Първите тестове на самолет мултикоптер се провеждат през 1922 г., но едва през второто десетилетие на 21 век. този тип оформление започна да набира популярност с впечатляваща скорост. В сравнение с други радиоуправляеми модели, квадрокоптерите използват в голямо търсене, вероятно защото имат практическа цел: най-малкото да заснемат красиви кадри от въздуха.

Следвайки търсенето на потребителите, производителите наводняват пазара с изобилие от модели различни конфигурациис различни характеристики. Много купувачи предпочитат RTF (готови за полет) комплекти, които могат да летят във въздуха след просто калибриране.

Но не всеки се нуждае от лесния начин. Особено удоволствие можете да получите от сглобяването на квадрокоптера от нулата сами. Степента на трудност варира между комплектите с всички необходими подробностиза сглобяване до самостоятелен избор на всеки компонент, проверка на тяхната съвместимост, сглобяване и конфигуриране на собствен UAV.

Също така има смисъл да се сглобява квадрокоптер, ако има специфични сценарии на приложение, за които фабричните модели не са адаптирани. Или сглобете сами устройство за летателно обучение, което няма да имате нищо против да счупите. Детайлен чертежЗа това не ви е необходима, достатъчна е скица с всички маркирани елементи.

Основни възли и компоненти

За да може конструираното устройство да може да излети във въздуха, поне на теория, и да превърнете сглобяването на квадрокоптер със собствените си ръце в удоволствие, трябва да закупите редица подходящи компоненти:

1. Полетният контролер е „главата“ на бъдещия UAV, в който са монтирани всички основни сензори, както и софтуерза обработка на техните показания, и в същото време команди, идващи от контролния панел, следейки скоростта на въртене на всеки двигател. Това е най-скъпият компонент, който ще трябва да закупите, за да сглобите квадрокоптер.
2. Напредналите моделисти изработват сами рамката от внимателно подбрани материали (алуминий, пластмаса, дърво, карбонат или комбинация от тях). Ако липсва опит или инженерни познания, ако готова рамка е по-подходяща за проекта или няма нито желание, нито време да проектирате сами квадрокоптера и неговите части, тогава готовите рамки, произведени в широк гама от размери ще дойде на помощ.
3. По-добре е да изберете безчеткови двигатели - те са малко по-скъпи, но много по-надеждни от четковите двигатели. За полетите е необходимо въртене със значителна скорост, така че липсата на колектор има положителен ефект върху експлоатационния живот. Купете поне 4 (или 8, ако имате нужда от октокоптер), ако бюджетът позволява, тогава с 1-2 резервни.
4. Моторните контролери, тези платки, които регулират скоростта на въртене на всеки двигател и го захранват, ще бъдат монтирани на „гредите“ на кутията. Техният брой съответства на броя на двигателите.
5. Пропелери или пропулсори трябва да бъдат избрани с специално внимание, защото размерът трябва да съответства на размерите на бъдещата рамка, независимо дали е построен самостоятелно или закупен.
6. Платката за разпределение на мощността е проектирана да разпределя мощността от батерията към регулаторите на оборотите на двигателя. По правило всеки закупен корпус е оборудван с малка платка, на която можете да запоявате входовете от всички контролери и след това внимателно да ги захранвате. Ако желаете, можете да поръчате по-усъвършенствана версия на основната захранваща платка, ако веригата на вашия квадрокоптер изисква функции за оформление.
7. Купуването на батерии е един от най-трудните моменти при избора на резервни части. Видът на подходящата батерия зависи изцяло от предназначението на създавания модел. За бързи модели е по-добре да вземете малки батерии с висок KV (обороти в минута × волта), а за устройства за заснемане с ниска скорост приоритетът е съотношението на капацитет и тегло, тъй като конструкцията не може да бъде претоварена в никакъв случай. Полезно допълнение е монитор за зареждане на батерията. Не можете без специално балансиращо зарядно устройство за избрания тип батерия (литиево-йонна или литиево-полимерна).
8. Контролен панел с приемен модул, който се свързва с контролера на полета, така че устройството да може да се управлява. Видът на контролния панел определя комфорта на управление и някои други налични функции.
9. Допълнителните опции се избират в зависимост от предназначението на бъдещото устройство. Така стабилизаторите на камерата често се прикрепват към дронове за заснемане, а състезателните са невъзможни без FPV (изглед от първо лице) комплекс.

