Сделай свой собственный квадрокоптер | Полный проект электроники

Летать на дронах весело, но гораздо приятнее, когда ты можешь управлять дроном, который сам собрал!

И, возможно, самый приятный аспект полета на собственном гениальном самолете: экономия денег при этом. Вместо того, чтобы тратить несколько сотен долларов на покупку дрона, вы можете создать свой собственный дрон всего за 99 долларов.

Для таких сложных машин у дронов очень мало деталей, и для их создания не требуется сложной инженерной мысли. Есть куча забавных наборов «собери свой собственный дрон». Некоторые из них имеют разную степень усилий, и вы можете выбрать тот, который соответствует вашим потребностям. Например, для детей этот набор дронов LEGO просто восхитителен, хотя его сложно купить задним числом. Если вам нужен очень простой набор для дронов и онлайн-руководство — и у вас есть солидный бюджет — нет лучшего выбора, чем комплект для дронов Drone Dojo Raspberry Pixhawk. Этот комплект включает в себя простые в использовании пошаговые видеоуроки, а также все необходимые расходные материалы (включая Raspberry Pi 4B, контроллер полета Pixhawk, раму дрона, бесколлекторные двигатели, ESC, радиоуправляемый передатчик и приемник, аккумулятор и многое другое).

Но этот комплект будет стоить около 1,000 долларов, что может не вписаться в ваш бюджет. Если вы готовы поработать ногами (и выискивать сделки по отдельным частям), вы можете сделать это менее чем за 100 долларов.

И нет человека лучше, чем RC Хобби Обзор Эксперт Джейк Картер расскажет вам, какие детали вам нужно сделать самостоятельно. Так что без дальнейших церемоний, я позволю Джейку взять это отсюда.

Вот руководство Джейка о том, что вам нужно знать, чтобы построить свой собственный дрон менее чем за 99 долларов:

Выберите дизайн рамы квадрокоптера

Квадрокоптеры — самый распространенный тип дронов, узнаваемый по форме буквы «X» с пропеллерами на каждом конце рамы. Рамы также бывают трикоптерными (три пропеллера), гексакоптерными (шесть пропеллерных) и октокоптерными (восемь пропеллерных). Гексакоптеры отлично подходят для резервирования; если один двигатель выходит из строя, у вас все еще есть некоторая стабильность. Поскольку они такие большие, октокоптеры обычно предназначены для пассажиров, которые хотят нести полезную нагрузку.

Но если вы хотите сократить расходы, квадрокоптер, как правило, лучше всего подходит для начала, учитывая его более низкую стоимость.

Купить раму из углеродного волокна

Углеродное волокно немного дороже, чем другие варианты рамы, но оно легкое и прочное. Он прослужит вам намного дольше, если вы будете хранить дрон несколько лет. Самый дешевый вариант каркаса – деревянный, но дерево коробится под дождем.

Обычно используется пластик, и он долговечен. Если у вас есть 3D-принтер, вы даже можете сделать пластиковую рамку своими руками. Алюминиевые рамы также используются из-за их легкого веса, но они не такие прочные.

Если у вас есть несколько лишних долларов, выберите углеродное волокно. Если деньги являются проблемой, следующим лучшим вариантом является пластик. Древесину следует использовать только для начинающих дронов, которые вы ожидаете заменить.

Martain II 220 мм и Lisam 210 мм – это две качественные рамы из углеродного волокна по доступным ценам.

Купить бесщеточный двигатель

Дроновые двигатели бывают двух разных типов: бесщеточные и щеточные. Коллекторные двигатели содержат магнит и катушки. Магниты остаются на месте, пока катушки вращаются. Проблема с щеточными двигателями заключается в том, что щетки изнашиваются и должны быть заменены.

Бесщеточные двигатели также содержат магниты и катушки, но в этих двигателях катушки остаются на месте, пока магниты вращаются. Поскольку у них нет щеток, эти двигатели более долговечны и служат дольше. BrotherHobby, T-Motor и Racestar производят качественные бесколлекторные двигатели. Ознакомьтесь с некоторыми примерами их бесколлекторных гоночных двигателей ниже.

