Контакты
Главная / Карниз

Что нужно чтобы собрать квадрокоптер. Собираем простейший квадрокоптер своими руками. Что собой представляет квадролет

Причины, по которым коптероводы-любители задумываются о том, как собрать квадрокоптер своими руками, бывают разными. Например, кого-то не устраивают цены, кто-то хочет установить свою камеру, которая не устанавливается ни на один подвес, другие хотят получить конфигурацию только для гонок. Да мало ли что еще!

Современные пользователи предпочитают получить исчерпывающий ответ на вышеозвученный вопрос в виде пошаговых рекомендаций. А еще лучше, если им дадут возможность это лицезреть в видеоформате. Потому что схемы и инструкции во многих случаях не полностью раскрывают всех важных деталей при сборке.

Для того чтобы понять, как сделать квадрокоптер собственными руками, давайте взглянем на общую картину, чтобы на каждом этапе сборки мы имели понимание того, сколько нам удалось уже сделать и какой объем работы нам еще предстоит. Так будет легче продолжить и закончить процесс, потому как зачастую непонимание того, сколько еще осталось работы, заставляет начинающего конструктора бросать все на полпути.

Итак, давайте сначала вспомним все ключевые компоненты летательного аппарата, которые обязательно должны быть в комплекте для сборки квадрокоптера своими руками. Первое, что приходит на ум — это конечно же, корпус дрона, на который будет надеваться вся остальная аппаратура и электроника.

Собрать с нуля корпус совсем несложно. Например, если мы посмотрим, из чего делается корпус обычных квадрокоптеров, то увидим, что производители используют в качестве материала пластик. Пластик является самым универсальным и подходящим материалом для сборки корпуса и лучей любого беспилотника.

Он легкий, что позволяет сохранять на более длительный срок заряд аккумулятора. Нельзя, конечно, сказать, что пластик — это самое надежное средство для того, чтобы уберечь мультикоптер от поломки при аварийном падении. Но если подумать в целом, даже большие самолеты, сделанные из более прочного материала, рассыпаются на обломки. Поэтому не будем такими уж требовательными к легкому пластику, основной задачей которого является, прежде всего, прочная фиксация электроники и аксессуаров внутри корпуса во время полета.

Если у вас нет возможности сделать лучи и элементы корпуса из этого материала, а также нет запасных труб или лучей от других беспилотных аппаратов, то рекомендуем обратить внимание на обычную фанеру. Не стоит, конечно, подбирать цельные листы ДВП, потому что ни одни моторы и двигатели не смогут поднять такую тяжелую конструкцию. Ищите более легкий вариант для своего корпуса.

Фанера хороша еще и тем, что в ней можно будет просверлить любое количество отверстий для улучшения аэродинамических характеристик коптера, а также для врезки в нее различных блоков коптера. Ими могут быть те же блоки для моторов и винтов, крепления для проводов и посадочных шасси, отсеки для электронных плат, батареи и видеокамеры.

После этого вам следует подумать об установке электронных и печатных плат на готовый корпус. Это позволит вам двигаться в сборке аппарата как бы от его середины. Как любят говорить в таких случаях — танцевать от печи. То есть от самого главного, что есть в квадрокоптере.

На каждом из лучей требуется сделать специальную разметку, чтобы провода и моторы установились идеально. От этого зависит то, насколько ровно и сбалансированно будет летать ваш собранный аппарат. Погрешность в пару миллиметров может привести к сильному крену или запрокидыванию дрона во время полета. Делайте точные замеры и перепроверяйте их несколько раз, прежде чем устанавливать двигатели.

В самом конце вам останется лишь установить связь между всеми составляющими дрона — провести между ними связь в виде прокладки проводки. Общие рекомендации по установке соединения читайте далее. Здесь же остается добавить, что на этом предварительная сборка дрона заканчивается. Останется проделать множество тестов на земле и в воздухе, чтобы убедиться, что вы все сделали верно и в случае ошибок, а они, поверьте, точно будут — произвести корректировку.

Далее мы расскажем вам о том, какие важные составляющие должны находиться на борту вашего коптера, чтобы вы знали, с чего, собственно, надо начинать строить свой воздушный «дом» и какие важные детали пригодятся. После этого у вас точно отпадут все вопросы наподобие «как собрать квадрокоптер самому и в домашних условиях». Как выясняется, это не так уж и сложно. Самое главное — знать структуру дрона и принципы его полета.

Что собой представляет квадролет

Для тех, кто пока еще не в теме — это конструкция, платформа, сооружение, летательный аппарат, кому как удобнее, которая (если мы говорим о платформе) управляется передатчиком. Имеет 4 двигателя с тем же количеством винтов. В сборке таких летательных аппаратов непременно присутствует летающая многомоторная платформа.

Когда беспилотник взлетает, он занимает горизонтальное положение. Как и вертолет, он способен зависать над поверхностью земли на разной высоте. Летает в разные стороны. Раньше коптеры умели летать только в сторону своего носа. В последние годы стали делать модели типа Headless, когда дрон во время полета мог резко полететь в любую из четырех сторон, не поворачиваясь в эту самую сторону своей носовой частью.

Коптер способен подниматься и опускаться, при этом он всегда остается в горизонтальном положении относительно земли. Если же на нем установлено специальное оборудование, то в некоторых случаях он может летать даже в режиме автопилота. Большинство авиалюбителей используют такие возможности, прежде всего, чтобы сосредоточиться в этот момент на аэросъемке, а не являть миру свое пилотажное мастерство.

Общий принцип работы беспилотника


Как мы говорили ранее, система является мультироторной. Эти самые роторы создают мощное диагональное вращение в противоположных направлениях. У роторов имеется так называемый управленец, собирающий информацию с трех или с шести гироскопов (количество последних зависит от конфигурации коптера) и передает ее роторам.

Гироскопы были созданы для того, чтобы автоматически определять положение аппарата во время полета и затем фиксировать его во всех трех плоскостях. При этом акселерометр делает так, чтобы коптер занял идеальное положение по горизонтали. Чтобы закрепить квадрокоптер на определенной высоте, полетная система оборудуется бародатчиком.

За счет этого происходит движение коптера, если все четыре винта крутятся одинаково. Результатом смены скорости вращения той или иной пары моторов становится наклон коптера (как его еще называют — «крен») в сторону наиболее слабо крутящихся винтов — дрон летит по горизонтали.

