Собираем и настраиваем гоночный квадрокоптер на раме iflight xl5 v3, сборка с фото и видео

Как собрать квадрокоптер своими руками: инструкция для начинающих

Один из сборных дронов

Чтобы упростить покупку первого квадрокоптера, но дать основы его создания, стоит брать комплекты дронов, в которые уже включены все необходимые детали аппарата. Их прочность, мощность и возможности уже выбраны согласно строению и весу итогового БПЛА.

Подбор материалов и комплектующих

Готовые комплекты, с элементами, подобранными производителем, рассчитаны на определенные характеристики аппарата. Среди них – максимальная дальность полета и нахождения от оператора, потолок высоты и скорости. Обязательно указывается полезный вес нагрузки – грузоподъемность дрона.

Ориентируясь по ним, и производят выбор комплекта.

Детали с Али экспресса

Один из бюджетных вариантов, представленный на Aliexpress для самостоятельной сборки, без ухудшения функциональности квадрокоптера – Flysky i6 F450. Его цена находится в районе 12086 рублей.

В наборе находятся все компоненты, позволяющие создать собственного дрона, кроме аккумулятора и навесного оборудования – камеры, хотя ее крепление предусмотрено конструкцией рамы устройства.
Что идет в комплекте

В наборе идут:

Наименование	Характеристики
Рама	Четырех лучевая. Материал – стекловолокно и полиамидный нейлон.
Двигатель	4 штуки, 53 грамма каждый
ESC	Simonk 30A, 4 шт.
Контроллер полета	APM V2.8.0
Сенсоры	GPS датчик 8n
Модуль питания	5В, 2А
Винт	8 штук
Звуковой сигнализатор уровня разряда
Кабели питания и соединения компонентов
Передатчик, приемник и пульт управления
Аккумуляторов нет. Необходимо докупать самостоятельно. Пользователи, уже купившие этот дрон, рекомендуют 3300 mAh 25c.

Для обеспечения съемки квадрокоптером понадобится камера, она приобретается отдельно. В первый, самостоятельно собранный дрон, обычно устанавливают ее версию попроще.

Сборка

Конструкция собирается согласно приложенной пошаговой инструкции. Все соединения болтовые, использовать клей не нужно.

Начинают монтаж с рамы, на которую впоследствии закрепляется остальное оборудование. Установка винтов на двигатели производится до момента помещения их в корпус квадрокоптера. Положение элементов конструкции обозначено на прилагаемом к набору чертеже.

В конце устанавливается камера в предназначенное для этого место на раме дрона.

Настройка и отладка

Калибровка квадрокоптера

Как и любой прибор, собранный дрон требует настройки. В случае покупки комплекта она минимальна, так как расположение сенсоров, программное обеспечение контроллера и характеристики винтов с двигателями уже подобраны производителем.

Выбор и установка прошивки

Обычно в APM установлена последняя версия программного обеспечения квадрокоптера. Проверить ее можно по инструкции на контроллер полета, подключив его к компьютеру. При несовпадении с последней на сайте изготовителя, выполняется обновление на новую в полетном контроллере.

Калибровка

Настройку аппарата производят уже после его полной сборки. Необходимо запустить винты, дать ему приподняться над землей и посмотреть направления дрейфа БПЛА при нулевом положении ручек пульта.

Аппарат должен находиться в воздухе неподвижно. Если это не так, то имеет место перекос положения датчика или самого контроллера. Калибровка производится выравниванием сенсора и платы АРМ в нормальное, ровное относительно винтов положение.

Перекосы в креплениях самих двигателей также не желательны. Контроллер компенсирует недостаточный подъемный момент, но это не панацея от проблемы.

Зарядное устройство

В сообществе пилотов квадрокоптеров принято использовать оригинальные ЗУ Imax B6. Это универсальная зарядка, которой можно заряжать любые аккумуляторы большим диапазоном токов, главное чтобы блок питания тянул. Продается также очень много подделок, у которых к примеру нет вентилятора охлаждения, а качество компонентов оставляет желать лучшего. У оригинала есть наклейка-голограмма с серийным номером, и его можно проверить на сайте производителе, что подтвердит — оригинал у вас или все же подделка. Ниже ссылка на оригинал:

1. Original SkyRC IMAX B6Цена: 1895р или 29.99$

   Название

   Banggood | Aliexpress

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.

