Schema blocurilor electronice ale quadrocopterului. Scheme de asamblare cu quadricoptere

Vehiculele aeriene fără pilot (dronele) sunt echipamente scumpe de înaltă tehnologie. Cu toate acestea, „dronele” de nivel amator de performanță par a fi destul de accesibile. Nu întâmplător anul trecut dronele mici, inclusiv cele asamblate de unul singur, câștigă rapid popularitate în rândul orășenilor. Noua tehnologie, așa-numita FPV (First Person View) - o vedere la persoana întâi, oferă tuturor o experiență unică de zbor. Modelarea aeronavelor radiocontrolate a fost întotdeauna la cererea societății tineretului. Apariția dronelor nu a făcut decât să stimuleze această cerere, care este ușor satisfăcută dacă cumpărați o mașină zburătoare gata făcută sau asamblați o dronă cu propriile mâini.

Un quadrocopter (dronă) este un design al unui vehicul aerian fără pilot, unul dintre cele mai populare proiecte de aeromodeling.

Cel mai simplu mod de a obține un UAV este să luați și să cumpărați pur și simplu un quadrocopter (dronă), deoarece piața (inclusiv internetul) oferă în mod liber o astfel de oportunitate.

Cu toate acestea, pentru un interes mai mare și pentru a înțelege mai bine ce este o dronă, este mai practic și mai economic să asamblați un quadrocopter cu propriile mâini (DIY - Do It Yourself), de exemplu, dintr-un set de piese gata făcute. O opțiune mai serioasă este asamblarea unui quadrocopter (dronă) de la zero folosind un minim de componente gata făcute.

De ce aveți nevoie pentru a asambla un quadcopter (dronă)

Înainte de a începe asamblarea unei drone cu propriile mâini, va trebui să decideți asupra componentelor pentru crearea unui quadrocopter (dronă). Prin urmare, luați în considerare lista componentelor de bază care alcătuiesc (drona):

Cadru quadcopter

Cadrul dronei (quadcopter) poate fi construit folosind diferite materiale:

metal,
plastic,
de lemn.

Dacă alegerea a căzut pe cadrul de lemn al dronei (ca cel mai simplu din punct de vedere tehnologic), veți avea nevoie de o placă de lemn de aproximativ 2,5-3,0 cm grosime, 60-70 cm lungime.

Placa este decupata in asa fel incat sa se obtina doua benzi de 60 cm lungime si 3 cm latime.Aceste doua benzi sunt structura viitorului cadran quadcopter.

Structura cadrului dronei este construită prin simpla încrucișare a două scânduri de lemn sub factorul de cadru „X”. Rama rezultată este întărită cu o piesă dreptunghiulară - cusătură, în partea centrală. Dimensiunea dreptunghiului este de 6 × 15 cm, grosimea este de 2 mm. Materialul este si lemn.

Configurația clasică a cadrului unui quadrocopter (dronă), care este utilizată în majoritatea cazurilor de asamblare de tip „do-it-yourself”. Afișat cu motoarele și controlerul instalate

Alte dimensiuni ale cadrului quadrocopterului (dronei), altele decât cele menționate, nu sunt excluse, dar nu trebuie să uităm de respectarea proporțiilor. Legarea părților cadrului se face de obicei cu cuie și lipici.

În loc de lemn, este permisă folosirea metalului sau plasticului de aceleași dimensiuni. Cu toate acestea, modurile de conectare a lamelelor vor fi diferite.

Mai jos este o listă de cadre de carbon finisate pentru quadcoptere (drone) disponibile pe piață:

LHI 220-RX FPV
Readytosky FPV
iFlight XL5
RipaFire F450 4 axe
Stilul Usmile X
Readytosky S500

Motoare, module ESC, elice

Pentru fabricarea unui quadrocopter clasic (dronă), trebuie să aveți 4 motoare. În consecință, dacă este conceput un proiect de octocopter, vor fi necesare opt motoare.

Una dintre opțiunile pentru fabricarea de elice cu motor quadricopter (drone). Materialul ales este plastic dur, date fiind dimensiunile reduse ale structurii.

În rusă, modulul ESC (Electronic Speed Controllers) al unui quadrocopter se numește controler de viteză. Aceasta nu este o parte mai puțin importantă a unui vehicul aerian fără pilot decât un motor electric.

Modulele ESC sunt responsabile pentru transferul corect al puterii către motoarele dronei. Numărul de module quadrocopter corespunde numărului de motoare electrice.

Motoare fără perii Emax RS2205 2600KV
DLFPV DL2205 2300KV Motoare fără perii
Motoare fără perii Gemfan GT2205 2650KV
HOBBYMATE Quadcopter Motors Combo

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

Elicele pot fi cumpărate din metal de 9 inci. Aceste produse sunt preț accesibil disponibil gratuit pe piață.