В большинстве случаев роторов строго четыре, но периодически вы можете встретить коптеры с шестью и даже восемью винтами. Поэтому их называют мультикоптерами, а слово «квадрокоптер» уже не будет актуальным к последним двум представителям мультироторных дронов.

Инструкция по сборке простого беспилотника


Первое, что приходит на ум при сборке собственного квадрика, конечно же, его рама. Ничего сложного с этим элементом нет. Для ее основы сойдет обычная фанера размером 15 квадратных сантиметров. Лучи приспособляются с помощью винтов по диагональной разметке вашей рамы. Луч должен быть 30 сантиметровой длины, начиная от центра коптера. Балки — 25 см. Дырки для самих двигателей отложим на конец создания корпуса, предварительно сделав разметку по движкам.

А вот и то, что пригодится для самой сборки:

  • Техника Turnigy 9;
  • Плата управляющая;
  • Аккумуляторы для Turnigy;
  • Силовой аккумулятор;
  • Лопасти;
  • Различные зарядные устройства для аккумуляторов.

Приступаем к сборке


В первую очередь устанавливаем управляющую плату. При этом разместите ее как можно ближе к центру вашей платформы. С самого начала сделайте необходимые, и самое главное, точные замеры. В этом случае аппарат не будет заносить из стороны в сторону во время полета. Используйте саморезы достаточной длины, для того чтобы прикрутить лучи к плате. Ленточка из алюминия подойдет для посадочных лыж и держания аккумулятора.

Установите приемник вплотную к плате. Чтобы установить приемник, можно использовать какой-нибудь мощный суперклей. Упрощенный вариант соединения двумя трехжильными шлейфами возможен в том случае, когда приемочные каналы по своему назначению такие же, как и каналы управляющей платы. Имейте это в виду.

Установка двигателя

Прежде чем его вставлять необходимо сделать точную разметку лучей и проделать отверстия под сам движок. Сделайте все возможное, чтобы расстояние от краев до оси вращения были эквивалентны. По крайней мере, насколько это только возможно. При установке двигателя из его дна будет торчать валовый хвост, поэтому для него нужно сделать специальное отверстие.

При проделывании отверстий для крепления сверлите на всю ширину квадрата и насквозь. Тогда вы сможете сразу увидеть, будет ли цеплять вал за края этого квадрата.

Проводка

С помощью переходников сделайте параллельное соединение 4-х проводов питания. В том месте, где батарея будет подключаться ко всем четырем проводам, нужно будет воспользоваться разъемными соединениями. В остальных местах необходима будет спайка. Затем затяните все детали в термоусадку, чтобы во время сильной вибрации (когда коптер будет летать) что-нибудь не выскочило и не отсоединилось.

Теперь займемся управляющей платой и подключим провода драйверов. В принципе, после этой операции можно сделать небольшую проверку и устранить проблемы, которые выявятся при тестировании.

Второй способ сборки квадрокоптера собственноручно

Неважно, каким способом вы будете собирать свой первый летательный аппарат, одно вам надо запомнить — не жалейте денег на детали, из которых будете собирать дрон. Только в этом случае, с большей долей вероятности, получится качественной и незначительные неточности и погрешности вам будут прощены.

При сборке квадрокоптера вторым способом мы рассмотрим пошаговый вариант сборки с использованием Arduino Mega, прошивки Мега-Пират.

Что потребуется для сборки? 5 моторов, включая 1 запасной. Приобретите также два комплекта лопастей — один рабочий, второй для запаса. Напоминаем вам, что там должно быть два обычных винта и два с обратным вращением. Регуляторы скорости. Их должно быть не менее четырех штук и, опять же, как минимум столько же запасных.

Батарею для такого дрона лучше взять меньшего размера, чтобы она не утяжеляла коптер.

Советуем использовать несколько легких и маленьких. Да, дрон будет меньше летать в течение одного жизненного цикла такого мини-аккмулятора, но при этом полет у вас будет более стабильным. Тем более, что процесс замены аккумулятора не займет много времени.


Рама для вашего квадрокоптера должна быть легкой и одновременно с этим прочной. Вспомните то, какую раму мы описали в первом случае самостоятельной сборки. Так вот, такая рама вполне подойдет и для этого варианта. Из электронной начинки необходимы будут: плата «все в одном», акселерометр, батареи, микроконтроллер, гироскоп, а также множество болтиков, винтов, проводков и различного вида стяжек. Не забудьте также про паяльник и дрель.

Когда вы убедитесь в том, что все необходимое у вас имеется в наличии, можно смело приступать к сборке. Процесс сборки можно повторить, пользуясь первым методом, который был описан выше. Самое главное, чтобы от каждого конца луча и до центра рамы расстояние было одинаковым. Проследите за тем, чтобы пропеллеры не касались друг друга и, что важно, центральной части рамы, потому что именно там будут размещаться электронные мозги вашего дрона, плюс видеокамера, которую, кстати, можно установить по желанию.


Если вы вмонтируете ваши датчики в резину или, скажем, в силиконовую массу, то этим самым сила вибрации во время работы пропеллеров будет погашена. В качестве шасси можно сделать и закрепить пенопласт на самых концах лучей. Для более мягкой посадки их можно прорезинить или прикрепить поролон.

Если вы не хотите собирать плату самостоятельно, то мы рекомендуем купить готовую. На ней уже установлено 4 датчика, гироскоп, который будет замерять угловое ускорение, акселерометр, измеряющий ускорение, барометр, отвечающий за выборы нужной высоты и удерживающий квадрокоптер именно на ней, а так же магнитометр, отвечающий за то, куда будет лететь дрон.

Как собрать дешевый квадрокоптер Arduino Uno своими руками

Если вы последуете кратким инструкциям по сборке Ардуино Уно, изложенными ниже, то на выходе вы получите беспилотный четырехлучевой аппарат с 30 минутным полетным временем, размерами 60 сантиметров (152 дюйма) от мотора до мотора. Он будет весить чуть больше одного килограмма.

Для рамы нужно использовать тонкие лучи, выпиленные из обычных деревянных досок. Приблизительная толщина одного такого луча должна составлять 1-1.5 сантиметра сверху и около 3-4 сантиметров, если смотреть на луч сбоку. Сделайте две одинаковые заготовки длиной 60 сантиметров каждая и при помощи вырезки отверстия в центре одной из них прочно закрепите оба луча между собой. Можно запаять их, склеить и так далее.

