Сделайте свой собственный дрон-квадрокоптер | Полный проект электроники

Небольшие дроны используются для доставки посылок, видеосъемки таких событий, как свадьбы, и наблюдения за территорию противника. Вы можете сделать дрон дома, не тратя при этом целое состояние. Здесь представлен недорогой дрон-квадрокоптер с рамой F450 и бесщеточными двигателями постоянного тока. Авторский прототип показан на рис. 1.

Чтобы сделать дрон, вам необходимо собрать компоненты, перечисленные в Таблице 1. Также вам могут понадобиться перемычки и разъемы для схемы и аккумулятора.

Прежде чем приступить к сборке и сборке проекта, вам необходимо знать некоторые основные сведения о дроне, включая его пропеллеры, вращение двигателя, передатчик и приемник.

Пропеллеры

На пропеллерах имеются номера, начинающиеся с буквы R или L, а иногда и без буквы. Если число начинается с буквы R, это означает вращение вправо или по часовой стрелке. Если число, следующее за R, равно 1045 (например, R1045), первые две цифры (10) обозначают длину пропеллера в дюймах (10 дюймов или 25,4 см в этом case). Следующие две цифры (45) обозначают шаг (4,5 дюйма или 11,43 см), с которым пропеллер рассекает воздух за один оборот.

Если номер на пропеллере начинается с буквы L, это, конечно, означает, что пропеллер предназначен для вращения против часовой стрелки. В этом проекте два пропеллера предназначены для вращения по часовой стрелке и два — против часовой стрелки.

С увеличением шага увеличивается и тяга, создаваемая воздушным винтом. Но для этого требуется более высокий крутящий момент двигателя. Поэтому вам необходимо поддерживать правильный баланс между конфигурациями двигателя и пропеллера.

Двигатели

В квадрокоптере необходимы два двигателя постоянного тока для вращения по часовой стрелке и два для вращения против часовой стрелки. К каждому мотору прикреплен подходящий пропеллер.

Чтобы квадрокоптер мог летать, вращение каждого пропеллера должно обеспечивать достаточную тягу для подъема дрона. Для этого двигатели необходимо настроить следующим образом:

Итак, нам необходимо установить двигатели и пропеллеры соответственно, как показано на рис. 2.

Электронный регулятор скорости

Каждый двигатель квадрокоптера подключен к цепи, называемой электронным регулятором скорости (ESC). Контроллер полета квадрокоптера отправляет информацию двигателям через ESC. Каждый модуль ESC должен быть рассчитан как минимум на 10 А больше, чем двигатель. Предположим, ваш двигатель будет потреблять 20 ампер при полностью открытой дроссельной заслонке, тогда ESC должен иметь номинал 30 А или более.

Номинал Kv двигателей относится к постоянной скорости двигателя (это не кВ для киловольт). Низкое значение Kv означает более низкую частоту вращения двигателя. Это означает, что потребуется более длинный пропеллер, чтобы получить достаточную тягу для подъема дрона. При более высоком номинале Kv двигателей можно использовать пропеллеры меньшего размера.

В этом проекте используются бесщеточные двигатели на 1000 кВ вместе с электронными регуляторами скорости на 30 А. Поскольку рейтинг Kv низкий, нам нужен пропеллер диаметром не менее 25,4 см, чтобы легко поднять корпус дрона F450.

В case используется меньшая рама дрона, например QAV250, с меньшими пропеллерами диаметром 12,7 см. Те же двигатели не смогут поднять дрон. Чтобы получить достаточную тягу от этих винтов, нам понадобятся двигатели с более высоким номиналом Kv, например 2000 кВ.

Радиопередатчик и приемник

В этом проекте используется комплект передатчика и приемника FlySky FS-CT6B. Они заранее запрограммированы и привязаны. Если вы хотите сменить радиопередатчик или приемник, вам необходимо сначала привязать их.

Радиопередатчик требует некоторых настроек/конфигураций для управления дроном. Во-первых, вам необходимо привязать передатчик к приемнику, что позволит вашему передатчику управлять приемником и, следовательно, дроном. Шаги и настройки привязки обычно объясняются в руководстве пользователя.

Строительство и сборка

Сначала прикрутите четыре рычага квадрокоптера к центральной раме, как показано на рис. 3. Припаяйте регулятор скорости к плате распределения питания рамы. Установите аккумулятор LiPo в середину рамы дрона. Для этого можно использовать изоляционную ленту.

Теперь установите полетный контроллер КК 2.2 посередине рамы и зафиксируйте его клеем, как показано на рис. 4. Затем закрепите моторы на рычагах с помощью винтов и прикрепите к рычагам все четыре регулятора скорости. Прикрепите к двигателям правильные пропеллеры.

