A quadrocopter elektronikus blokkjainak vázlata. Quadcopter összeszerelési sémák

A pilóta nélküli légi járművek (drónok) csúcstechnológiás drága berendezések. Az amatőr teljesítményű „drónok” azonban meglehetősen megfizethetőnek tűnnek. Nem véletlenül utóbbi évek A kisméretű drónok, köztük a saját kezűleg összeállított drónok is gyorsan népszerűvé válnak a városlakók körében. Az új, úgynevezett FPV (First Person View) technológia – első személyű nézet – egyedi repülési élményt nyújt mindenkinek. A rádióvezérlésű repülőgép-modellezésre mindig is igény volt az ifjúsági társadalomban. A drónok megjelenése csak felpörgette ezt az igényt, ami könnyen kielégíthető, ha kész repülő autót veszünk, vagy saját kezűleg szerelünk össze egy drónt.

A quadrocopter (drón) egy pilóta nélküli légi jármű, az egyik legnépszerűbb repülőgépmodellezési projekt.

A legegyszerűbb módja az UAV beszerzésének, ha egyszerűen veszünk egy quadrocoptert (drónt), mivel a piac (beleértve az internetet is) szabadon biztosít ilyen lehetőséget.

Azonban a nagyobb érdeklődés és annak érdekében, hogy jobban megértsük, mi a drón, praktikusabb és gazdaságosabb egy quadrocopter összeszerelése saját kezűleg (DIY - Do It Yourself), például egy kész alkatrészekből. Komolyabb lehetőség a quadrocopter (drón) összeszerelése a semmiből, minimális kész alkatrész felhasználásával.

Mire van szüksége egy quadcopter (drón) összeállításához

Mielőtt elkezdené a saját kezű drón összeszerelését, el kell döntenie a quadrocopter (drón) létrehozásához szükséges alkatrészeket. Ezért vegye figyelembe a (drón) alkotó alapvető összetevők listáját:

Quadcopter váz

A drón (quadcopter) váza különböző anyagok felhasználásával készülhet:

• fém,
• műanyag,
• fa.

Ha a drón favázára esett a választás (mint a technológiailag legegyszerűbbre), akkor körülbelül 2,5-3,0 cm vastag, 60-70 cm hosszú falapra lesz szükség.

A táblát úgy vágjuk le, hogy két 60 cm hosszú és 3 cm széles csíkot kapjunk, ez a két csík a leendő quadcopter kvadráns szerkezete.

A drón vázszerkezete úgy épül fel, hogy két fa deszkát egyszerűen keresztezünk az „X” váztényező alatt. A kapott keretet egy téglalap alakú darabbal erősítik meg - varrással, a központi részben. A téglalap mérete 6 × 15 cm, vastagsága 2 mm. Anyaga is fa.

A quadrocopter (drón) klasszikus keretkonfigurációja, amelyet a legtöbb barkács-összeszerelési esetben használnak. Beépített motorokkal és vezérlővel együtt látható

A quadrocopter (drón) vázának a megadottaktól eltérő méretei nem kizártak, de nem szabad megfeledkezni az arányok betartásáról. A keretrészek összekötése általában szögekkel és ragasztóval történik.

Fa helyett megengedett azonos méretű fém vagy műanyag használata. A lécek csatlakoztatásának módjai azonban eltérőek lesznek.

Az alábbiakban felsoroljuk a piacon elérhető quadcopterek (drónok) kész karbonvázait:

• LHI 220-RX FPV
• Readtosky FPV
• iFlight XL5
• RipaFire F450 4 tengelyes
• Usmile X stílusban
• Readytosky S500

Motorok, ESC modulok, légcsavarok

A klasszikus quadrocopter (drón) gyártásához 4 motorral kell rendelkeznie. Ennek megfelelően, ha egy oktokopter projektet terveznek, nyolc hajtóműre lesz szükség.

Az egyik lehetőség a quadrocopter (drón) motoros propellerek gyártására. A választott anyag kemény műanyag, tekintettel a szerkezet kis méreteire.

Oroszul a quadrocopter ESC (Electronic Speed ​​​​Controllers) modulját sebességszabályozónak nevezik. Ez nem kevésbé fontos része egy pilóta nélküli légi járműnek, mint az elektromos motor.

Az ESC modulok felelősek a drón motorjainak megfelelő energiaátvitelért. A quadrocopter modulok száma megfelel az elektromos motorok számának.

• Emax RS2205 2600KV kefe nélküli motorok
• DLFPV DL2205 2300KV kefe nélküli motorok
• Gemfan GT2205 2650KV kefe nélküli motorok
• HOBBYMATE Quadcopter Motors Combo

• 35A ESC BlHeli32 32bit DSHOT1200
• Thriverline Sunrise ESC 20A BLHeli-S

Légcsavarok megvásárolhatók 9 hüvelykes fémből. Ezek a termékek megfizethető áron szabadon elérhető a piacon.