После этого, для своего удобства, вы можете покрасить лучи двумя различными цветами. Например, желтым покрасьте передние два луча, а красным или черным те лучи, которые после сборки окажутся тыльной стороной беспилотника.

Силовую плату необходимо будет установить на перекрестке вашей рамы. Она должна быть закреплена по центру, в нижней части креста. С помощью пластиковых ремешков, длину которых можно регулировать, прикрепите эту плату к корпусу с двух сторон. Этого будет достаточно, чтобы плата не слетела и стабильно выполняла свое основное предназначение. Пусть вас не смущает, что она может двигаться и смещаться со своего места на пару миллиметров или даже на 1 сантиметр.

После этого вам необходимо будет установить 4 электронных контроллера скорости от HobbyKing — вес каждого составляет всего лишь 16 грамм. Надежно прикрепите их возле края каждого из лучей. Для этого цели вполне подойдет тот же пластиковый регулируемый ремешок, с помощью которого вы закрепили силовую плату. В большинстве случаев достаточно лишь одного ремешка на каждый контроллер. Но если вы сомневаетесь в нем, то можете добавить еще один или даже два ремешка для надежности.

На конце каждого из лучей следует прикрепить специальную крышечку с отверстием, в которую вы установите двигатели и пропеллеры. В качестве фиксирующего материала снова же используйте ремешки. Закрепите крышку на совесть, чтобы не слетела при первом же запуске моторов. Кстати, электронный контроллер скорости лучше установить на верхней части луча. Так он будет лучше взаимодействовать с пропеллером и вам будет проще установить между ними соединение.

Контрольная панель, собранная из нескольких важных электронных элементов (схему сборки смотрите на иллюстрации) прикрепляется к верху при помощи пластиковых ремешков. У вашей платы должно быть по два отверстия с каждой из четырех сторон, для того чтобы надежно прикрепить ее к каждому лучу.


В конечном итоге, в центральной части вашего самодельного квадролета окажутся две платы. Одна силовая, установлена внизу крепления, вторая — контрольная панель, закрепленная в верхней части пересеченных лучей вашего коптера.

Чтобы смягчить и подавить вибрацию моторов, которые будут оказывать не совсем хорошее влияние на вашу электронику, необходимо сделать антивибрационные демпферы. Для этих целей можно использовать обычные силиконовые затычки-беруши. Они продаются в любой аптеке. Вам понадобится набор из четырех таких беруш, чтобы установить их под каждое крепление контрольной печатной платы.

Сделать это лучше следующим образом. Перед тем как вы начнете затягивать укрепляющие ремешки на каждой из четырех сторон своей платы, подложите силиконовую затычку так, чтобы она оказалась под самой платой и при этом лежала на луче. В этом случае она выполнит роль своеобразной прокладки между этими двумя жесткими элементами и сможет поглощать вибрацию.

Чтобы закрепить берушу между платой и крестовиной мультикоптера, просуньте в отверстия платы пластиковый ремешок, выровняйте берушу и затяните ремешок таким образом, чтобы он смог закрепить не только печатную плату на крестовине, но еще и прижал с двух сторон саму затычку.


Теперь приступим к установке батарей. Можно использовать два аккумулятора Zippy Compact. Емкость каждой из них составляет 3700 миллиампер часов. Если же использовать их обе, то она возрастет вдвое. В итоге мы получим 7400 мАч и почти 30 минут полного полета. Однако стоит помнить, что именно эти две батареи и станут главным грузом дрона. Их вес в совокупности будет равен 517 граммам.

Для закрепления батарей потребуется скотч и длинный пластиковый ремешок (всего один, но зато более широкий, чем те, которыми вы закрепляли детали до этого). Аккумуляторы следует прикрепить таким образом, чтобы они заняли диагональную позицию, то есть крепились не к какому-либо лучу, а сразу к обоим.

Понятно, что лучшим местом для этого будет та же крестовина в центре. Так как между контрольной печатной схемой и самой крестовиной останется свободное пространство, полученное благодаря высоте затычек-беруш, в эту щель вам как раз и надо будет просунуть ремешок, для того чтобы прикрепить аккумуляторы к конструкции.

До этого вам нужно будет положить один аккумулятор на другой, а сверху добавить обычную мягкую губку, которая используется для перевозки бьющихся деталей, провести под ними пластиковый ремешок, а сверху него наклеить прочный скотч. Это позволит закрепить ремешок на одном месте, чтобы батареи не соскользнули с него, и приклеить батареи друг к дружке. Для надежности вы можете использовать еще скотч, чтобы приклеить батареи друг к другу по краям, но это уже опционально.

Далее мы прикладываем батареи плотно ко дну корпуса, просовываем ремешок в отверстие под платой сверху. Туго его затягиваем. Если нужно, еще раз проверяем конструкцию на прочность. Губка будет также выполнять роль подавления вибрации, которая может возникнуть между лучами квадролета, аккумуляторами и силовой платой на дне конструкции.

В специальные крышки на концах лучей теперь можно установить 25-миллиметровые двигатели и надеть на них пропеллеры. Ваша рама уже покрашена в два разных цвета, для того чтобы лучше ориентироваться, где у аппарата перед, а где зад. Но для более точной ориентации можно использовать оранжевый или белый шарик для игры в настольный теннис.

Для этого от одного переднего луча до другого нужно провести обыкновенную проволоку и закрепить каждый ее конец приблизительно под контроллерами скорости. В центре проволоки уже должен находиться крепко нанизанный на нее шарик.

Все, ваш Ардуино готов к полету. Как говорилось выше, его полетный вес составил 1054 грамма. Время полета при таком весе — 30 минут и несколько секунд.

При конструкции квадрокоптера не учли наличие посадочных шасси. В принципе, они не нужны, потому что у дрона не установлена камера к его брюху, а защищать батареи и заморачиваться ради них приделыванием ног не стоит. Все, что нужно вам будет сделать, это точно рассчитать, когда истекут 30 минут полета, и вовремя мягко посадить систему на землю. Так вы убережете аппарат от случайного падения с большой высоты, ведь у вас нигде не будет датчиков, информирующих вас о состоянии уровня заряда ваших батарей.