Калибровка ESC

Нам необходимо откалибровать все регуляторы скорости, чтобы все двигатели запускались одновременно и развивали максимальную скорость на полном газу. Большинство полетных контроллеров имеют собственные настройки для калибровки ESC. Ручную калибровку каждого регулятора скорости можно выполнить с помощью радиоприемника и передатчика.

Для калибровки подключите двигатель к ESC, а затем к каналу 3 (дроссель RC-приемника). Удерживайте ручку газа на радиопередатчике в максимальном положении и включите передатчик. После этого подключите аккумулятор LiPo и включите ESC. Подождите двух звуковых сигналов, затем переместите стик/ручку газа в минимальное положение и подождите несколько секунд, пока не услышите три звуковых сигнала. Затем отключите и подключите аккумулятор LiPo. Медленно переместите ручку газа, и двигатели начнут вращаться. При этом один из ваших регуляторов скорости откалиброван.

Повторите те же действия со всеми остальными регуляторами скорости один за другим, чтобы откалибровать их. Собранный дрон-квадрокоптер с модулем ESC, установленным на каждой руке, показан на рис. 5.

На одном конце каждого регулятора скорости есть три провода для подключения двигателя. На другом конце ESC имеется пять кабелей: два толстых кабеля для питания (черный контакт для заземления и красный контакт для положительного) и три тонких кабеля для контактов питания +5 В, сигнала и заземления соответственно. Желтый кабель — сигнальный контакт третьего канала радиоприемника.

На стороне передатчика удерживайте ручку газа в нижнем положении и включите ее, подключив к LiPo аккумулятору. (Эти шаги требуют снятия всех пропеллеров, прикрепленных к двигателям.) Затем медленно нажимайте на ручку газа, пока не увидите, что двигатель движется по часовой стрелке или против часовой стрелки. Если по часовой стрелке, двигатель должен находиться спереди слева. Затем проведите пальцем/поменяйте местами два провода ESC и проверьте обратное направление вращения двигателя. Повторите тот же процесс со всеми двигателями и убедитесь, что их вращение соответствует направлениям, показанным на рис. 2.

Теперь вы можете прикрепить пропеллеры к двигателям.

Подключите желтый провод каждого ESC к сигнальному контакту контроллера полета. Соединения между ESC, контроллером полета и дистанционным приемником показаны на рис. 6. Подключите ESC1–ESC4 к контактам первого–четвертого ряда контроллера полета соответственно. Снова соедините контакты с первого по четвертый ряды контроллера полета с контактами с первого по четвертый столбцы удаленного приемника соответственно.

Настройки полетного контроллера

Далее нам нужно выполнить некоторые настройки полетного контроллера. Сначала опустите ручку газа в минимальное положение и включите передатчик RC. Подключите аккумулятор к дрону и включите дрон. Теперь полетный контроллер включится, и мы увидим дисплей, показывающий либо безопасность, либо ошибку на контроллере LCD.

Используя кнопки на контроллере полета, как показано на рис. 7, перейдите в меню и выберите тип компоновки двигателя с помощью кнопки «Вниз». Выберите схему четырехмоторного двигателя x, подтвердите выбор и нажмите кнопку «Назад». Обратите внимание, что блок полетного контроллера должен быть правильно прикреплен к раме F450.

Калибровка акселерометра

Поставьте дрон на ровную поверхность, убедившись, что контроллер полета устойчив и не наклонен в какую-либо сторону. Нажмите кнопку меню и с помощью кнопок вверх/вниз перейдите к опции «Калибровка Acc», как показано на рис. 8. Выберите опцию, а затем снова нажмите кнопку выбора, чтобы перейти к continue. Подождите несколько секунд, пока контроллер полета автоматически откалибровает акселерометр, а затем на дисплее отобразится «ОК, можно идти».

Диспетчер полета использует сигналы радиоприемника и передает эти сигналы вместе с сигналами стабилизации для управления дроном через входные данные пользователя элеронов, руля высоты, газа и руля направления.

На стороне приемника проверьте руль направления, руль высоты, газ и другие значения. Если какое-либо значение больше нуля, используйте опцию подстройки в удаленном передатчике. Обрежьте значение до нуля, как показано на рис. 9. Как только значение будет обрезано, дрон готов к полету.

Тестирование

Чтобы начать полет (так называемая постановка на охрану), удерживайте ручку газа в передатчике в нижнем левом положении в течение нескольких секунд, а затем медленно увеличивайте газ до максимума. На дисплее отобразится надпись «Вооружено», как показано на рис. 10. Теперь дрон готов к полету.

Чтобы посадить дрон, уменьшите газ и отключите его, переместив ручку газа в нижнее правое положение.

Ашвини Кумар Синха — любитель электроники и технический журналист EFYi