Ще ви трябват малко инструменти за сглобяване - отвертка за сглобяване на рамката, поялник и, разбира се, умения за работа с него.

Недостатъкът на последното може лесно да бъде отстранен по време на процеса на сглобяване, за щастие, „висш пилотаж“ на собствеността станция за запояванене е необходимо. И е по-добре да използвате поялници с тънък връх.

Чертежи на квадрокоптери в пълния смисъл на думата не съществуват и не са необходими. Сглобяването от модули премахва тази необходимост. СЪС консуматививсичко е малко по-сложно. За да сглобите квадрокоптер със собствените си ръце, ще ви трябва:

1. Фиксатор на резбата, така че нито един от винтовете да не може да се развие поради вибрации при полет.
2. Термосвиваема изолация за всяка точка на запояване.
3. Полимерни скоби за закрепване на елементи върху тялото.
4. Хидроизолационна смес за печатни платки.
5. Бананови конектори за двигатели.

Нищо няма да ви попречи да направите необходимите корекции и модификации на дизайна по време на сглобяване или полетни тестове. Може би за вашите цели е по-добре да сглобите октокоптер със собствените си ръце. С внимание и предпазливост дори и най-технически неграмотният любител на дронове може да построи летящ дрон. Освен това бъдещите летателни тестове ще разкрият всички недостатъци, които ще бъдат отстранени. Резултатът трябва да е идеалният личен дрон. Основното нещо е ясно да разберете сценария за неговото прилагане.

Процес на изграждане

Има много опции за оформление и дизайн на мултикоптери, но най-често срещаните са модели с четири витла. Следователно сглобяването на такъв квадрокоптер ще служи като пример за поетапен преглед на процеса на сглобяване. В процеса можете да разчитате на приблизителни чертежи на квадрокоптери от мрежата или съставени сами.

1: Изградете рамката

Независимо от размера или предназначението, всеки дрон трябва да има рамка, рамка и носеща основа. Сглобяването на готовите рамки не би трябвало да е трудно поради факта, че се доставят подробни инструкциии всички необходими крепежни елементи.

И за да сглобите рамката сами, ще трябва да покажете своите дизайнерски умения. Самоизработената рамка на квадрокоптер, изработена от метал, пластмаса, метал-пластмаса или дърво, трябва да е достатъчно здрава. Например, дебелината на дървените части на самостоятелно изработена рамка трябва да бъде най-малко 30 mm. Сглобяването на вашия квадрокоптер върху рамка, която не е достатъчно здрава, е загуба на усилия, защото тя често ще се счупи.

Във всеки случай изходът трябва да бъде даден брой греди с еднаква дължина, които се носят от двигатели и се закрепват към централната носеща плоча. На него също са монтирани опори за кацане или „крака“. В някои конфигурации краката „растат“ изпод двигателите. Всичко зависи от характеристиките, продиктувани от чертежа на квадрокоптера и неговата рамка.

2: Инсталирайте захранващия блок и витлата

Двигателите, техните контролери и витла играят ключова роля за скоростта, маневреността и други характеристики на полета. Затова трябва да избирате продукти от марки, които работят тясно в индустрията на квадрокоптерите, а не от някой, който случайно е попаднал в този пазарен сегмент.

Двигателите за един проект трябва да са от един и същи модел от един и същи производител.

Да, движението се получава поради разликата в скоростта на въртенето им, но трябва да се контролира строго. Пъстър екипаж от двигатели би нарушил баланса. Те се закрепват с винтове към външните краища на „гредите“.

След двигателите регулаторите на скоростта се поставят върху равнината на техните опори и се закрепват с връзки. Свързването на контролерите към двигателите, както и към разпределителното табло се осъществява чрез директно запояване и конектори. Ако желаете и с ограничен бюджет, можете да използвате контролер 4 в 1, но тогава оформлението на квадрокоптера ще се промени леко. Резултатът е почти завършен хеликоптер, на който му липсва само контролер на полета.

3: Инсталиране на „мозъците“

Полетният контролер обикновено се монтира в горната част на рамката на самолета, над разпределителната платка и отделението за батерии. Оформлението може да се променя, но си струва да запомните, че колкото по-нисък е центърът на тежестта, толкова по-стабилно е устройството.

