Рубрика: Строительство

Самодельный квадрокоптер с камерой

Основы коптеростроения. Григорий Колодяжный, Пятигорск.

Прошу не принимать всё написанное за единственно верную истину. Как раз хочу объяснить, что я человек с творческо-техническим складом ума, но не живу в своем ограниченном мире коптеростроения. Напротив, я новичок в этом вопросе и пишу статью потому, что загоревшись желанием построить дрона для аэросъемки, столкнулся с тем, что очень много разных мнений и выбрать верный путь очень сложно. Мой первый опыт был не совсем удачным, от этого и хочу всех уберечь, выделив самое важное и акцентируя внимание на важные детали, о которых мало говорят.
Итак, чем же отличаются коптеры и откуда такие названия? Квадрокоптер – это четырехвинтовой аппарат. Этот тип БПЛА (беспилотных летательных аппаратов) на сегодняшний день является самым распространенным и уже фактически стал именем нарицательным для народа, если речь идет о мультироторных системах. Самый известный четырехмоторный дрон выпустила компания DJI, практически все о нем слышали. Это тот самый Phantom. Но разбирать все модификации бессмысленно. Единственное, я надеюсь, что после прочтения этой статьи вы сами сможете просчитать параметры и понять, почему полетное время между первым и вторым поколениями Phantom’ов изменилось почти вдвое.
Гексакоптер — это шестимоторный, а октакоптер, соответственно, восьмимоторный аппарат. Есть еще трикоптеры и так называемые соосные. И тут много споров на тему, как правильно назвать аппарат с 8-мью моторами, но 4-мя лучами, соосный квадрокоптер или всё-таки октакоптер. Моторы располагаются на одной оси один над другим. У такого расположения есть одно преимущество — размеры. Но на практике те же 8 моторов на октакоптере будут давать более высокий КПД, чем установка на одной оси парных двигателей.

Время летит, поэтому добавляю в статьи свежие строки, актуальные на сегодняшний день, спустя несколько лет после написания статьи. Буду помечать их курсивом и добавлять ссылки на примеры комплектующих в проверенных магзинах, в которых сам совершал покупки.
Из бюджетных, но проверенных временем аппаратур управления пользуется популярностью FRSky Taranis Q X7. И старший брат — FrSky Taranis X9D Plus

Одна и та же хорошая аппаратура способна хранить в себе настройки одновременно десятков моделей. То есть, однажды приобретая её, можно пользоваться ею фактически всю жизнь и управлять RC самолётами, вертолётами, машинами, мультикоптерами, просто выбирая в меню аппаратуры нужную модель (но закладывать настройки каждой модели нужно самому вручную). Так вот, для чего же на практике люди используют дополнительные каналы? Если вы планируете заниматься аэросъемкой, то минимум 2 канала нужно на управление трех-осевым подвесом – канал YAW отвечает за рысканье (поворот вокруг своей вертикальной оси, горизонтальное панорамирование), PITCH – канал тангажа, то есть наклон камеры вверхвниз. Как правило наклон оси ROLL (горизонта) регулировать не нужно, так как сложно придумать ситуацию, когда на видео нужно нарочно завалить горизонт. Иногда люди используют дополнительную курсовую камеру на сервоприводах, которой вообще можно управлять движениями головы. Лично я реализовал такое управление своим подвесом с камерой GoPro, которая одновременно является и курсовой и основной камерой. Для этого устанавливается датчик head tracker в видео очки или FPV-шлем (First person view – вид от первого лица), который соединяется с аппаратурой управления, а та в свою очередь передает сигналы на каналы управления нужных осей подвеса камеры. Для дополнительных каналов управления также можно придумать другие предназначения: от сброса транспортируемых коптером предметов до поджигания фитиля установленных на него ракетниц-фейерверков, тут всё ограничивается лишь полётом фантазии.
_
Еще важно разобраться с тем, как мультикоптер работает в целом. Понятно, что при движении стика газа вверх на аппаратуре управления, коптер просто прибавляет обороты на всех двигателях и происходит набор высоты. Чтобы полететь вбок, аппарат кренится в нужную сторону, увеличивая обороты двигателей с одной стороны и снижая с другой. При этом, за счет датчиков, соединенных с ПК (полётным контроллером), аппарат кренится только до ограниченного в прошивке контроллера угла, чтобы не перевернуться. Вперед и назад летает, соответственно, тем же принципом. А вот вращение вокруг своей оси происходит за счет того, что двигатели через один крутятся в противоположные стороны и пропеллеры должны быть соответствующие — одни загребают воздух под себя, вращаясь по часовой стрелке, другие — против. Получается, чтобы аппарат развернулся в нужную нам сторону, он увеличивает обороты двигателей вращающихся в одну сторону и ровно настолько же уменьшает обороты двигателей, вращающихся в противоположную.
_
Что касается «начинки», то мультикоптер состоит из рамы, на которую устанавливаются двигатели. Сигналы на вращение двигателей идут из полётного контроллера (ПК), но мощности этих сигналов не достаточно, поэтому перед каждым двигателем стоит регулятор оборотов (в простонародье «регуль», ESC).