A fémszerkezetek tartósak, repülés közben nem hajolnak nagy terhelés alatt. A nagyobb teljesítményű légcsavarok esetében azonban - a legjobb lehetőség szén propellerek. Például ezek:

• BTG gyorskioldó szénszál erősítésű propeller
• Performance 1245 Black Propellers MR sorozat
• YooTek 4 pár összecsukható gyorskioldó propeller
• Myshine 9450 önfeszítő propeller props
• Jrelecs 2 pár szénszálas propeller

Elektronika és tápegység

A drónokhoz (quadcopterekhez) szánt elektronikai készlet hagyományosan egy repülésvezérlőből és egy vezeték nélküli vezérlőrendszerből áll. Ez magában foglalja a tápegységet is, mivel a legtöbb tápegység fel van szerelve elektronikus rendszer akkumulátor felügyelet.

Az akkumulátor töltöttségi állapota fontos pont a repülésben. Nehéz elképzelni, hogy mi lesz a készülékkel, ha az akkumulátor lemerül, például egy víztest feletti repülés közben.

A repülésirányító fenntartja a kvadrokopter repülésének stabilitását a szél irányára és erősségére vonatkozó adatok, valamint számos egyéb paraméter feldolgozásával.

Repülésvezérlő az STM32F103C8T6 chipen: 1, 2 - magassugárzó (+; -); 3 - áramlás; 4 - RCCI; 5 - test; 6-5 volt; 7 - akkumulátor; 8, 9 - UART TX, RX; 10 - szalagjelző; 11, 12, 13, 14 - motorok; 15 - PPM

A vezérlő általában fel van szerelve az úgynevezett "firmware-rel" - egy memóriachippel, amelyre a chip alapvető információi íródnak, hasonlóan az AVR mikrokontrollerhez.

A repülésvezérlő kész változatban is megvásárolható, de az áramkör saját kezű összeszerelése sem kizárt. Igaz, a második lehetőséghez elektronikai mérnök készségekkel és a megfelelő képességekkel kell rendelkeznie. Ezért könnyebb továbbra is kész megoldásokat használni. Például az alábbiak egyike:

ArduPilot- kiváló minőségű vezérlő (drága), pilóta nélküli légi járművekhez tervezett. A firmware-t a teljesen automatizált repülési módok jelenléte különbözteti meg. A rendszer magas műszaki jellemzőkkel rendelkezik.

OpenPilot CC3D- digitális mozgásprocesszoron alapuló rendszer, amely repülésvezérlő érzékelők egész családjával van felszerelve. Tartalmaz egy három koordinátás gyorsulásmérőt és egy giroszkópot. A projekt konfigurálása és telepítése meglehetősen egyszerű. Van egy használati útmutató.

NAZE32- szintén egy meglehetősen rugalmas és hatékony rendszer, de konfigurációját tekintve kissé bonyolultnak tűnik. Fejlett firmware programmal felszerelve.

KK2- az egyik népszerű megoldás, amelyet a kezdők gyakran választanak, mivel a vezérlő viszonylag olcsó és LCD kijelzővel van felszerelve. Az áramkör alapja az egyik legújabb módosítású AVR mikrokontroller. A séma előírja az MPU6050 érzékelők csatlakoztatását. A beállítás azonban csak kézi.

Vezeték nélküli rendszer távirányító rádiójelek adójából és vevőjéből áll. A távirányító rendszeren keresztül nem csak a repülés irányítása történik, hanem a drónra telepített helyzetszabályozás is.

Drone (quadcopter) vezérlőpanel a rádiójeladó klasszikus változatában, LCD kijelzőn keresztüli monitorozás lehetőségével

Itt általában csak kész megoldásokat használnak. Például az alábbi listában szereplő távirányító rendszerek bármelyike:

• Futaba 10JH 10 csatornás Heli T-FHSS számítógépes rádiórendszer
• Turnigy 9xr PRO rádióvezérlő rendszer
• Spektrum DX8 rádió adó
• YKS FlySky FS-i6 2.4GHz 6 csatornás rádióvezérlő rendszer

Drón (quadcopter) összeszerelése saját kezűleg

Az elektromos motorok a létrehozott keretre vannak felszerelve. Szükséges lehet a motorok elhelyezkedésének kiszámítása és rögzítőfuratok fúrása a keretben, ha nincs más lehetőség.

Körülbelül egy ilyen mechanikai séma szerint javasolt az elektromos motorokat a quadrocopter (drón) vázára rögzíteni. Igaz, a tartóban sok függ a keret anyagától.

Ezután a sebességszabályozók fel vannak szerelve. Hagyományosan ezeket a modulokat a keret alsó síkjára szerelik fel. A fordulatszám-szabályozók szalagkábeleken keresztül közvetlenül csatlakoznak a motorokhoz.

Ezután egy leszálló modult adnak a kerethez - a szerkezet egy részét, amelyet a drón „puha” leszállásának megszervezésére terveztek. Ennek a szerkezeti elemnek a kialakításának biztosítania kell az ütések mérséklését kemény talajon történő leszálláskor. Különféle kivitelek lehetségesek.