Настраиваем прошивку

Сегодня достаточно легко найти необходимую прошивку, скачать и установить. После ее загрузки в Arduino, закачайте программу для настройки. Запустив программу, вы попадете в меню «Опции», там войдите в СОМ-порт Ардуино и в меню Экшн — АС2 Setup. Чтобы настройка квадролета получилась верной, старайтесь безукоризненно выполнять инструкции (подсказки) во время процесса установки и работы программы.

Например, в одном диалоговом окне вам предложат двигать рычаги на передатчике до самых больших и малых значений, а в другом попросят, чтобы вы проконтролировали положение коптера. Он должен стоять ровно, для точной калибровки датчиков.


Когда калибровка завершится, вам надо будет разомкнуть А5 с GND. В меню, в пункте АС2 Сенсор найдите вкладку Raw Sensor, чтобы проверить, верно ли работают датчики. При этом нужно ориентироваться на стрелку. Во время поворота нашей платы стрелка должна доходить до нужного значения. Если этого не происходит или она наоборот зашкаливает, то у вас проблемы с датчиками или коэффициентами в коде.

Передатчик проверяется следующим образом. Если уровни передвигаются как положено, то при нажатии на рычаг газа в течение пары секунд вправо и вниз у вас будет мигать красный диод. Если же двигать стик вверх, то показатели должны быть идентичными, то есть светодиод снова должен гореть красным цветом.

Взлет

Настало время взлетать. Перед этим установите мультикоптер на расстоянии примерно 10-12 метров от себя. Наклоните рычаг газа вниз и вправо. Коптер должен будет взлететь. Если же вместо этого он стоит на месте, пропеллеры работают, а он трясется, то необходимо будет настроить конфигурацию PID в соответствующем меню.

Квадрокоптер представляет собой летающую платформу на радиоуправлении с четырьмя оснащенными пропеллерами. В состав таких аппаратов включается летающая многороторная платформа. В полете квадрокоптер занимает относительно поверхности земли горизонтальное положение, способен зависнуть над выбранным местом, перемещается в стороны, вверх и вниз. Наличие специального дополнительного оборудования позволяет квадрокоптеру осуществлять практически автономные полеты.

Этот прибор оснащен четырьмя роторами, которые осуществляют вращение диагонально в противоположных направлениях. Роторами управляет процессор, который сообщает данные с трех гироскопов, предназначенных для определения и фиксации положения в пространстве во всех трех плоскостях. Благодаря акселерометру удается занять абсолютно горизонтальное положение. Фиксация квадрокоптера на нужной высоте осуществляется благодаря оснащению бародатчиком. Прибор смещается в пространстве за счет того, что изменяется скорость вращения той или иной двойки моторов. Происходит крен квадрокоптера с его дальнейшим перемещением.

Первые приборы

Это направление начало развиваться в 2006 году. Разработчики из Германии Инго Бускер и Хольген Бусс создали квадрокоптер своими руками. Вокруг него собралось огромное сообщество увлеченных людей - RC-моделистов, программистов, конструкторов. В середине 2007 года квадрокоптеры стали парить и вполне устойчиво перемещаться в воздухе. Такие приборы отличаются от радиоуправляемых вертолетов в положительную сторону благодаря гибкости конструкции и дешевизне. Необходимое для квадрокоптера оборудование можно приобрести, а дальше есть огромный простор для творчества. Помимо этого, в случае падения обычно ремонт такого прибора обходится гораздо дешевле, чем радиоуправляемого вертолета.

Как собрать квадрокоптер своими руками: инструкция

Раму для устройства вполне можно сделать самостоятельно. Для этого потребуется не так уж много материалов. Среди них кусок фанеры 150 х 150 мм, квадратный алюминиевый профиль 14 х 14 мм. Лучи можно прикрутить посредством винтов по диагоналям квадрата. Тонкую алюминиевую ленту можно использовать для создания посадочных лыж и держателя для Каждый луч от центра имеет длину 300 мм, а каждая балка - 250 мм. Отверстия для двигателей на концах лучей можно сделать уже после сборки, разметив все по двигателям.

Радиоуправляемый квадрокоптер: список необходимых запчастей

  • Аппаратура Turnigy 9x.
  • Управляющая плата.
  • Аккумулятор для аппаратуры.
  • Силовой аккумулятор на сам квадрокоптер.
  • Пропеллеры.
  • Зарядные устройства.

Сборка квадрокоптера

Сначала требуется установить управляющую плату, и постараться поместить ее максимально близко к центру платформы. То есть тут лучше все заранее вымерять, чтобы потом не получилось каких-то проблем с балансом и прочих моментов. Отверстия сверлятся сквозь установленную ранее фанеру, прямо в концы алюминиевых лучей. Длинные саморезы по металлу используются для того, чтобы прикрутить плату непосредственно к лучам. Говоря о том, как собрать квадрокоптер своими руками, следует отметить, что лучи не стоит сверлить насквозь, так как тут аккумулятор прилегает к ним максимально плотно.

В непосредственной близости с платой требуется установить приемник. Его можно закрепить посредством суперклея. Если назначение каналов у приемника в точности совпадает с таковыми у управляющей платы, то можно сделать для них упрощенное соединение посредством двух трехжильных шлейфов.

Размещение двигателя

Если рассуждать о том, как сделать квадрокоптер своими руками, то необходимо разметить лучи и просверлить отверстия под двигатель. Расстояние от краев до оси вращения во всех случаях должно быть в точности одинаковым. Отверстие, предназначенное для хвоста вала, который торчит из дна двигателя, необходимо сверлить насквозь на всю ширину квадрата, что позволит видеть, не цепляется ли вал за его края.

Разборки с проводкой

На данном этапе пришло время произвести следующие операции. Сначала делается «паук» из четырех регуляторов скорости, а их провода питания необходимо соединить параллельно посредством специальных переходников. Использовать стоит только в одном месте - где осуществляется подключение батареи к «пауку». Все остальное необходимо спаять, а потом затянуть в термоусадку, так как в полете от вибрации могут случиться разные неожиданности. Теперь нужно подключить сигнальные провода драйверов в соответствии с на управляющей плате.

Когда все будет собрано, можно переходить к тестированию и решению возникающих проблем.

Альтернативный вариант

Первое, что стоит сказать тем, кого интересует, как собрать квадрокоптер своими руками: не стоит экономить на деталях. Существует большое число прошивок, вариантов датчиков, готовых контроллеров, но в нашей статье будет описан вариант использования Arduino Mega, прошивки MegaPirate, а также относительно дешевых датчиков.

