Battery Balance Charger | $36.50 |
| Turnigy Accucel-6 50W 6A Balancer/Charger | $22.99 | |
| Другое | ||
| так же потребуются проводочки, болтики, винтики, стяжки, дрель, паяльник с паяльными принадлежностями и более-менее прямые руки | ||
| ИТОГО примерно от 220$ | ||
Сборка и настройка железа
Предположим что всё что выше у вас уже есть и можно приступать к сверлению, паянию и скручиванию.
У меня получилось примерно вот так (аккумулятор крепится с другой стороны, на фото старый вариант мозгов коптера с прошивкой MultiWii, с которой мне так и не повезло):
не очень красиво, но летает
А теперь внимание косяки, о которые можно споткнутся по незнанию и нужная информация:
- Приемник надо спарить с передатчиком — написано в инструкции
- Регуляторы скорости (ESC) нужно калибровать! Для этого соединяем вместе все 4 ESC: землю (черный) и сигнальный провод(белый или желтый) и оставляем ОДИН провод питания (красный), после чего вставляем это в третий канал приемника, а так же соединяем провода питания и подсоединяем к регуляторам моторы. После этого на включенном передатчике ставим ручку газа (третий канал) в максимальное положение (вверх) и подключаем к регуляторам скорости источник питания, моторы весело пропищат, после чего опускаем ручку газа вниз и моторы снова пищат — ура, мы откалибровали регули
- Часто регуляторы скорости нужно еще и запрограммировать, об этом читайте инструкцию к своим регуляторам, основной момент — увеличить скорость реакции, повысив частоту и выставив режим моментальной реакции, а не постепенного набора оборотов. Это можно сделать как слушая бесконечные пищания, так и с помощью специальных карточек для программирования.
- Чтобы моторы вращались в другую сторону нужно поменять любые два провода местами
- Ставьте пропеллеры в последнюю очередь — они очень хорошо режут руки
- Моторы, как и пропеллеры часто требуют балансировки, для уменьшения вибрации, для этого возьмите обычные стяжки для кабелей и нацепив 1-2 на мотор вращайте и включайте, пока не почувствуете минимальную вибрацию. Более подробно, а так же с видео лучше почитать на специализированном форуме
Продолжение
PS: надеюсь люди в RC теме простят меня за неточности и поправят где надо.
habr.com
инструкция по сборке квадроптеров и дронов
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.
Пропеллеры не рекомендуется устанавливать до полной калибровки аппарата. Исключительно во избежание травм.
4: Калибровка полетного контроллера и пульта
Собранное устройство должно быть полностью откалибровано, а на пульте следует установить управление. Только после этого можно будет подыматься в воздух, не опасаясь потерять плод своих трудов. Однако точное описание процесса калибровки зависит от типа используемого контроллера и аппаратуры, поэтому следует уточнять необходимые шаги, исходя из этих данных.
Только потратив 200-300 долларов на компоненты, несколько дней на сборку, настройку и калибровку, можно наконец отправляться в полет на собственноручно построенном квадрокоптере. Нельзя не отметить, что за те же деньги доступны вполне функциональные серийные модели. Но дело ведь не в этом.
Приведенная выше инструкция достаточно поверхностна, но она дает очертания того, с чем придется столкнуться, чтобы квадрокоптер собрать. Постепенные уточнения помогут накопить хорошую теоретическую базу для последующего развития.
Подводя итоги, нужно отметить, что самостоятельно построенные дроны уступают в характеристиках моделям заводского производства, особенно если первые – дело рук начинающего конструктора.
Вот только дело в том, что самодельный квадрокоптер и не стремится конкурировать с титанами рынка. Это выбор для тех, кто любит погружаться в интересующую тему, конструировать или совершенствовать конструкции.
Как собрать квадрокоптер своими руками: инструкция по сборке самодельных квадроптеров и дронов
Рейтинг 3/5 (2 голосов)my-quadrocopter.ru
Самодельный FPV квадрокоптер
Здравствуйте, уважаемые читатели! В этой статье хочу поделиться материалом по сборке FPV квадрокоптера на базе рамы, рассчитанной на установку пятидюймовых пропеллеров – Realacc Kylin 210. Главная особенность данной рамы – беспроблемное крепление бюджетных экшн камер типа Xiaomi YI и ей подобных.
