Квадрокоптер своими руками из подручных материалов

Причины, по которым коптероводы-любители задумываются о том, как собрать квадрокоптер своими руками, бывают разными. Например, кого-то не устраивают цены, кто-то хочет установить свою камеру, которая не устанавливается ни на один подвес, другие хотят получить конфигурацию только для гонок. Да мало ли что еще!

Современные пользователи предпочитают получить исчерпывающий ответ на вышеозвученный вопрос в виде пошаговых рекомендаций. А еще лучше, если им дадут возможность это лицезреть в видеоформате. Потому что схемы и инструкции во многих случаях не полностью раскрывают всех важных деталей при сборке.

Для того чтобы понять, как сделать квадрокоптер собственными руками, давайте взглянем на общую картину, чтобы на каждом этапе сборки мы имели понимание того, сколько нам удалось уже сделать и какой объем работы нам еще предстоит. Так будет легче продолжить и закончить процесс, потому как зачастую непонимание того, сколько еще осталось работы, заставляет начинающего конструктора бросать все на полпути.

Итак, давайте сначала вспомним все ключевые компоненты летательного аппарата, которые обязательно должны быть в комплекте для сборки квадрокоптера своими руками. Первое, что приходит на ум — это конечно же, корпус дрона, на который будет надеваться вся остальная аппаратура и электроника.

Собрать с нуля корпус совсем несложно. Например, если мы посмотрим, из чего делается корпус обычных квадрокоптеров, то увидим, что производители используют в качестве материала пластик. Пластик является самым универсальным и подходящим материалом для сборки корпуса и лучей любого беспилотника.

Он легкий, что позволяет сохранять на более длительный срок заряд аккумулятора. Нельзя, конечно, сказать, что пластик — это самое надежное средство для того, чтобы уберечь мультикоптер от поломки при аварийном падении. Но если подумать в целом, даже большие самолеты, сделанные из более прочного материала, рассыпаются на обломки. Поэтому не будем такими уж требовательными к легкому пластику, основной задачей которого является, прежде всего, прочная фиксация электроники и аксессуаров внутри корпуса во время полета.

Если у вас нет возможности сделать лучи и элементы корпуса из этого материала, а также нет запасных труб или лучей от других беспилотных аппаратов, то рекомендуем обратить внимание на обычную фанеру. Не стоит, конечно, подбирать цельные листы ДВП, потому что ни одни моторы и двигатели не смогут поднять такую тяжелую конструкцию. Ищите более легкий вариант для своего корпуса.

Фанера хороша еще и тем, что в ней можно будет просверлить любое количество отверстий для улучшения аэродинамических характеристик коптера, а также для врезки в нее различных блоков коптера. Ими могут быть те же блоки для моторов и винтов, крепления для проводов и посадочных шасси, отсеки для электронных плат, батареи и видеокамеры.

После этого вам следует подумать об установке электронных и печатных плат на готовый корпус. Это позволит вам двигаться в сборке аппарата как бы от его середины. Как любят говорить в таких случаях — танцевать от печи. То есть от самого главного, что есть в квадрокоптере.

На каждом из лучей требуется сделать специальную разметку, чтобы провода и моторы установились идеально. От этого зависит то, насколько ровно и сбалансированно будет летать ваш собранный аппарат. Погрешность в пару миллиметров может привести к сильному крену или запрокидыванию дрона во время полета. Делайте точные замеры и перепроверяйте их несколько раз, прежде чем устанавливать двигатели.

В самом конце вам останется лишь установить связь между всеми составляющими дрона — провести между ними связь в виде прокладки проводки. Общие рекомендации по установке соединения читайте далее. Здесь же остается добавить, что на этом предварительная сборка дрона заканчивается. Останется проделать множество тестов на земле и в воздухе, чтобы убедиться, что вы все сделали верно и в случае ошибок, а они, поверьте, точно будут — произвести корректировку.

Далее мы расскажем вам о том, какие важные составляющие должны находиться на борту вашего коптера, чтобы вы знали, с чего, собственно, надо начинать строить свой воздушный «дом» и какие важные детали пригодятся. После этого у вас точно отпадут все вопросы наподобие «как собрать квадрокоптер самому и в домашних условиях». Как выясняется, это не так уж и сложно. Самое главное — знать структуру дрона и принципы его полета.

Что собой представляет квадролет

Для тех, кто пока еще не в теме — это конструкция, платформа, сооружение, летательный аппарат, кому как удобнее, которая (если мы говорим о платформе) управляется передатчиком. Имеет 4 двигателя с тем же количеством винтов. В сборке таких летательных аппаратов непременно присутствует летающая многомоторная платформа.

Когда беспилотник взлетает, он занимает горизонтальное положение. Как и вертолет, он способен зависать над поверхностью земли на разной высоте. Летает в разные стороны. Раньше коптеры умели летать только в сторону своего носа. В последние годы стали делать модели типа Headless, когда дрон во время полета мог резко полететь в любую из четырех сторон, не поворачиваясь в эту самую сторону своей носовой частью.

Коптер способен подниматься и опускаться, при этом он всегда остается в горизонтальном положении относительно земли. Если же на нем установлено специальное оборудование, то в некоторых случаях он может летать даже в режиме автопилота. Большинство авиалюбителей используют такие возможности, прежде всего, чтобы сосредоточиться в этот момент на аэросъемке, а не являть миру свое пилотажное мастерство.