Читайте также:  Правоподтверждающие и правоустанавливающие документы на недвижимость

Если вы всё-таки решились собирать мультикоптер самостоятельно, попробую объяснить основные принципы. Важно сразу понять, какой снаряженный вес будет в итоге у аппарата и вести расчеты, отталкиваясь от него. Можно найти готовые конфигурации на форумах и перепроверить их на специальном калькуляторе, о котором я расскажу далее. Важен также такой момент, что этот калькулятор не знает, возможно ли физически установить пропеллеры расчетного размера на вашу раму и можно ли их вообще ставить на заданные двигатели.
1. Поэтому первым делом определяемся с рамой, узнаем её вес, максимальный размер пропеллеров, которые возможно установить.
2. Подбирая моторы, сразу смотрим на сайте производителя таблицы характеристик с рекомендуемыми пропеллерами. К примеру я использую моторы SunnySky v3508 kv580

Сделать самодельный квадрокоптер своими руками не сложно. Это гораздо проще, чем, к примеру, сделать самодельную авиамодель или радиоуправляемый вертолет.

Основа самодельного квадрокоптера – это рама. Ее можно купить готовую или сделать своими руками.

Самый простой вариант – купить готовую раму.

Рама Hobbyking X525 V3

Габариты: 600 мм

Материалы:
Ноги и центр. часть: текстолит
Лучи: алюминий

Цена: 550 рублей

Преимущество готовой рамы над самодельными в том, что все уже подготовлено для установки электроники и не надо искать материалы для изготовления.
Впрочем, раму для самодельного квадрокоптера можно сделать своими руками из практически любых материалов.

Вот, к примеру, квадрик изготовленный из линеек и пеноплекса (пенопластовый утеплитель).

А этот самодельный квадрокоптер сделан из пластиковых труб для водопровода.

Причем, такие самодельные квадрокоптеры летают ничуть не хуже заводских!

Если вы хотите сделать красивый и оригинальный квадрокоптер – то смотрите эту статью. В ней вы найдете чертежи квадрокптера как на фотографии выше и подборку электроники для него.

Но рама в четырех моторных агрегатах – не главное! Главное в них это мозги – плата управления с гироскопами, магнитометром и бародатчиком.

Давайте посмотрим, какую плату можно поставить на квадрокоптер сделанный своими руками.

HobbyKing KK

  • Купить плату квадрокоптера можно тут .

MultiWii Lite V1.0

Достоинства MultiWii Lite V1.0 – небольшие размеры, всего 40х40 мм и вес 9 грамм. В комплекте идет программатор для подключения к USB порту компьютера.
Эта плата управления квадрокоптером идеально подходит для изготовления небольших квадрокоптеров своими руками.

MultiWii 328P

ITG3205 Трехосевой гироскоп
BMA180 Акселерометр
BMP085 Барометр
HMC5883L Магнетометр

Цена: 1050 рублей

  • Купить плату квадрокоптера можно тут .

MultiWii 328P – это наиболее оптимальная по отношению цена/качество плата управления.
Программатор вшит в плату, акселерометр позволяет компенсировать дрейфы гироскопов, бародатчик – автономно висеть на заданной высоте, а магитометр (фактически компас) включать режим управления, когда коптер может лететь по прямой вращаясь вокруг своей оси.

Такое сочетание датчиков позволяет не только полностью автономно контролировать квадрокоптер, но и управлять гироподвесом камеры держа ее параллельно горизонту при любых эволюциях самодельного квадрокоптера.