Детали

Для начала вам потребуется 4 мотора плюс 1 запасной. Пропеллеры тоже стоит взять с запасом, должно быть минимум 2 стандартных и 2 - обратного вращения. 4 регулятора скорости, плюс несколько запасных. В качестве источника питания не стоит брать один суперёмкий аккумулятор, так как он будет только придавать лишний вес устройству. Правильнее всего предпочесть несколько мелких, чтобы менять их по очереди. Рама должна быть максимально прочной и легкой. Вариант, описанный выше, можно назвать вполне подходящим. В качестве мозгов и датчиков устройства можно использовать программируемый микроконтроллер, плата - AllInOne, акселерометр, гироскоп, управляющая арматура, аккумуляторы, зарядное устройство, а также многое другое. Под последним следует понимать необходимое количество болтиков, винтиков, проводочков, стяжек. Вам потребуются также инструменты для работы, такие как паяльник и принадлежности для работы с ним, дрель, а также умелые руки.

Сборка железа и его настройка

Если все, описанное выше, у вас имеется, то вполне можно начинать процессы сверления, паяния и скручивания. Раму можно делать так же, как было описано ранее, а можно проявить фантазию. Но тут важен лишь один момент: следите, чтобы расстояние от центра до концов лучей было абсолютно одинаковым, при этом пропеллеры во время вращения не должны задевать друг друга и центральную часть из фанеры, так как на ней размещаются все датчики, мозги, а также камера, если вы пожелаете. Установку датчиков следует производить на толстый скотч, резину или силикон, чтобы уменьшить вибрацию. В середине или на концах лучей можно закрепить пенопласт, плотный поролон или резиновые маячки, которые возьмут на себя функции шасси в момент приземления.

Датчики и способы их добыть

Наиболее простым из вариантов можно назвать покупку готовой платы с четырьмя основными датчиками: гироскопом, предназначенным для измерения углового ускорения; акселерометром для измерения гравитации и ускорения; барометром, который определяет высоту и удерживает квадрокоптер на ней; магнитометром, который фиксирует направление движения.

На данный момент в продаже можно найти и такие платы, на которых кроме четырех указанных датчиков есть еще и GPS-приемник, активно используемый для автономных полетов.

Сборка мозгов

Чтобы процесс монтажа стал максимально удобным, стоит все разместить на какой-то плате, выполняющей функции прототипа. Распиновка подключения зависит от типа прошивки, актуальной на момент сбора устройства, поэтому в каждом отдельном случае все следует подключать в соответствии с инструкциями.

Настройка прошивки и загрузка

Найти нужную прошивку на данный момент не представляет сложности, поэтому следует скачать подходящий архив и распаковать его. После того как прошивка в Arduino будет успешно загружена, можно осуществлять закачивание программы настройки, а потом замыкать контакт A5 с GND. Когда программа будет запущена, в меню Option следует выбрать COM-порт Arduino, а в меню Action - AC2 Setup. Важно, чтобы настройка квадрокоптера прошла успешно, а для этого вам необходимо четко следовать инструкциям, которые появятся перед вами после нажатия на огромную кнопку. В одном окошке от вас потребуется двигать ручки на пульте до максимальных и минимальных значений, а в другом окне появится просьба убедиться, что прибор стоит ровно, чтобы верно откалибровать датчики.

Дальнейшие работы

Управление квадрокоптером настраивается после калибровки. После того как вы завершите настройку, A5 с GND можно разомкнуть, а потом в меню найти пункт AC2 Sensor, где вы сможете проверить, правильно ли работают датчики, во вкладке Raw Sensor. Каждый поворот платы с датчиками должен отрабатываться максимально четко, то есть как повернули, так стрелка и становится, если она не дотягивает или переходит нужное значение, то у вас проблемы либо с датчиком, либо с коэффициентами в коде.

Нужно проверить и работу приемника. Делается это в соседней вкладке. Если движение уровней правильное, то при отклонении джойстика газа на 2 секунды вниз вправо должен светиться красный светодиод. При медленном движении того же манипулятора вверх в левом столбце должно происходить примерно одинаковое отклонение уровней.

Результат

Когда все прошло проверку, можно крепить пропеллеры, а потом попробовать взлететь. Для этого квадрокоптер стоит разместить подальше от себя, наклонить вниз и вправо левую ручку, а потом медленно добавить газа. Если прибор взлетел, это очень хорошо, а если он трясется, то придется настраивать PID. Это осуществляется в пункте PID Config. Делается это все в каждой ситуации индивидуально, то есть нет какого-то универсального решения. Теперь вам известно, как собрать квадрокоптер своими руками.

Первый квадрокоптер, как известно, появился в 2006 году. Собрали дрон германские разработчики Бускер и Бусс, причем сделали это сами. И началось: многие инженеры по всему миру загорелись идеей создания собственных моделей квадрокоптера. Есть такие умельцы и сегодня. Хотите собрать свой квадрокоптер и вы. А иначе стали бы читать сейчас этот материал?

С чего же начать чтоб сделать квадрокоптер своими руками?

1. Рама. Ее можно сделать без особого труда из пластиковых труб небольшого диаметра, используемых в прокладывании канализационных и иных коммуникаций. Можно изготовить раму из куска фанеры. Понадобится квадрат 110 на 110 мм. Кроме того, потребуется алюминиевый профиль (квадратный). Лучи (длиной по 495 мм) прикрепляются винтами по обеим диагоналям получившегося квадрата. Возможна покупка готовой рамы (рис. снизу).\


Из алюминия невысокого профиля можно сделать посадочные «лыжи» коптера. Из него же можно соорудить держатель для аккумулятора.

2 . Далее потребуются аппаратура, допустим Turnigy 9XR , управляющая плата и аккумулятор для аппаратуры. Плюсом к тому необходимо приобрести силовой Li — Po аккумулятор (для самого квадрокоптера), пропеллеры, устройство для подзарядки аккумуляторов.

3 . Первым делом устанавливается управляющая плата - в центральную часть платформы из получившегося куска фанеры или карбона. Делается это в пазы, непосредственно просверленные в алюминиевой основе через фанеру.

4 . Рядом с платой устанавливается приемник (можете сделать это при помощи суперклея). Далее сверлятся отверстия для крепления двигателя. При этом нужно учитывать, чтобы расстояние от края до оси во всех четырех случаях было равным.