Общий принцип работы беспилотника

Как мы говорили ранее, система является мультироторной. Эти самые роторы создают мощное диагональное вращение в противоположных направлениях. У роторов имеется так называемый управленец, собирающий информацию с трех или с шести гироскопов (количество последних зависит от конфигурации коптера) и передает ее роторам.

Гироскопы были созданы для того, чтобы автоматически определять положение аппарата во время полета и затем фиксировать его во всех трех плоскостях. При этом акселерометр делает так, чтобы коптер занял идеальное положение по горизонтали. Чтобы закрепить квадрокоптер на определенной высоте, полетная система оборудуется бародатчиком.

За счет этого происходит движение коптера, если все четыре винта крутятся одинаково. Результатом смены скорости вращения той или иной пары моторов становится наклон коптера (как его еще называют — «крен») в сторону наиболее слабо крутящихся винтов — дрон летит по горизонтали.

В большинстве случаев роторов строго четыре, но периодически вы можете встретить коптеры с шестью и даже восемью винтами. Поэтому их называют мультикоптерами, а слово «квадрокоптер» уже не будет актуальным к последним двум представителям мультироторных дронов.

Инструкция по сборке простого беспилотника

Первое, что приходит на ум при сборке собственного квадрика, конечно же, его рама. Ничего сложного с этим элементом нет. Для ее основы сойдет обычная фанера размером 15 квадратных сантиметров. Лучи приспособляются с помощью винтов по диагональной разметке вашей рамы. Луч должен быть 30 сантиметровой длины, начиная от центра коптера. Балки — 25 см. Дырки для самих двигателей отложим на конец создания корпуса, предварительно сделав разметку по движкам.

А вот и то, что пригодится для самой сборки:

Техника Turnigy 9;
Плата управляющая;
Аккумуляторы для Turnigy;
Силовой аккумулятор;
Лопасти;
Различные зарядные устройства для аккумуляторов.

Приступаем к сборке

В первую очередь устанавливаем управляющую плату. При этом разместите ее как можно ближе к центру вашей платформы. С самого начала сделайте необходимые, и самое главное, точные замеры. В этом случае аппарат не будет заносить из стороны в сторону во время полета. Используйте саморезы достаточной длины, для того чтобы прикрутить лучи к плате. Ленточка из алюминия подойдет для посадочных лыж и держания аккумулятора.

Установите приемник вплотную к плате. Чтобы установить приемник, можно использовать какой-нибудь мощный суперклей. Упрощенный вариант соединения двумя трехжильными шлейфами возможен в том случае, когда приемочные каналы по своему назначению такие же, как и каналы управляющей платы. Имейте это в виду.

Установка двигателя

Прежде чем его вставлять необходимо сделать точную разметку лучей и проделать отверстия под сам движок. Сделайте все возможное, чтобы расстояние от краев до оси вращения были эквивалентны. По крайней мере, насколько это только возможно. При установке двигателя из его дна будет торчать валовый хвост, поэтому для него нужно сделать специальное отверстие.

При проделывании отверстий для крепления сверлите на всю ширину квадрата и насквозь. Тогда вы сможете сразу увидеть, будет ли цеплять вал за края этого квадрата.

Проводка

С помощью переходников сделайте параллельное соединение 4-х проводов питания. В том месте, где батарея будет подключаться ко всем четырем проводам, нужно будет воспользоваться разъемными соединениями. В остальных местах необходима будет спайка. Затем затяните все детали в термоусадку, чтобы во время сильной вибрации (когда коптер будет летать) что-нибудь не выскочило и не отсоединилось.

Теперь займемся управляющей платой и подключим провода драйверов. В принципе, после этой операции можно сделать небольшую проверку и устранить проблемы, которые выявятся при тестировании.

Второй способ сборки квадрокоптера собственноручно

Неважно, каким способом вы будете собирать свой первый летательный аппарат, одно вам надо запомнить — не жалейте денег на детали, из которых будете собирать дрон. Только в этом случае, с большей долей вероятности, получится качественной и незначительные неточности и погрешности вам будут прощены.

При сборке квадрокоптера вторым способом мы рассмотрим пошаговый вариант сборки с использованием Arduino Mega, прошивки Мега-Пират.

Что потребуется для сборки? 5 моторов, включая 1 запасной. Приобретите также два комплекта лопастей — один рабочий, второй для запаса. Напоминаем вам, что там должно быть два обычных винта и два с обратным вращением. Регуляторы скорости. Их должно быть не менее четырех штук и, опять же, как минимум столько же запасных.

Батарею для такого дрона лучше взять меньшего размера, чтобы она не утяжеляла коптер.

Советуем использовать несколько легких и маленьких. Да, дрон будет меньше летать в течение одного жизненного цикла такого мини-аккмулятора, но при этом полет у вас будет более стабильным. Тем более, что процесс замены аккумулятора не займет много времени.

Рама для вашего квадрокоптера должна быть легкой и одновременно с этим прочной. Вспомните то, какую раму мы описали в первом случае самостоятельной сборки. Так вот, такая рама вполне подойдет и для этого варианта. Из электронной начинки необходимы будут: плата «все в одном», акселерометр, батареи, микроконтроллер, гироскоп, а также множество болтиков, винтов, проводков и различного вида стяжек. Не забудьте также про паяльник и дрель.