Регуляторы оборотов для квадрокоптеров и мультироторных летательных аппаратов

Однако, кроме платы управления не малую роль играют регуляторы оборотов электродвигателей.
Рекомендуется покупать специальные регуляторы для квадрокоптеров – Turnigy MultiStar, их не надо дополнительно перепрошивать.

Для самодельного квадрокоптера размерами 450-600 мм подойдет следующие регуляторы:

Turnigy Multistar 30 A

Цена: 450 рублей

Купить регулятор можно тут .

Turnigy Multistar 20 A

Цена: 360 рублей

Купить регулятор можно тут .

Для 450-500 мм квадрокоптера берем 20 амперные регуляторы, а для 500-600 на 30А.
Впрочем, если поставить регулятор на 30А вместо 20ти амперного, то он просто будет меньше греться. Токопотребление задают моторы.

Двигатели для самодельного квадрокоптера

Turnigy Aerodrive SK3 2822-1275

Цена: 570 рублей

Купить мотор для квадрокоптера можно тут .

Под регулятор на 20 А.

NTM Prop Drive Series 28-30S

Цена: 580 рублей

Купить мотор для квадрокоптера можно тут .

Под регулятор на 30 А.

Turnigy Multistar 2216-800Kv

Цена: 990 рублей

Купить мотор для квадрокоптера можно тут .

Под регулятор на 30 А.

Похожие статьи:

Фактически можно ставить любой полетный контроллер.
На сегодняшний день наиболее хорошо отзываются о Naza.
Для автовозврата квадрокоптера при потере связи нужна плата с поддержкой модуля GPS и сам модуль.

Если не отлетать дальше 100 метров и использовать только режим "ручного управления" – то подойдет любой.
Если предполагается "удержание точки висения в автоматическом режиме" то посоветую Naza Lite с GPS или Naza V2 с GPS.

Multiwii и Megapirate – контроллеры хорошие, к ним можно подключать GPS, но в настройках надо разбираться и поднастраивать под свой квадрик. Не слишком сложно, но пару дней займет.

Та же Наза фактически "летает из коробки", за что ее и любят, не смотря на более высокую цену.

Константин # — 0
Читайте также:  Правила работы на строительных лесах
Варяг # — 0
Варяг # — 0
Digides # — 0
Илья # — 0

Добрый день!
КвадроЛетчик, хочу сам собрать квадрокоптер, но есть жесткие требования к нему:
Должен получиться достаточно мощный квадрокоптер, который не сносит ветер, с дальностью управления около 1 км, с GPS и можно будет использовать камеру с высоким качеством съемки.

Готовые стоят космически дорого. Хочу сам собрать из комплектующих.
Вы можете мне посоветовать, как мне нужны запчасти: рама, моторчики, "мозги", аккумулятор и т.д.

Заранее спасибо!
el_moby@mail.ru

el_moby@mail.ru # — 0
Qaz # — 0
Guest # — 0

Там коллекторные двигатели (2 провода), их хватает примерно на 100 полетов. Потом менять. Впрочем, часто и после 15-20 полета один из двигателей – под замену.
Коллекторные регуляторы сделаны прямо на плате.

В DJI Phantom 3 – та же история, регуляторы на плате, если сдохнет регулятор (бывает при падении, мотор не отключился уперся винтом и регулятор сгорает), менять придется всю плату.

Все разговоры о регуляторах, почему и как, а так же подбор электроники предлагаю вести только в коптероном форуме. Тут такие сообщения будут удаляться.

peppa # — 0
а10 # — 0

Здравствуйте! Подскажите, пожалуйста, можно ли вместо MultiWii 328P, использовать MultiWii SE v2.5 ? Насколько сильно они отличаются?

А если использовать APM 2.6? Насколько сложно будет его настроить? Стоит ли его брать?

Antosh # — 0

Можно, но лучше обратиться к тем, кто это делает на проф. основе. Так как потребуется доступ к ЧПУ станку или 3Д принтеру.
Современные GPS/ГЛОНАСС приемники вполне позволяют получить зависание в одной точке.
Для компенсации порывов ветра необходим 3Д подвес.