5 . Затем необходимо сделать «паука» из проводов - от регуляторов скорости. Проводку требуется соединить параллельно с помощью соответствующих переходников. Разъемы при этом можно использовать в том месте, в котором подключается аккумулятор к «пауку».

6 . Все требуется спаять, сделать термоусадку, подключить провода (сигнальные). Для начинающих это будет большой проблемой.

7 . Можно тестировать получившийся квадрокоптер.
Умельцы, которым уже доводилось успешно собирать квадрокоптеры, советуют не экономить на комплектующих. Особенно важным это замечание является сейчас, когда на рынке представлено немало различных микроприборов, в том числе контроллеров и датчиков. Каждый может использоваться при собственноручном производстве дрона, но не каждый может оправдать ожидания разработчика.

Самый простой вариант - приобрести готовую плату с уже установленными датчиками (гироскопом, акселерометром, барометром, магнитометром).

Для чего они нужны?

Гироскоп необходим для контроля углового ускорения, акселерометр замеряет гравитацию, барометр отвечает за набранную высоту, а магнитометр - за направление движения. Сегодня на рынке представлены платы, в которых есть также и GPS-принимающие.

Перед сборкой квадрокоптера своими руками советуем ознакомиться с советами профессионалов (тех, кто не раз делал дроны сам), ведь для начинающих это будет не так уж и просто:

  • Первый «дрон» не должен быть с камерой для фото- или видеосъемки, он - ваша первая работа, задача которой - взлететь, уверенно держаться в создухе и не сломаться при первом же полете;
  • Не гонитесь за масштабами. Лучше построить менее крупный и громоздкий, но рабочий квадрокоптер;
  • Старайтесь использовать минимум соединений и дополнительных элементов. Множество датчиков и контроллеров оправдано далеко не во всех случаях,
  • Если вы все же решились сделать квадрокоптер своими руками с камерой, то знайте, что для высокого качества картинки потребуется основание более крупных размеров. «Усадить» её на устройство намного сложнее, да и в целом конструкция с ним становится менее устойчивой и крепкой.

Если у вас нет времени на сборку или просто терпения, советуем почитать как сэкономить и где выгоднее купить квадрокоптер .

Беспилотные летательные аппараты (дроны) – это высокотехнологичная дорогостоящая техника. Однако вполне доступными видятся «беспилотники» любительского уровня исполнения. Не случайно последние годы быстро набирают популярность среди обывателей небольшие дроны, в том числе собранные своими руками. Новая, так называемая технология FPV (First Person View) – вид от первого лица, даёт уникальный опыт полёта каждому желающему. Радиоуправляемый авиамоделизм всегда имел спрос молодёжного социума. Появление дронов лишь подстегнуло этот спрос, легко удовлетворяемый, если купить готовую летающую машину, либо собрать дрон собственными руками.

Квадрокоптер (дрон) — конструктивное исполнение беспилотного летательного аппарата, принадлежащего к числу наиболее популярных проектов авиамоделизма.

Самый простой способ обзавестись БПЛА – просто взять и купить квадрокоптер (дрон) , благо рынок (включая сеть Интернет) свободно предоставляет такую возможность.

Однако для большего интереса и с целью лучшего понимания – что такое дрон, практичнее и экономичнее собрать квадрокоптер своими руками (DIY – Do It Yourself), к примеру, из набора готовых деталей. Более серьёзный вариант – сборка квадрокоптера (дрона) с нуля – используя минимум готовых компонентов.

Что потребуется для сборки квадрокоптера (дрона)

Прежде чем начинать сборку беспилотника собственноручно, потребуется определиться с компонентами для создания квадрокоптера (дрона). Поэтому рассмотрим список базовых компонентов, составляющих (дрона):

Рама квадрокоптера

Раму дрона (квадрокоптера) допускается строить, используя разные материалы:

  • металлические,
  • пластиковые,
  • деревянные.

Если выбор пал на деревянную раму дрона (как самую простую с точки зрения технологии), понадобится деревянная доска толщиной около 2,5-3,0 см., длиной 60-70 см.

Доска разрезается таким образом, чтобы получились две планки длиной 60 см и шириной 3 см. Эти две планки — структура будущего квадранта квадрокоптера.

Структура рамы дрона выстраивается простым пересечением двух деревянных планок под фрейм-фактор «X». Полученную раму усиливают прямоугольной деталью – сшивкой, в центральной части. Размер прямоугольника составляет 6 × 15 см, толщина 2 мм. Материал тоже дерево.


Классическая конфигурация рамы квадрокоптера (дрона), которая применяется в большинстве случаев сборки своими руками. Показан вариант с установленными двигателями и контроллером

Не исключаются другие размеры рамы квадрокоптера (дрона), отличные от заявленных, но не следует забывать о соблюдении пропорций. Соединение частей рамы обычно выполняется гвоздями и клеем.

Вместо дерева допускается применить металл или пластик тех же размеров. Однако способы соединения планок будут уже иными.

Ниже список готовых карбоновых рам квадрокоптеров (дронов), имеющихся в продаже на рынке:

  • LHI 220-RX FPV
  • Readytosky FPV
  • iFlight XL5
  • RipaFire F450 4-Axis
  • Usmile X style
  • Readytosky S500

Двигатели, модули ESC, пропеллеры

Под изготовление классического квадрокоптера (дрона) необходимо иметь 4 двигателя. Соответственно, если задуман проект октокоптера, потребуется уже восемь двигателей.


Один из вариантов изготовления пропеллеров моторов квадрокоптера (дрона). Материалом выбран жёсткий пластик, учитывая малые габариты конструкции

На русском языке модуль ESC (Electronic Speed Controllers) квадрокоптера называют – контроллер скорости. Это не менее важная часть беспилотного летательного аппарата, чем электромотор.

Модули ESC отвечают за корректную передачу мощности моторам дрона. Количество модулей квадрокоптера соответствует числу электромоторов.

  • Emax RS2205 2600KV Brushless Motors
  • DLFPV DL2205 2300KV Brushless Motors
  • Gemfan GT2205 2650KV Brushless Motors
  • HOBBYMATE Quadcopter Motors Combo
  • 35A ESC BlHeli32 32bit DSHOT1200
  • Thriverline Sunrise ESC 20A BLHeli-S

Пропеллеры можно купить металлические 9-дюймовые. Эти изделия по доступной цене свободно приобретаются на рынке.

