Наверное, не стоит лишний раз говорить о том, насколько популярны сейчас квадрокоптеры. И вы, скорее всего, знаете, сколько они стоят, и уже забросили думать об этом. В нашей статье вы узнаете, как сделать квадрокоптер своими руками в домашних условиях. Сразу предупреждаем, что дело это ответственное и непростое, но по итогу у вас будет бесценный опыт и заветный девайс по смешной цене.
Есть несколько способов собрать квадрокоптер своими силами:
- Комплект «Всё включено».
Идеально подходит для тех, кто хочет сэкономить на покупке готового изделия, но также не хочет разбираться во всех нюансах его сборки. Это посылка с деталями, предварительно настроенными производителем. Вам останется лишь прочесть инструкцию и собрать по ней квадрокоптер. - Комплект «Almost Ready to Fly».
«Почти готовый к полёту» стоит дешевле, однако процесс сборки заметно сложнее. Комплект может быть неполным (в соответствии цена-качество), также вам придётся настраивать изделие самим, что сумеет далеко не каждый. Но если вы уже имеете некий опыт в этой сфере – то стоит попробовать. - Сделать квадрокоптер самим.
Подойдёт далеко не всем. Но если у вас есть опыт, пусть и небольшой – дерзайте. К тому же, это станет вашим поводом для гордости – квадрокоптер, созданный собственными руками. Сложность состоит в том, что придётся подобрать, настроить и подогнать самостоятельно. - Использовать подручные материалы.
Не менее сложно, но реально. Детали с aliexpress, подручная электроника — никто не говорил, что будет легко. С другой стороны, всё нужное, включая схемы и чертежи, легко находится в интернете.
Инструкция по сборке
Наверняка, вы прочитали эту статью и взяли раму с платой распределения. Но если вы это не сделали – не беда, просто подключите провода к модулю управления.
Возьмём, к примеру, коптер, собранный из таких комплектующих:
- Основа (каркас) –
Diatone Q450 Quad 450 V3 PCB Quadcopter Frame Kit 450 - 4 мотора
DYS D2822-14 1450KV Brushless Motor. - Регулятор оборотов
DYS 30A 2-4S Brushless Speed Controller ESC Simonk Firmware - Пропеллеры DYS E-Prop 8×6 8060 SF ABS Slow Fly Propeller Blade For RC Airplane
- Модуль управления
1.5 kk21evo - АКБ, тип: литий-полимер —
Turnigy nano-tech 2200mah 4S ~90C Lipo Pack - Зарядное устройство
Hobby King Variable6S 50W 5A - Аккумуляторный коннектор
XT60 Male Plug 12AWG 10cm With Wire - Коннекторы
20 Pairs 3.5мм Bullet Connector Banana Plug For RC Battery / Motor - Пульт управления Spektrum DX6 V2 with AR610 Receiver (с приёмником и передатчиком)
Всё это обойдётся где-то в 20 тысяч рублей
Варианты
Перед началом стоит вспомнить – а какие же есть способы получить свой квадрокоптер? На самом деле их пять.
RTF
RTF (ready to fly) – Просто купить готовый коптер. Тебе останется его просто достать из коробки и запустить в полёт. Это хороший вариант, если тебе не интересны эти конструкторы, и ты хочешь просто удовлетворить свою потребность в БПЛА. Однако, это далеко не так весело, как оставшиеся варианты.
Комплект «всё включено»
Такой комплект подойдёт тем, кто хочет сделать дрон своими руками, но не собирается часами разбираться в документациях, калькуляторах и прочих тонкостях. Там всё так-же рассчитано производителем и подогнано. Нужно только собрать и настроить. Если ты сейчас выбираешь свой первый квадрокоптер, то это определённо твой выбор.
Комплект ARF
ARF (Almost Ready to Fly) – Тут всё слегка сложнее. Бывают разные степени «готовности». Где-то нужно докупить контроллер, а где-то в комплекте идёт только рама коптера. Собрать квадрокоптер, настроить и откалибровать придётся самому. Вариант для тех, кто хочет углубиться в тему и поковыряться в своём БПЛА.