A következő lépés a repülésvezérlő felszerelése. Ennek a modulnak a helye nem kritikus. A legfontosabb az elektronika védelmének és a zavartalan működésnek a biztosítása.

A drónrepülés a mellékelt ábra szerint csatlakozik a távirányító moduljához (vevőegységéhez) és a motorok fordulatszámát állító elektronikus táblához. Minden csatlakozás megbízható csatlakozókon keresztül történik, és a legfontosabb pontok az ónforrasztásnál „üljenek le”.

Elvileg itt fejeződik be a fő összeállítás. De nem kell rohanni, hogy lezárjuk a drónt a tokkal. Ehhez az összes rendszert - a quadcopter érzékelőit és egyéb alkatrészeit - tesztelni kell speciális szoftver OpenPilot GCS (CC3D és GCS). Igaz, a program megjelenése meglehetősen régi, és nem biztos, hogy új fejlesztések támogatják.

A teszt után az összeszerelt eszköz - egy pilóta nélküli kvadrokopter készen áll a repülésre. A jövőben a drónt könnyű frissíteni – felszerelni videokamerával és egyéb, a funkcionalitást bővítő eszközökkel.

Valószínűleg nem érdemes beszélni arról, hogy milyen népszerűek a quadrocopterek. És valószínűleg tudja, mennyibe kerülnek, és már feladta a gondolkodást. Cikkünkből megtudhatja, hogyan készítsd el saját quadcopteredet otthon. Azonnal figyelmeztetünk, hogy ez egy felelősségteljes és nehéz feladat, de a végén felbecsülhetetlen értékű tapasztalattal és egy értékes készülékkel gazdagodhat, nevetséges áron.

Számos módja van a kvadrokopter önálló összeszerelésének:

Hogyan szereljünk össze egy quadrocoptert saját kezűleg

Figyelmeztetjük, hogy az utasítás általános, és néhány pontban eltérések lehetnek. Elmondjuk az alapokat az összeszereléssel és az alkatrészek kiválasztásával kapcsolatban.

Milyen részletekre van szükség

• Keret és alkatrészei. A kopterben a fő dolog a csapágy rész. Ha a keret könnyebb, akkor kevesebb energia megy el. De ne feledje - a könnyű keretek drágábbak. A tartósság nem olyan fontos, hacsak nem tervezel egy nehezebb kamerát a quadra. Háromféle keret létezik: négy-, hat- és nyolcsugaras (minden gerendához egy motor).

Az összetevők kiválasztásának jellemzői

• Motorok. A kínai online áruházak általában furfangosak és túlbecsülik a specifikációkat. Ezért a megbízhatóság érdekében érdemes erősebb motorokat vásárolni. Lehetővé teszi egy nehezebb kamera felemelését is. Szintén létezik kétféle quadcopter motor- ezek kollektorosak és kefe nélküliek
  
• Légcsavarok.Áruk a helikopter rendeltetésétől függ. Ha a tervei nem tartalmaznak bonyolultabb "repüléseket" - elég lesz a műanyag propeller. Ha légi fényképezést tervez, akkor kompozit anyagokat kell vennie. Minél drágábbak a légcsavarok, annál erősebbek, és annál kevesebb időbe telik az egyensúlyozás.
  
• Távirányító, jelvevő. A távirányítót a vevővel együtt kell vinni. Ebben az esetben a vevő fogadja a távirányítóról küldött jelet. A normál távirányítók ismét ezer rubeltől és még többet fizetnek - nagyobb a hatótávolságuk. Magukban a távirányítókban lehet egy csomó szükségtelen kapcsoló, ami megzavarja Önt - jobb, ha nem vesz ilyen eseteket.
  
• Szabályozók és akkumulátorok. Javasoljuk, hogy azonnal vegyen magával egy motorkészletet vezérlőkkel. Megteheti nélküle is, de akkor magának kell beállítania a teljesítményt. Az akkut érdemes erősebbvel venni, főleg ha nehezebb kamerát akarunk rakni.
  
• Vezérlő. A vezérlők két típusból állnak. Az univerzális azért kényelmes, mert bármilyen összeállítású drónokon működik, ehhez hozzájárulnak az érzékelők és a multifunkcionalitás. A hátránya a vezérlő ára - 17 ezer rubeltől. Ezt is speciális szoftverrel kell konfigurálni, amely alá van írva konkrét modell. Egy speciális vezérlő már rendelkezik a szükséges beállításokkal egy adott típusú helikopterhez.
• Kamera. Kvadrokopterhez nem könnyű kamerát választani. Javasoljuk, hogy telepítsen egy kamerát, például a GoPro-t vagy a kínai vállalatok analógjait - minőségük nem sokban különbözik. A fő szerepet a súly és a látószög játssza, utóbbiról alább lesz szó. Minél masszívabb a kamera, annál nehezebb lesz középre állítani. A képlet segítségével kiszámíthatja a kamera pozícióját L \u003d 2 * tg (A / 2) x D, (L a látómező, A a szög, D a légcsavarok távolsága).