За да се сведе до минимум ефектът от вибрациите върху работата на полетния контролер, неговата монтажна подложка често се монтира върху гумени дистанционни елементи или се използват по-сложни системи за гасене на вибрациите. На етап проектиране е така удобен случайпокажете своята инженерна изобретателност, без да причинявате непоправими щети на цялата конструкция.

Едва след инсталирането на контролера могат да се поставят останалите компоненти и модули: приемник от контролния панел, GPS сензор, магнитен компас, камера, кардан и др.

И само го поставете върху тялото; връзката е допустима само след първоначалното калибриране на контролера на полета.

Различните производители произвеждат различни контролери, дистанционни управления и други компоненти. Следователно тяхното калибриране е сложен и променлив процес, който заслужава отделно разглеждане.

Квадрокоптерът е радиоуправляема летяща платформа с четири оборудвани витла. Такива устройства включват летяща многороторна платформа. По време на полет квадрокоптерът заема хоризонтално положение спрямо повърхността на земята, може да кръжи над избрано място и да се движи настрани, нагоре и надолу. Наличие на специални допълнително оборудванепозволява на квадрокоптера да извършва почти автономни полети.

Това устройство е оборудвано с четири ротора, които се въртят диагонално в противоположни посоки. Роторите се управляват от процесор, който отчита данни от три жироскопа, предназначени да определят и фиксират позицията в пространството и в трите равнини. Благодарение на акселерометъра можете да заемете напълно хоризонтална позиция. Фиксирането на квадрокоптера на желаната височина се постига чрез оборудването му с барометър. Устройството се движи в пространството поради факта, че скоростта на въртене на една или друга двойка двигатели се променя. Квадрокоптерът се търкаля с по-нататъшното си движение.

Първи устройства

Тази посока започва да се развива през 2006 г. Разработчиците от Германия Ingo Busker и Holgen Buss създадоха квадрокоптер със собствените си ръце. Около него се събра огромна общност от страстни хора - RC моделисти, програмисти, дизайнери. В средата на 2007 г. квадрокоптерите започнаха да кръжат и да се движат доста стабилно във въздуха. Такива устройства се различават от радиоуправляемите хеликоптери положителна странапоради своята гъвкавост на дизайна и ниска цена. Оборудването, необходимо за квадрокоптер, може да бъде закупено и тогава има огромно поле за творчество. Освен това, в случай на падане, ремонтът на такова устройство обикновено е много по-евтин от радиоуправляемия хеликоптер.

Как да сглобите квадрокоптер със собствените си ръце: инструкции

Можете лесно да направите рамката за устройството сами. Това не изисква много материали. Сред тях е парче шперплат 150 х 150 мм, квадрат алуминиев профил 14 х 14 мм. Гредите могат да се завинтват с помощта на винтове по диагоналите на квадрата. Тънката алуминиева лента може да се използва за създаване на ски за кацане и държачът за всяка греда от центъра е с дължина 300 mm и всяка греда е с дължина 250 mm. Отвори за двигателите в краищата на гредите могат да бъдат направени след сглобяването, като се маркира всичко според двигателите.

RC квадрокоптер: списък на необходимите резервни части

• Turnigy 9x хардуер.
• Табло за управление.
• Батерия за оборудване.
• Захранваща батерия за самия квадрокоптер.
• Витла.
• Устройство за зареждане.

Монтаж на квадрокоптер

Първо трябва да инсталирате контролната платка и да се опитате да я поставите възможно най-близо до центъра на платформата. Тоест, по-добре е да измерите всичко предварително, така че по-късно да нямате проблеми с баланса и други проблеми. Отворите се пробиват през предварително монтирания шперплат, директно в краищата на алуминиевите греди. Дълги метални винтове се използват за завинтване на дъската директно към гредите. Говорейки за това как да сглобите квадрокоптер със собствените си ръце, трябва да се отбележи, че гредите не трябва да се пробиват, тъй като тук батерията приляга възможно най-плътно към тях.

Приемникът трябва да бъде инсталиран в непосредствена близост до таблото. Може да се закрепи със супер лепило. Ако предназначението на каналите на приемника съвпада точно с тези на контролната платка, тогава може да се направи опростена връзка за тях с помощта на два трижилни кабела.

Разположение на двигателя

Ако мислите как да направите квадрокоптер със собствените си ръце, тогава трябва да маркирате гредите и да пробиете дупки за двигателя. Разстоянието от ръбовете до оста на въртене трябва да бъде абсолютно еднакво във всички случаи. Дупката, предназначена за опашката на вала, която стърчи от дъното на двигателя, трябва да бъде пробита през цялата ширина на квадрата, което ще ви позволи да видите дали валът се придържа към ръбовете му.