Не выходит выполнить кульбит или другие сложные фигуры

Причина недоступности фигур высшего пилотажа, которые демонстрируют опытные пилоты – включен обучающий режим. На этом этапе действуют полетные ограничения, которые снимаются только при переходе на профессиональный режим. О доступном функционале режимов подробно написано в инструкции.

В статье перечислены основные проблемы, с которыми часто сталкиваются начинающие пилоты. Данные дефекты возникают при ненадлежащей эксплуатации квадрокоптера, и являются следствием невнимательного прочтения инструкции. В целом, неисправностей с летающей мини-техникой в разы больше. Если вы сомневаетесь, что почините дрон самостоятельно, обращайтесь за помощью в сервисный центр.

Как выбрать FPV и почему это не так просто

Далее мы рассмотрим 13 пунктов, которые учитывается при выборе этого важного компонента FPV системы квадрокоптера

Выбор FPV на квадрокоптер зависит не только и не столько от цены, сколько от тех характеристик и возможностей, которые в итоге желает получить пилот.

У каждого компонента системы есть свои параметры, свои требования к совместимому оборудованию. Значение имеет тип матрицы, разрешающая способность, используемая частота, мощность передатчика.

Нужно представлять, как будет скомпонована FPV система, как организовать ее питание от аккумулятора, какой монитор или шлем выбрать. Далеко не всегда получается найти подробный обзор того или иного элемента.

Как сделать мини квадрокоптер своими руками

В качестве лучей подойдут обычные рейки, которые нужно скрепить между собой по центру, сделать разметки в местах моторов и затем просверлить в этих местах отверстия.

В каждое такое отверстие вставляем маленькие двигатели и заполняем пустое пространство (если оно будет) при помощи термоклея. Вырезаем небольшие куски фанеры, размеры которых должны соответствовать размерам концов лучей, и наклеиваем их на каждый луч, насаживая на торец, как бы изолируя моторы от коптера

Обратите внимание, что наклеить их нужно на нижнюю часть будущего дрона

Теперь в каждом из этих изоляторов необходимо просверлить отверстия и просунуть в них провода двигателей, чтобы зафиксировать их на раме и чтобы они не путались и случайно не попали под пропеллеры во время полета.

https://youtube.com/watch?v=5FOiBeYQ__s

Надеваем винты

Внимание, учитывайте направление вращения пропеллеров. На передних лучах левый должен вертеться по часовой, а правый — против часовой стрелки

На задних левый вращается против часовой, а правый — по часовой.

Теперь на верхнюю площадку необходимо установить печатную плату. Предварительно делаем основание из мягкого материала, склеиваем плату с основанием и прикрепляем к площадке. В нижней части под платой установите аккумулятор. Проделываем необходимые работы по соединению платы с двигателями и батареей.

Для надежности, чтобы провода не распускались, окончательно закрепляем их к лучам при помощи обычного прозрачного скотча. При желании, вы можете припаять световые диоды к дрону. На краях платы есть специальные разъемы (4шт.), к которым и нужно подсоединить LED фонарики. Все, коптер готов к полету.

Что нужно для сборки квадрокоптера

Набор деталей и расходных материалов может меняться в зависимости от того, какой именно дрон нужно сделать своими руками. Но базовый список элементов выглядит следующим образом:

• рама, на которой будут закреплены все остальные детали;
• четыре специальных двигателя для дрона;
• четыре пропеллера;
• четыре регулятора оборотов для винтов;
• два красных и два черных провода в силиконовой оболочке для моторов;
• силовой разветвитель 3,5 мм;
• литий-ионный аккумулятор — один или несколько;
• плата управления;
• зарядное устройство для батарей питания;
• пульт радиоуправления.

Чтобы собрать квадрокоптер из запчастей, практически все специфические детали можно приобрести в Интернете, например, через сервис АлиЭкспресс.

Важно! Пропеллеры для двигателей лучше брать с запасом, поскольку они быстро выходят из строя

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.

Электронные регуляторы скорости (Electronic Speed Controllers / ESC)

Электронный регулятор скорости (ESC) (другие названия: электронный регулятор скорости, электронный регулятор хода) представляет собой электрическую цепь, которая призвана контролировать скоростной режим беспилотника (впрочем, и других типов летательных аппаратов, так как это устройство в различных модификациях есть и у самолетов)

По сути, это важное устройство передает энергию от батареи к двигателю бесколлекторного типа, преобразуя постоянный ток источника питания в переменный ток, который нужен мотору

Схема работы электронного регулятора хода предполагает подачу (на входе) напряжения с батареи и поступление сигналов с полетного контроллера (бортового компьютера дрона). А вот на выходе от регулятора поступает на привод управляющее напряжение. Отсюда понятно, что регуляторы хода должны быть совместимы с полетным контроллером, когда проектируется и собирается конкретная модель беспилотника. Кроме того, они должны потреблять тока меньше, чем отдавать. Расчет же тока для привода производится, исходя из характеристик мотора и пропеллера плюс 20-30%.  