Structurile metalice sunt durabile, nu se pretează la îndoire sub sarcini mari în timpul zborului. Cu toate acestea, pentru elice de performanță mai mare - cea mai bună opțiune elice din carbon. De exemplu, acestea:

Elice armate cu fibră de carbon cu eliberare rapidă BTG
Performanță 1245 Black Propellers Seria MR
YooTek 4 perechi de elice pliabile cu eliberare rapidă
Elice cu autostrângere Myshine 9450
Jrelecs 2 perechi elice din fibră de carbon

Modul electronic și putere

Un set de electronice pentru drone (quadcopters) constă în mod tradițional dintr-un controler de zbor și un sistem de control fără fir. Aceasta include și modulul de alimentare, deoarece majoritatea modulelor de putere sunt echipate cu sistem electronic monitorizarea bateriei.

Starea de încărcare a bateriei este un punct important în zbor. Este greu de imaginat ce se va întâmpla cu dispozitivul dacă bateria se descarcă, de exemplu, în timpul unui zbor deasupra unui corp de apă.

Controlerul de zbor menține stabilitatea zborului quadcopterului prin procesarea datelor privind direcția și puterea vântului, precum și mulți alți parametri.

Controler de zbor pe cipul STM32F103C8T6: 1, 2 - tweeter (+; -); 3 - curgere; 4 - RCCI; 5 - corp; 6 - 5 volți; 7 - baterie; 8, 9 - UART TX, RX; 10 - indicator banda; 11, 12, 13, 14 - motoare; 15 - PPM

Controlerul, de regulă, este echipat cu așa-numitul „firmware” - un cip de memorie, în care sunt scrise informații de bază pentru un cip, similar microcontrolerului AVR.

Controlerul de zbor poate fi cumpărat într-o versiune gata făcută, dar nu este exclusă nici asamblarea circuitului cu propriile mâini. Adevărat, pentru a doua opțiune, trebuie să aveți abilitățile unui inginer electronic și cele corespunzătoare. Prin urmare, este mai ușor să folosiți soluții gata făcute. De exemplu, una dintre următoarele:

ArduPilot- un controler de înaltă calitate (costisitor), conceput pentru vehicule aeriene fără pilot. Firmware-ul se distinge prin prezența unor moduri de zbor complet automatizate. Sistemul oferă caracteristici tehnice ridicate.

OpenPilot CC3D- un sistem bazat pe Digital Motion Processor, dotat cu o intreaga familie de senzori de control al zborului. Include un accelerometru cu trei coordonate și un giroscop. Proiectul este destul de ușor de configurat și instalat. Există un manual de utilizare.

NAZE32- este si un sistem destul de flexibil si puternic, dar pare oarecum complicat din punct de vedere al configuratiei. Echipat cu un program de firmware avansat.

KK2- una dintre soluțiile populare pe care le aleg adesea începătorii, deoarece controlerul este relativ ieftin și este echipat cu un afișaj LCD. Baza circuitului este microcontrolerul AVR al uneia dintre cele mai recente modificări. Schema prevede conectarea senzorilor MPU6050. Cu toate acestea, setarea este doar manuală.

Sistem wireless telecomandă constă dintr-un emițător și un receptor de semnale radio. Prin intermediul sistemului de telecomandă se realizează nu numai controlul zborului, ci și controlul poziției instalat pe dronă.

Panou de control drone (quadcopter) în varianta clasică a transmițătorului de semnal radio cu capacitatea de a monitoriza prin afișajul LCD

Aici, de regulă, se folosesc numai soluții gata făcute. De exemplu, oricare dintre sistemele de control de la distanță din lista de mai jos:

Futaba 10JH 10-Channel Heli T-FHSS Computer Radio System
Sistem de control radio Turnigy 9xr PRO
Transmițător radio Spektrum DX8
Sistem de control radio YKS FlySky FS-i6 2.4GHz 6 canale

Asamblarea unei drone (quadcopter) cu propriile mâini

Motoarele electrice sunt instalate pe cadrul creat. Poate fi necesar să se calculeze locațiile motoarelor și să găuriți găuri de montare în cadru dacă nu există alte opțiuni.

Aproximativ după o astfel de schemă mecanică, se recomandă fixarea motoarelor electrice pe cadrul quadricopterului (dronă). Adevărat, mult în montură depinde de materialul cadrului.

Apoi se montează regulatoarele de viteză. În mod tradițional, aceste module sunt instalate pe planul inferior al cadrului. Regulatoarele de viteză sunt conectate direct la motoare prin cabluri panglică.