Эта статья рассказывает о том, как сделать квадрокоптер своими руками из готового набора рамы, а так же про установку электроники на дрон.
Поставляется комплект рамы Realacc Kylin 210 в обычном полиэтиленовом пакете, все элементы рамы просто ссыпаны в одну кучу.
Диагональ по центрам моторов – 210 мм. Что ясно из названия рамы – Realacc Kylin 210.
Форма основания – вытянутый крест, в длину рама на 8 мм больше чем в ширину.
Толщина основания – 5,3 мм. Рама очень жесткая на прогиб, это очень хорошо.
Ширина лучей – 13 мм, этого вполне достаточно для размещения отдельных регуляторов на каждый мотор.
Остальные карбоновые детали толщиной – 2 мм. Кроме верхней деки и проставки в креплении экшн камеры, они толщиной – 1.5 мм.
Распил ровный, без видимых косяков и задиров слоя.
На резе хорошо видна структура слоев китайского псевдокарбона. Обычно это два или три слоя углеткани, остальное текстолит. Так, и цена соответствует качеству материала.
Рама собирается за несколько минут. Сначала собираем верхушку рамы с креплением для курсовой и экшн камеры.
На основание рамы прикручиваем комплектные стойки.
Прикручиваем верхнюю часть рамы к стойкам. Рама готова.
Вес пустой рамы – 94 г.
Для сборки квадрика, кроме вышеупомянутой рамы буду использовать: приемник – FrSky XSR для аппаратуры TARANIS; курсовую камеру (можно использовать любую на ваш выбор) – Foxeer HS1177 V2.
Полетник с интегрированной PDB и видеопередатчиком – HGLRC F4 V5PRO. На данный момент данный контроллер снят с производства и его прямой наследник – HGLRC F4 V6PRO. Крепление 30.5×30.5 мм.
Четыре регулятора оборотов для бесколлекторных моторов с поддержкой протокола D-Shot 600 — Racerstar RS40A V2.
Комплект из четырех бюджетных моторов – Racerstar Racing Edition BR2205 2600KV.
Приступим к сборке коптера. Полетный контроллер установлю на стойки с виброразвязкой – Flight Controller Anti-Vibration Fixed Screws.
Пришлось подложить шайбы, чтобы притянуть стойки к раме.
Перед сборкой все острые кромки рамы я скруглил надфилем, а торцы покрыл несколькими слоями акрилового лака (можно клеем на основе цианакрилата).
Изолирую лучи одним слоем изоленты, на случай, если он лопнет, и куски карбона могут замкнуть контакты регулятора.
К основанию рамы прикручиваем все четыре мотора. Я креплю мотор на все четыре болта, хотя можно и на два, если с фиксатором резьбы.
Чтобы в полете ничего само не открутилось – использую фиксатор резьбы.
Прикручиваем полетный контроллер к стойкам.
Закрепляем регуляторы на лучах парой оборотов изоленты, это необходимо для того, чтобы определить конечную длину проводов.
Согласно инструкции на полетный контроллер, паяем силовые и сигнальные провода от регуляторов на плату контроллера.
Паяем провода от моторов к регуляторам. К каким фазам, какой провод подключать значения особого не имеет и влияет только на направление вращения моторов. На этапе настройки можно поменять направление вращения моторов в программе blhelisuite.
Проверяем качество пайки, чтобы в полете ничего не отвалилось.
Рекомендую после пайки все соединения заизолировать специальным лаком, я использую несколько слоев plastik 71 и подсушиваю феном.
К полетнику подключаем все компоненты, включая антенну (без антенны сгорит видеопередатчик) и проверяем на работоспособность. Убедились, что все работает – можно окончательно заканчивать сборку и прикрутить верхнюю часть рамы к основанию. В процесс настройки полетного контроллера подробно вдаваться не буду, кому интересно можете подробно ознакомиться в этой статье – «Собираем и настраиваем квадрокоптер на базе комплекта – AuroraRC C2 Flytower OMVT F4», в разделе настройка.