Когда вы убедитесь в том, что все необходимое у вас имеется в наличии, можно смело приступать к сборке. Процесс сборки можно повторить, пользуясь первым методом, который был описан выше. Самое главное, чтобы от каждого конца луча и до центра рамы расстояние было одинаковым. Проследите за тем, чтобы пропеллеры не касались друг друга и, что важно, центральной части рамы, потому что именно там будут размещаться электронные мозги вашего дрона, плюс видеокамера, которую, кстати, можно установить по желанию.

Если вы вмонтируете ваши датчики в резину или, скажем, в силиконовую массу, то этим самым сила вибрации во время работы пропеллеров будет погашена. В качестве шасси можно сделать и закрепить пенопласт на самых концах лучей. Для более мягкой посадки их можно прорезинить или прикрепить поролон.

Если вы не хотите собирать плату самостоятельно, то мы рекомендуем купить готовую. На ней уже установлено 4 датчика, гироскоп, который будет замерять угловое ускорение, акселерометр, измеряющий ускорение, барометр, отвечающий за выборы нужной высоты и удерживающий квадрокоптер именно на ней, а так же магнитометр, отвечающий за то, куда будет лететь дрон.

Как собрать дешевый квадрокоптер Arduino Uno своими руками

Если вы последуете кратким инструкциям по сборке Ардуино Уно, изложенными ниже, то на выходе вы получите беспилотный четырехлучевой аппарат с 30 минутным полетным временем, размерами 60 сантиметров (152 дюйма) от мотора до мотора. Он будет весить чуть больше одного килограмма.

Для рамы нужно использовать тонкие лучи, выпиленные из обычных деревянных досок. Приблизительная толщина одного такого луча должна составлять 1-1.5 сантиметра сверху и около 3-4 сантиметров, если смотреть на луч сбоку. Сделайте две одинаковые заготовки длиной 60 сантиметров каждая и при помощи вырезки отверстия в центре одной из них прочно закрепите оба луча между собой. Можно запаять их, склеить и так далее.

После этого, для своего удобства, вы можете покрасить лучи двумя различными цветами. Например, желтым покрасьте передние два луча, а красным или черным те лучи, которые после сборки окажутся тыльной стороной беспилотника.

Силовую плату необходимо будет установить на перекрестке вашей рамы. Она должна быть закреплена по центру, в нижней части креста. С помощью пластиковых ремешков, длину которых можно регулировать, прикрепите эту плату к корпусу с двух сторон. Этого будет достаточно, чтобы плата не слетела и стабильно выполняла свое основное предназначение. Пусть вас не смущает, что она может двигаться и смещаться со своего места на пару миллиметров или даже на 1 сантиметр.

После этого вам необходимо будет установить 4 электронных контроллера скорости от HobbyKing — вес каждого составляет всего лишь 16 грамм. Надежно прикрепите их возле края каждого из лучей. Для этого цели вполне подойдет тот же пластиковый регулируемый ремешок, с помощью которого вы закрепили силовую плату. В большинстве случаев достаточно лишь одного ремешка на каждый контроллер. Но если вы сомневаетесь в нем, то можете добавить еще один или даже два ремешка для надежности.

На конце каждого из лучей следует прикрепить специальную крышечку с отверстием, в которую вы установите двигатели и пропеллеры. В качестве фиксирующего материала снова же используйте ремешки. Закрепите крышку на совесть, чтобы не слетела при первом же запуске моторов. Кстати, электронный контроллер скорости лучше установить на верхней части луча. Так он будет лучше взаимодействовать с пропеллером и вам будет проще установить между ними соединение.

Контрольная панель, собранная из нескольких важных электронных элементов (схему сборки смотрите на иллюстрации) прикрепляется к верху при помощи пластиковых ремешков. У вашей платы должно быть по два отверстия с каждой из четырех сторон, для того чтобы надежно прикрепить ее к каждому лучу.

В конечном итоге, в центральной части вашего самодельного квадролета окажутся две платы. Одна силовая, установлена внизу крепления, вторая — контрольная панель, закрепленная в верхней части пересеченных лучей вашего коптера.

Чтобы смягчить и подавить вибрацию моторов, которые будут оказывать не совсем хорошее влияние на вашу электронику, необходимо сделать антивибрационные демпферы. Для этих целей можно использовать обычные силиконовые затычки-беруши. Они продаются в любой аптеке. Вам понадобится набор из четырех таких беруш, чтобы установить их под каждое крепление контрольной печатной платы.

Сделать это лучше следующим образом. Перед тем как вы начнете затягивать укрепляющие ремешки на каждой из четырех сторон своей платы, подложите силиконовую затычку так, чтобы она оказалась под самой платой и при этом лежала на луче. В этом случае она выполнит роль своеобразной прокладки между этими двумя жесткими элементами и сможет поглощать вибрацию.

Чтобы закрепить берушу между платой и крестовиной мультикоптера, просуньте в отверстия платы пластиковый ремешок, выровняйте берушу и затяните ремешок таким образом, чтобы он смог закрепить не только печатную плату на крестовине, но еще и прижал с двух сторон саму затычку.

