Как сделать квадрокоптер дома
Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке
Привет! Сегодня на повестке дня у нас очень интересная тема. Думаю, ты уже задумывался о том, что можно собрать квадрокоптер своими руками. Идея и правда интересная. Выбирая этот, не самый простой путь, ты не только получишь хороший дрон, но и сможешь понять его устройство, и получишь много полезных знаний. А часть этих знаний ты впитаешь уже сегодня. Поехали!
Варианты
Перед началом стоит вспомнить – а какие же есть способы получить свой квадрокоптер? На самом деле их пять.
RTF (ready to fly) – Просто купить готовый коптер. Тебе останется его просто достать из коробки и запустить в полёт. Это хороший вариант, если тебе не интересны эти конструкторы, и ты хочешь просто удовлетворить свою потребность в БПЛА. Однако, это далеко не так весело, как оставшиеся варианты.
Комплект «всё включено»
Такой комплект подойдёт тем, кто хочет сделать дрон своими руками, но не собирается часами разбираться в документациях, калькуляторах и прочих тонкостях. Там всё так-же рассчитано производителем и подогнано. Нужно только собрать и настроить. Если ты сейчас выбираешь свой первый квадрокоптер, то это определённо твой выбор.
Комплект ARF
ARF (Almost Ready to Fly) – Тут всё слегка сложнее. Бывают разные степени «готовности». Где-то нужно докупить контроллер, а где-то в комплекте идёт только рама коптера. Собрать квадрокоптер, настроить и откалибровать придётся самому. Вариант для тех, кто хочет углубиться в тему и поковыряться в своём БПЛА.
С нуля
Это выбор продвинутых юзеров. Строить коптер с нуля — значит самостоятельно подбирать оптимальные компоненты, разрабатывать и изготавливать раму и так далее. Это сложный, но очень интересный путь, особенно, если не брать готовый модуль управления, а попытаться использовать Arduino или raspberry pi.
Из подручных материалов
Мы не ищем лёгких путей. Дедушкин гараж, алиэкспресс и помойка электроники – наш выбор. Путь боли, ПВХ труб и хардкора, но в результате ты получишь полностью самодельный квадрокоптер. Тут полный простор для фантазии, а все необходимые комплектующие и чертежи квадрокоптеров можно найти в интернете.
Инструкция по сборке квадрокоптера своими руками (для начинающих)
А теперь давай разберёмся с тем, как собрать квадрокоптер мечты. Сразу скажу, что это обобщённый гайд, и некоторые моменты могут отличаться. Я попытаюсь систематизировать процесс, и указать на основные моменты выбора и сборки.
Детали для сборки квадрокоптера.
Сборка квадрокоптера своими руками начинается с выбора компонентов. Это самый ответственный этап.
Комплектующие рамы
Несущая конструкция коптера крайне важна. От её характеристик зависит то, сколько лишней мощности у вас останется. Чем легче рама, тем она дороже. На счёт прочности особо напрягаться не стоит, если в ваши планы не входит постройка квадрокоптера для массивных камер. Есть три основных типа рамы – четырёхлучевая, шестилучевая и восьмилучевая. В данном случае мы будем отталкиваться от четырёхлучевой компоновки с одинарными двигателями (один движок на луч).
Также рама может быть оснащена складными лучами, но это уже очень дорого, и не очень нужно. Можно попробовать реализовать это самостоятельно.
Особенности при выборе компонентов
Моторы
Пропеллеры
Это тема достаточно объёмная. При выборе винтов нужно ориентироваться на свои потребности. Если это будет простенький коптер для «полетать», то можно смело брать пластиковые. Если же вы хотите настоящий рабочий агрегат для аэрофотосъёмки, или спортивный мини дрон (что не парадоксально, ибо там каждый грамм на счету) то желательно использовать композитные материалы. Ну и не жадничай. Переплата в 10 процентов может избавить от необходимости балансировки.
Пульт и приёмник
Для начала, грамотным решением будет взять пульт, у которого в комплекте есть приёмник. Тогда они будут уже спарены, и тебе останется только присоединить приёмник к управляющей плате. Пульт тоже не бери бездумно. Обычно, приличные экземпляры с большим радиусом действия начинаются от 1 000 рублей. Многие имеют кучу функций, которыми пользоваться будет невозможно. К примеру переключатели режимов есть, а плата режимов полёта и не поддерживает. Из-за этого вес и объём занимают бесполезные переключатели.
Регуляторы оборотов
Они характеризуются по мощности, виткам мотора, внутреннему сопротивлению, наличию реверса, точности работы и куче других страшных параметров. Если есть возможность – ищи комплект двигателей с контроллерами. Если так ты не хочешь, то придётся курить форумы и документацию. В принципе, если согласовать допустимый тип моторов и выдаваемую мощность, то шанс промахнуться минимален, но я этого не говорил. Перепроверь.