Выбирайте более высокие KV для гоночных дронов

Двигатели поставляются с рейтингом KV. Рейтинг KV указывает количество вольт, необходимое для питания двигателя. Для квадрокоптера новичка вы можете использовать моторы с низким номиналом KV в диапазоне 1000-1500. Эти двигатели дают вам возможность стабилизировать и практиковаться с вашим новым дроном.

Если у вас больше опыта, покупайте двигатели с более высоким номиналом KV в диапазоне 1500-2300. Эти двигатели используются для гонок, придавая вашему дрону больше мощности и крутящего момента, а также позволяя маневрировать вокруг деревьев и препятствий.

Установите пропеллеры меньшего диаметра

Пропеллеры бывают с двумя или тремя лопастями и изготавливаются из различных материалов. Углеродное волокно — лучший материал, но вы также можете сделать пропеллеры из пластика или дерева.

Пропеллеры меньшего диаметра облегчают замедление или ускорение, что немаловажно для нового владельца дрона. Более длинные лопасти хороши для стабильных, длительных полетов.

Соответствие аккумуляторов требованиям к напряжению двигателя

Одна из самых распространенных ошибок среди новых владельцев дронов — это покупка аккумуляторов, которые не соответствуют требованиям по напряжению двигателя. Рейтинги KV дают вам количество вольт, необходимое для питания каждого двигателя. Сначала определите двигатель, который вы хотите купить, а затем сопоставьте аккумулятор с требованиями по напряжению.

Обратите внимание на датчики на вашем полетном контроллере

Контроллер полета — это то, что вы используете для управления дроном. Каждый контроллер оснащен несколькими датчиками, сообщающими вам о местоположении и текущем состоянии вашего дрона. Если вы отправляете дрон слишком далеко, вам нужен датчик, который говорит вам подтянуть дрон ближе, иначе вы можете его потерять.

Самый важный датчик — это GPS. GPS показывает местоположение вашего дрона. У вас не всегда будет визуальный обзор дрона, и GPS будет направлять вас во время полета.

Другим важным датчиком является барометр. Барометр – это датчик, определяющий атмосферное давление. Это давление сообщает вам высоту дрона. Слишком высокий полет дрона может привести к его падению.

Гироскоп дрона сообщает вам угол наклона дрона. Это важно, когда вы стабилизируете его во время полета и зависаете над одним местом. Акселерометр показывает ускорение дрона.

Некоторые рекомендуют детали для сборки гоночного дрона за 99 долларов.

Итак, вы готовы построить свой собственный гоночный дрон? Компания UAVfutures сделала пошаговую сборку дрона всего за 99 долларов — цена и качество, которые трудно превзойти при покупке готовой к полету модели. Вот детали, которые они использовали для его сборки.

• Корзина
• ESC или электронный регулятор скорости
• Двигатели
• PDB или плата распределения питания
• VTX или видео передатчик
• контроллер полета
• Камера FPV
• Реквизит

Вы построили свой собственный дрон? Каковы ваши лучшие советы или любимые продукты? Оставьте комментарий ниже!

Джейк Картер — энтузиаст дронов и автор статей в RC Hobby Review. Подпишитесь на него в Facebook на RCHOBBYREVIEW.

Создайте свой собственный квадрокоптер

Небольшие дроны используются для доставки посылок, видеосъемки таких событий, как бракосочетание, и наблюдения за вражеской территорией. Вы можете сделать дрон дома, не тратя целое состояние. Здесь представлен недорогой квадрокоптер с рамой F450 и бесколлекторными двигателями постоянного тока. Авторский прототип показан на рис. 1.

Рис. 1: Авторский прототип Quadcopter Drone

Для изготовления дрона необходимо собрать компоненты, перечисленные в Таблице 1. Также могут понадобиться перемычки и разъемы для схемы и аккумулятора.

Прежде чем приступить к строительству и сборке проекта, вам нужно знать некоторые основные сведения о дроне, включая его пропеллеры, вращение двигателя, передатчик и приемник.