Apoi, un modul de aterizare este adăugat la cadru - o parte a structurii concepută pentru a organiza o aterizare „moale” a dronei. Designul acestui element structural ar trebui să asigure atenuarea șocurilor atunci când aterizează pe un teren dur. Sunt posibile diferite modele.

Următorul pas este montarea controlerului de zbor. Locația acestui modul nu este critică. Principalul lucru este de a asigura protecția electronicii și funcționarea neîntreruptă.

Zborul dronei este conectat conform schemei anexate la modulul (receptorul) telecomenzii si la placa electronica de reglare a vitezei motoarelor. Toate conexiunile sunt realizate prin conectori fiabili, iar cele mai importante puncte sunt „așezați” la lipirea cu staniu.

În principiu, ansamblul principal este finalizat aici. Dar nu este nevoie să vă grăbiți să închideți drona cu carcasa. Este necesar să testați toate sistemele - senzori și alte componente ale quadcopterului, folosind pentru aceasta software special OpenPilot GCS (CC3D și GCS). Adevărat, lansarea programului este destul de veche și este posibil să nu fie susținută de noi dezvoltări.

După test, dispozitivul asamblat - un quadrocopter fără pilot este gata să zboare. În viitor, drona este ușor de actualizat - echipează-o cu o cameră video și alte dispozitive care extind funcționalitatea.

Probabil, nu merită să vorbim despre cât de populare sunt acum quadrocopterele. Și cel mai probabil știi cât costă și ai renunțat deja să te mai gândești la asta. În articolul nostru, veți afla cum fă-ți propriul quadcopter acasă. Vă avertizăm imediat că aceasta este o sarcină responsabilă și dificilă, dar în final veți avea o experiență neprețuită și un dispozitiv prețuit la un preț ridicol.

Există mai multe moduri de a asambla un quadrocopter pe cont propriu:

Cum să asamblați un quadrocopter cu propriile mâini

Avertizăm că instrucțiunea este generalizată și că pot exista diferențe în câteva puncte. Vă vom spune elementele de bază despre asamblarea și selecția pieselor.

Ce detalii sunt necesare

Cadrul și componentele sale. Principalul lucru în elicotter este partea rulmentului. Dacă cadrul este mai ușor, atunci va dispărea mai puțină putere. Dar rețineți - ramele ușoare sunt mai scumpe. Durabilitatea nu este atât de importantă decât dacă intenționați să puneți o cameră mai grea pe quad. Există trei tipuri de rame: cu patru fascicule, cu șase fascicule și cu opt fascicule (un motor pentru fiecare fascicul).

Caracteristici ale alegerii componentelor

Motoare. Magazinele online chineze sunt de obicei viclene și supraestimează specificațiile. Prin urmare, pentru fiabilitate, merită să cumpărați motoare mai puternice. De asemenea, va face posibilă ridicarea unei camere mai grele. De asemenea, există două tipuri de motoare quadcopter- acestea sunt colectoare și fără perii
Elice. Prețul lor depinde de scopul elicopterului dvs. Dacă planurile dvs. nu includ „zboruri” mai complexe - elicele din plastic vor fi suficiente. Dacă plănuiți să fotografiați aerian, va trebui să luați materiale compozite. Cu cât elicele sunt mai scumpe, cu atât sunt mai puternice și cu atât este nevoie de mai puțin timp pentru a echilibra.
Telecomanda, receptor de semnal. Telecomanda trebuie luată împreună cu receptorul. În acest caz, receptorul va primi semnalul trimis de la telecomandă. Telecomenzile normale, din nou, costă de la o mie de ruble și mai mult - au o gamă mai mare. Telecomenzile în sine pot avea o grămadă de comutatoare inutile care vă vor deruta - este mai bine să nu luați astfel de cazuri.
Regulatoare și baterii. Vă sfătuim să luați imediat un set de motoare cu controlere. Puteți face fără ea, dar apoi va trebui să reglați singur puterea. Bateria ar trebui cumpărată cu una mai puternică, mai ales dacă vrei să pui o cameră mai grea.
Controlor. Controlerele sunt de două tipuri. Universal este convenabil deoarece funcționează pe drone de orice ansamblu, senzorii și multifuncționalitatea contribuie la acest lucru. Dezavantajul este prețul controlerului - de la 17 mii de ruble. De asemenea, va trebui configurat printr-un software special scris sub model specific. Un controler specializat are deja setările necesare pentru un anumit tip de elicotter.
Aparat foto. Alegerea unei camere pentru un quadcopter nu este o sarcină ușoară. Vă sfătuim să instalați o cameră ca GoPro sau analogi de la companii chineze - calitatea acestora nu diferă foarte mult. Rolul principal îl joacă greutatea și unghiul de vizualizare, acesta din urmă va fi discutat mai jos. Cu cât camera este mai masivă, cu atât va fi mai dificil să o centrați. Puteți calcula poziția camerei folosind formula L \u003d 2 * tg (A / 2) x D, (L este câmpul vizual, A este unghiul, D este distanța până la elice).