GoPro kameraanalógok

Xiaomi Yi akciókamera

Ár az AliExpress-en: 49,99–109,99 USD

Műszaki adatok:

• Érzékelő: CMOS 1/2,3″ 16 megapixel;
• Objektív: f/2.8, FOV 155 fok;
• Videó: 1920×1080, 60 fps;
• Fotó: 4608×3456;
• Súly: 72 gramm;
• Időköz: Igen
• Beépített képernyő: nincs;
• Memória: microSD kártya.

SJCAM SJ5000X 2K

Ár az AliExpress-en: $126.58

Műszaki adatok:

• Érzékelő: CMOS 12 megapixel;
• Objektív: f/2.8, FOV 170 fok;
• Videó: 2560×1440, 30 fps;
• Fotó: 4032×3024;
• Súly: 74 gramm;
• Időköz: Igen
• Beépített képernyő: igen;
• Memória: microSD kártya.

Kínából származó alkatrészekről

Természetesen ne becsüljük alá a kínai gyártókat, de ne is dicsérjük. Gyakori dolog a termékeik túltöltése. Lehet venni, de nem olcsó alkatrészeket, különben mindent elölről kell csinálni.

Szerelési útmutató

Biztosan elolvasta ezt a cikket, és készített egy keretet egy elosztótáblával. De ha még nem tette meg, akkor nem számít, csak csatlakoztassa a vezetékeket a vezérlőmodulhoz.

Vegyünk például egy koptert, amelyet a következő alkatrészekből állítanak össze:

• Alapkeret) - Diatone Q450 Quad 450 V3 PCB Quadcopter Frame Kit 450
• 4 motor DYS D2822-14 1450KV kefe nélküli motor.
• sebességszabályozó DYS 30A 2-4S kefe nélküli sebességszabályozó ESC Simonk firmware
• Légcsavarok DYS E-Prop 8×6 8060 SF ABS Slow Fly propeller lapát RC repülőgépekhez
• irányító modul 1.5kk21evo
• Akkumulátor, típus: lítium polimer - Turnigy nano-tech 2200mah 4S ~90C Lipo Pack
• Töltő Hobby King Variable6S 50W 5A
• Akkumulátor csatlakozó XT60 dugó 12AWG 10cm vezetékkel
• Csatlakozók 20 pár 3,5 mm-es golyós csatlakozó banándugó RC akkumulátorhoz/motorhoz
• Távirányító Spektrum DX6 V2 AR610 vevővel (vevővel és adóval)

Mindez körülbelül 20 ezer rubelbe kerül.

Quadcopter összeszerelés lépései

Kiterítjük ezt a sok jót az asztalra, és folytatjuk.

1. Hozzávetőlegesen becsülje meg a vezérlővezetékek kívánt hosszát, minden esetre adjon hozzá egy kis margót, és vágja le a kívánt hosszúságra.
2. A csatlakozókat a szabályozók kimeneteire forrasztjuk a motorok csatlakoztatásának egyszerűsítése érdekében.
3. Forrassza a fordulatszám-szabályozókat az áramköri lapra.
4. Forrassza az akkumulátor csatlakozóját is a huzalozási lapra.
5. Óvatosan csavarja rá a motorokat a drónkarokra. Telepítéskor ügyeljen a menetre.
6. Forrasztjuk a motorcsatlakozókat, ha nem.
7. A gerendákat motorokkal rögzítjük a táblához.
8. A szabályozókat a kopter sugaraihoz rögzítjük. A legkényelmesebb ezt műanyag bilincsekkel megtenni.
9. Véletlenszerű sorrendben kapcsoljuk be a szabályozók vezetékeit a motorokhoz. Ha szükséges, módosítsa a sorrendet.
10. Rögzítjük a vezérlőmodult a házra (a hátoldal lefényképezése után megérted, miért). Még rágógumira is rögzítjük, de kezdésként puha, kétoldalas ragasztószalag használatát javaslom.
11. Csatlakoztatjuk a sebességszabályozókat a vezérlőhöz. A "plusz" - "mínusz" - "üres" jelekkel jelölt portokban általában fehér vezetéket csatlakoztatunk a képernyőhöz.
12. A maradék ragasztószalaggal közelebb rögzítjük a vevőegységet a vezérlőegységhez, és a szükséges csatornákat csatlakoztatjuk a megfelelő portokhoz. Ennek a vevőegységnek a dokumentációját és a tábla külső széléről készült pillanatfelvételt használjuk annak megértéséhez, hogy melyik vezetékköteg miért felelős.
13. A készülék tápellátását az akkumulátorról, a csatlakozón keresztül csatlakoztatjuk.
14. Jól csináltad! Összeállította első drónját.

Berendezések telepítése és konfigurálása

Most már csak be kell állítani, hogy ne zuhanjon le a repülés első napján.