Винты

Пропеллеры поставляются с нанесенными на них номерами, начинающимися с буквы R или L, а иногда и без буквы. Если номер начинается с R, это означает вращение вправо или по часовой стрелке. Если после R стоит число 1045 (например, R1045), первые две цифры (10) обозначают длину гребного винта в дюймах (в данном случае 10 дюймов или 25.4 см). Следующие две цифры (45) обозначают шаг (4.5 дюйма или 11.43 см), который пропеллер прорезает воздух за один оборот.

Если номер на пропеллере начинается с L, это, конечно, означает, что пропеллер предназначен для вращения против часовой стрелки. В этом проекте два пропеллера предназначены для вращения по часовой стрелке и два — против часовой стрелки.

С увеличением шага увеличивается и тяга винта. Но для этого требуется более высокий крутящий момент от двигателя. Таким образом, вам необходимо поддерживать правильный баланс между конфигурациями двигателя и пропеллера.

Двигатели

В квадрокоптере требуется два двигателя постоянного тока для вращения по часовой стрелке и два для вращения против часовой стрелки. К каждому двигателю прикреплен подходящий пропеллер.

Чтобы квадрокоптер мог летать, каждое вращение пропеллера должно обеспечивать достаточную тягу, чтобы поднять дрон. Для этого двигатели должны быть настроены следующим образом:

• Передний левый мотор должен вращаться по часовой стрелке (CW)
• Передний правый двигатель должен вращаться против часовой стрелки (CCW).
• Задний левый мотор должен вращаться против часовой стрелки (CCW)
• Задний правый мотор должен вращаться по часовой стрелке (CW)

Итак, нам нужно установить двигатели и пропеллеры соответственно, как показано на рис. 2.

Рис. 2: Конфигурация двигателей квадрокоптера Drone

Электронный регулятор скорости

Каждый двигатель квадрокоптера подключен к цепи, называемой электронным регулятором скорости (ESC). Контроллер полета квадрокоптера отправляет информацию на двигатели через ESC. Каждый модуль ESC должен быть рассчитан как минимум на 10 А больше, чем двигатель. Предположим, ваш двигатель будет потреблять 20 ампер на полном газу, тогда ESC должен быть рассчитан на 30 А или более.

Номинальное значение Kv двигателей относится к постоянной скорости двигателя (это не кВ для киловольт). Низкое значение Kv означает более низкие обороты двигателя. Это означает, что потребуется более длинный пропеллер, чтобы получить достаточную тягу для подъема дрона. При более высоком номинальном значении Kv двигателей можно использовать меньшие гребные винты.

В этом проекте используются бесколлекторные двигатели мощностью 1000 кВ и электронные регуляторы скорости на 30 А. Поскольку рейтинг Kv низкий, нам нужен винт диаметром не менее 25.4 см, чтобы легко поднимать корпус дрона F450.

В случае использования меньшей рамы дрона, такой как QAV250, с меньшими пропеллерами 12.7 см, те же двигатели не смогут поднять дрон. Чтобы получить достаточную тягу от этих гребных винтов, нам потребуются двигатели с более высоким номиналом Kv, например, 2000 кВ.

Радиопередатчик и приемник

В этом проекте используется комплект передатчика и приемника FlySky FS-CT6B. Они предварительно запрограммированы и связаны. Если вы хотите изменить радиопередатчик или приемник, вам необходимо сначала привязать их.

Радиопередатчик требует некоторых настроек/конфигураций для управления дроном. Во-первых, вам нужно привязать передатчик к приемнику, что позволит вашему передатчику управлять приемником и, следовательно, дроном. Шаги привязки и конфигурации обычно объясняются в руководстве пользователя.

Строительство и монтаж

Сначала прикрутите четыре рычага квадрокоптера к центральной раме, как показано на рис. 3. Припаяйте ESC к плате распределения питания рамы. Установите аккумулятор LiPo в середине рамы дрона. Для этого можно использовать изоляционную ленту.