Металлические конструкции прочны, не поддаются изгибу при высоких нагрузках в процессе полёта. Однако для более высокой производительности винтов – лучший вариант карбоновые пропеллеры. Например, эти:

  • BTG Quick Release Carbon Fiber Reinforced Propellers
  • Performance 1245 Black Propellers MR Series
  • YooTek 4 Pairs Foldable Quick Release Propellers
  • Myshine 9450 Self-tightening Propeller Props
  • Jrelecs 2 Pairs Carbon Fiber Propellers

Электроника и модуль питания

Набор электроники дронов (квадрокоптеров) традиционно состоит из контроллера полёта и беспроводной системы управления. Сюда же можно отнести и модуль питания, так как большинство питающих модулей наделяются электронной системой мониторинга АКБ.

Состояние заряда аккумулятора – важный момент полёта. Трудно представить, что станется с аппаратом, если АКБ разрядится, к примеру, во время полёта над водоёмом.

Контроллер полёта поддерживает стабильность полёта квадрокоптера, путём обработки данных относительно направления и силы ветра, а также многих других параметров.


Контроллер полёта на чипе STM32F103C8T6: 1, 2 — пищалка (+; -); 3 — поток; 4 — RCCI; 5 — корпус; 6 — 5 вольт; 7 — батарея; 8, 9 — UART TX, RX; 10 — индикатор полосы; 11, 12, 13, 14 — моторы; 15 — PPM

Контроллер, как правило, оснащается так называемой «прошивкой» — микросхемой памяти, куда записываются базовые сведения для чипа, подобного микроконтроллеру фирмы AVR.

Контроллер полёта можно купить в готовом варианте, но не исключается также сборка схемы своими руками. Правда, для второго варианта необходимо иметь навыки электронщика и соответствующие . Поэтому проще всё-таки воспользоваться готовыми решениями.

Готовые решения контроллеров дронов

Примеры готовых моделей контроллеров под управление дронами:

ArduPilot – качественный контроллер (дорогостоящий), предназначенный для летательных аппаратов беспилотного управления. Прошивка отличается наличием полностью автоматизированных режимов полёта. Система обеспечивает высокие технические характеристики.

OpenPilot CC3D – система на базе Digital Motion Processor, наделённая целым семейством датчиков организации полёта. Включает в состав трёхкоординатный акселерометр и гироскоп. Проект достаточно легко настраивается и устанавливается. Имеется руководство пользователя.

NAZE32 – тоже достаточно гибкая и мощная система, но видится несколько усложнённой в плане настройки. Оснащается продвинутой программой прошивки.

KK2 – одно из популярных решений, которое часто выбирают начинающие, так как контроллер относительно недорогой и оснащается ЖК-дисплеем. Основой схемы является микроконтроллер AVR одной из последних модификаций. Схемой предусматривается подключение датчиков MPU6050. Однако настройка только ручная.

Беспроводная система дистанционного управления состоит из передатчика и приёмника радиосигналов. Посредством системы ДУ осуществляется не только управление полётом, но также управление положением , установленной на дроне.


Пульт управления дроном (квадрокоптером) в классической вариации передатчика радиосигнала с возможностью мониторинга через ЖК-дисплей

Здесь, как правило, используются исключительно готовые решения. Например, любая из систем ДУ в списке ниже:

  • Futaba 10JH 10-Channel Heli T-FHSS Computer Radio System
  • Turnigy 9xr PRO Radio Control System
  • Spektrum DX8 Radio Transmitter
  • YKS FlySky FS-i6 2.4GHz 6 Channels Radio Control System

Сборка дрона (квадрокоптера) своими руками

На созданной раме устанавливаются электродвигатели. Возможно, придётся рассчитать местоположения моторов и просверлить в раме отверстия под крепление, если нет иных вариантов.


Примерно по такой механической схеме рекомендуется закреплять электромоторы на раме квадрокоптера (дрона). Правда, многое в креплении зависит от материала рамы

Затем монтируются контроллеры скорости. Традиционно эти модули устанавливаются на нижней плоскости рамы. Контроллеры скорости через ленточные кабели соединяются непосредственно с двигателями.

Далее на раму добавляется посадочный модуль – часть конструкции, предназначенная для организации «мягкой» посадки дрона. Исполнение этого конструктивного элемента должно предусматривать смягчение ударов при посадке на твёрдую почву. Конструкции возможны разного плана.

На следующем шаге монтируется контроллер полёта. Месторасположение этого модуля не критично. Главное, чтобы обеспечивалась защита электроники и бесперебойная работа.

Полёта дрона соединяется по прилагаемой схеме к модулю (приёмнику) дистанционного пульта управления и к электронной плате регулировки скорости моторов. Все соединения делаются посредством надёжных разъёмов, а наиболее важные точки «садятся» на оловянную пайку.

В принципе, основная сборка на этом завершается. Но спешить закрывать дрон корпусом не стоит. Необходимо протестировать все системы – датчики и другие компоненты квадрокоптера, используя для этого специальный софт OpenPilot GCS (CC3D и GCS). Правда, релиз программы довольно старый и новыми разработками может не поддерживаться.

После теста собранный аппарат – беспилотный квадрокоптер готов к полёту. В дальнейшем дрон несложно модернизировать — оснастить видеокамерой и прочими устройствами, расширяющими функциональность.



Почитав на хабре статьи про самодельные квадрокоптеры и после того как я увидел видео снятое с AR.Drone в планах на будущее появилась идея сделать самодельный FPV квадрокоптер, AR.Drone не устраивал ценой в 350$ примерно(я тогда еще не знал что свой получится куда дороже), тем что радиус действия небольшой, нестабильностью вне помещений,и то что он не open source и я не могу влиять на алгоритм его работы.

С тех пор прошел примерно год, за это время я практически на занимался ничем связанным с Arduino и прочей электроникой, хотя понемногу покупал разные электронные штуки интересные.

И вот буквально недавно оказалось что один из моих знакомых решил собирать квадрокоптер, и я решил что пора и мне.

Требования к квадрокоптеру: FPV(first person view(вид от первого лица)) то есть управление с земли не смотря на модель, а смотря только на экран, fail safe - в случае потери сигнала от пульта нужно чтоб он не падал комом, а спокойно сел, или летел к месту взлета. GPS - достаточно интересно запрограммировать какую-нибудь миссию для него, и смотреть за выполнением. Время полета на одной зарядке > 10 минут. Дальность действия примерно километр.