Теперь приступим к установке батарей. Можно использовать два аккумулятора Zippy Compact. Емкость каждой из них составляет 3700 миллиампер часов. Если же использовать их обе, то она возрастет вдвое. В итоге мы получим 7400 мАч и почти 30 минут полного полета. Однако стоит помнить, что именно эти две батареи и станут главным грузом дрона. Их вес в совокупности будет равен 517 граммам.

Для закрепления батарей потребуется скотч и длинный пластиковый ремешок (всего один, но зато более широкий, чем те, которыми вы закрепляли детали до этого). Аккумуляторы следует прикрепить таким образом, чтобы они заняли диагональную позицию, то есть крепились не к какому-либо лучу, а сразу к обоим.

Понятно, что лучшим местом для этого будет та же крестовина в центре. Так как между контрольной печатной схемой и самой крестовиной останется свободное пространство, полученное благодаря высоте затычек-беруш, в эту щель вам как раз и надо будет просунуть ремешок, для того чтобы прикрепить аккумуляторы к конструкции.

До этого вам нужно будет положить один аккумулятор на другой, а сверху добавить обычную мягкую губку, которая используется для перевозки бьющихся деталей, провести под ними пластиковый ремешок, а сверху него наклеить прочный скотч. Это позволит закрепить ремешок на одном месте, чтобы батареи не соскользнули с него, и приклеить батареи друг к дружке. Для надежности вы можете использовать еще скотч, чтобы приклеить батареи друг к другу по краям, но это уже опционально.

Далее мы прикладываем батареи плотно ко дну корпуса, просовываем ремешок в отверстие под платой сверху. Туго его затягиваем. Если нужно, еще раз проверяем конструкцию на прочность. Губка будет также выполнять роль подавления вибрации, которая может возникнуть между лучами квадролета, аккумуляторами и силовой платой на дне конструкции.

В специальные крышки на концах лучей теперь можно установить 25-миллиметровые двигатели и надеть на них пропеллеры. Ваша рама уже покрашена в два разных цвета, для того чтобы лучше ориентироваться, где у аппарата перед, а где зад. Но для более точной ориентации можно использовать оранжевый или белый шарик для игры в настольный теннис.

Для этого от одного переднего луча до другого нужно провести обыкновенную проволоку и закрепить каждый ее конец приблизительно под контроллерами скорости. В центре проволоки уже должен находиться крепко нанизанный на нее шарик.

Все, ваш Ардуино готов к полету. Как говорилось выше, его полетный вес составил 1054 грамма. Время полета при таком весе — 30 минут и несколько секунд.

При конструкции квадрокоптера не учли наличие посадочных шасси. В принципе, они не нужны, потому что у дрона не установлена камера к его брюху, а защищать батареи и заморачиваться ради них приделыванием ног не стоит. Все, что нужно вам будет сделать, это точно рассчитать, когда истекут 30 минут полета, и вовремя мягко посадить систему на землю. Так вы убережете аппарат от случайного падения с большой высоты, ведь у вас нигде не будет датчиков, информирующих вас о состоянии уровня заряда ваших батарей.

Настраиваем прошивку

Сегодня достаточно легко найти необходимую прошивку, скачать и установить. После ее загрузки в Arduino, закачайте программу для настройки. Запустив программу, вы попадете в меню «Опции», там войдите в СОМ-порт Ардуино и в меню Экшн — АС2 Setup. Чтобы настройка квадролета получилась верной, старайтесь безукоризненно выполнять инструкции (подсказки) во время процесса установки и работы программы.

Например, в одном диалоговом окне вам предложат двигать рычаги на передатчике до самых больших и малых значений, а в другом попросят, чтобы вы проконтролировали положение коптера. Он должен стоять ровно, для точной калибровки датчиков.

Когда калибровка завершится, вам надо будет разомкнуть А5 с GND. В меню, в пункте АС2 Сенсор найдите вкладку Raw Sensor, чтобы проверить, верно ли работают датчики. При этом нужно ориентироваться на стрелку. Во время поворота нашей платы стрелка должна доходить до нужного значения. Если этого не происходит или она наоборот зашкаливает, то у вас проблемы с датчиками или коэффициентами в коде.

Передатчик проверяется следующим образом. Если уровни передвигаются как положено, то при нажатии на рычаг газа в течение пары секунд вправо и вниз у вас будет мигать красный диод. Если же двигать стик вверх, то показатели должны быть идентичными, то есть светодиод снова должен гореть красным цветом.

Взлет

Настало время взлетать. Перед этим установите мультикоптер на расстоянии примерно 10-12 метров от себя. Наклоните рычаг газа вниз и вправо. Коптер должен будет взлететь. Если же вместо этого он стоит на месте, пропеллеры работают, а он трясется, то необходимо будет настроить конфигурацию PID в соответствующем меню.

04 мая 2016

Несмотря на множество готовых моделей квадрокоптеров, представленных в интернет-магазинах, многие все равно предпочитают создание дрона своими руками. Во-первых, это позволяет сэкономить. Во-вторых, то, что ты смог сам собрать квадрокоптер, дает весомый повод для гордости, а управлять таким аппаратом намного приятнее, чем обычным покупным.

Итак, как сделать дрона в домашних условиях? Для этого есть несколько путей.