Analogii ale camerei GoPro

Camera de acțiune Xiaomi Yi

Pret pe AliExpress: 49,99 USD - 109,99 USD

Specificații:

Senzor: CMOS 1/2.3″ 16 megapixeli;
Obiectiv: f/2.8, FOV 155 grade;
Video: 1920×1080, 60fps;
Foto: 4608×3456;
Greutate: 72 grame;
Time Lapse: Da
Ecran încorporat: nu;
Memorie: card microSD.

SJCAM SJ5000X 2K

Pret pe AliExpress: $126.58

Specificații:

Senzor: CMOS 12 megapixeli;
Obiectiv: f/2.8, FOV 170 grade;
Video: 2560×1440, 30fps;
Foto: 4032×3024;
Greutate: 74 grame;
Time Lapse: Da
Ecran încorporat: da;
Memorie: card microSD.

Despre piese din China

Desigur, nu subestimați producătorii chinezi, dar nici nu lăudați. Supraîncărcarea produselor lor este un lucru comun. Puteți lua, dar nu piese ieftine, altfel trebuie să faceți totul din nou.

instrucțiuni de asamblare

Cu siguranță, ați citit acest articol și ați luat un cadru cu o placă de distribuție. Dar dacă nu ați făcut acest lucru, nu contează, doar conectați firele la modulul de control.

Luați, de exemplu, un elicotter asamblat din următoarele componente:

Cadru de bază) - Diatone Q450 Quad 450 V3 PCB Quadcopter Frame Kit 450
4 motoare Motor fără perii DYS D2822-14 1450KV.
regulator de viteză Controler de viteză fără perii DYS 30A 2-4S ESC Simonk Firmware
Elice DYS E-Prop 8×6 8060 SF ABS Slow Fly elice lamă pentru avion RC
modul de control 1.5kk21evo
Baterie, tip: polimer de litiu - Turnigy nano-tech 2200mah 4S ~90C Lipo Pack
Încărcător Hobby King Variable6S 50W 5A
Conector baterie XT60 mufă tată 12AWG 10cm cu fir
Conectori 20 de perechi 3,5 mm conector tip ștecher banană pentru baterie/motor RC
Telecomandă Spektrum DX6 V2 cu receptor AR610 (cu receptor și transmițător)

Toate acestea vor costa aproximativ 20 de mii de ruble.

Etapele de asamblare a unui Quadcopter

Așezăm toată această bunătate pe masă și continuăm.

Estimați aproximativ lungimea dorită a firelor controlerului, adăugați o marjă mică pentru orice eventualitate și tăiați-le la lungimea necesară.
Lipim conectorii la ieșirile regulatoarelor pentru a simplifica conectarea motoarelor.
Lipiți regulatoarele de viteză la placa de cablare.
Lipiți conectorul bateriei și pe placa de cablare.
Înșurubați cu grijă motoarele pe brațele dronei. La instalare, aveți grijă de fir.
Lipim conectorii motorului, dacă nu sunt.
Fixăm grinzile cu motoare pe placă.
Atașăm regulatoarele la razele elicopterului. Cel mai convenabil este să faceți acest lucru cu cleme de plastic.
Pornim firele regulatoarelor la motoare în ordine aleatorie. Dacă este necesar, schimbați ordinea.
Fixăm modulul de control pe carcasă (după ce am fotografiat partea din spate, atunci veți înțelege de ce). O fixăm chiar și pe gumă de mestecat, dar recomand să folosiți pentru început o bandă adezivă moale pe două fețe.
Conectăm regulatoarele de viteză la controler. În porturile marcate cu semne „plus” - „minus” - „gol”, de regulă, conectăm un fir alb la ecran.
Cu banda adezivă rămasă, fixăm receptorul mai aproape de unitatea de control și conectăm canalele necesare la porturile corespunzătoare. Folosim documentația acestui receptor și un instantaneu al marginii exterioare a plăcii pentru a înțelege care stivă de fire este responsabilă pentru ce.
Conectam sursa de alimentare a dispozitivului de la baterie, prin conector.
esti bine facut! Ai asamblat prima ta dronă.