Батарея
Необходимая батарея рассчитывается при помощи калькулятора. Он учитывает много параметров, включая вес самого батарейного блока. Дешёвки снова не советую брать. Горит красиво, но слишком быстро. Если коптер – грузовой, и оснащён мощными моторами и прочим навесным оборудованием с высоким потреблением энергии, то не забудь проверить, хватит ли мощности аккумуляторов.
Камера
Ух, вот это самая жесть. Камера не всегда нужна, но если она нужна, то нужно внимательно подойти к её выбору. В качестве записывающей камеры стоит использовать экшн камеры- GoPro или её Китайские аналоги (они не сильно уступают в качестве видео, если даже не превосходят «фирму»). Нужно ориентироваться на вес, и на угол обзора. С весом всё понятно, а вот про угол расскажу.
Хочется, чтобы камера снимала красоты мира, но не снимала лучи коптера. Если ты промахнулся и это произошло, то придётся выбрать из двух плохих вариантов.
Опустить камеру так, чтоб она не задевала пропеллеры. Опускать, скорее всего, придётся сильно, и это вызовет массу проблем с взлётом и посадкой, а также с маневренностью, из-за смещённого центра тяжести.
Вынести камеру вперёд. Тоже беда. Снова сместится центр тяжести (в этом случае можно попытаться уравновесить при помощи АКБ). Ещё сильнее утяжелит конструкцию, ибо придётся придумывать очень мощный фиксатор. Иначе никакими бюджетными виброгасителями делу не поможешь, и эффект желе обеспечен.
Можно попробовать использовать ориентировочную формулу L= 2 * tg (A /2) х D, где:
Ты получишь диаметр круга, но так как камера снимает прямоугольное изображение, то этот диаметр будет диагональю. Там уж можно примерно прикинуть- задевает, или нет.
Компоненты выбираем, руководствуясь необходимым результатом. Не нужно брать самое лучшее, если в этом нет необходимости. Возможности своей сборки ты можешь приблизительно рассчитать при помощи калькулятора.
Китайские детали
Сразу говорю – в Китае брать можно, но стоит намного серьёзнее подойти к вопросу. Китайцы постоянно завышают характеристики. Так что, нужно примерно понимать, как и что работает, и не вестись на россказни Китайца о небывалых параметрах и чудесном качестве. Короче говоря – можно, но с пониманием дела и на свой страх и риск.
Контроллер
Контроллер, это мозг твоего мультикоптера. Их можно разделить на два вида.
Универсальный: Например, DJI NAZA. Такой контроллер можно использовать с абсолютно любой сборкой. Будь то квадрокоптер, гексакоптер или октокоптер. Он не заточен под управление чем-то конкретным. На него можно подвесить кучу оборудования, он обладает многими функциями и датчиками.
Есть и минусы. Первый минус, это цена. Тот же DJI Naza-M V2 стоит 17 000 рублей. Второй минус- необходимость настройки. Для этого используется специальная программа, написанная под конкретный контроллер. Там можно заменить и отрегулировать практически всё, но это требует определённых сил, знаний и времени.
Специализированный: Как в последующем примере. Он уже заточен под работу с конкретной компоновкой коптера. Конечно, он даёт некоторый простор, но мощность на каждом двигателе вы не настроите. Стоит недорого, умеет мало. Самое то, для начала.
Пошаговая инструкция по сборке
Для примера рассмотрим сборку из следующих комплектующих:
Размазываем компоненты по столу ровным слоем, и начинаем.
Этап первый. Сборка
Этап второй. Отладка
Это был один из простейших примеров, с которого стоит начать. Конечно, если ты хочешь использовать камеру, GPS или более сложный контроллер, то конструкция будет сложнее. Поэтому, если вы не уверены в своих силах, то стоит начать с малого. Всё остальное можно прикрутить потом.
Однако, не стоит переоценивать сложность самоделки. Если нет цели собрать мультикоптер из ПВХ труб на базе ардуино (а такое тоже бывает), то в этом нет ничего, что не смог бы рядовой пользователь. Главное не теряться, читать и спрашивать, если что-то не понятно.
Заключение
Напоследок хочется внести в этот текст немного морали. Любое подобное занятие, будь то проектирование, или просто сборка – является мощнейшим образовательным инструментом. Главное, это просто начать. Ты начнёшь понимать многие тонкости, и научишься концентрировать внимание на важных моментах. Это относится не только к сборке коптеров.
Тебе придётся научиться искать информацию, гуглить, и разбираться в массе вещей. Они тебе не пригодятся в жизни, но ими ты не слабо прокачаешь интеллект. Дерзай, учись, развивайся, и не бойся экспериментировать!
Кстати, расскажи в комментах о том, что ты думаешь об этой теме. Также можешь подписаться на наши группы (кнопки внизу). Тебе не сложно — мне приятно. Удачи, пилот, и да прибудет с тобой подъёмная сила.
Как сделать квадрокоптер
Мастер-самодельщик давно увлекается авиамоделями. Сначала это были модели самолетов, затем квадрокоптеры. В этой статье мастер расскажет какие материалы лучше выбрать для квадрокоптера, а также как сделать раму из фанеры. Давайте посмотрим небольшое демонстрационное видео.