С нуля
Это выбор продвинутых юзеров. Строить коптер с нуля — значит самостоятельно подбирать оптимальные компоненты, разрабатывать и изготавливать раму и так далее. Это сложный, но очень интересный путь, особенно, если не брать готовый модуль управления, а попытаться использовать Arduino или raspberry pi.
Из подручных материалов
Мы не ищем лёгких путей. Дедушкин гараж, алиэкспресс и помойка электроники – наш выбор. Путь боли, ПВХ труб и хардкора, но в результате ты получишь полностью самодельный квадрокоптер. Тут полный простор для фантазии, а все необходимые комплектующие и чертежи квадрокоптеров можно найти в интернете.
Этапы сборки квадрокоптера
Раскладываем всё это добро по столу и приступаем.
- Приблизительно прикидываем нужную длину проводов контроллера, добавляем небольшой запас на всякий случай, и обрезаем их до необходимой длины.
- Коннекторы припаиваем к выходам регуляторов для упрощения подключения моторов.
- Припаиваем регуляторы оборотов к плате разводки.
- Припаиваем коннектор АКБ тоже к плате разводки.
- Аккуратно прикручиваем моторы на лучи дрона. При установке бережём резьбу.
- Припаиваем коннекторы двигателей, если их нет.
- Прикручиваем лучи с моторами к плате.
- Крепим регуляторы к лучам коптера. Удобней всего это делать пластмассовыми хомутами.
- Включаем провода регуляторов к движкам в случайном порядке. Если понадобится, потом изменим порядок.
- Закрепляем на корпусе модуль управления (предварительно сфотографировав тыльную сторону, потом поймёте, для чего). Крепим хоть на жвачку, но рекомендую для начала применить мягкую двухстороннюю липкую ленту.
- Подключаем регуляторы оборотов к контроллеру. В порты, отмеченные знаками «плюс»-«минус»-«пусто», как правило, подключаем белым проводом к экрану.
- Оставшейся липкой лентой закрепляем приёмник поближе к блоку управления, и подключаем необходимые каналы к соответствующим портам. Применяем документацию данного приёмника и снимок внешнего края платы, дабы понять, какая стопка проводов за что отвечает.
- Подключаем питание прибора от батареи, сквозь коннектор.
- Вы молодец! Вы собрали свой первый дрон.
С чего начинать
Первое, что стоит уяснить начинающему, который решил сделать квадрокоптер своими руками: обойтись без покупки специальных комплектующих не получится. Летающая четырехвинтовая машина представляет собой достаточно сложную компьютеризированную систему. Поэтому приобретение специальной управляющей платы, сигналы с которой будут стабилизировать и направлять мультикоптер — является обязательным.
Несколько советов помогут собрать дрон с высокими шансами на положительный результат.
- Не стоит делать самодельный квадрокоптер большим. Разумно начать с надежной, устойчивой и прочной модели.
- Двигатели для дрона нужно выбирать с запасом. Во-первых, этим достигается большая свобода при сборке рамы. Мощные двигатели компенсируют ошибки, связанные с недостаточной грузоподъемностью. Во-вторых, характеристики большинства моторов китайского производства завышены.
- Минимальное количество проводки и соединений позволит как уменьшить массу, которую будет иметь самодельный дрон, так и минимизировать наводки и потери на сопротивление.
И главное — не стоит сразу пытаться делать квадрокоптер с камерой. Это устройство (если хочется получать качественное изображение) не только громоздкое и довольно тяжелое, но и неизбежно разбалансирует дрон.
Установка и настройка оборудования
Теперь вам осталось его настроить, чтобы он не разбился в первый день полёта.
- Запускаем моторы (здесь по-всякому бывает, штудируйте документацию)
- Добавляем газ и смотрим, в какую сторону крутятся пропеллеры. Они обязаны вертеться так, как написано в схеме, что прилагается к контроллеру. По-другому управление станет инвертироваться. В случае, если что-нибудь пошло не так — переворачиваем коннектор, объединяющий движок и контроллер.
- Если всё вертится верно – прикручиваем верхнюю часть рамы. Не старайтесь втолкать её на место. В случае, если та встала туго — что-то идёт не так. Ослабляем нижние винтики, впоследствии установки затягиваем всё постепенно.