1. Beindítjuk a motorokat (mindenféleképpen előfordul, tanulmányozza a dokumentációt)
2. Gázt adunk hozzá, és megnézzük, milyen irányba forognak a légcsavarok. A vezérlőhöz csatolt diagramon leírtak szerint kell forogniuk. Ellenkező esetben a vezérlés megfordul. Ha valami elromlott, megfordítjuk a motort és a vezérlőt egyesítő csatlakozót.
3. Ha minden megfelelően fordul, rögzítjük a keret felső részét. Ne próbálja a helyére tolni. Ha szorosan felállt, valami elromlik. Lazítsuk meg az alsó csavarokat, majd fokozatosan húzzuk meg mindent.
4. A blokkot elemekkel rögzítjük.
5. A motorokra propellerek adaptereit szereljük fel.
6. A légcsavarokat a motorok forgásirányának figyelembevételével helyezzük el. A penge felemelt elemének a forgásirányba kell néznie.
7. Eszik! Quadcopterje készen áll az első repülésre.

Áttekintettük egy egyszerű példa egy kvadrokopter összeszerelésére, amely nem igényel nagy költségeket és erőfeszítéseket az összeszerelés szempontjából. Ennek megfelelően, ha úgy dönt, hogy valami nehezebbet emel a drónra (navigátor, nehezebb lövőfelszerelés stb.), akkor a dizájnt véglegesíteni és meg kell erősíteni. Ön azonban már megszerezte az első tapasztalatokat az ilyen szerkezetek összeszerelésében. Ezenkívül könnyebben megértheti a kopter alapelvét, és tudni fogja, hogyan finomítsa azt a jövőben.

A quadric egy helyen lóghat, és fényképeket és videókat készíthet, ezért sok fotós lépést tart a fejlődéssel, és vásárol quadrocoptereket a videózáshoz.

A kvadrokopterek a technológiai fejlődéssel együtt törtek be az életünkbe. Ma már nagyon olcsó elektronikát rendelni egy kvadrokopterhez Kínából. Egy quadrocopter keret összeszerelése saját kezűleg rögtönzött anyagokból egyáltalán nem nehéz. Repülőszimulátorok segítségével tanulhatsz meg repülni. Tehát a fő dolog az a vágy, hogy saját kezűleg készítsen quadrocoptert.

A legjobb, ha kész elektronikát vásárol egy quadrocopterhez.

Részletek egy házi készítésű quadrocopterről

Quadcopter motorok, 4 db - D2822/14 1450kv

Természetesen egy kis quadcopter plusz vásárlása kicsit drága, de ezen repülve megtanulod, hogyan kell irányítani és képes leszel egy nagy quadcoptert kamerával leesés nélkül repülni! Egy kis játékot mindig lehet adni a gyereknek.

És végül, rövid videó quadcopter repülés, kamerás felvétel.

Ebben a cikkben megvizsgáltuk a házi kvadrokopterek készítésének alapelveit. Ha többet szeretne tudni, nézze meg a részt

iskra megjegyzései:

hogyan készítsünk egy kvadrokoptert úgy, hogy az 500 méteres sugarú körben repüljön egy valós idejű kamerával, amely megjeleníti a képet a képernyőn

chelovek megjegyzései:

Srácok segítsetek!
Egy quadricot szeretnék összeállítani az arduino mega platformon a következő összetevők felhasználásával:

Quadcopter elektronika

EX - elektronikus fordulatszám-szabályozó (motorfordulatszám-szabályozó)

Kefe nélküli motorok többfázisúak (általában háromfázisúak), ezért nem lehet elindítani őket egyszerűen egy forráshoz való csatlakozással egyenáram. Ehhez speciális EX-eket használnak (de nem azokat, amelyeket a forradalmárok végeztek), hanem technológiailag sokkal fejlettebbeket és miniatűröket. Az EX-ek nagyfrekvenciás jelek sorozatát állítják elő (a fázisok számától függően), amelyek a motor tengelyének forgását okozzák. A motor fogyasztásától függően az EKS-nek megfelelő értékkel kell rendelkeznie áteresztőképességáramerősség szerint.

Lényegében az ECS egy teljesítményvezérlő, amely a tápegység áramát háromfázisú árammá alakítja, hogy táplálja a quadcopter kefe nélküli motorjait. Mindegyik EX külön vezérelhető PPM - jelek, hasonló PWM - moduláció.

A FORDÍTÓ MEGJEGYZÉSE: PPM (impulzushelyzet-moduláció, oroszul: fázis - impulzusmoduláció)— az alacsony zajtűrési követelményekkel rendelkező kommunikációs rendszerekben távolról továbbított jelek kódolásának általános módszere.

Módszer PPMállandó időtartamú impulzusok sorozata, amelyeket különböző időtartamok választanak el egymástól. A jelek közötti periódusok értéke és beállítja a kódolt értékeket. Az impulzusok csoportjait úgynevezett keretekbe (csomagokba) egyesítik.