Демонтаж с окабеляване

На този етап е време да извършите следните операции. Първо, "паяк" е направен от четири контролера на скоростта и техните захранващи проводници трябва да бъдат свързани паралелно с помощта на специални адаптери. Трябва да се използва само на едно място - където батерията е свързана към „паяка“. Всичко останало трябва да бъде запоено и след това термосвито, тъй като по време на полет могат да се случат различни неочаквани неща поради вибрации. Сега трябва да свържете сигналните кабели на драйвера в съответствие с тези на контролната платка.

След като всичко е сглобено, можете да преминете към тестване и решаване на възникващи проблеми.

Алтернативен вариант

Първото нещо, което трябва да кажете на тези, които се интересуват как да сглобят квадрокоптер със собствените си ръце: не трябва да пестите части. Съществува голямо числофърмуер, сензорни опции, готови контролери, но нашата статия ще опише опцията за използване на Arduino Mega, MegaPirate фърмуер, както и сравнително евтини сензори.

Подробности

За да започнете, ще ви трябват 4 мотора плюс 1 резервен. Витлата също трябва да се вземат с резерв, трябва да има поне 2 стандартни и 2 обратни въртене. 4 скоростни регулатора, плюс няколко резервни. Не трябва да приемате една батерия със свръхкапацитет като източник на енергия, тъй като тя само ще добави наднормено теглоустройство. Най-добре изберете няколко малки, за да ги смените един по един. Рамката трябва да е възможно най-здрава и лека. Опцията, описана по-горе, може да се нарече доста подходяща. Като мозъци и сензори на устройството можете да използвате програмируем микроконтролер, платка AllInOne, акселерометър, жироскоп, контролни клапани, батерии, зарядно устройство, както и много повече. Последното трябва да се разбира необходимо количествоболтове, винтове, жици, връзки. Ще ви трябват и инструменти за работа, като поялник и аксесоари за работа с него, бормашина, както и сръчни ръце.

Сглобяване и конфигуриране на хардуер

Ако имате всичко описано по-горе, тогава можете да започнете процесите на пробиване, запояване и усукване. Рамката може да бъде направена по същия начин, както беше описано по-рано, или можете да използвате въображението си. Но тук е важна само една точка: уверете се, че разстоянието от центъра до краищата на лъчите е абсолютно същото, докато витлата по време на въртене не трябва да се докосват един друг и централната част на шперплата, тъй като всички сензори, мозъците, а също и камерата са поставени върху него, ако желаете. Сензорите трябва да се монтират върху дебела лента, гума или силикон за намаляване на вибрациите. Пенопластът може да бъде фиксиран в средата или в краищата на гредите, плътна гума от пянаили гумени маяци, които ще поемат функциите на колесника в момента на кацане.

Сензори и начини за получаването им

Най-простият вариант е да закупите готова платка с четири основни сензора: жироскоп, предназначен за измерване на ъглово ускорение; акселерометър за измерване на гравитацията и ускорението; барометър, който определя надморската височина и поддържа квадрокоптера на нея; магнитометър, който записва посоката на движение.

В момента в продажба могат да се намерят и бордове, които освен четирите посочени сензора имат и GPS приемник, който се използва активно за автономни полети.

Мозъчен монтаж

За да направите процеса на инсталиране възможно най-удобен, струва си да поставите всичко на някаква дъска, която изпълнява функциите на прототип. Pinout на връзката зависи от вида на фърмуера, който е бил актуален по време на сглобяването на устройството, така че във всеки отделен случай всичко трябва да бъде свързано в съответствие с инструкциите.

Настройка и изтегляне на фърмуера

Намирането на необходимия фърмуер в момента не е трудно, така че трябва да изтеглите подходящия архив и да го разопаковате. След като фърмуерът е успешно зареден в Arduino, можете да изтеглите програмата за настройка и след това да затворите щифт A5 към GND. Когато програмата се стартира, изберете COM порта на Arduino от менюто Option и AC2 Setup от менюто Action. Важно е настройката на квадрокоптера да е успешна, като за целта трябва стриктно да следвате инструкциите, които ще се появят пред вас след натискане на големия бутон. В един прозорец ще трябва да преместите копчетата на дистанционното управление до максимум и минимални стойности, а в друг прозорец ще бъдете помолени да се уверите, че устройството е нивелирано, за да калибрирате правилно сензорите.