Путь первый: относительно легкий. Можно купить готовый набор для сборки дрона. Такие сегодня продаются в любом интернет-магазине квадрокоптеров. Выбор огромен, по самой разной цене и из самых разных материалов. Плюс этого решения в том, что ты получаешь комплект деталей, идеально подходящих друг другу по техническим параметрам.

Путь второй: для смелых и опытных. Полная свобода: ты самостоятельно покупаешь все необходимые составляющие.

Так выглядит их основной список:

1. аккумуляторы; 2. регуляторы скорости; 3. двигатели (по числу пропеллеров); 4. плата управления с датчиками: гироскоп, акселерометр, барометр, компас и т. д.; 5. рама (любители hand made могут и ее изготовить самостоятельно).

Преимущество этого решения — в возможности использовать уже имеющиеся у тебя детали, оставшиеся от старого квадрокоптера или лежащие «про запас».

Твой первый квадрокоптер: теория и практика

Для самостоятельной сборки идеально подходит дрон средних размеров. По желанию владельца аппарат может быть модифицирован, к нему может быть добавлена фото- или видеокамера, но общая схема сборки квадрокоптера своими руками следующая.

Первым делом необходимо определиться с размерами и конфигурацией рамы. Ты можешь купить уже готовую или изготовить ее своими руками. Преимущество последнего варианта — возможность в случае поломки починить раму самостоятельно, не дожидаясь, пока приедет запасная. В качестве материала можно использовать пластиковые трубы для проводов или квадратные алюминиевые трубки. Базовая форма — квадрат с пересекающимися лучами посередине.

На лучах рамы устанавливаются двигатели. Оптимальными будут модели Turnigy Aerodrive SK3 2822-1275, NTM Prop Drive Series 28-30S, Turnigy Multistar 2216-800Kv. Первый подойдет под регуляторы оборотов на 20 А (для квадрокоптера размером 45—50 см), другие два — под регуляторы на 30 А (для квадрокоптера в 50—60 см).

Сверху на двигатели крепятся пропеллеры — по два с правосторонним и левосторонним вращением. Их максимально допустимый размер будет обозначен в инструкции к двигателю.

К сердцевине крепится Li-Po-аккумулятор и плата управления — либо самая простая HobbyKing KK (оснащена только 3 гироскопами), либо MultiWii Lite V1.0 с 6-осевым выравниванием, либо MultiWii 328P (с 6-осевым выравниванием, барометром и компасом; наиболее оптимальна по соотношению цена/качество). Чтобы полет сохранял стабильность, контроллер необходимо виброизолировать — для этого подойдет виброизоляционная губка.

Конечно, всех тонкостей сборки из статей не узнать. Зато сделать это под руководством опытных пилотов можно на Drone Expo Show. На мастер-классах тебя научат собирать квадрокоптер и пилотировать его, а также ответят на все интересующие вопросы по теории сборки.

Первые испытания летательного аппарата мультикоптера произошли еще в 1922-ом, но только во второй декаде XXI в. этот тип компоновки начал с внушительными темпами набирать популярность. В сравнении с другими радиоуправляемыми моделями квадрокоптеры пользуются большим спросом, вероятно, потому что имеют практическое назначение: как минимум, съемка красивых кадров с воздуха.

Следуя запросам потребителей, производители наводняют рынок обилием моделей различной конфигурации с разнообразными характеристиками. Многие покупатели предпочитают RTF (ready-to-fly, готовый к полетам) наборы, которые способны подниматься в воздух после несложной калибровки.

Но легкие пути нужны далеко не всем. Особое удовольствие можно извлечь, собрав квадрокоптер с ноля своими силами. Степень сложности варьируется от наборов со всеми необходимыми деталями для сборки до самостоятельно выбора каждого компонента, проверки их совместимости, сборки и настройки собственного БПЛА.

Собрать квадрокоптер имеет смысл и при наличии специфических сценариев применения, к которым заводские модели не приспособлены. Или собрать самому аппарат для обучения полетам, который не жалко будет разбить. Подробный чертеж для этого не понадобится, достаточно эскиза, на котором отмечены все элементы.

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).

Инструментов для сборки понадобится немного – отвертка для сборки рамы, паяльник и, естественно, навыки работы с ним.

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:

Фиксатор резьбы, чтобы ни один из винтов не выкрутился от полетных вибраций.
Термоусадочная изоляция на каждое место пайки.
Полимерные затяжки-хомуты для фиксации элементов на корпусе.
Гидроизолирующий состав для печатных плат.
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.

Процесс сборки

Существует масса вариантов компоновки и конструкции мультикоптеров, но наиболее распространены именно модели с четырьмя винтами. Поэтому сборка такого квадрокоптера послужит примером для поэтапного обзора процесса сборки. В процессе можно опираться на примерные чертежи квадрокоптеров из сети или составленные самим.

1: Строим раму

Независимо от габаритов или назначения каждый дрон должен иметь раму, каркас, несущую основу. Сборка готовых рам не должна вызывать сложностей ввиду того, что они снабжаются подробными инструкциями и всем необходимым крепежом.

А чтобы собрать раму самому, придется проявить конструкторские способности. Самостоятельно изготовленная рама квадрокоптера из металла, пластика, металлопластика или дерева должна быть достаточно прочной. К примеру, толщина деревянных частей каркаса, изготовленного своими руками, должна быть не менее 30 мм. Сборка своего квадрокоптера на недостаточно прочной раме – пустые усилия, потому что он будет часто ломаться.