PWM - moduláció (Impulzus-szélességmoduláció , orosz: Pulse Width Modulation, orosz. nyitva: PWM) egy módszer a terhelés átlagos feszültségének szabályozására az impulzusok munkaciklusának (az ismétlési gyakoriság és az időtartam arányának) megváltoztatásával. Így minél hosszabbak a jelek, annál nagyobb feszültséget kap a fogyasztó.

A jelek frekvenciája tág határok között változhat, különösen egy összetett rendszerben, ami egy kvadrokopter. A szükséges motorfordulatszámot (és ezáltal készülékünk repülési stabilitását) biztosító vezérlőrendszernek képesnek kell lennie akár 200-300 hertz frekvenciájú szenzorparancsok feldolgozására, azaz az impulzus-munkaciklus megváltoztatására minden egyes a motorok akár 300-szor percenként. A pacemaker egyes modelljei az I2C vezérlőrendszeren keresztül vezérelhetők, de ezek ára továbbra is indokolatlanul magas.

A FORDÍTÓ MEGJEGYZÉSE: I2C Inter-integrált áramkör) soros adatbusz integrált áramköri kommunikációhoz, SDA és SCL (kétirányú kommunikációs vonalak) használatával. Kis sebességű perifériák vezérlőegységekhez való csatlakoztatására szolgál. Széles körben használják mikrokontrollereken alapuló eszközök vezérlésére.

Itt van, EX...

Az EX kiválasztásánál az egyik legfontosabb szempont a fogyasztó, esetünkben a motor bekapcsolható áramerőssége. A szerző azt javasolja, hogy olyan EX-eket használjunk, amelyek 10 ampernél nem alacsonyabb áramerősséggel, nagy teljesítményű motorok használata esetén pedig a csúcsfogyasztásuknál nem alacsonyabbak. A második legfontosabb tényező a vezérlők szoftveres kompatibilitása a vezérlőkártyával. Ez azt jelenti, hogy egyes ECS-modellek lehetővé teszik olyan vezérlési időzítések (időperiódusok) használatát, amelyek túlmutatnak az 1-2 ms-os modellezés szabványos tartományán. Ez biztosítja további jellemzők quadrocopter vezérlőmodulok önálló fejlesztése során.

Tápegység

A quadrocopter-rendszerek táplálására a szerző LiPo (lítium-polimer) akkumulátorokat ajánl két okból. Egyrészt könnyebbek a súlyuk, másrészt olyan visszacsapó áramuk van, amely pont megfelelő a projektjeinkhez. Lehetséges NiMH (nikkel-fém-hidrid) akkumulátorok használata, de ezek sokkal nagyobb súlyúak, bár olcsóbbak.

Lítium polimer akkumulátor

Feszültség

A LiPo tápegységek egyedi cellákként 3,7 Volt szabványos kimeneti feszültséggel, valamint több mint 10 egyedi cellát tartalmazó, 37 V-os vagy magasabb feszültségű akkumulátorokként kaphatók. A quadcopterek kedvelőinek kedvelt választása az ún. 3SP1 - akkumulátorok, azaz három sorba kapcsolt cella, amelyek teljes kimeneti feszültsége 11,1 V.

Tápellátás kapacitása

Az akkumulátor kapacitásának kiválasztásához a következő szempontokat kell figyelembe vennie:

• Mennyi a motorod fogyasztása?
• Milyen repülési idő érdekel?
• Milyen hatással lesz az akkumulátor súlya a gép szerkezeti tömegére?

Jó modornak számít, ha az Ön 4 rotoros EPP1045 típusú és négy 1000 Kv névleges motoros motorja a motorok teljes teljesítménye mellett annyi percig a levegőben marad, mint amennyi az EPP1045 modell áramforrásának kapacitása. eszköz Amper/óra értékben. Vagyis 4000 mAh kapacitású quadrocopter akkumulátorral, teljes motorteljesítményű üzemmódban a készüléknek 1 kg hasznos súllyal 4 percig kell a levegőben maradnia. Az akkumulátorok fogyasztását figyelembe véve ez 16 percnyi repülést ad lebegő üzemmódban.

Az akkumulátor lemerülési szintje

Egy másik fontos tényező a kisülés mértéke C. Ez a változó az akkumulátor kapacitásával együtt meghatározza a tápegységből felvehető maximális áramot. A tápegység maximális kimeneti áramát a következő képlet segítségével számítjuk ki: mto = akkumulátor-kapacitás x kisülési fok.

Példa: egy akkumulátor lemerülési szintje 30 VAL VELés kapacitása 2000-ben mA/h. A megadott akkumulátorból elérhető maximális kisütési áram a fenti képlet szerint 60. Amper. Ezért a tervezésnél figyelembe kell venni, hogy a quadcopter összes rendszerének maximális áramfelvétele nem haladhatja meg a 60-at. Amper.