О регуляторах можно рассказывать долго, а их важность для беспилотников бесспорна. Об этом говорит тот простой факт, что современные дроны полностью зависят от этого вида устройств для нормального полета и выполнения всех задач, которые ставятся перед конкретным видом летательного аппарата

Поэтому DJI и другие производители дронов на электрической тяге много работают над совершенствованием электронных регуляторов хода. При выходе каждой новой модели беспилотника DJI старается внести усовершенствования и в ESC, о чем обязательно информирует будущего потребителя, например, о снижении энергопотребления и более высокой производительности.

Специальные регуляторы скорости для гоночных дронов DJI Takyon Z14120

Где же устанавливаются электронные регуляторы ходы? Как правило, эти устройства располагают в раме летательного аппарата. У дронов DJI они, как правило, располагаются в “руках” ближе к двигателям. Многие современные модели беспилотников оснащаются достаточно продвинутыми ESC, которые могут работать в различных режимах. А это невозможно без качественного программного обеспечения (прошивки). Прошивка должна регулярно обновляться для исправления ошибок в кодах управления, а также для повышения эффективности работы устройства (снижения потребления тока и т.п.). Если вы приобретаете одну из моделей коптера бренда DJI, то вам не придется принудительно обновлять ПО, потому что при выходе новой версии прошивки, все происходит в автоматическом режиме. Поэтому вам лично не придется вносить какие-либо изменения в работу ESC.

Видеопередатчик и видеоприемник на 5.8 ГГц для квадрокоптера

Чем выше мощность передатчика, тем большая дальность передачи видеосигнала. В продаже есть модели на 25mW, 100mW, 200mW и так далее.

Особенность заключается в том, что для увеличения дальности в 2 раза, мощность должна возрасти в 4 раза. Соответственно, если передатчика на 200mW хватает для транслирования видео на расстояние в 1 км, то для организации передачи сигнала на 2 км придется брать 800mW передатчик. Далеко не всегда это нужно и оправданно, тогда как стоимость оборудования заметно возрастает, также, как и энергопотребление.

Фото	Наименование	Мощность	Ссылка
	Eachine TX805 5.8G 40CH	25/200/600/800mW	Aliexpress | Banggood
	Eachine TX801 5.8G 72CH	0.01/5/25/50/100/200/400/600mW	Aliexpress | Banggood
	Eachine VTX03 Super Mini 5.8G 72CH	0/25/50/200mW	Aliexpress | Banggood
	Matek 5.8G 40CH	25/200/500mW	Aliexpress | Banggood
	VTX5848 LITE 48CH 5.8G	25/100/200/400/600mW	Aliexpress | Banggood
	TS5828S Micro VTX 5.8G	600mW	Aliexpress | Banggood
	AKK Infinite 37CH	25/200/600/1000mW	Aliexpress | Banggood
	Foxeer ClearTX 2 5.8G 48CH	25/200/500/800mW	Aliexpress | Banggood

Если вы нашли ошибку или ссылку, которая не работает, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl Enter.

Купить набор из передатчика и приемника для FPV полетов на квадрокоптере можно .

Я использую такой же комплект для полетов, причем летаю с ним как на квадрокоптере, так и на авиамоделях.