На верхней деке есть отверстие для установки SMA разъема, к которому будет прикручиваться антенна. Для полетов вокруг да около такая антенна не нужна, и будет место для приемника.
Установлю вот такой диполь (Original MMCX 5.8GHG 3dBi FPV Antenna) с разъемом MMCX как раз подходит к полетнику.
Окончание антенны дополнительно усилю вторым слоем термоусадки.
На освободившееся место стяжками закрепляем приемник.
Усы антенн выводим за пределы рамы и закрепляем на обрезанных стяжках с помощью термоусадки. Угол в 90 градусов между лучами антенн не выдержан, но оно и так нормально работает на удалении до 200 метров.
Фиксируем антенну видеопередатчика.
Про пищалку тоже не забыл, притянул стяжкой к основанию рамы.
С помощью пинцета и какой-то матери, в пазы основания рамы продеваем стяжку-велкро для фиксации аккумуляторов. Для этой операции нужен пинцет с тонкими и изогнутыми губками, иначе намучаетесь.
Для более надежной фиксации акума на раме, использую липучку типа репейник (крючки на раме). Но можно установить прилагаемую к комплекту рамы прокладку из пенорезины. Как по мне – липучка надежней и не надо потом лазить на корячках по всему полю и искать куда отлетел акум при падении и ударе об землю.
Последний штрих – окончательно фиксируем регуляторы на лучах рамы, кто-то это делает стяжками, я обычно просто приматываю изолентой.
В итоге получилось:
Вес квадрика с пропами «трешками» – 332 г
Вес с акумом 4S 1300 mAh – 486 г.
Немного хочу рассказать об особенностях рамы Realacc Kylin 210. Ширина проема для установки FPV камеры 27.8 мм, и рассчитана на крепление камер через силиконовые демпферы, у меня таковых нет, подложил попавшиеся под руку шайбы.
Боковые карбоновые пластины не дадут установить стек выше двух этажей при использовании длинных стоек. Если поколхозить со стойками, то думаю три этажа вкорячить все-таки можно.
Площадка для установки экшн камер имеет регулировку угла наклона.
Камера закрепляется обычной велкро-стяжкой, держится вполне надежно и не отлетает даже при жесткой посадке в стиле – «морковка» с 5 метров.
Квадрик с таким конфигом летит вполне зачетно, даже несмотря на изначальный небольшой люфт в моторах (люфтили прямо из коробки).
Полеты самодельного квадрокоптера
Realacc Kylin 210 – неплохой вариант компактной рамы для самостоятельной сборки FPV коптера. Рама имеет хорошую жесткость при небольшом весе и вполне пригодна для хобийных полетов или тренировок.
В заключение приведу несколько вариантов рам с подобными креплениями для экшн камер.
Realacc X210 214mm 3mm/4mm
Купить: BangGood, AliExpress Realacc X210 Pro 214mm
Купить: BangGood, AliExpress Realacc X210 V+ 214mm
Купить: BangGood, AliExpress
Электроника и компоненты которые использовались в статье:
Realacc X210 4mm Frame
Купить: BangGood, AliExpress Realacc Kylin 210 210mm
Купить: BangGood, AliExpress FrSky XSR 2.4GHz 16CH
Купить: BangGood, AliExpress Foxeer HS1177 V2 600TVL
Купить: BangGood, AliExpress HGLRC F4 V5PRO Flight
Купить: BangGood, AliExpress HGLRC F4 V6PRO Flight
Купить: BangGood, AliExpress 4X Racerstar RS40A V2
Купить: BangGood, AliExpress 4X Racerstar Racing Edition
Купить: BangGood, AliExpress Original MMCX 5.8GHG 3dBi
Купить: BangGood, AliExpress
автор: actualvape
Похожие статьи:
Видеоподборки про RC моделизм → Сборка гоночного Дрона на формованной раме и регуляторе 4в1
Квадрокоптер своими руками → Сборка миниквадрокоптера под FPV
Видеоподборки про RC моделизм → Квадрокоптер своими руками [Часть 3 — балансировка и полёты]
Видеоподборки про RC моделизм → Ставим систему FPV на квадрокоптер [часть 5]
Квадрокоптер своими руками → Из чего состоит квадрокоптер
Видеоподборки про RC моделизм → Дистанционный выключатель RC switch для моделей своими руками
Видеоподборки про RC моделизм → Квадрокоптер своими руками [часть 4 — подсветка, виброзащита и камера]
Видеоподборки про RC моделизм → Квадрокоптер своими руками [Часть 2 — настройка APM и первый полёт]
quad-copter.ru
Как сделать микро квадрокоптер своими руками
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.