Instalarea si configurarea echipamentelor

Acum trebuie doar să-l configurați astfel încât să nu se prăbușească în prima zi de zbor.

Pornim motoarele (se întâmplă în toate felurile, studiați documentația)
Adăugăm gaz și ne uităm în ce direcție se învârt elicele. Ele trebuie să se rotească așa cum este scris în diagrama care este atașată controlerului. În caz contrar, controlul va fi inversat. În cazul în care ceva nu merge bine, întoarcem conectorul care combină motorul și controlerul.
Dacă totul se întoarce corect, fixăm partea superioară a cadrului. Nu încercați să-l împingeți la loc. Dacă s-a sculat - ceva nu merge bine. Slăbim șuruburile inferioare, apoi strângem totul treptat.
Reparăm blocul cu baterii.
Montam adaptoare pentru elice pe motoare.
Punem elicele, tinand cont de sensul de rotatie al motoarelor. Elementul ridicat al lamei trebuie să privească în sensul de rotație.
Mânca! Quadcopterul tău este gata pentru primul zbor.

Am revizuit un exemplu simplu de asamblare a unui quadcopter, care nu necesita costuri mari si eforturi in ceea ce priveste montajul. În consecință, dacă decideți să ridicați ceva mai greu pe dronă (navigator, echipament de fotografiere mai greu etc.), designul va trebui să fie finalizat și consolidat. Cu toate acestea, ați câștigat deja prima experiență de asamblare a unor astfel de structuri. În plus, îți va fi mai ușor să înțelegi principiul elicopterului și să știi cum să-l rafinești în viitor.

Quadrica poate agăța într-un singur loc și poate face fotografii și videoclipuri, motiv pentru care mulți fotografi țin pasul cu progresul și cumpără quadrocoptere pentru filmări video.

Quadcopterele au izbucnit în viețile noastre odată cu progresul tehnologic. Astăzi, comandarea electronicelor pentru un quadrocopter din China este foarte ieftină. Asamblarea unui cadru quadrocopter cu propriile mâini din materiale improvizate nu este deloc dificilă. Puteți învăța cum să zbori cu ajutorul simulatoarelor de zbor. Deci, principalul lucru este dorința de a face un quadrocopter cu propriile mâini.

Cel mai bine este să cumpărați electronice gata făcute pentru un quadrocopter.

Detalii despre un quadrocopter de casă

Motoare Quadcopter, 4 buc - D2822/14 1450kv

Desigur, achiziția suplimentară a unui quadcopter mic este puțin costisitoare, dar zburând pe acesta veți învăța cum să controlați și să puteți pilota un quadcopter mare cu o cameră fără a cădea! O jucărie mică poate fi întotdeauna dată unui copil.

Și, în sfârșit, scurt video zbor cu quadcopter, înregistrare cu cameră.

În acest articol, ne-am uitat la principiile de bază ale fabricării de quadcoptere de casă. Dacă doriți să aflați mai multe, consultați secțiunea

iskra comenta:

cum să faci un quadcopter astfel încât să zboare pe o rază de 500 de metri cu o cameră în timp real care afișează imaginea pe ecran

chelovek comentarii:

Băieți ajutați!
Vreau să asamblez un quadric pe platforma mega arduino folosind aceste componente:

Electronică pentru quadcopter

EX - regulator electronic de turație (regulator de turație a motorului)

Motoare fără perii sunt multifazate (de obicei trifazate), deci nu va fi posibil să le porniți pur și simplu prin conectarea la o sursă curent continuu. Pentru aceasta se folosesc EX-uri specializate (dar nu cele care au fost realizate de revolutionari), ci altele mult mai avansate tehnologic si in miniatura. EX generează o serie (în funcție de numărul de faze) de semnale de înaltă frecvență, care fac ca arborele motorului să se rotească. In functie de consumul motorului, EKS-ul trebuie sa aiba un corespunzator debitului prin puterea curentului.

În esență, ECS este un controler de putere care convertește curentul de alimentare într-un curent trifazat pentru a alimenta motoarele fără perii ale quadcopterului. Fiecare EX este controlat separat PPM - semnale, asemănătoare PWM - modulație.

NOTA TRADUCATORULUI: PPM (modularea puls-poziție, rusă: fază - modulare puls)— o metodă comună de codificare a semnalelor transmise de la distanță în sistemele de comunicații cu cerințe de imunitate redusă la zgomot.

Metodă PPM este o secvență de impulsuri de durată constantă, care sunt separate unele de altele prin perioade de timp diferite. Valoarea perioadelor dintre semnale și setează valorile codificate. Grupurile de impulsuri sunt combinate în așa-numitele cadre (pachete).