По-нататъшна работа

Управлението на квадрокоптера се конфигурира след калибриране. След като завършите настройката, може да се отвори A5 с GND и след това в менюто да намерите елемента AC2 Sensor, където можете да проверите дали сензорите работят правилно в раздела Raw Sensor. Всяко завъртане на платката със сензори трябва да се обработва възможно най-ясно, тоест като се завърти стрелката става, ако не достигне или надвиши желаната стойност, значи имате проблеми или със сензора или с коефициентите в кода.

Също така трябва да проверите работата на приемника. Това се прави в следващия раздел. Ако движението на нивата е правилно, тогава когато преместите джойстика на газта надолу надясно за 2 секунди, червеният светодиод трябва да светне. Когато същият манипулатор се движи бавно нагоре, приблизително същото отклонение на нивото трябва да се появи в лявата колона.

Резултат

Когато всичко е преминало теста, можете да прикрепите витлата и след това да опитате да излетите. За да направите това, трябва да поставите квадрокоптера далеч от вас, да наклоните левия стик надолу и надясно и след това бавно да добавите газ. Ако устройството излита, това е много добре, но ако се клати, ще трябва да коригирате PID. Това се прави в елемента PID Config. Всичко това се прави индивидуално във всяка ситуация, тоест няма специфичност универсално решение. Сега знаете как да сглобите квадрокоптер със собствените си ръце.

Първо, след като избрах размера на квадрата, започнах да скицирам рисунката върху тапет.

Между другото, избрах размер 45 - универсален, тъй като това е първият ми дрон и не знам в каква посока ще го развивам.

След като събрах цялото фибростъкло у дома, започнах да изрязвам две еднакви основи, между които лъчите ще бъдат притиснати.


Материалът за направата на гредите беше алуминиев квадратен профил 10*10мм

Визуална версия...
Закрепих гредите между основите с помощта на винтове и гайки, не можах да измисля нищо друго)

Да продължим...
Краката и шасито също са направени от фибростъкло. След като начертах скица, започнах да изрязвам заготовките

След това започна да измъчва отвертката

Въпреки всичко дронът все още стоеше на краката си)

А сега - претегляне. Теглото на рамката, без никакво оборудване, беше 263 грама. Мисля, че това е доста приемливо тегло, но какво мислите?

Сега, когато рамката е сглобена, можете да започнете да инсталирате компонентите.
Избрах тези двигатели и регулатори:
EMAX XA2212 820KV 980KV 1400KV Мотор със Simonk 20A ESC
Продукт http://www.site/ru/product/1669970/Мозък, всеки знае cc3d
CC3D контролер за полети
Продукт http://www.site/ru/product/1531419/Батерия:
Литиево-полимерна батерия ZIPPY Flightmax 3000mAh 3S1P 20C
Продукт http://www.site/ru/product/8851/
Двигателите със стандартни кръстове бяха прикрепени към гредите с болтове и гайки



Моторите са монтирани. Залепих регулаторите на тиксо, с радиаторите към гредите.



След това разпределителното табло беше поставено между плочите от фибростъкло

Запоява всичко необходими проводници(регулатори, странични светлини).
Перфекционистите не трябва да гледат)))

Проверих функционалността...

След като инсталирах разпределителното табло, започнах да инсталирам мозъците. Трилно ги залепих на двустранна лента.

Направи същото и с приемника

Батерията е закрепена с помощта на велкро върху долната основа на четворката.

Това е всичко! Полетното тегло на квадрокоптера е 993 грама. След като мигах контролера на полета, излязох навън за първите тестове.

Вижте видеото от полета от 2.50 минути

Квадрокоптерът е произведен в края на лятото на 2016 г., сега е началото на 2017 г. През този период квадрокоптерът е прекарал достатъчно време в небето. В момента коптерът е непокътнат, нямаше нито един удар, леко го модернизирах, за да монтирам камера на борда. В бъдеще искам да се науча да летя с fpv на него. Сега бавно започвам да сглобявам Fpv система, видео предавател, вече поръчах приемник))

Благодаря на всички, които прочетоха горното, ако имате въпроси, съвети, предложения - пишете в коментарите. По-долу има снимки, направени от камера, монтирана на квадрокоптер, както и самият квадрокоптер.

С UV. Алексей