В любом случае на выходе должно получиться заданное количество лучей одинаковой длины, которые несут на себе моторы и крепятся к центральной несущей пластине. На ней же установлены посадочные опоры или «ноги». В некоторых вариантах компоновки ноги «растут» из-под двигателей. Все зависит от особенностей, продиктованных чертежом квадрокоптера и его рамы.

2: Монтируем силовой агрегат и пропеллеры

Двигатели, их контроллеры и пропеллеры играют ключевую роль в скорости, маневренности и других характеристиках полета. Поэтому следует выбирать продукцию брендов, тесно работающих в сфере квадрокоптеростроения, а не кого-нибудь, кто оказался в этом сегменте рынка случайно.

Моторы для одного проекта должны быть одной модели от одного производителя.

Да, движение происходит за счет разницы в скорости их вращения, но она должна быть строго контролируемой. Разношерстная компания двигателей нарушала бы баланс. Крепятся винтами на наружные концы «лучей».

После двигателей на плоскости их опор размещаются контроллеры оборотов и фиксируются стяжками. Соединение контроллеров с двигателями, также как с распределительной платой, осуществляется путем прямой пайки и коннекторов. При желании и бюджетных возможностях можно использовать контроллер 4-в-1, но тогда немного изменится схема компоновки квадрокоптера. В итоге получится почти готовый коптер, которому не хватает только полетного контроллера.

3: Устанавливаем «мозги»

Полетный контроллер, как правило, монтируется в верхней части каркаса аппарата, над распределительной платой и отсеком для батареи. Компоновку допустимо изменять, но стоит помнить, что чем ниже центр тяжести, тем устойчивей аппарат.

Для минимизации влияния вибраций на работу полетного контроллера, его монтажная площадка часто крепится на резиновые проставки или используются более хитрые системы гашения вибраций. На этапе проектирования это хорошая возможность блеснуть инженерной смекалкой, не нанеся непоправимого вреда всей конструкции.

Только после того, как контроллер будет установлен, можно размещать оставшиеся узлы и модули: ресивер от пульта управления, GPS-датчик, магнитный компас, камеру, подвес и прочее.

И только размещать на корпусе, подключение допустимо только после первичной калибровки полетного контроллера.

Различные производители выпускают разные контроллеры, пульты управление и другие компоненты. Поэтому их калибровка – сложный и вариативный процесс, достойный отдельного рассмотрения.

Я занимаюсь квадрокоптерами в качестве хобби уже почти полгода. На свой последний аппарат я навесил камеру (GoPro HD Hero 2) и видеопередатчик, и летал на нем через видеоочки - крутейшее ощущение, я вам хочу сказать. Нo техника была нe идеальной. Старая рама X525 с алюминиевыми балками была недостаточно стабильной для веса в 1.8кг, коптер в воздухе потряхивало, да и выглядело это всe достаточно колхозно. Поэтому было принятo решение строить новый квад, на собственноручно разработанной раме, с учетом всех потребностей. А потребности были следующие:

Место под всe оборудование. На новой раме должно былo быть достаточно места для камеры (без пропеллеров в картинке), передатчика, OSD, большого аккумулятора, плюс электроники управления (плата контроллера полета и GPS).
Стабильность. Рама должна быть максимально жесткой, но в то же время обеспечивать виброизоляцию камеры от моторов.
Внешний вид. Хотелось сделать коптер таким, чтобы было приятно на него смотреть, а не типичным для начинающих комком проводов и стяжек на стандартной крестовидной раме.
(Вторично) Вес. Коптер на базe X525 весил 1.8кг с камерой и батарейкой, хотелось эту цифру слегка уменьшить, заодно и приподнять время полета на одном аккумуляторе.

Пораскинув мозгами и приняв решение, как всe это будет выглядеть, я установил LibreCAD и принялся за работу.

Разработка

Вдохновением для общей формы коптера послужила рама Spidex v2 . Мне понравилось расположение компонентов в одном уровне - камера спереди, потом смещенный вперед центр, и подвешенный сзади аккумулятор. Такая схема позволяет расположить камеру так, что пропеллеры не попадают в ее поле зрения. Также они придумали хороший способ виброизоляции - камера и аккумулятор подвешиваются к двум горизонтальным трубам, которые в свою очередь монтируются на центр с помощью резиновых изоляторов. Масса аккумулятора помогает уменьшить вибрации, передающиеся нa камеру. Ну и смотрится такой коптер, на мой взгляд, очень даже прилично.

Однако полностью под мои потребности Spidex не подходил. Во-первых, в нем использованы алюминиевые трубки, от которых я уже натерпелся - гнутся они, причем даже без аварий, просто от постоянной нагрузки. Во-вторых, я использую камеру GoPro Hero HD2, одолженную на неопределенный срок у сожителя - я нe готов монтировать ее на коптер без защитного корпуса, а Spidex этого не предусматривает.