Для изготовления квадрокоптера мастер использовал следующие
Шаг первый: выбор материала
Рамка.
Обычно рамка изготавливается из легких и жестких компонентов, таких как стекловолокно, углеродное волокно, дерево, алюминий и т. д. Существует множество различных типов рам, мастер будет делать рамку под четыре двигателя.
Такие рамки бывают в основном в Н-форме или Х-форме. X-форма является хорошим балансом между стабильностью и маневренностью. Именно такую рамку и будет делать мастер.
Двигатели.
Есть два типа двигателей, коллекторные моторы и бесколлекторные моторы. В большинстве квадрокоптеров используются бесколлекторные двигатели, которые могут очень быстро реагировать на изменения в оборотах и требованиях к крутящему моменту. Для работы бесщеточных двигателей необходим специальный электронный регулятор скорости (ESC).
Значение KV двигателя указывает скорость, с которой двигатель будет вращаться, когда вы подаете 1 вольт на его обмотки. Он определяется количеством обмоток медного провода в статоре двигателя и магнитной силой магнитов.
Меньшее количество обмоток означает меньшее сопротивление, и, соответственно, более высокие обороты. Вот почему двигатели с более высоким KV, как правило, имеют меньшую обмотку статора.
KV определяет, какой винт вы можете использовать с двигателем. Чем ниже KV, тем больший винт он может вращать, и наоборот. Нельзя увеличить подъемную силу, установив больший винт на двигатель с более высоким KV, так как требования к крутящему моменту будут выходить за пределы допустимой мощности и двигатель будет перегреваться.
Например: двигатели BR2205 2600 кВ могут работать с 5х4 дюймовыми винтами, а двигатели BR2212 1000 кВ могут работать с винтами 10х4,5 дюйма
KV ни в коем случае не является показателем выходной мощности двигателя, двигатели с более высоким KV не обязательно более мощные, чем двигатели с более низким KV.
Электронные регуляторы скорости (ESC).
Последние достижения в области мини-квадракоптеров стали возможны благодаря появлению небольших электронных регуляторов скорости, которые позволяют работать бесколекторным двигателям. Работа электронных контроллеров скорости заключается в получении сигнала дроссельной заслонки от контроллера полета и поддержании вращения двигателя на требуемой скорости.
Внутри этих небольших устройств работает целый ряд технологий, которые выходят за рамки этой инструкции. При покупке выбирайте ESC с номинальным постоянным током как минимум на 20% больше расчетной.
Пропеллеры.
Пропеллеры преобразуют механическую энергию двигателей в тягу. Размер и форма пропеллера играют огромную роль в эффективности полета.
Размер пропеллера, который вы можете использовать, ограничен размером вашей рамы, а также мощностью КВ вашего двигателя. Как правило, чем больше пропеллера вы можете использовать для создания определенной тяги, тем эффективнее он будет. Для мини-квадрокоптеров они варьируются между 5-6 дюймовыми винтами с шагом 4-5 дюймов.
Количество лопастей влияет на тягу и расход энергии. Чем больше лопастей, тем больше тяга и тем больше тратится энергии.
Номинальная разрядка обозначает максимальную скорость, с которой вы можете вытягивать ток из батареи. Он обозначается цифрой «С» сверху. Чем выше рейтинг С, тем большее количество тока может дать батарея.
Например, аккумулятор 2000 мАч 25C может выдавать до 2000×25 = 50000 мА или 50 А.
Шаг второй: проектирование и сборка каркаса
Дизайн рамы был вдохновлен формой бабочки-монархом. Когда вы смотрите на раму сверху, она выглядит как два крыла.
Мастер нарисовал дизайн в Fusion 360 и Rhino CAD. Размер рамы составляет около 230 мм, он обусловлен диагональным расстоянием от одной ступицы двигателя до другой. Самые популярные размеры рамы составляют 210 мм, 250 мм и т. д. Как только вы установили размер рамы, нарисуйте крепления для двигателя.
Деталь выполнена с помощью лазерной резки. Если у вас нет резака, то можно сделать резку в мастерской. Файл для резки можно скачать ниже.
Дизайн файлов.rar
Шаг третий: сборка
Теперь нужно собрать квадрокоптер.
Сначала нужно прошить контроллер прошивкой Betaflight. Затем выполнить калибровку датчика. Подключите радиомодуль и проверить его работу. Закрепить двигатели на раме в соответствии с диаграммой X-образной рамы с правильным направлением вращения. Припаять выводы двигателя к контактам ESC и закрепить ESC на кронштейне. Закрепите плату распределения питания и припаяйте контактные площадки ESC. Подключить Soler XT60 к кабелю питания, а затем к плате распределения питания. Закрепите контроллер. Подключить провода от ESC к контроллеру полета. Закрепите приемник на раме. Наденьте верхнюю крышку.