- Закрепляем блок с батареями.
- Монтируем адаптеры для пропеллеров на двигатели.
- Ставим пропеллеры, беря во внимание сторону вращения моторов. Приподнятый элемент лопасти обязан глядеть в сторону вращения.
- Есть! Ваш квадрокоптер готов к первому полёту.
Мы с вами рассмотрели простой пример сборки квадрокоптера, который не требует больших затрат и усилий в плане сборки. Соответственно, если вы решите поднимать на дроне что-нибудь потяжелее (навигатор, более тяжёлые средства съёмки и т.п.) – конструкцию придётся доработать и усилить. Тем не менее, вы уже получили первый опыт сборки подобных конструкций. Дальше вам будет проще понимать принцип работы коптера и знать, как его в дальнейшем доработать.
Сфера применения
Использовать quadrocopter можно и для серьезных целей. Оснащенный видеокамерой и передатчиком, он может передавать изображения с воздуха отслеживаемых объектов. К примеру, местонахождение голов скота на пастбище или состояние крыш и высоких памятников.
В его силах разведывать ледовые или сплавные заторы рек, передавать информацию о пробках и ситуации на дорогах. квадрокоптер используется и при лесных пожарах, давая обзор направления движения огня. В общем, везде, где есть необходимость получения панорамной картинки с высоты – он первый помощник. Включая сферы спасения жизни и поиска людей.
Из остальных очевидных методов применения дрона – переноска им по воздуху каких-либо грузов. Летательному аппарату не страшны плохие дороги или их полное отсутствие, а удаленное управление позволяет использовать его в любую погоду без риска для жизни пилота.
Квадрокоптер с грузом
Есть и не очевидные способы применения квадрокоптеров. К примеру, в некоторых крупных торговых центрах летательные аппараты подобного типа производят замену ламп освещения под потолком. Захват выполняется в специальный держатель, после чего дрон вращается, выкручивая светильник, и транспортирует его на землю. В него устанавливают целую лампу, которая перемещается вместе с аппаратом по воздуху обратно и вкручивается. В результате – нет риска для персонала, а работа выполнена.
Безопасность
Все новички, думая о безопасности, вспоминают AR.Drone и его защиту винтов. Это хороший вариант, и он работает, но только на мелких и легких аппаратах, а когда вес твоего коптера начинает приближаться к двум килограммам или давно перевалил за эту цифру, то спасти может только прочная железная конструкция, которая будет весить очень много и, как ты понимаешь, сильно уменьшит грузоподъемность и автономность полета.
Поэтому лучше сперва тренироваться подальше от людей и имущества, которое можно повредить, а уже по мере улучшения навыков защита станет и не нужна. Но даже если ты пилот со стажем, то не забывай о технике безопасности и продумывай возможные негативные последствия твоего полета при нештатных ситуациях, особенно при полетах в людных местах.
Не стоит забывать, что сбой контроллера или канала связи может привести к тому, что аппарат улетит от тебя далеко, и тогда для поиска может пригодиться GPS-трекер, установленный заранее на коптер, или же простая, но очень громкая пищалка, по звуку которой ты сможешь определить его местоположение. Настрой и заранее проверь функцию fail safe твоего полетного контроллера, которая поможет приземлиться или вернуть коптер на точку старта при потере сигнала с пульта.
Рама номер два
В рекламных конструкциях очень широко применяется дешевый, легкий, прочный и простой в обработке композитный материал в виде листа пластика с двух сторон покрытого алюминиевой фольгой и цветной пленкой. Для нашего коптера мы использовали черный лист толщиной 3мм с фольгой 0,3мм с каждой стороны. Резку такого материала можно легко заказать в любой компании, занимающейся рекламными конструкциями. Мы заказывали резку в фирме Ремэкс-Урал. Первая рама была скорее пробной. Она получилось слишком массивной и слишком тяжелой:
Первая рама из композитной панели
Мы переделали ее даже не став собирать. Во второй версии рамы из алюминиевой панели мы уменьшили размеры, увеличили количество отверстий и добавили ребра жесткости. Надо сказать, что все что нужно для заказа — это подготовить файл с контурами реза в формате cdr. Есть два типа реза — насквозь или V-образно. V-образный рез предполагает прорезание пластика таким образом, что он потом легко гнется руками под угол 90 градусов. Все это вырезается на станке с ЧПУ фрезой диаметром 3мм. Миниамальный диаметр отверстия — 3,2мм. Вот такой у нас получился проект для реза:
Проект рамы для квадрокоптера
Стоимость изготовления составила около 1200 рублей. Эту раму мы усилили квадратным алюминиевым профилем 10х10мм, который закрепили заклепками.