Настройка прошивки и загрузка

Эта часть статьи может стать не актуальна, поэтому следите за веткой форума

1. Скачиваем архив с прошивкой и распаковываем
2. Папку libraries следует скопировать поверх (с заменой) такой же папке в Arduino IDE (arduino-0022)
3. В папке libraries/AP_ADC в файле AP_ADC_ADS7844.cpp выбрать тип датчика: раскомментировать один из вариантов #define FFIMU, #define ALLINONE или одновременно #define ALLINONE и #define BMA_020 для варианта с датчиками ITG3200 и BMA020
4. Если у вас нет барометра (как у меня), то придется закоментировать код работы с шиной I2C с этим датчиком в файле libraries/APM_BMP085/APM_BMP085.cpp
5. Открыть через Arduino IDE любой из файлов в папке MegaPirate
6. Во вкладке APM_Config.h выбрать тип своего коптера, для этого после #define FRAME_CONFIG вставьте один из вариантов: QUAD_FRAME TRI_FRAME HEXA_FRAME Y6_FRAME OCTA_FRAME, а так же тип ориентации рамы #define FRAME_ORIENTATION, выставив PLUS_FRAME или X_FRAME
7. Если у вас нет GPS, лучше в начале изменить значение #define GPS_PROTOCOL на GPS_PROTOCOL_NONE, чтобы не ждать 10-15 секунд инициализации GPS (когда его нет!)
8. Теперь можно подключить Arduino Mega и загрузить этот скетч в контроллер

Сборка в домашних условиях

Квадрокоптер можно собрать самому, в домашних условиях. Без покупки сложных электронных компонентов обойтись не получится. А вот силовую раму с ногами двигателей можно сделать из подручных материалов. Есть несколько вариантов сборки. Раму можно сделать из пластиковых труб водопроводной сети или собрать конструкцию из тонкого алюминиевого профиля квадратного сечения.

Самый простой способ — выполнить раму из фанеры
. Для этого потребуется квадрат, размеры которого подбираются под габариты будущего коптера. К основанию рамы из фанеры будут крепиться ноги двигателей. Это может быть как готовое изделие промышленного производства, так и вручную изготовленные детали. Пошаговая сборка силовой рамы выглядит следующим образом.

1. Делается чертеж конструкции, вид сверху. Соблюдается угол 90 градусов между ногами, равное расстояние между двигателями по диагонали.
2. Определяется габарит центральной части из фанеры или профиля, путем разметки необходимых мест крепления ног.
3. Если ноги двигателей сделаны из подручных материалов, например, низкого профиля — необходимо предусмотреть надежное место для крепления двигателей.

Сделать всю работу самостоятельно получится только у людей с высоким уровнем навыка моделирования и использования ручных инструментов. Требуется максимальная точность и минимальное количество материала.

Двигатели

Рекомендуется приобретать для сборки коптера в домашних условиях готовый комплект двигателей с системой управления
. Это избавит от возможных отклонений в оборотах и других сложностях балансировки. Если же хочется все собрать самому, включая систему подъемных двигателей, следует ориентироваться на:

• диаметр пропеллеров, который вычисляется по размерам рамы;
• габариты посадочного пространства для двигателя (площадь и высота боковой опоры-стенки).

Далее делается выбор двигателя по его маркировке. Производитель всегда указывает диаметр статора и высоту двигателя. К каждому изделию приводится тип и размер лопастей, рекомендуемых к применению. После этого, основываясь на массе беспилотника и оборотах двигателя при зависании (указывается в паспорте) — подбирается конкретная марка пропеллера.

Выбор лопастей

Лопасти — одна из простых деталей, которым мало уделяют внимания начинающие. От конструкции данного элемента зависят летные характеристики дрона в целом.
Рекомендации по выбору лопастей следующие.

1. Если собирается квадрокоптер с камерой, нужно добиться минимальных вибраций при движении. Это позволяют сделать двухлопастные пропеллеры.
   
2. Трехлопастные пропеллеры
   дают больше тяги, но для приведения их в действие требуется большая мощность двигателя.

Второй главный фактор выбора лопастей — материал, из которого они изготовлены. Для начинающих, при сборке первых моделей, можно купить пластиковые пропеллеры
. Но стоит помнить, что они не отличаются прочностью. Пластик деформируется, высыхает (меняет жесткость). Кроме этого, в ходе эксплуатации лопасти повреждаются пылью и другими взвесями в воздухе, из-за чего растет их аэродинамическое сопротивление.

Металлические пропеллеры
— оптимальный выбор, если хочется получить долговечный дрон со стабильными характеристиками. Стоят такие изделия дороже пластика, но служат гораздо дольше, показывая стабильные характеристики. Стоит помнить, что металлические пропеллеры неизбежно потребуют двигатели большей мощности для своего вращения.

Третий тип материалов, используемых для изготовления лопастей — композитные полимеры,
многослойная конструкция. Такие пропеллеры легкие и прочные. Их цена высока, однако в области спортивных дронов композитные материалы лопастей не имеют конкурентов.