Источник
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.usamodelkina.ru
Как собрать квадрокоптер своими руками
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.
Содержание
Что собой представляет квадролет
Общий принцип работы беспилотника
Инструкция по сборке простого беспилотника
Приступаем к сборке
Установка двигателя
Проводка
Второй способ сборки квадрокоптера собственноручно
Настраиваем прошивку
Как собрать дешевый квадрокоптер Arduino Uno своими руками
Взлет
Как собрать квадрокоптер 250 класса своими руками
Как сделать мини квадрокоптер своими руками
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.
Итак, общее представление о деталях и модулях будущего квадрокоптера уже сложилось, теперь настала пора поделиться с вами тем, как же собрать дрон собственноручно.
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, сборка 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 д
infocopter.ru
Квадрокоптер своими руками: пошаговая сборка
Главная причина того, что люди интересуются сборкой квадрокоптеров является желание сэкономить на покупке оригинального устройства. Однако это не единственная причина. Многие интересуются этим вопросом, поскольку хобби управления БПЛА перерастает в нечто большее, например, в участие в гонках квадрокоптеров, а выиграть в них возможно только максимально часто практикуясь, и дорабатывая конструкцию своего летающего дрона.
Сборка готового комплекта
Больше всего шансов собрать своими руками квадрокоптер у тех, кто действительно этого желает. Чтобы эту задачу упростить до элементарной сборки необходимо обзавестись соответствующим комплектом деталей. Их стоимость в разы ниже, чем у квадрокоптеров в стиле RTF. Причина этому то, что на плечи пользователя возлагается не только сборка конструкции, но и прошивка, калибровка и точная настройка устройства. Главным преимуществом таких комплектов является то, что подбирать мощность моторов, чипов и веса корпуса не приходится.
Также нет смысла беспокоиться о сбалансированности конструкции, что непосредственно влияет на поведение устройства в воздухе. При этом квадрокоптер будет обладать всеми запланированными характеристиками, включая скорость и время полета. Выбирая комплект, можно выбрать, будет квадрокоптер монолитным или разборным, т.е. модульным. Последний вариант больше заинтересует тех, кто хочет иметь достаточно габаритную, но в то же время легко переносимую модель. Стоит отметить, что подобные модели зачастую имеют весьма агрессивный и малопривлекательный дизайн.
Все потому, что в состав комплекта не входит внешний корпус, который выполняет и защитную и декоративную функции. Последовательность сборки подобных конструкций указывается в инструкциях, прилагаемых к комплектам деталей. Обычно сборка таких квадрокоптеров начинается с установки на экзоскелет, выполненный из пластика, металла или карбона, комплектных моторов. Вслед за ними устанавливаются PIN-кабели, выполняющие роль регуляторов мощности для установленных моторов. Далее на корпусе закрепляется приемник сигнала и главный мозговой центр – управляющий модуль.
В завершении сборки устанавливается аккумулятор, фиксаторы, светодиоды и прочие модули, отличающие модель от прочих. На этом пошаговая сборка заканчивается, и начинается все самое интересное, а именно процесс прошивки устройства, его калибровка и тонкая настройка, которая в зависимости от производителя комплектующих может составлять от получаса до трех часов. Важно, чтобы на момент прошивки аккумулятор был полностью заряжен. В противном случае этот процесс может завершиться неудачей.
Сборка из подручных материалов
Как ни прискорбно, но все же собрать полностью из подручных материалов полноценный квадрокоптер не получится. В любом случае придется закупать комплект из деталей. Но их можно покупать и не целым комплектом, а взять лишь самые необходимые. К ним относятся моторы, винты, управляющая плата с приемником и аккумулятор.