PWM - modulație (Puls-lăţimemodulation , rusă: Pulse Width Modulation, rusă. deschis: PWM) este o metodă de control al valorii medii a tensiunii pe sarcină prin modificarea ciclului de lucru (raportul frecvenței de repetare la durata) impulsurilor. Astfel, cu cât semnalele sunt mai lungi, cu atât consumatorul primește mai multă tensiune.

Frecvența semnalelor poate varia foarte mult, în special într-un sistem complex, care este un quadcopter. Sistemul de control pentru a asigura numărul necesar de rotații ale motorului (și, prin urmare, stabilitatea de zbor a dispozitivului nostru) trebuie să fie capabil să proceseze comenzile senzorilor cu o frecvență de până la 200-300 hertzi, adică să modifice ciclul de funcționare al impulsului pe fiecare dintre motoarele de până la 300 de ori pe minut. Unele modele de stimulator cardiac pot fi controlate prin sistemul de control I2C, dar prețul lor este încă nerezonabil de mare.

NOTA TRADUCATORULUI: I2C Circuitul inter-integrat) magistrală de date serială pentru comunicații cu circuit integrat, folosind SDA și SCL (linii de comunicație bidirecționale). Folosit pentru a conecta periferice de viteză redusă la unitățile de control. Folosit pe scară largă pentru a controla dispozitive bazate pe microcontrolere.

Iată-l, EX...

Unul dintre cele mai importante criterii atunci când alegeți un EX este cantitatea de curent care poate fi conectată la consumator, în cazul nostru, motorul. Autorul recomandă utilizarea EX-urilor care pot comuta curentul nu mai mic de 10 Amperi, iar în cazul utilizării motoarelor puternice, nu mai mic decât consumul maxim al acestora. Al doilea cel mai important factor este compatibilitatea software-ului controlerelor cu placa de control. Aceasta înseamnă că unele modele ECS vă permit să utilizați timpi de control (perioade de timp) care depășesc intervalul standard pentru modelare de la 1 la 2 ms. Oferă caracteristici suplimentareîn timpul dezvoltării independente a modulelor de control quadrocopter.

Alimentare electrică

Pentru alimentarea sistemelor quadrocopter, autorul recomandă bateriile LiPo (polimer de litiu) din două motive. În primul rând, au o greutate mai ușoară și, în al doilea rând, au un curent de recul care este potrivit pentru proiectele noastre. Se pot folosi baterii NiMH (hidrură metalică de nichel), dar au o greutate mult mai mare, deși costuri mai mici.

Baterie cu litiu polimer

Voltaj

Sursele de alimentare LiPo sunt disponibile ca celule individuale cu o tensiune de ieșire standard de 3,7 volți, precum și baterii cu mai mult de 10 celule individuale cu o tensiune de 37 volți și mai mare. O alegere populară pentru fanii quadcopterelor sunt așa-numitele. 3SP1 - baterii, adică trei celule conectate în serie cu o tensiune totală de ieșire de 11,1 volți.

Capacitate de alimentare

Pentru a selecta capacitatea bateriei, trebuie să țineți cont de următoarele aspecte:

Care este consumul motoarelor tale?
Ce oră de zbor vă interesează?
Ce efect va avea greutatea bateriei asupra greutății structurale totale a mașinii?

Este considerat de bună maniere dacă quadcopterul dumneavoastră cu 4 rotoare model EPP1045 și patru motoare cu un rating Kv de 1000, la puterea maximă a motoarelor, va rămâne în aer un număr de minute egal cu capacitatea sursei de alimentare a dispozitiv în Amperi/Ore. Adică cu o capacitate a bateriei quadrocopter de 4000 mAh, în regim de putere maximă a motorului, dispozitivul trebuie să stea în aer timp de 4 minute cu o greutate utilă de 1 kg. Luând în considerare consumul de baterii, aceasta oferă 16 minute de zbor în modul hover.

Nivel de descărcare a bateriei

Un alt factor important este gradul de descărcare C. Împreună cu capacitatea bateriei, această variabilă determină curentul maxim care poate fi extras de la sursa de alimentare. Curentul maxim de ieșire al sursei de alimentare este calculat folosind următoarea formulă: mto = capacitatea bateriei X gradul de descărcare.

Exemplu: o baterie are un nivel de descărcare de 30 CUși capacitate în 2000 mA/h. Curentul maxim de descărcare pe care îl puteți obține de la bateria specificată este de 60 după formula de mai sus. Amper. Astfel, atunci când proiectați, trebuie să țineți cont de faptul că consumul maxim de curent al tuturor sistemelor quadcopterului dvs. nu trebuie să depășească 60 Amper.