Подбирать комплектующие необходимо комплексно, обычно начинается с того, что решается какую камеру катать. Затем – рассчитывается масса подвеса (берется готовый или делается самостоятельно), От веса подвеса с камерой стартуется обсчет самого квадрокоптера.

Надо учесть – будет ли 8 моторов на 4-х осях (защита от падения при поломке любого из моторов) или упростить конфигурацию (и удешевить ее) до стандартных 4-х моторов.

Под конфигурацию побираются моторы, регуляторы, аккумуляторы, выбирается полетный контроллер (минимальные настройки или максимальный ручной тюнинг настроек), делаются чертежи и по ним приступают к изготовлению деталей и сборке.

По сути – процесс сборки это рутина. По времени, 90% тратится на подготовительный этап.

Наверное, не стоит лишний раз говорить о том, насколько популярны сейчас квадрокоптеры. И вы, скорее всего, знаете, сколько они стоят, и уже забросили думать об этом. В нашей статье вы узнаете, как сделать квадрокоптер своими руками в домашних условиях. Сразу предупреждаем, что дело это ответственное и непростое, но по итогу у вас будет бесценный опыт и заветный девайс по смешной цене.

Есть несколько способов собрать квадрокоптер своими силами:

  • Комплект «Всё включено». Идеально подходит для тех, кто хочет сэкономить на покупке готового изделия, но также не хочет разбираться во всех нюансах его сборки. Это посылка с деталями, предварительно настроенными производителем. Вам останется лишь прочесть инструкцию и собрать по ней квадрокоптер.
  • Комплект «Almost Ready to Fly». «Почти готовый к полёту» стоит дешевле, однако процесс сборки заметно сложнее. Комплект может быть неполным (в соответствии цена-качество), также вам придётся настраивать изделие самим, что сумеет далеко не каждый. Но если вы уже имеете некий опыт в этой сфере – то стоит попробовать.
  • Сделать квадрокоптер самим. Подойдёт далеко не всем. Но если у вас есть опыт, пусть и небольшой – дерзайте. К тому же, это станет вашим поводом для гордости – квадрокоптер, созданный собственными руками. Сложность состоит в том, что придётся подобрать, настроить и подогнать самостоятельно.
  • Использовать подручные материалы. Не менее сложно, но реально. Детали с aliexpress, подручная электроника — никто не говорил, что будет легко. С другой стороны, всё нужное, включая схемы и чертежи, легко находится в интернете.

Как собрать квадрокоптер своими руками

Предупреждаем, что инструкция обобщена и что могут быть различия в паре моментов. Мы расскажем основное по поводу сборки и выбора деталей.

Какие нужны детали

  • Рама и её составляющие. Главное в коптере – несущая часть. Если рама будет легче, то меньше будет уходить питания. Но учтите — лёгкие рамы стоят дороже. Прочность не так важна, если вы не планируете ставить на коптер камеру потяжелее. Рамы бывают трёх типов: четырёхлучевые, шестилучевые и восьмилучевые (по одному мотору на каждый луч).

Аналоги камеры GoPro

Экшн-камера Xiaomi Yi

Цена на AliExpress: US $49.99 — 109.99

Технические характеристики:
  • Сенсор: CMOS 1/2,3″ 16 мегапикселей;
  • Объектив: f/2.8, угол обзора 155 градусов;
  • Видео: 1920×1080, 60fps;
  • Фото: 4608×3456;
  • Вес: 72 грамма;
  • Time Lapse: есть;
  • Встроенный экран: нет;
  • Память: карта памяти microSD.
SJCAM SJ5000X 2K

Цена на AliExpress: $126.58

  • Сенсор: CMOS 12 мегапикселей;
  • Объектив: f/2.8, угол обзора 170 градусов;
  • Видео: 2560×1440, 30fps;
  • Фото: 4032×3024;
  • Вес: 74 грамма;
  • Time Lapse: есть;
  • Встроенный экран: есть;
  • Память: карта памяти microSD.

О деталях из Китая

Конечно, не стоит недооценивать китайских производителей, но и расхваливать тоже не нужно. Завышенная характеристика их товаров – обычное дело. Брать можно, но только не дешёвые детали, иначе придётся делать всё заново.

Инструкция по сборке

Наверняка, вы прочитали эту статью и взяли раму с платой распределения. Но если вы это не сделали – не беда, просто подключите провода к модулю управления.