IIK - inerciális mérőkomplexum

Az IMC általában egy 3 koordinátás gyorsulásmérő és egy 3 koordinátás giroszkóp kombinációja, amely 6 szabadságfokkal rendelkező érzékelőrendszert alkot. Az iránystabilitás növelése érdekében ezt a rendszert esetenként egy 3 koordinátás magnetométerrel egészítik ki, melynek eredményeként a rendszer összesen 9 szabadsági fokot kap.

A FORDÍTÓ MEGJEGYZÉSE: Magnetométerre (digitális iránytűre) van szükség a kardinális pontokhoz való tájékozódáshoz, hogy megtudjuk, merre kell menni, készülékünk melyik oldalán található az északi oldal.

Az IIC működési elve

A gyorsulásmérő (gyorsulásérzékelő) a jármű gyorsulása és a gravitációs komponens közötti különbség mérésére szolgál. Mivel a gyorsulásmérőnek három mérési tengelye van, így meg tudjuk határozni a quadcopterünk aktuális tájolását.

IIC 6 szabadságfokkal

A giroszkópos szenzor a szögsebesség, azaz a kvadrokopter három tengely körüli forgási sebességének mérésére szolgál.

Mi történik, ha csak gyorsulásmérőket használunk a tervezésben?

Abban az esetben, ha csak gyorsulásérzékelőket használunk a kvadrokopterünkben, akkor a földfelszínre vonatkoztatva meg tudjuk majd határozni a készülék tájolását. A gyorsulásmérő azonban egy nagyon érzékeny és időnként pontatlan érzékelő, és a motorok rezgései miatt hibás értékeket adhat. Természetesen ez a tájékozódás elvesztéséhez vezet. A probléma megoldására giroszkópos érzékelőket használnak. A gyorsulásérzékelő és a giroszkópok leolvasásának feldolgozása eredményeként a valós helyzet meghatározásakor figyelembe tudjuk venni a vibrációs interferenciát.

inerciális érzékelő

Mi történik, ha csak giroszkópokat használunk a tervezésben?

És itt van a giroszkópos érzékelő

Ha giroszkópos érzékelők A k a készülék fordulatairól ad tájékoztatást, miért ne használnánk csak ezeket a tervezésben?

Giroszkópok hajlamosak felhalmozni az árfolyamhibákat. Ez oda vezet, hogy forgás közben a giroszkóp pontosan jelzi a szögsebességet, de leállás után nem feltétlenül állítja vissza a leolvasást. Így, ha kizárólag giroszkópos érzékelőket használunk, gyorsan észreveszi, hogy a leolvasásuk a forgás leállása után is lassan változik (sodródik). Ezért a kvadrokopter pontos tájékozásához az űrben kétféle érzékelőt kell használnia.

A gyorsulásmérő nem képes ugyanúgy észlelni az elfordulásokat, mint a dőlés- és dőlésszög változásait. Ehhez néha magnetométert vezetnek be a quadrocopterek tervezésébe.

A magnetométer irányt és nagyságot mér mágneses mező. Képes meghatározni apparátusunk mozgási irányát, illetve az északi és déli sarkra irányuló irányt. A stabil irányszög kiszámításához a giroszkópos érzékelőtől kapott, a Föld mágneses pólusához viszonyított iránytól való eltérés szögét, figyelembe véve a horizont menti fordulatok szögsebességeit, használjuk.

IIC kiválasztása

Annak ellenére, hogy mindhárom típusú érzékelő megtalálható a piacon, a szerző speciális készletek beszerzését javasolja, ahol 6 vagy akár 9 szabadsági fokú érzékelőket szerelnek fel egy táblára.

Az érzékelőkártya I2C-n keresztül vagy analóg formában továbbítja a leolvasásokat a központi számítási egységnek. A digitális adatátviteli rendszerek kényelmesebbek a fejlesztők és tervezők számára, azonban sokkal drágábbak, mint az analógok.

Még teljes IIC-ket is értékesítenek - komplexeket, amelyek különállót tartalmaznak számítási egység. Jellemzően egy 8 bites mikrokontroller vezérli, amely úgy van programozva, hogy feldolgozza a dőlés-, dőlés- és dőlésszög-érzékelő leolvasásait. A számítási eredmények átvitelre kerülnek CPU analóg formában vagy I2C-n keresztül.

Az IIC megválasztása közvetlenül meghatározza a számítási egységet. amelyet használhat. Tehát IIC vásárlásakor olvassa el a vezérlőrendszerre vonatkozó utasításokat. Egyes központi számítási modulok beépített érzékelőkkel rendelkeznek.

Példák az online megvásárolható IIC-kre:

És itt van az IIC az érzékelő leolvasásainak feldolgozására szolgáló rendszerrel:

Repülésirányító rendszer (központi számítástechnikai modul)

A quadcopter létrehozásának folyamatában vásárolhat speciális vezérlőt, vagy saját maga állíthatja össze az egyes alkatrészekből. Ezen vezérlők egy része beépített érzékelőkkel is rendelkezik, míg mások speciális érzékelőkártyákat igényelnek.