IIK - complex de măsurare inerțială

IMC este de obicei o combinație a unui accelerometru cu 3 coordonate cu un modul giroscop cu 3 coordonate, formând un sistem de senzori cu 6 grade de libertate. Pentru a crește stabilitatea direcțională, acest sistem este uneori completat cu un magnetometru cu 3 coordonate, în urma căruia sistemul primește un total de 9 grade de libertate.

NOTA TRADUCATORULUI: Este necesar un magnetometru (busolă digitală) pentru orientarea către punctele cardinale pentru a afla unde să mergem pe ce parte a aparatului nostru se află nordul.

Principiul de funcționare al IIC

Accelerometrul (senzorul de accelerație) este conceput pentru a măsura diferența dintre accelerația vehiculului și componenta gravitațională. Deoarece accelerometrul are trei axe de măsurare, îl putem folosi pentru a determina orientarea curentă a quadcopterului nostru.

IIC cu 6 grade de libertate

Senzorul giroscopic este folosit pentru a măsura viteza unghiulară, adică viteza de rotație a quadcopterului în jurul fiecăreia dintre cele trei axe.

Ce se întâmplă dacă folosim doar accelerometre în design?

În cazul utilizării numai a senzorilor de accelerație în quadcopterul nostru, vom putea determina orientarea dispozitivului cu referire la suprafața pământului. Totuși, accelerometrul este un senzor foarte sensibil și uneori inexact și, din cauza vibrațiilor de la motoare, poate da citiri incorecte. Desigur, acest lucru va duce la o pierdere a orientării. Senzorii giroscopici sunt utilizați pentru a rezolva această problemă. Ca urmare a procesării citirilor senzorului de accelerație și giroscoapelor, putem lua în considerare interferența vibrațiilor atunci când determinăm poziția reală.

senzor inerțial

Ce se va întâmpla dacă vom folosi doar giroscoape în design?

Și aici este senzorul giroscopic

Dacă senzori giroscopici k ne oferă informații despre turele aparatului, de ce să nu le folosim doar în proiectare?

Giroscoape tind să acumuleze erori de curs valutar. Acest lucru duce la faptul că în timpul rotației, senzorul giroscop indică cu precizie viteza unghiulară, dar după oprire nu își resetează neapărat citirile. Astfel, atunci când utilizați exclusiv senzori giroscopici, veți observa rapid că citirile acestora se schimbă lent (în derivă) chiar și după oprirea rotației. Prin urmare, pentru a vă orienta cu precizie quadcopterul în spațiu, trebuie să utilizați două tipuri de senzori.

Accelerometrul nu poate detecta viciul în același mod ca și modificările unghiurilor de rulare și înclinare. Pentru a face acest lucru, un magnetometru este uneori introdus în proiectarea quadrocopterelor.

Magnetometrul măsoară direcția și magnitudinea camp magnetic. El este capabil să determine direcția de mișcare a aparatului nostru și direcția către Polul Nord și Sud. Unghiul de abatere de la direcția către polul magnetic al Pământului, ținând cont de vitezele unghiulare ale virajelor de-a lungul orizontului, primite de la senzorul giroscopic, este utilizat pentru a calcula unghiul de direcție stabil.

selecția IIC

În ciuda faptului că toate cele trei tipuri de senzori sunt furnizate pe piață, autorul recomandă achiziționarea de truse specializate, unde senzorii cu 6 sau chiar 9 grade de libertate sunt asamblați pe o singură placă.

Placa senzorului transmite citirile către unitatea centrală de calcul prin I2C sau în formă analogică. Sistemele digitale de transmisie a datelor sunt mai convenabile pentru dezvoltator și proiectant, cu toate acestea, sunt mult mai scumpe decât cele analogice.

Chiar și IIC-urile complete sunt vândute - complexe, care includ un separat unitate de calcul. De obicei, este controlat de un microcontroler de 8 biți programat pentru a procesa citirile senzorilor de rotire, rulare și înclinare. Rezultatele calculului sunt transferate CPUîn formă analogică sau prin I2C.

Alegerea IIC determină direct unitatea de calcul. pe care le puteți folosi. Deci, atunci când cumpărați un IIC, citiți instrucțiunile pentru sistemul dvs. de control. Unele module centrale de calcul au senzori încorporați.

Iată exemple de IIC care pot fi achiziționate online:

Și iată IIC cu un sistem de procesare a citirilor senzorilor:

Sistem de control al zborului (modul central de calcul)

În procesul de creare a unui quadcopter puteți achiziționa un controler specializat sau îl puteți asambla singur din componente individuale. Unele dintre aceste controlere chiar vin cu senzori încorporați, în timp ce altele necesită achiziționarea de plăci speciale pentru senzori.