Возьмём, к примеру, коптер, собранный из таких комплектующих:

  • Основа (каркас) – Diatone Q450 Quad 450 V3 PCB Quadcopter Frame Kit 450
  • 4 мотора DYS D2822-14 1450KV Brushless Motor.
  • Регулятор оборотов 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 1.5 kk21evo
  • АКБ, тип: литий-полимер — Turnigy nano-tech 2200mah 4S

90C Lipo Pack

  • Зарядное устройство Hobby King Variable6S 50W 5A
  • Аккумуляторный коннектор XT60 Male Plug 12AWG 10cm With Wire
  • Коннекторы 20 Pairs 3.5мм Bullet Connector Banana Plug For RC Battery / Motor
  • Пульт управления Spektrum DX6 V2 with AR610 Receiver (с приёмником и передатчиком)
  • Всё это обойдётся где-то в 20 тысяч рублей

    Этапы сборки квадрокоптера

    Раскладываем всё это добро по столу и приступаем.

    1. Приблизительно прикидываем нужную длину проводов контроллера, добавляем небольшой запас на всякий случай, и обрезаем их до необходимой длины.
    2. Коннекторы припаиваем к выходам регуляторов для упрощения подключения моторов.
    3. Припаиваем регуляторы оборотов к плате разводки.
    4. Припаиваем коннектор АКБ тоже к плате разводки.
    5. Аккуратно прикручиваем моторы на лучи дрона. При установке бережём резьбу.
    6. Припаиваем коннекторы двигателей, если их нет.
    7. Прикручиваем лучи с моторами к плате.
    8. Крепим регуляторы к лучам коптера. Удобней всего это делать пластмассовыми хомутами.
    9. Включаем провода регуляторов к движкам в случайном порядке. Если понадобится, потом изменим порядок.
    10. Закрепляем на корпусе модуль управления (предварительно сфотографировав тыльную сторону, потом поймёте, для чего). Крепим хоть на жвачку, но рекомендую для начала применить мягкую двухстороннюю липкую ленту.
    11. Подключаем регуляторы оборотов к контроллеру. В порты, отмеченные знаками «плюс»-«минус»-«пусто», как правило, подключаем белым проводом к экрану.
    12. Оставшейся липкой лентой закрепляем приёмник поближе к блоку управления, и подключаем необходимые каналы к соответствующим портам. Применяем документацию данного приёмника и снимок внешнего края платы, дабы понять, какая стопка проводов за что отвечает.
    13. Подключаем питание прибора от батареи, сквозь коннектор.
    14. Вы молодец! Вы собрали свой первый дрон.


    Установка и настройка оборудования

    Теперь вам осталось его настроить, чтобы он не разбился в первый день полёта.

    1. Запускаем моторы (здесь по-всякому бывает, штудируйте документацию)
    2. Добавляем газ и смотрим, в какую сторону крутятся пропеллеры. Они обязаны вертеться так, как написано в схеме, что прилагается к контроллеру. По-другому управление станет инвертироваться. В случае, если что-нибудь пошло не так — переворачиваем коннектор, объединяющий движок и контроллер.
    3. Если всё вертится верно – прикручиваем верхнюю часть рамы. Не старайтесь втолкать её на место. В случае, если та встала туго — что-то идёт не так. Ослабляем нижние винтики, впоследствии установки затягиваем всё постепенно.
    4. Закрепляем блок с батареями.
    5. Монтируем адаптеры для пропеллеров на двигатели.
    6. Ставим пропеллеры, беря во внимание сторону вращения моторов. Приподнятый элемент лопасти обязан глядеть в сторону вращения.
    7. Есть! Ваш квадрокоптер готов к первому полёту.

    Мы с вами рассмотрели простой пример сборки квадрокоптера, который не требует больших затрат и усилий в плане сборки. Соответственно, если вы решите поднимать на дроне что-нибудь потяжелее (навигатор, более тяжёлые средства съёмки и т.п.) – конструкцию придётся доработать и усилить. Тем не менее, вы уже получили первый опыт сборки подобных конструкций. Дальше вам будет проще понимать принцип работы коптера и знать, как его в дальнейшем доработать.

    >

    Игорь # — 0

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *