Flight Controller

  • Как правильно подобрать раму и двигатель (мотор) квадрокоптера. Часть 1. Рамы

    Пост о моторах квадрокоптера оказался очень популярным среди читателей этого блога, но он не содержит практических указаний о том, как именно выбрать двигатель (мотор) квадрокоптера. Поэтому, я решил написать эту статью для тех, кто выбирает раму и двигатели на квадрокоптер, но не уверены, в правильности своего выбора. Все изложенное ниже основано на личном опыте, информации с других сайтов, и не претендует на то, чтобы быть абсолютной истиной. Также я не буду пытаться оценивать моторы и рамы с точки зрения их качества и предлагать какие-то бренды или модели как лучшие. Статья будет только о параметрах и об их влиянии на выбор.

    Начнем с рамы (frame). Почему важен выбор рамы для выбора двигателя? Рама определяет две основные характеристики квадрокоптера — вес и размер. А это, в свою очередь, влияет на выбор пропеллеров и двигателей. Поэтому мы и начнем с рамы.

    Собственно, рамы (с точки зрения размера) бывают маленькими, средними и большими. Конечно же, у них есть куча других характеристик, но мы будем подробно останавливаться на основных, которые влияют на выбор двигателей. И так, вы собрались строить:

    • Гоночный квадрокоптер
    • Простенький квадрокоптер среднего размера
    • Большой квадрокоптер для профессионального фото и видео

    Гоночные квадрокоптеры, несмотря на страшное слово «гоночный», самые простые и недорогие (есть исключения). Почему так? Потому, что набор комплектующих и «наворотов» минимален. Основная цель — получить аппарат как-можно с меньшим весом. Это сделает его маневренным и быстрым.

    racing_quads

    До недавнего времени, стандартом гоночного FPV квадрокоптера был размер 250 мм. Сейчас появились модели 210 и даже 160мм. Чем меньше квадрокоптер, тем легче и маневренее он будет. Но очень маленькие модели сложно собирать и «впихивать» в них минимальный набор комплектующих: камера, контроллер полета, плата питания, видеопередатчик, антенна, радиоприемник, и конечно же — батарея. У меня есть опыт постройки 210мм гоночного квадрокоптера, и мне кажется, с рамой размером 250 работать намного проще.

    Рама гоночного квадрокоптера должна быть карбоновая (Carbon Fiber). Можно, конечно, взять раму из всякого рода пластмасс (Composite), и даже из стекловолокна (Glass Fiber, Fiberglass), но тогда вам нельзя будет ударять такой аппарат о землю. А это, поверьте мне, вы будете делать очень часто. В отличие от больших и средних аппаратов, которые совсем не желательно ронять, и которые при падениях что-то все-таки да ломают, гоночные квадрокоптеры должны выдерживать удары о землю и другие предметы, т.к. для них это обычное дело. Качественные рамы можно купить от $15 и до $100 и больше. При чем, эта 15 долларовая рама очень хорошая, на мой взгляд. Для гоночных квадрокоптеров обычно используются пропеллеры размером 5-6 дюймов. Среднее время полета гоночных квадрокпотеров — 5-10 минут. Нормальный вес гоночного квадрокоптера — 400-500 грамм. Батарея 1200-1500 мА*ч.

    Квадрокоптеры средних размеров (300-500мм) уже не используются для гонок, поэтому требования к раме не такие жесткие. Вы можете взять пластмассовую раму, карбоновую, или даже изготовить ее самостоятельно из дерева или металла. На что следуюет все-таки обратить внимание — это вес. Эта характеристика уже не такая критичная как в случае с гоночными аппаратами, но все же лишние 200-300 грамм сильно скажутся на полетном времени в итоге. Карбоновые рамы предпочтительнее из-за веса и прочности, но если вы строите бюджетный вариант, то подойдет и хорошая пластмассовая. На квадрокоптер среднего размера тоже прекрасно устанавливается подвес для камеры, и на нем можно летать по FPV. Но все же квадрокоптер среднего размера — это некий компромисс между стоимостью и качеством. Я бы рассматривал его как платформу для обучения и экспериментов.

    450_copter

    Для квадрокоптеров средних размеров обычно используются пропеллеры размером 8-11 дюймов. Среднее время полета — 8-15 минут. Нормальный вес — 900-1500 грамм. Батарея 3000-5000 мА*ч

    Большие и мощные квадро- гекса- и даже окто- коптеры (от 650 мм) для фото и видеосъемки, способные улететь далеко и вернуться, обычно «напичканы» дорогой электроникой, несут дорогую камеру и большую (дорогую) батарею. Они имеют большой вес и не так ограничены в возможностях. Строить аппарат с дорогой электроникой суммарной стоимостью под $1000 и при этом съекономить на раме — выглядит не очень разумно. Поэтому, рама должна быть прочной, легкой и карбоновой 🙂 Также, такая рама может иметь складные ноги и руки, что позволяет легко транспортировать квадрокоптер к месту полета и назад, а также поднимать (складывать) ноги во время полета, чтобы не попадать в поле зрения камеры.

    big_copter

    На квадрокоптеры такого размера ставят пропеллеры от 15 дюймов и большие мощные двигатели с маленьким KV рейтингом. Вес такого аппарата может достигать 2.5 кг и больше, а время полета начинается обычно с 15 минут. Среднее время полета — 20-25 минут. Хотя в интернете встречаются примеры конфигураций, которые летают 50 и даже 60 минут. Эти аппараты очень дорогие, и имеют, как правило, больше 4 моторов, часто 6 и даже 8. Такие мультикоптеры очень стабильны в полете, что не маловажно для фото и видео съемки. Батареи очень часто имеют больше 3 ячеек (часто 6) и емкость от 8000 мА*ч

    Все типы рам могут иметь встроенную плату питания или распределения электроенергии (PCB, PDB). Тогда вам не нужно покупать отдельеую плату и меньше проводов будет торчать наружу. Обзор таких плат выходит за рамки этой статьи.

    Итак, если вы определились квадрокоптер какого размера и типа вы будете строить, самое время перейти к выбору двигателей для него, как самой важной части оборудования. Но об этом мы поговорим во второй части. Stay tuned.

     

  • FPV на собственном опыте. Часть 1

     

    В предыдущей статье мы говорили об общих вопросах касательно FPV, что это, почему и зачем. Пришло время поделиться личным опытом.

    С момента написания заметки прошло достаточно много времени, и многое удалось попробовать. Были относительные неудачи, но все-же какие-то цели достигнуты. Обо всем по порядку ниже.

    Как я уже писал, был куплен комплект из очков + передатчик + антенны + камера. Сами по себе очки вещь не дешевая. И качество соответствует цене. Но вот передатчик и антенны — самые простые. Что сказалось, в итоге, на результате.

    Clip2net_160320163411

    К сожалению, те комплектующие, которые поставляются в составе комплектов не всегда самого лучшего качества. И если вам хочется чего-то лучше, чем самое простое — покупайте все по-отдельности.

    Сначала я решил все протестировать вне квадрокоптера. Надо отметить, что кабели, поставляемые в комплекте, вряд ли будут подходить не то, что к вашим разъемам на квадрокоптере, батарее и т.д., а даже и сами комплектующие из комплекта не всегда смогут соединить.

    IMG_4362_procw

    Камера и передатчик ближе

    IMG_4361_procw IMG_4359_procw

    Но все-же ничего сложного нет. С камеры на передатчик и 2 контакта питания к батарейке. Точнее, тут была первая моя ошибка. Я запитал это все дело напряжением 5 вольт. Долго пытался найти канал с передачей на очках. разобрался в переключателях на передатчике, которые позволяют выбрать пару Band + Channel. И лишь потом понял, что для камеры надо брать 12 вольт. И хоть производитель и пишет 7-11 вольт (батарея 3s), но все же надо постараться обеспечить передатчик хорошим стабильным питанием. А учитывая то, что основная батарея коптера садится в процессе работы, то независимый источник питания оказывается вполне адекватным решением. Но об этом позже.

    И так, 12 вольт на камеру и передатчик, и картинка появилась в очках. Надо сказать, что картинка оказалась очень хорошей и устойчивой. Правда при удалении на 10 метров от передатчика, изображение стало теряться и рваться. В условиях бетонных стен, это показалось нормальным.

    Теперь стал вопрос крепления камеры и передатчика на квадрокоптер. На Hobbyking было заказано два очень простых и не дорогих сервопривода, а также простой и легкий подвес для камеры.

    Clip2net_160320170126 Clip2net_160320170054

     

    Подвес был собран и приклеен на двухсторонний скотч к раме квадрокоптера.

    IMG_4374_procw

    Забегая вперед, скажу, что крепить камеру таким образом — это не наилучший вариант. Основная проблема — маленькое расстояние от центра квадрокоптера, а там располагается обычно батарея. И камера мешает расположить ее точно по центру. Лучше использовать крепление, которое позволит вынести камеру сильнее вперед. Учитывая ее маленький вес — это очень правильное решение.

    В очках есть Head Tracker — система отслеживания наклона головы для последующей передачи через пульт управления на полетный контроллер, который, в свою очередь, умеет управлять сервоприводами и поворачивать/наклонять камеру. Настройка трекера оказалась не сложной. APM это все поддерживает из коробки. Надо только определить на какие каналы у нас подключены сервоприводы, какие входные каналы будут управлять камерой, а также настроить среднее положение камеры и реверс, если он нужен. Сервоприводы хоть и не быстрые, но вполне справляются со своей работой, довольно таки резво, хотя и не моментально, поворачивая камеру.

    Все готово к полету и тестированию. Об этом в следующей части.

  • Устройство квадрокоптера. Часть 4. Базовая электроника. ESC

    И так, в части 1, 2 и 3 мы рассмотрели механическую составляющую квадрокоптера. Пора начать знакомиться его электронной составляющей.

    Эта статья рассчитана на новичков квадрокоптеростроения. Те, кто уже построил хоть один квадрокоптер, могут смело ее пропускать.

    И так, у нас есть двигатель, закрепленный на раму

    IMG_3847_proc_w (далее…)

  • Вторая часть комплектующих

    Немного дольше, чем первая часть, но вторая посылка приехала и привезла «мозги» (Flight Controller), плату контроля и управления питанием, GPS и раму (Frame).

    Как всегда, все хорошо упаковано, уложено. Ниже несколько фотографий. (далее…)