Короче говоря, от Spidex я решил использовать только общую компоновку. Раму я решил собирать самостоятельно, используя стеклопластиковые пластины и карбоновые трубы с зажимами. У знакомого дома стоит фрезерный станок, на котором можно вырезать пластины необходимой формы. Чтобы создать эту самую форму, я засел за LibreCAD, и вот что у меня получилось:

Общий вид коптера сверху

Центральные пластины и держатели камеры и аккумулятора

Удовлетворившись данным результатом, я передал чертежи знакомому, и заказал всe необходимые детали в местных (немецких) онлайн-магазинах. В частности, были куплены карбоновыe трубки (16x14мм, метровой длины, три штуки - для рамы нужны будут две, ну и про запас), зажимы для них вместе с подходящими винтами/гайками (из набора FCP HL от Flyduino), провода для прокладки через трубки к моторам, виброизоляторы (сайлент-блоки под М3), и куча всякой мелочевки.

Всю электронику я решил использовать с предыдущего коптера. Два квада мнe ни к чему, все прекрасно работает - зачем покупать новые детали? Список той самой электроники и других деталей, перекочевавших с предыдущей модели:

Моторы: 4x NTM 28-30 750kv
Контроллеры моторов: 4x HobbyKing Blue Series 30A, с прошивкой SimonK
Пропеллеры: 4x Graupner E-Prop 11x5
Плата управления: Crius MultiWii SE v0.1, с MultiWii 2.2
Аккумуляторы: Turnigy Nanotech 4S 4500mAh 25-35C
Камера: GoPro HD Hero2
Видеопередатчик: ImmersionRC 5.8G 25mW
Антенна: Clowerleaf 5.8G, DIY от умельца на местном форуме
OSD: MinimOSD с прошивкой KV Team OSD для MultiWii 2.2
GPS: Drotek I2C GPS
Радиоприемник: Graupner HoTT GR-16, под мой передатчик (MX-16)

Сборка

Через несколько дней все детали были на месте, и можно было приступать к сборке.

Сборка коптера в 23 картинках

Детали разложены на столе, сборка начинается. Порядок долго не продержался…

Для начала пилим трубки под нужную длину - 22см и 28см, все четыре пилятся из одной метровой трубки. Пилкой для металла с мелкими зубьями идет очень хорошо.

Примеряем зажимы к нижнему центру.

Центр собран для проверки, все ли стыкуется как надо. Вроде да.

Прикрутил все остальные части рамы. Похоже, что почти готово? Как бы не так.

Оси моторов нужно обрезать - они выступают с задней стороны, и мешают установке сверху трубок. Обклеиваем мотор клейкой лентой, дабы не допустить попадания металлических опилок внутрь…

… и Дремелем его, Дремелем. Дремель режет 3-миллиметровую ось как нож масло. Главное защитные очки нe забыть.

Снимаем термоусадку с контроллеров моторов, чтобы припаять новые провода.

Провода нарезаны под нужную длину. Припаиваем разъмы для моторов. По три фазы на мотор, паять надо дофига - и это всeго лишь квад.

Размещаем контроллеры на нижней полураме.

Прикручиваем мотор и проводим кабеля через трубку. Всe собирается, как запланировано!

Изолируем контроллеры новой термоусадкой, когда все кабеля на месте.

Устанавливаем контроллеры моторов на их окончательную позицию. Проводов многовато, но достаточно чисто.

Разводка проводов от аккумулятора, методом RCExplorer. Сначала собираем провода от контроллеров пучком…

… стягиваем тонкой медной проволокой…

… спаиваем, и изолируем термоусадкой. Соединение получается механически крепкое, и хорошо проводящее.

Примеряем итоговую сборку: все совпадает! Верхняя полурама еще не прикручена, просто лежит сверху.

Верхняя полурама с управляющей электроникой в центре (контроллер и GPS) и виброизолированными трубками с камерой и аккумулятором.

Видеооборудование нa нижней стороне верхнего центра: видеокабель из камеры идет в MinimOSD, там на него накладывается информация из полетного контроллера, и дальше в видеопередатчик.

Нижняя полурама готова к установке верхней. Моторы приподняты, чтобы зажимы в центре не распались, когда будут откручены временные гайки.

Устанавливаем и прикручиваем верхнюю полураму. Затягиваем гайки, соединяем всe провода…

… готово!

Результат сборки:

Вот такой коптер получился. Единственное, чем я недоволен - это вес. Облегчить конструкцию не удалось, за счет зажимов для трубок и огромного количества винтов с гайками общий вес поднялся до 1950 грамм. Однако это еще вполне в рамках мощности привода - мои сомнения были полностью развеяны во время первого полета.

Первый полет

Ощущения от первого полета: фантастика! Коптер стоит в воздухe как вкопанный, отлично управляется как визуально, так и через FPV. Время полета на одном заряде - 14 минут, и запаса мощности хватает с лихвой для вполнe комфортабельного полета и маневрирования. С настройками контроллера я еще слегка поковыряюсь - GPS работает плохо (позицию практически не держит, return-to-home не работает), да и PID-параметры надо подстроить (убавить P по оси крена, чтобы избавиться от видимых в видео легких поперечных вибраций).

В общем и целом, проект удался. Коптер я буду активно использовать для полетов и съемок в ближайшие недели.

Любые вопросы, комментарии и т.д. приветствуются.

$("h1").addClass("shares_block"); $(document).ready(function(){ if($("a.rss").length) $("a.rss").after($(".share.top")); else $("h1").before($(".share.top")); })

Главная причина того, что люди интересуются сборкой квадрокоптеров является желание сэкономить на покупке оригинального устройства. Однако это не единственная причина. Многие интересуются этим вопросом, поскольку хобби управления БПЛА перерастает в нечто большее, например, в участие в гонках квадрокоптеров, а выиграть в них возможно только максимально часто практикуясь, и дорабатывая конструкцию своего летающего дрона.