Это все что необходимо для того чтобы просто поднять квадрокоптер в воздух и управлять им с помощью аппаратуры. Для того чтобы в воздухе этот набор комплектующих элементов не развалился на куски, требуется закрепить их на прочном, но легком корпусе. Сделать его можно из подручных материалов. В ход может пойти все что угодно, начиная от палочек для мороженого до пластиковых крышек и бутылок.
Что касается дополнительных покупок, то понадобится также приобрести аппаратуру, поскольку без нее управлять собранным устройством будет чрезвычайно сложно. Схему квадрокоптера можно найти в сети, либо придумать самостоятельно. При создании корпуса, стоит помнить о полетных качествах, равновесии, устойчивости и легкости конструкции.
В противном случае устройство может превратиться не в БПЛА, а в ползающий мини вентилятор с дистанционным управлением. Дорабатывать созданную конструкцию можно будет бесконечно, поэтому при первой сборке можно особо не стараться, чтобы в процессе работы не потерять интерес.
Чтобы техническая часть была максимально сбалансированной без применения сложных расчетов, можно воспользоваться небольшой хитростью. Можно выбрать конкретную распространенную модель и заказать под нее комплектующие материалы из базового списка. При заказе важно правильно указать детали. Так, в списке заказа должны присутствовать по 2 мотора правого вращения, и левого вращения.
В пару к ним должны быть соответствующие винты – правосторонние и левосторонние. В противном случае устройство не будет функционировать. Всегда существует вероятность того, что при сборке деталей могут попасться бракованные заготовки, поэтому некоторые можно заказать даже в двойном экземпляре на случай замены. В отличие от заводских kit-наборов, описанных выше, из обычных деталей голыми руками и отверткой собрать такое устройство не получится. Придется поработать с паяльником, клеевым пистолетом, изолентой и двусторонним скотчем.
Только таким способом удастся получить желанный квадрокоптер. После того, как будет получена рабочая модель, ее можно будет модернизировать по своему усмотрению. Добавить антенны, светодиоды, биперы (пищалки) и прочие детали, увеличивающие функциональность домашнего кварокоптера.
Пошаговая сборка квадрокоптера своими руками: главный совет
Прежде, чем с головой кидаться в сборку собственного квадрокоптера, оцените, не отрываясь от реальности, свои силы. Учитывайте не только умение работать со столь опасным инструментом, как паяльник, но и финансовые возможности, т. е. какую сумму на комплектующие к квадрокоптеру вы сможете потратить без ущерба для личного бюджета. И только после этого приступайте к активной деятельности.
Купить отличные квадрокоптеры вы можете в нашем магазине — бесплатная доставка по России и СНГ, хорошие цены!
Полезные видео о том, как собрать квадрокоптер своими руками
kvadrokopters.com
поэтапная сборка и настройка своими руками
Здравствуйте, наши уважаемые читатели. В этой статье мы поговорим про то, как собрать квадрокоптер на Ардуино. Это не самая простая, хотя и очень увлекательная задача, результатом решения которой станет появление небольшого беспилотника, спроектированного, собранного, и настроенного собственными руками. Сразу оговоримся, что речь идет о максимально дешевом дроне из наиболее доступных по цене комплектующих.
Необходимые детали и узлы
Прежде чем приступить к сборке квадрокоптера своими руками, необходимо обзавестись всеми необходимыми деталями. Мозгом нашей самоделки станет полетный контроллер Arduino Uno. Его возможностей более чем достаточно для того, чтобы управлять беспилотником.
Помимо микроконтроллера, нам понадобятся:
- Аккумулятор (лучше несколько) на 3.7В
- Плата MPU-6050 (на ней установлены гироскоп и акселерометр)
- Транзистор ULN2003A
- Коллекторные двигатели с полым ротором 0820
- Провода
Необходимо сделать несколько замечаний. Так как мы собираем дешевый самодельный дрон, то наш выбор пал на коллекторные движки с полым ротором (так называемые coreless motors). Они далеко не так надежны, как бесколлекторные двигатели, но зато гораздо дешевле стоят. Кроме того, можно обойтись без дополнительных контроллеров скорости.