Рис. 3: Четыре плеча квадрокоптера, прикрепленные к центральной раме.

Теперь установите полетный контроллер КК 2.2 в середине рамы и зафиксируйте его клеем, как показано на рис. 4. Затем закрепите моторы на рычагах винтами и прикрепите все четыре ESC к рычагам. Прикрепите правильные пропеллеры к двигателям.

Рис. 4: Полетный контроллер КК 2.2, установленный на основной раме

Калибровка ESC

Нам нужно откалибровать все ESC, чтобы все моторы запускались одновременно и развивали максимальную скорость на полном газу. Большинство полетных контроллеров имеют собственные настройки для калибровки ESC. Ручная калибровка для каждого ESC может быть выполнена с использованием радиоприемника и передатчика.

Для калибровки подключите двигатель к ESC, а затем к каналу 3 (дроссель RC-приемника). Держите ручку газа в максимальном положении на радиопередатчике и включите передатчик. После этого подключите батарею LiPo и включите ESC. Дождитесь двух звуковых сигналов, а затем переместите стик/ручку дроссельной заслонки в минимальное положение и подождите несколько секунд, пока не услышите три звуковых сигнала. Затем отключите и подключите батарею LiPo. Медленно переместите ручку газа, и двигатели начнут вращаться. При этом один из ваших ESC откалиброван.

Повторите те же шаги со всеми другими ESC один за другим, чтобы откалибровать их. Собранный квадрокоптер с модулем ESC, установленным на каждой руке, показан на рис. 5.

Рис. 5: Квадрокоптер с модулем ESC, установленным на каждой руке

На одном конце каждого ESC есть три провода для подключения двигателя. На другом конце ESC есть пять кабелей: два толстых кабеля для питания (черный контакт для GND и красный контакт для плюса) и три тонких кабеля для питания +5 В, сигнальных контактов и контактов заземления соответственно. Желтый кабель — это сигнальный штырек для канала 3 радиоприемника.

Со стороны передатчика держите ручку газа в нижнем положении и включите ее, подключив к батарее LiPo. (Эти шаги требуют снятия всех пропеллеров, прикрепленных к двигателям.) Затем медленно нажимайте на ручку газа, пока не увидите, что двигатель движется по часовой стрелке или против часовой стрелки. Если по часовой стрелке, двигатель должен быть спереди слева. Затем проведите/поменяйте местами два провода ESC и проверьте обратное направление двигателя. Повторите тот же процесс со всеми двигателями и убедитесь, что вращения двигателей соответствуют направлениям, показанным на рис. 2.

Теперь вы можете прикрепить пропеллеры к двигателям.

Подсоедините желтый провод каждого ESC к сигнальному контакту полетного контроллера. Соединения между ESC, контроллером полета и удаленным приемником показаны на рис. 6. Подключите ESC1–ESC4 к контактам первого и четвертого рядов контроллера полета соответственно. Снова соедините контакты с первого по четвертый ряды полетного контроллера с контактами с первого по четвертый столбцы удаленного приемника соответственно.

Рис. 6: Соединения между ESC, полетным контроллером и удаленным приемником

Настройки полетного контроллера

Далее нам нужно сделать некоторые настройки в полетном контроллере. Сначала опустите стик газа в минимальное положение и включите радиоуправляемый передатчик. Подключите аккумулятор к дрону и включите его. Теперь полетный контроллер включается, и мы видим, что на ЖК-дисплее контроллера отображается либо безопасность, либо ошибка.

С помощью кнопок на полетном контроллере, как показано на рис. 7, перейдите в меню и выберите тип Motor Layout с помощью кнопки «Вниз». Выберите раскладку x Quad Motor, подтвердите выбор и нажмите кнопку «Назад». Обратите внимание, что блок контроллера полета должен быть правильно прикреплен к раме F450.

Рис. 7: Кнопки управления на полетном контроллере

Калибровка акселерометра

Положите дрон на плоскую поверхность, убедившись, что контроллер полета устойчив и не наклонен в какую-либо сторону. Нажмите кнопку меню и, используя кнопку вверх/вниз, перейдите к опции «Калибровка с точностью», как показано на рис. 8. Выберите опцию, а затем снова нажмите кнопку выбора, чтобы продолжить. Подождите несколько секунд, пока полетный контроллер автоматически откалибрует акселерометр, а затем на дисплее отобразится сообщение «ok to go».

Рис. 8: Калибровка акселерометра для Quadcopter Drone

Контроллер полета использует сигналы от радиоприемника и передает эти сигналы вместе с сигналами стабилизации для управления дроном с помощью пользовательских входов элеронов, руля высоты, газа и руля направления.

На стороне приемника проверьте руль направления, высоту, газ и другие параметры. Если какое-либо значение больше нуля, используйте опцию подстройки в удаленном преобразователе. Обрежьте значение до нуля, как показано на рис. 9. Как только значение будет обрезано, дрон готов к полету.

Рис. 9: Обрезка значений элеронов, руля высоты, газа и руля направления до нуля

Тестирование

Чтобы начать полет, удерживайте ручку газа в передатчике в нижнем левом положении в течение нескольких секунд, а затем медленно увеличьте газ до максимума. На дисплее отобразится Armed, как показано на рис. 10. Теперь дрон готов к полету.

Рис. 10: Контроллер полета в боевом положении для квадрокоптера.

Чтобы посадить дрон, уменьшите газ и обезвредьте его, переместив ручку газа в нижнее правое положение.

Ашвини Кумар Синха — любитель электроники и технический журналист в EFYi.

2 КОММЕНТАРИИ

Отличная статья,
Пожалуйста, предложите веб-сайт, чтобы купить все необходимые компоненты по самой низкой цене.
Спасибо.

Дрон своими руками: узнайте, как собрать собственный квадрокоптер

Дроны существуют уже некоторое время, но в последнее время они становятся все более и более популярными. Заполучить достаточно мощный дрон теперь проще, чем когда-либо. В то время как цены снижаются, и вы можете отправиться в местный магазин, чтобы купить дрон с видеокамерой за несколько сотен долларов, многим все еще чего-то не хватает в этом опыте.

Зачем покупать полностью функционирующий дрон, если вы можете применить свое инженерное мастерство, создав собственный полнофункциональный дрон? Давайте подробнее рассмотрим, что требуется для создания собственного дрона-квадрокоптера, а также что необходимо для его программирования, чтобы сделать его полностью функциональным.

Что вам понадобится для сборки дрона

На рынке есть наборы для дронов, которые значительно упрощают задачу создания собственного дрона. Тем не менее, независимо от того, работаете ли вы с универсальным набором для квадрокоптера или строите дрон полностью с нуля, вам понадобятся эти детали и шаги, которые вам нужно будет предпринять.

Рама это то, что скрепит ваш дрон и сделает его долговечным. Вы можете выбрать готовые рамы для квадрокоптера, которые можно найти в магазинах для хобби в Интернете, или вы можете создать свою собственную раму из материалов, которые вы заказываете. Чтобы построить свою собственную раму, вам потребуются некоторые инженерные знания в области авиационного дизайна и легкие, но прочные материалы, которые вы можете использовать для конструкции. Вы также можете использовать вырез из деревянной доски толщиной примерно 2.5 сантиметра.

Двигатели будут иметь решающее значение для определения того, как ваш дрон будет работать и летать. Выбор правильных двигателей может решить или помешать успеху вашего окончательного проекта дрона. С двигателями вам придется учитывать, насколько быстро они могут работать, обороты в минуту и ​​сколько энергии они будут потреблять для этого. Выбор двигателей влияет на то, насколько тяжелой может быть ваша рама, насколько большой должна быть ваша батарея и, в конечном счете, как долго вы можете держать свой дрон в полете.

Электронные блоки управления скоростью также потребуется для управления каждым из ваших двигателей в отдельности. Вам понадобится столько же ESC для вашего дрона, сколько у вас есть оружия, поэтому для квадрокоптера потребуется 4.