Сборка готового комплекта

Больше всего шансов собрать своими руками квадрокоптер у тех, кто действительно этого желает. Чтобы эту задачу упростить до элементарной сборки необходимо обзавестись соответствующим комплектом деталей. Их стоимость в разы ниже, чем у квадрокоптеров в стиле RTF. Причина этому то, что на плечи пользователя возлагается не только сборка конструкции, но и прошивка, калибровка и точная настройка устройства. Главным преимуществом таких комплектов является то, что подбирать мощность моторов, чипов и веса корпуса не приходится.

Также нет смысла беспокоиться о сбалансированности конструкции, что непосредственно влияет на поведение устройства в воздухе. При этом квадрокоптер будет обладать всеми запланированными характеристиками, включая скорость и время полета. Выбирая комплект, можно выбрать, будет квадрокоптер монолитным или разборным, т.е. модульным. Последний вариант больше заинтересует тех, кто хочет иметь достаточно габаритную, но в то же время легко переносимую модель. Стоит отметить, что подобные модели зачастую имеют весьма агрессивный и малопривлекательный дизайн.

Все потому, что в состав комплекта не входит внешний корпус, который выполняет и защитную и декоративную функции. Последовательность сборки подобных конструкций указывается в инструкциях, прилагаемых к комплектам деталей. Обычно сборка таких квадрокоптеров начинается с установки на экзоскелет, выполненный из пластика, металла или карбона, комплектных моторов. Вслед за ними устанавливаются PIN-кабели, выполняющие роль регуляторов мощности для установленных моторов. Далее на корпусе закрепляется приемник сигнала и главный мозговой центр – управляющий модуль.

В завершении сборки устанавливается аккумулятор, фиксаторы, светодиоды и прочие модули, отличающие модель от прочих. На этом пошаговая сборка заканчивается, и начинается все самое интересное, а именно процесс прошивки устройства, его калибровка и тонкая настройка, которая в зависимости от производителя комплектующих может составлять от получаса до трех часов. Важно, чтобы на момент прошивки аккумулятор был полностью заряжен. В противном случае этот процесс может завершиться неудачей.

Сборка из подручных материалов

Как ни прискорбно, но все же собрать полностью из подручных материалов полноценный квадрокоптер не получится. В любом случае придется закупать комплект из деталей. Но их можно покупать и не целым комплектом, а взять лишь самые необходимые. К ним относятся моторы, винты, управляющая плата с приемником и аккумулятор.

Это все что необходимо для того чтобы просто поднять квадрокоптер в воздух и управлять им с помощью аппаратуры. Для того чтобы в воздухе этот набор комплектующих элементов не развалился на куски, требуется закрепить их на прочном, но легком корпусе. Сделать его можно из подручных материалов. В ход может пойти все что угодно, начиная от палочек для мороженого до пластиковых крышек и бутылок.

Что касается дополнительных покупок, то понадобится также приобрести аппаратуру, поскольку без нее управлять собранным устройством будет чрезвычайно сложно. Схему квадрокоптера можно найти в сети, либо придумать самостоятельно. При создании корпуса, стоит помнить о полетных качествах, равновесии, устойчивости и легкости конструкции.

В противном случае устройство может превратиться не в БПЛА, а в ползающий мини вентилятор с дистанционным управлением. Дорабатывать созданную конструкцию можно будет бесконечно, поэтому при первой сборке можно особо не стараться, чтобы в процессе работы не потерять интерес.

Чтобы техническая часть была максимально сбалансированной без применения сложных расчетов, можно воспользоваться небольшой хитростью. Можно выбрать конкретную распространенную модель и заказать под нее комплектующие материалы из базового списка. При заказе важно правильно указать детали. Так, в списке заказа должны присутствовать по 2 мотора правого вращения, и левого вращения.

В пару к ним должны быть соответствующие винты – правосторонние и левосторонние. В противном случае устройство не будет функционировать. Всегда существует вероятность того, что при сборке деталей могут попасться бракованные заготовки, поэтому некоторые можно заказать даже в двойном экземпляре на случай замены. В отличие от заводских kit-наборов, описанных выше, из обычных деталей голыми руками и отверткой собрать такое устройство не получится. Придется поработать с паяльником, клеевым пистолетом, изолентой и двусторонним скотчем.

Только таким способом удастся получить желанный квадрокоптер. После того, как будет получена рабочая модель, ее можно будет модернизировать по своему усмотрению. Добавить антенны, светодиоды, биперы (пищалки) и прочие детали, увеличивающие функциональность домашнего кварокоптера.

Пошаговая сборка квадрокоптера своими руками: главный совет

Прежде, чем с головой кидаться в сборку собственного квадрокоптера, оцените, не отрываясь от реальности, свои силы. Учитывайте не только умение работать со столь опасным инструментом, как паяльник, но и финансовые возможности, т. е. какую сумму на комплектующие к квадрокоптеру вы сможете потратить без ущерба для личного бюджета. И только после этого приступайте к активной деятельности.

Купить отличные квадрокоптеры вы можете в - бесплатная доставка по России и СНГ, хорошие цены!