Зато невозможно обойтись без гироскопа и акселерометра. Гироскоп необходим для того, чтобы квадрокоптер мог удерживать заданное направление движения, тогда как акселерометр используется для измерения ускорения. Без этих устройств управлять коптером было бы гораздо сложнее (если вообще возможно), так как именно они предоставляют данные для сигнала, регулирующего скорость вращения винтов.
Мы не указали в списке необходимых деталей раму. Ее можно приобрести, а можно распечатать на 3D принтере каркас, лучи и крепления для двигателей. Второй вариант нам кажется более предпочтительным, тем более, что в интернете можно без труда найти проекты квадрокоптера.
Распечатанная на принтере рама окажется не только легкой, но и прочной. Но если доступа к 3D принтеру нет, раму можно заказать.
Пошаговая инструкция по сборке
Как напечатать раму и крепеж
3D принтеры можно найти во многих университетах, лабораториях, коворкингах. Зачастую доступ к ним бесплатный. Модели для печати можно создать самостоятельно, используя для этого, например, Solidworks. А можно воспользоваться уже готовыми решениями, при необходимости изменив параметры.
Как настроить акселерометр гироскопа
Для настройки акселерометра-гироскопа (I2C)мы рекомендуем использовать следующую библиотеку. Ни в коем случае не подключайте плату к напряжению 5В, иначе вы моментально ее испортите.
Вкратце расскажем, чем интересна плата I2C с датчиками. Она заметно отличается от обычной платы акселерометра с тремя аналоговыми выходами для осей X, Y, Z. I2C представляет собой интерфейсную шину, обеспечивающую передачу значительных объемов данных через логические цифровые импульсы.
Аналоговых выходов на плате не много, и в этом большой плюс I2C, ведь в противном случае нам бы пришлось использовать все порты на Arduino, чтобы получить данные от гироскопа и акселерометра.
Схема подключения к Arduino
Прежде чем плата I2C сможет обмениваться данными с Arduino, ее необходимо подключить к контроллеру.
Схема следующая:
- VDD -3.3v
- GND — GND
- INT- digital 2
- SCL — A5
- SDA — A4
- VIO – GND
Еще раз обращаем внимание на то, что для питания необходимо использовать необходимо именно 3.3В. Подключение платы к 5В скорее всего приведет к ее поломке (спасти может только регулятор напряжения, но он далеко не всегда присутствует на плате).
Если на плате присутствует контакт AD0, он подключается к земле (GND).
В библиотеке, на которую мы дали ссылку выше, используются перечисленные каналы.
Скетч для Arduino
Преимуществом выбранного для сборки дрона микроконтроллера является относительная простота работы с ним. Вам не придется читать специальные книги, документы и техническую документацию. Достаточно знать основы программирования Arduino, которые, как вы сейчас убедитесь, не так сложны.
Подсоединив плату MPU-6050 к контроллеру, включите его и перейдите по ссылке.
Нас интересует скетч I2C scanner code, вернее, его код.
Скопируйте программный код, вставьте в пустой скетч, после чего запустите его. Убедитесь, что подключение установлено к 9600 (для этого запустите Arduino IDE через Tools-Serial Monitor). Должно появиться устройство I2C с адресом 0×68 либо 0×69. Запишите или запомните адрес. Если же адрес не присвоился, скорее всего проблема в подключении к электронике Arduino.
Затем нам понадобится скетч, умеющий обрабатывать данные гироскопа и акселерометра. В интернете есть множество вариантов, и найти подходящий не проблема. Скорее всего, он будет в заархивированном виде. Разархивируйте скачанный архив, отройте Arduino IDE и добавьте библиотеку (sketch-import library-add library). Нам понадобятся папки MPU6050 и I2Cdev.
Открываем MPU6050_DMP6 и внимательно просматриваем код. Никаких сложных действий производить не придется, но если был присвоен адрес 0×60, то необходимо расскоментировать строку в верхней части (ее можно найти за #includes) и написать верный адрес. Изначально таv указан 0×68.
Загружаем программу, открываем окно монитора через 115200 и просто следуем инструкции. Через несколько мгновений вы получите данные с гироскопа/акселерометра. Затем следует провести калибровку датчиков.