Список необходимого

GoPro Hero3

GoPro у меня уже была(использовал в качестве ) так что не пришлось тратиться.
ЦЕНА: 300$
Купить GoPro Hero3

Turnigy 9X

Эта легендарная(своей дешевизной, хорошим качеством и функционалом для таких денег) аппаратура радиоуправления у меня тоже была куплена заранее, но я ей еще не пользовался, лежала пылилась.
Она поставляется с ресивером и трансмиттером или без них, у меня с ними, но для нашего квадрокоптера нужны будут другие(с fail safe), так что можно купить урезанный вариант, хотя я не жалею о покупке полной версии, т.к. вставить другой приемник сюда не сложно, а цена различается всего на 4$.
Питается она от 12в, которые можно обеспечить 8-ю пальчиковыми батарейками, но лучше использовать LiPo аккумулятор, я немного прогадал с размерами, и мой аккумулятор приходится крепить двусторонним скотчем, но внизу я даю ссылку на аккумулятор который отлично впишется в батарейный отсек. Нужно следить за полярностью (минус слева, плюс по центру) т.к. можно не туда воткнуть и спалить аппу.
По умолчанию она идет без подсветки экрана, поэтому лучше сразу докупать подсветку за 5$.
И прошивка с которой она поставляется оставляет желать лучшего(я сам не в курсе, но очень многие прошиваются на прошивку ER9x, которая проще в понимании и более функциональна) я тоже буду прошивать, даже не попользовавшись стандартной прошивкой, и для этого нужен программатор. Цена: 54+5(подсветка)+10(LiPo)+4(программатор)+24(доставка)=97$
Купить Turnigy 9X
Купить Turnigy 9X (без ресивера и трансмиттера)
Купить подстветку
Купить LiPo
Купить программатор

FrSky DJT 2.4Ghz Combo Pack for JR w/ Telemetry Module & V8FR-II RX

Приемник и передатчик для Turnigy 9x с fail safe (его еще не купил, но надо будет для того чтоб уверенно отлетать и не бояться потери сигнала)
ЦЕНА: 40+6(доставка)=46$
Купить FrSky DJT 2.4Ghz Combo Pack for JR w/ Telemetry Module & V8FR-II RX

LiPo 2200mAh 3S 25C

Аккумулятор который будет стоять в квадрокоптере(еще не купил, закажу вместе с FrSky)
ЦЕНА: 10,68$ + доставка
Купить LiPo 2200mAh 3S

Рама RCT Spider FPV Quadcopter Frame W/ Landing gear

Раму можно конечно сделать самому, но т.к. они не сильно дорогие, и внешне смотрятся очень хорошо, я решил купить. Выбор пал именно на эту т.к. в ней вроде достаточно места для всего что запланировано, и еще останется на будущие доделки, к ней удобно крепить GoPro, и по моему лучи и лопасти не будут попадать в кадр, или будут но минимально.
ЦЕНА: 29$
Купить раму

Пропеллеры 12 Pairs Carbon Reinforced 10x4.5" Counter Rotating Propellers

Пропеллеры покупал просто дешевые и подходящие по размеру(в инфо к раме написано 9~12" propeller) к тому же тут есть переходники под разные моторы.
ЦЕНА: 27$
Купить пропеллеры

Моторы 2830/11 1000KV Outrunner Brushless Motor

В моторах особо не разбираюсь, смотрел чтоб к раме подходили (в инфо по раме сказано 28, 35 series motor), такие же моторы купил мой знакомый. Они были разной мощности от 750KV до 1300KV, решил взять середину. ЦЕНА: 11x4=44$
Купить моторы

Контроллеры моторов SK-30A SimonK Firmware Multicopter Speed Controller ESC 30A

Контроллеры такие купил мой знакомый и я тоже их выбрал, чтоб в случае чего вдвоем разбирались решали проблемы. Да и на хабре кто-то хвалил их.
ЦЕНА: 12,5x4=50$
Купить контроллеры моторов

Кабель для контроллеров моторов JST to 4 X 2mm Bullet Multistar ESC Quadcopter Power Breakout Cable

Просто для того чтоб не паять и выглядело симпатично.
ЦЕНА: 2$
Купить кабель для контроллеров моторов

Провода 18AWG Silicon Wire Red (1Meter), 18AWG Silicon Wire Black (1Meter)

Не знаю где в Беларуси можно купить провода нормальные, поэтому на всякий случай заказал красный и черный по 2 метра.
ЦЕНА: 1*2+1*2=4$
Купить красный провод
Купить черный провод

200pcs 10cm 2.54mm 1pin Male to Female jumper

Для подключения датчиков и приемника радиосигнала может пригодиться
ЦЕНА: 10$
Купить Male to Female jumper

20 Pairs 2 mm Bullet Banana Plug Connector

Для подключения аккумулятора и моторов могут пригодиться
ЦЕНА: 3,5$
Купить 2 mm Bullet Banana Plug Connector

Полетный контроллер AIOP V2.0 ALL IN ONE PRO Flight Controller

Полетный контроллер покупал такой же как и знакомый, т.к. цена и функционал устраивают. А решать проблемы проще вместе будет.
Планируется ставить на него MultiWii
ЦЕНА: 49$
Купить AIOP V2.0

AIOPIO Board (Input / Output module)

Не знаю что это особо, но т.к. цена не большая и может быть эта штука мне пригодится решил взять. Подозреваю что тут выведены пины дополнительные на которые можно цеплять еще датчики и прочее. И вроде телеметрию на пульт можно будет передавать блягодяря ей и FrSky.
ЦЕНА: 4$
Купить AIOPIO Board

u-Blox CN-06 GPS Receiver V3.0

GPS приемник который поддерживается MultiWii
ЦЕНА: 30$
Купить u-Blox CN-06

Подстилки под платы Gyro / Flight Controller Mounting Pad (10pcs/bag)

Что то типа двустороннего скотча который еще немного вибрации сглаживает.
ЦЕНА: 1$
Купить Flight Controller Mounting Pad

7A UBEC

Т.к. для AIOP нужны 5v а моторы у нас 12 вольтовые, нужно понизить напряжение от 3s аккумулятора до 5 вольт(тот что я купил возвращает 5,25) т.к.