Aero QuadMEGAScutTheAero Quad board este o placă de expansiune pentru microcontrolere bazată pe Arduinoși necesită o taxă suplimentară Sparkfun 9DOF, care se vinde și ca placă de expansiune (scut).

A plati ArduPilot, precum și, este construit pe baza microcontrolerului ATMEGA328. La fel ca AeroQuad, acest modul nu vine cu propriii senzori și trebuie să achiziționați o placă de expansiune ArduIMU pentru a vă bucura de bucuria de a zbura.

calculator digital openpilot– un sistem de control quadcopter și mai avansat bazat pe procesorul ARM Cortex-M3 cu frecvența ceasului 72 megaherți. Placa are încorporat un accelerometru și un senzor giroscop. Separat, trebuie remarcat software care vine cu placa. Vă permite să calibrați senzorii și, dacă aveți un modul GPS, să setați puncte de referință pentru zborul cu quadcopter.

Modul de calcul central de bricolaj

Autorul susţine că cu oarecare pricepere şi brate drepte,orice entuziast poate face un computer digital quadrocopter cu propriile mâini. De exemplu, folosind un microcontroler Arduino. În același timp, autorul promite că va oferi aceste abilități valoroase în viitor.

Sistem de control radio

Quadcopterele pot fi controlate căi diferite, dar cel mai frecvent este controlul radio, în modurile Tempo (Acrobație) și Auto Stabilization. Diferența constă în modul în care sistemul de control al quadrocopterului interpretează poziția curentă a dispozitivului și comenzile primite de la panoul de control.

În modul de acrobație, doar citirile senzorului giroscopic sunt folosite pentru a controla quadcopterul. Panoul de control este folosit pentru a controla tracțiunea motoarelor și a rula pe toate cele trei axe. Cu toate acestea, dacă renunțați la controlul quadcopterului, acesta nu va fi nivelat automat. Această caracteristică este utilă în acrobația acrobatică pentru întoarcerea ușoară a quadcopterului, după care nu va efectua o manevră de compensare automată.

Desigur, modul de acrobație pentru începători poate fi complicat inutil și autorul recomandă să începeți cu modul Auto Stabilization. Pentru a menține orientarea quadcopterului în acest mod, sunt utilizați toți senzorii disponibili. Pentru a menține echilibrul, va exista un control constant și simetric al tracțiunii fiecărui motor. Tu, pe de altă parte, vei controla cursul și mișcarea quadcopterului de-a lungul oricărei axe folosind joystick-urile panoului de control. De exemplu, pentru a merge înainte, trebuie doar să mutați unul dintre joystick-uri înainte pentru a schimba unghiul de înclinare. După ce joystick-ul revine la poziția zero, quadcopterul va corecta automat ruliu și se va stabiliza în raport cu sol.

Componente suplimentare

După achiziționarea tuturor pieselor necesare, având un quadcopter încă în viață și dorința de a continua acest corp, puteți încerca să utilizați componente suplimentare, cum ar fi un modul GPS, un senzor ultrasonic, un barometru etc. Toate acestea pot îmbunătăți performanța zborului și gradul de utilizare al quadrocopterului dumneavoastră.

GPS utilizarea sateliților oferă informații precise despre locația quadcopterului dvs. Aceste informații pot fi folosite pentru a calcula distanța parcursă și pentru a afla traseul de mișcare. deosebit de utile funcţie dată poate fi pentru quadcoptere complet autonome, care trebuie să țină cont de poziția actuală pentru a alege o altă direcție de mișcare.

Senzorul cu ultrasunete măsoară distanța până la sol, adică altitudinea curentă de zbor. Acest lucru este foarte util atunci când zburați la o altitudine predeterminată fără controlul pilotului. De regulă, senzorii cu ultrasunete funcționează în intervalul de distanțe de la 20 cm la 7 metri.

NOTA TRADUCATORULUI: De asemenea, sunt utilizați senzori de distanță laser (LIDAR), dintre care cei mai accesibili funcționează în intervalul de la 3 cm la 5 metri.

Dacă te hotărăști să urci mai sus, ai nevoie de un barometru. Acest senzor măsoară umiditatea și presiunea aerului în funcție de altitudinea zborului. Dacă quadcopterul se află la o altitudine mică în apropierea solului (unde modificarea acestor factori nu este atât de pronunțată), barometrul își pierde eficacitatea.

Concluzie

Autorul speră că familiarizarea cu articolul său îi va ajuta pe cititori să determine scopul și caracteristicile funcționării fiecărei părți ale quadcopterului și să ajute la selectarea componentelor necesare pentru construcția acestuia.