Установите плату на ровную поверхность и запустите скетч MPU6050_calibration.ino (легко ищется в интернете). Просмотрите код, по умолчанию в нем указан адрес 0×68. После запуска программы у вас появится информация по отклонениям (offset). Запишите ее, она нам понадобится в скетче MPU6050_DMP6.
Все, вы получили функционирующие гироскоп и акселерометр.
Программа для Arduino
По ссылке вы сможете скачать программу для Arduino, с помощью которой коптер будет стабилизирован в полете и сможет зависнуть над землей. В дополнение к программе обязательно скачайте библиотеку с Arduino PID по ссылке.
Программа поможет вам управлять дроном. Алгоритм, используемый для стабилизации, основан на двух PID-контроллерах. Один предназначен для крена, другой – для тангажа.
Разница в скоростях вращения пары винтов 1 и 2 равна разнице в скоростях пары винтов 3 и 4. Тоже самое справедливо и для пар 1, 3 и 2, 4. PID-регулятор производит изменение разницы в скорости, после чего крен и тангаж становятся равными нулю.
Обратите внимание на цифровые пины Arduino для моторов и не забудьте изменить скетч.
Подключение к контроллеру
Для того, чтобы управлять коптером, нам необходимо получить контроль над моторами, подключив их к Arduino. Контроллер дает на выходе лишь небольшое напряжение и силу тока, поэтому подключение двигателей напрямую лишено смысла. Вместо этого можно поставить несколько транзисторов, позволяющих увеличить напряжение.
Для составления схемы нам необходимы:
- Arduino
- Двигатели
- Транзисторы
Все это собирается на монтажной плате и соединяется коннекторами.
На первом этапе следует подсоединить 4 ШИМ выхода (обозначены ~) к транзистору. Затем подсоедините коннекторы к движкам, подключенным к питанию. В нашем случае мы используем аккумулятор на 5В, но подойдет и аккумулятор на 3-5В.
Транзисторы должны быть заземлены, а земля на плате Arduino должна быть подключена к земле аккумулятора. Двигатели должны вращаться в правильном направлении, то есть работать на подъем коптера, а не на его крен.
Переключив контакт двигателя с напряжения 5В на транзистор, вы увидите, что ротор изменит направление вращения. Единожды совершив настройку, больше возвращаться к изменению направления вращения ротора не придется. Теперь нас интересует скорость.
Запустив и проверив акселерометр, мы устанавливаем нашу схему на ProtoBoard. За ее неимением, можно использовать и обычную монтажную плату, предварительно напаяв на ней рельсы для контроллера.
Перед тем, как припаивать акселерометр к плате, необходимо выполнить его калибровку на горизонтальной поверхности. Это поможет добиться более точной работы сенсора в будущем.
Как еще можно модернизировать квадрик
Узким местом коптера являются его коллекторные движки. Если поискать, можно найти чуть более крупные и более мощные моторы, чем предложены в нашей статье, но значительного выигрыша в характеристиках не произойдет.
Впрочем, у нас была цель собрать недорогой квадрокоптер своими руками, и именно поэтому использовались дешевые моторы. Бесколлекторные двигатели заметно дороже, но зато они дадут вам заметно большую мощность и надежность. К ним придется докупить еще и контроллеры скорости, но это действительно эффективная модернизация.
Выбор платы Arduino Uno обусловлен тем, что с нее можно довольно легко снять чип и поставить его на ProtoBoard. Это позволяет уменьшить вес дрона на 30 грамм, но придется включить в схему дополнительные конденсаторы. Подойдет и плата Arduino Pro Mini.
Что касается программы Arduino, то ее можно сравнительно легко изменить и дополнить новыми функциями. Главное, что с ее помощью дрон способен в автоматическом режиме стабилизовать свое положение.
На квадрокоптер могут быть установлены дополнительные модули, например, плата приемника, что позволит организовать дистанционное управление дроном.
На этом мы завершаем статью о создании беспилотника на Arduino. Подписывайтесь на наши обзоры и делитесь полезными материалами в социальных сетях. До новых встреч.
drongeek.ru