Рама из композитного материала в сборе
Для повышения качества показаний акселерометров полетного контроллера имеет смысл его виброизоляция. Платформу для полетного контроллера мы выполнили в виде отдельной сборки, связанной с аккумулятором. Получилась массивная деталь виброизолированная от основной рамы. Аккумулятор пристегивает липучкой к нижней части этой сборки. Верхняя часть представляет собой плату-дистрибьютор питания. Позже мы добавили силиконовую прокладку, которую вырезали из подставки под горячее. Она не дает аккумулятору выскальзывать из крепления.
Держатель полетного контроллера и аккумулятора
Особое внимание следует уделить стойкам на которые ваш летательный аппарат будет приземляться. Изначально мы использовали хомуты, которыми к стенам крепят канализационные трубы, но они поломались при первой же «жесткой» посадке:
Сломанный хомут для трубы
Поэтому мы вставили в хомуты отрезки трубы и заклеили термоклеем.
Стойка для приземления
Собранная рама квадрокптера с включенной подсветкой выглядит достаточно эффектно:
Рама квадрокоптера с подсветкой
К достоинствам получившейся конструкции можно отнести ее прочность, точность расположения деталей, симметричность, отличную развесовку и наличие хорошей виброизоляции. Но ее главный недостаток перечеркивает все! При весе 1550 грамм, с аккумулятором на 3000мА/час, этот коптер летал около трех минут! Коптер с такой рамой выглядел великолепно, но летать на нем было почти невозможно и мы приняли решения о постройке третьей версии.
info
Для полетов с камерой обзаведись подвесом, который будет удерживать камеру параллельно горизонту при маневрах, а также поможет управлять наклоном камеры. Большинство контроллеров имеют выходы для стабилизации подвесов с сервоприводом, а также выход для переключателя управления кнопкой спуска камеры.
Комплект обычно состоит из самого пульта и приемника. На приемнике находятся ручки управления и дополнительные кнопки. Обычно выбирают аппаратуру Mode2, когда левый стик управляет газом и поворотом, а правый — наклонами коптера. Все ручки, кроме газа, подпружинены и возвращаются в начальное положение при отпускании.
Также стоит обращать внимание на количество каналов. Для беспилотника потребуется четыре канала управления и один канал для переключения режимов полета, кроме того, могут потребоваться дополнительные каналы для управления камерой, для настройки или для особых режимов полетного контроллера. При выборе пульта стоит также учитывать возможность смены радиомодуля, чтобы в будущем его можно было легко обновить.
Безопасность
Все новички, думая о безопасности, вспоминают AR.Drone и его защиту винтов. Это хороший вариант, и он работает, но только на мелких и легких аппаратах, а когда вес твоего коптера начинает приближаться к двум килограммам или давно перевалил за эту цифру, то спасти может только прочная железная конструкция, которая будет весить очень много и, как ты понимаешь, сильно уменьшит грузоподъемность и автономность полета. Поэтому лучше сперва тренироваться подальше от людей и имущества, которое можно повредить, а уже по мере улучшения навыков защита станет и не нужна. Но даже если ты пилот со стажем, то не забывай о технике безопасности и продумывай возможные негативные последствия твоего полета при нештатных ситуациях, особенно при полетах в людных местах. Не стоит забывать, что сбой контроллера или канала связи может привести к тому, что аппарат улетит от тебя далеко, и тогда для поиска может пригодиться GPS-трекер, установленный заранее на коптер, или же простая, но очень громкая пищалка, по звуку которой ты сможешь определить его местоположение. Настрой и заранее проверь функцию fail safe твоего полетного контроллера, которая поможет приземлиться или вернуть коптер на точку старта при потере сигнала с пульта.