Винты это то, что в конечном итоге даст вашему дрону возможность летать, и вам нужно будет подобрать пропеллеры к двигателям, на которые они будут установлены.

разъемы 3.5 мм потребуется для подключения ваших моторов к ESC и, вероятно, разъемам 4.5 мм для вашей платы питания.

Аккумулятор и плата распределения питания составит источник питания для вашего дрона. Плата соединяет ESC с батареями, а батареи обеспечивают питание. Вы также захотите взять блок мониторинга батареи, чтобы вы могли передавать заряд батареи от дрона к вашему контроллеру.

Монтажная площадка поможет уменьшить вибрации, с которыми сталкивается дрон, что придаст вам большую устойчивость в воздухе. Если вы пытаетесь установить камеру на дрон, вам обязательно понадобится монтажная площадка.

Контроллеры и радиоуправляемый приемник составляют основу дистанционного управления вашим самодельным дроном. Вам понадобится настраиваемый контроллер дрона и радиоуправляемый приемник для установки на дрон.

Необязательными элементами для вашей сборки будут фотоаппарат и запоминающее устройство. Если вы планируете построить дрон с камерой, то, очевидно, вам понадобятся эти компоненты, чтобы это произошло.

Базовый процесс сборки дрона своими руками

Первым шагом к созданию собственного дрона является создание каркаса дрона. Независимо от того, работаете ли вы с комплектом или нет, вы должны убедиться, что рама дрона находится на завершающей стадии разработки, прежде чем вы начнете переходить к следующей части, то есть к установке двигателей и электронных блоков управления.

После того, как ваша рама будет завершена, вы перейдете к установке двигателей на концах рычагов рамы, а также к установке ESC. Как мы упоминали в части списка деталей этой статьи, вы должны обратить внимание на двигатели, пропеллеры и ESC, которые все работают вместе, чтобы процесс сборки прошел гладко.

Перед установкой двигателей вам необходимо просверлить отверстия в раме, точно совпадающие с отверстиями для крепежных винтов двигателей. После этого приступайте к установке двигателей на место.

После того, как двигатели установлены, вы можете установить регуляторы скорости. Вы захотите установить эти устройства в нижней части рамы, чтобы сбалансировать вес дрона после того, как все будет собрано. В дронах, сделанных своими руками, вы, вероятно, в конечном итоге будете использовать маленькие стяжки или легкий клей для крепления регуляторов.

После того, как двигатели и ESC установлены, переходите к проектированию шасси, которое защитит дрон при любой посадке в будущем. Шасси должно быть изготовлено из материалов, гибких, но прочных и устойчивых к ударным нагрузкам.

Теперь вы готовы установить и запрограммировать систему управления полетом. Это то, что будет управлять двигателями дрона и делать его устойчивым в воздухе. У вас есть два варианта: купить готовый контроллер для дронов или собрать его самостоятельно.

Покупка готового к использованию контроллера, очевидно, является более простым шагом, без программирования или устранения неполадок после сборки физического дрона. Если вы решите создать свой собственный контроллер дрона, вам нужно будет найти несколько довольно подробных руководств, которые проведут вас через этот процесс. Будет задействовано приличное количество кода, и если вы еще не знаете, что нужно для идеального управления дронами, то вам придется пройти крутую кривую обучения.

Наконец, установка полетного контроллера на дрон — это последний этап сборки вашего собственного дрона. Вы захотите установить его в центре дрона достаточно прочно. Прежде чем загружать все и калибровать дрон, убедитесь, что все правильно зафиксировано. Калибровка дрона на самом деле не работает, если после того, как вы закончите, все просто сместится в новые места.

Наконец, после сборки дрона вам необходимо протестировать его и убедиться, что все работает именно так, как вы хотите. Вы захотите провести несколько экспериментов, проверяя элементы управления и реакцию дрона, пока он еще находится на земле, чтобы этот процесс не закончился поломкой вашего самодельного дрона.

Ученые из Трирского университета и Института эволюционной биологии им. Макса Планка сообщили, что купленные в магазине чайные пакетики содержат огромное количество ДНК насекомых из окружающей среды.