Aero QuadMEGAPajzsAAero Quad board egy bővítőkártya a mikrokontrollerekhez, amelyek alapján Arduinoés további díjat igényel Sparkfun 9DOF, amely bővítőkártyaként (pajzsként) is eladó.

Fizetés ArduPilot, valamint az ATMEGA328 mikrokontrollerre épül. Az AeroQuadhoz hasonlóan ez a modul sem rendelkezik saját érzékelőkkel, és meg kell vásárolnia egy ArduIMU bővítőkártyát, hogy élvezze a repülés örömét.

digitális számítógép openpilot– még fejlettebb négykopteres vezérlőrendszer, amely az ARM Cortex-M3 processzoron alapul órajel frekvenciája 72 megahertz. A tábla beépített gyorsulásmérővel és giroszkóppal rendelkezik. Külön meg kell jegyezni szoftver ami a táblával jár. Lehetővé teszi az érzékelők kalibrálását, és ha van GPS-modulja, útpontokat állíthat be a quadcopter repüléséhez.

Csináld magad központi számítástechnikai modul

A szerző azt állítja, hogy némi hozzáértéssel és egyenes karok,minden rajongó saját kezűleg készíthet kvadrocopter digitális számítógépet. Például egy Arduino mikrokontroller használatával. A szerző ugyanakkor ígéretet tesz arra, hogy a jövőben ezeket az értékes készségeket biztosítja.

Rádióvezérlő rendszer

A Quadcopterek irányíthatók különböző utak, de a leggyakoribb a rádióvezérlés, Tempo (Aerobatics) és Auto Stabilization módban. A különbség abban rejlik, ahogy a quadrocopter vezérlőrendszere értelmezi a készülék pillanatnyi helyzetét és a központtól kapott parancsokat.

Műrepülés módban csak a giroszkóp érzékelőjének leolvasása használható a quadcopter vezérlésére. A vezérlőpanel a motorok tolóerejének szabályozására szolgál, és mindhárom tengelyen gördül. Ha azonban elveszíti az irányítást a kvadrokopter felett, az nem kerül automatikusan szintbe. Ez a funkció a műrepülésben hasznos a quadcopter enyhe elfordítására, amely után nem hajt végre automatikus kompenzációs manővert.

Természetesen a kezdőknek szánt műrepülő mód szükségtelenül bonyolult lehet, és a szerző azt javasolja, hogy kezdje az Auto Stabilization móddal. A kvadrokopter orientációjának megőrzéséhez ebben az üzemmódban az összes rendelkezésre álló érzékelőt fel kell használni. Az egyensúly fenntartása érdekében minden motor tolóerejét állandó és szimmetrikusan szabályozzák. Ön viszont a vezérlőpult joystickjaival irányíthatja a quadcopter irányát és mozgását bármely tengely mentén. Például az előrelépéshez csak előre kell mozgatnia az egyik joystickot a dőlésszög megváltoztatásához. Miután a joystick visszatér a nulla pozícióba, a quadcopter automatikusan korrigálja a dőlést és stabilizálódik a talajhoz képest.

Kiegészítő komponensek

Miután megvásárolta az összes szükséges alkatrészt, van egy még életben lévő kvadrokopter, és szeretné folytatni ezt a karosszériát, próbálkozhat további alkatrészekkel, mint például GPS modul, ultrahangos szenzor, barométer stb. Mindez javíthatja a repülési teljesítményt és kvadrokopterének használhatósága.

GPS A műholdak használata pontos információt ad a kvadrokopter helyéről. Ez az információ felhasználható a megtett távolság kiszámításához és a mozgás útvonalának megállapításához. különösen hasznos adott funkciót lehet teljesen autonóm quadcopterek számára, amelyeknek figyelembe kell venniük az aktuális pozíciót a további mozgási irány kiválasztásához.

Az ultrahangos érzékelő méri a talajtól való távolságot, azaz az aktuális repülési magasságot. Ez nagyon hasznos, ha előre meghatározott magasságban repül pilóta irányítása nélkül. Az ultrahangos érzékelők általában 20 cm és 7 méter közötti távolságban működnek.

A FORDÍTÓ MEGJEGYZÉSE: Lézeres távolságérzékelőket (LIDAR) is használnak, amelyek közül a legolcsóbbak 3 cm és 5 méter között működnek.

Ha úgy dönt, hogy feljebb mászik, szüksége van egy barométerre. Ez az érzékelő méri a páratartalmat és a légnyomást a repülési magasságtól függően. Ha a kvadrokopter alacsony magasságban, a talaj közelében van (ahol ezeknek a tényezőknek a változása nem olyan markáns), a barométer elveszíti hatékonyságát.

Következtetés

A szerző reméli, hogy cikkének megismerése segít az olvasóknak meghatározni a quadcopter egyes alkatrészeinek működési célját és jellemzőit, és segít kiválasztani az építéséhez szükséges alkatrészeket.