Система управления

Система управления, рекомендованная к покупке для начинающих, состоит из пульта и приемника, устанавливаемого на коптере
. Сегодня на рынке представлено великое множество комплектов, предлагающих разный функционал. Например, может быть реализована:

От класса решения напрямую зависит стоимость системы управления. Поэтому рекомендуется тщательно проанализировать сферу применения и задачи коптера перед выбором того или иного комплекта его электроники.

Базовые узлы и компоненты

Чтобы построенный аппарат был способен подниматься в воздух хотя бы в теории, а сборка квадрокоптера своими руками доставляла удовольствие, необходимо приобрести ряд соответствующих компонентов:

Полетный контроллер – «голова» будущего БПЛА, в которой установлены все базово необходимые датчики, а также программное обеспечение для обработки их показаний, а заодно и команд, приходящих с пульта управления, контроля скорости вращения каждого двигателя. Это самый дорогой компонент, который придется покупать, чтобы собрать квадрокоптер.
Раму продвинутые моделисты делают самостоятельно из тщательно выбираемых материалов (алюминий, пластик, дерево, карбонат или их комбинации). При недостатке опыта или инженерных познаний, если проекту больше подходит готовая рама или нет ни желания, ни времени проектировать квадрокоптер и его части самому, то на помощь придут готовые рамы, производимые в широком спектре размеров.
Двигатели лучше выбрать бесколлекторные – они несколько дороже, но гораздо надежнее коллекторных. Для полетов необходимо вращение со значительной скоростью, поэтому отсутствие коллектора положительно сказывает на сроке эксплуатации. Приобретается не менее 4 (или 8, если нужен октокоптер), если бюджет позволяет, то с 1-2 запасными.
Контроллеры двигателей это платы, регулирующие скорость вращения каждого двигателя и питающие его, будут смонтированы на «лучах» корпуса

Их количество соответствует количеству двигателей.
Пропеллеры или движители следует выбирать с особым вниманием, ведь размер должны подходить к габаритам будущей рамы, независимо от того, что она самостоятельно построена или куплена.
Плата распределения питания предназначена для разводки питания с аккумулятора на контроллеры оборотов двигателей. Как правило, каждый покупной корпус снабжается небольшой платой, куда можно припаять вводы со всех котроллеров, а затем аккуратно их запитать

При желании можно заказать более продвинутый вариант основной платы питания если ваша схема квадрокоптера предполагает особенности компоновки.
Покупка аккумуляторов – один из самых непростых моментов подбора запчастей. Тип подходящего элемента питания полностью зависит от целевого назначения создаваемой модели. Для быстрых моделей лучше брать небольшие батареи с высокими показателями KV (количество оборотов в минуту × Вольт), а для тихоходных аппаратов для съемок в приоритете соотношение емкости и веса, ведь перегружать конструкцию нельзя в любом случае. Полезное дополнение – монитор заряда батареи. Не обойдется и без специального балансирующего зарядного устройства для выбранного типа аккумуляторов (литий-ионные или литий-полимерные).
Пульт управления с модулем ресивера, который подключается к полетному контроллеру, чтобы аппаратом можно было управлять. От типа пульта управления зависит комфорт управления и некоторые другие доступные функции.
Дополнительные опции выбираются в зависимости от назначения будущего аппарата. Так, на дроны для съемки часто крепят стабилизаторы камер, а гоночные невозможны без комплекса FPV (first person view, вид от первого лица).

Недостаток последнего несложно устранить в процессе сборки, благо, «высший пилотаж» владения паяльной станцией не нужен. И лучше использовать паяльники с тонким жалом.

Чертежей квадрокоптеров в полном смысле этого слова не существует, да они и не нужны. Сборка из модулей исключает подобную потребность. С расходными материалами все немного сложней. Чтобы собрать квадрокоптер своими руками понадобятся:

1. Фиксатор резьбы, чтобы ни один из винтов не выкрутился от полетных вибраций.
2. Термоусадочная изоляция на каждое место пайки.
3. Полимерные затяжки-хомуты для фиксации элементов на корпусе.
4. Гидроизолирующий состав для печатных плат.
5. Коннекторы типа «банан» для двигателей.

Ничто не помешает внести необходимые правки и доработки в конструкцию в процессе сборки или летных испытаний. Может для поставленных целей лучше собрать октокоптер своими руками

При наличии внимательности и осторожности даже самые технически неграмотные любители аппаратов смогут построить летающего дрона. Более того, летные испытания в дальнейшем выявят все недостатки, которые устранятся

В результате должен получится идеальный персональный дрон. Главное – четко представлять сценарий его применения.