3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Квадрокоптер на Arduino своими руками

Уверен, что большинство читающих эту статью уже знают, что такое квадрокоптер. Если нет, привожу краткое описание этих замечательных устройств.

Квадрокоптер — это летающее устройство с четырьмя «ногами», на каждой из которых установлен мотор с пропеллером. Квадрокоптеры по своей сути схожи с вертолетами, но перемещение, поворот, наклон у них обеспечивается за счет синхронной работы четырех пропеллеров. Кроме того, у квадрокоптеров существует такое понятие как “pitch” (“тангаж”) – поворот вокруг продольной оси. Для того, чтобы стабилизировать полет квадрокоптера, два пропеллера вращаются в одно направлении (по часовой стрелке), а два — в противоположном направлении (против часовой стрелки). Благодаря этой возможности — зависать в одном положении в воздухе, квадрокоптеры в первую очередь используются для фотографии с воздуха и видеосъемки. Конечно же, квадрокоптеры и остальные подобные устройства со множеством двигателей, используются в спасательных операциях, полицией, военными и т.п. В последнее время стоимость компонентов для производства квадрокоптеров значительно уменьшилась и многие компании принялись за их производство. Купить готовое изделие на сегодняшний день не составит проблем.

Итак, вы уже немного сориентировались, что такое квадрокоптер, давайте теперь перейдем к краткому описанию процесса его изготовления.

Первое, что было сделано: гуглинг по магазинам в поисках компонентов, которые нам понадобятся для его изготовления.

В большинстве случаев используются микроконтроллеры и безщеточные (вентильные) моторы. В качестве контроллера было решено использовать Arduino, так как это идеальная платформа с точки зрения цены. Первая проблема, которая возникла — безщеточные двигатели. Помните, мы ведь ориентируемся на бюджет в 60 $. А стоимость одного безщеточного двигателя, который можно использовать в нашей конструкции квадрокоптера, колеблется в диапазоне от 20 $ до 60 $! Кроме того, использование этих моторов предполагает установку дополнительных контроллеров — speedcontrollers. Так что было решено использовать щеточные двигатели. Габариты нашего квадрокоптера небольшие, так что были куплены моторы с относительно маленьким крутящим моментом. Гугл подсказал, что квадрокоптеры с подобными приводами существуют. Найденные моторы могут поднять до 55 грамм веса, что нас вполне устроило. Следующий шаг — решение проблем стабилизации моторов с помощью гироскопов и акселерометров. Гироскоп — это устройство, которое использует гравитацию Земли для определения угла наклона (ориентации) в пространстве. Классическая конструкция гироскопа состоит из свободно вращающегося диска, который называется ротором. Ротор установлен на оси, которая расположена по центру большего, более стабильного колеса. При вращении оси ротор остается в статичном состоянии, которое соответствует центру гравитации. Акселерометр же представляет из себя компактное устройство, которое используется для измерения ускорения. Когда объект выходит из состояния покоя (начинает двигаться) акселерометр фиксирует вибрации, которые возникают при этом движении. В акселерометрах используются микроскопические кристаллы, которые генерируют напряжение при ударах. Это напряжение снимается и формируется значение ускорения. Эти два сенсора обязательны в квадрокоптере. Именно на основании их показаний формируется управляющий сигнал, который регулирует скорость вращения двигателей для обеспечения крена, перемещения или стабилизации нашего квадрокоптера.

Цена: 960 рублей

  • Купить плату квадрокоптера можно тут .

Достоинства MultiWii Lite V1.0 — небольшие размеры, всего 40х40 мм и вес 9 грамм. В комплекте идет программатор для подключения к USB порту компьютера.
Эта плата управления квадрокоптером идеально подходит для изготовления небольших квадрокоптеров своими руками.

Шаг 2: Паяем полетный контроллер

Нужно будет поработать немного паяльником, но ничего сверх сложного в этом нет. Если вы посмотрите на полетный контроллер, то увидите что места, куда нужно припаять проводку от моторов уже отмечены.

И возможно вы уже знаете, что у квадрокоптеров два мотора двигаются по часовой стрелке, а два против. Очень важно чтобы моторчик, который двигается по часовой стрелке был установлен напротив другого такого же. То же самое касается и моторчиков, которые двигаются в обратном направлении.

Читать еще:  Стол с огневой и пескоструйной обработкой своими руками

На контроллере уже есть немного паяльного олова, но этого может не хватить, так что используйте свое если посчитаете нужным.

Какие есть варианты?

Итак, рассмотрим все возможные варианты приобретения или самостоятельного изготовления маленького летательного аппарата, годного как в качестве игрушки, так и для выполнения вполне серьезных задач. Квадрокоптер в полете

Ready to fly (готовый к полету)

Под определение попадают все квадрокоптеры, продаваемые в собранном состоянии. После покупки, для их использования достаточно подать питание на узлы аппарата и пульт радиоуправления. Самый простой способ приобщения к пилотированию.

Almost Ready to Fly (почти готовый к полету)

Товарная номенклатура подобных моделей весьма велика. Производитель может представлять как все необходимые детали в наборе, так и только некоторые части дрона. К примеру, раму или контроллер работы двигателей. Сборка и покупка недостающих полностью осуществляется силами владельца такого комплекта.

Приобретение подобного квадрокоптера рекомендуется начинающим пользователям. Он позволит ввести человека в основы создания летательного аппарата, при этом достаточно прост в сборке. Один из вариантов комплектов сборки

Полная сборка с нуля

Один из самых интересных вариантов, с относительно низкими затратами труда и времени. При выборе компонентов летательного аппарата производят расчеты в зависимости от желаемых характеристик и доступной номенклатуры в продаже.

Имеется в виду, к примеру, что для большого квадрокоптера нужны и габаритные, а также мощные запчасти. Их характеристики непосредственно зависят от планируемого веса дрона. Чем крупнее рама – тем больше масса аппарата, а значит, он должен быть оснащен более высоко оборотистыми двигателями, крупными пропеллерами, а также соответствующей системой питания всей силовой и обычной электроники на борту.

Важной деталью служит и выбор контроллера, который управляет всем этим хозяйством. Он задает скорость вращения винтов, не допуская перекосы аппарата во время полета. К его функциям относится и управление движением дрона, в зависимости от команд оператора на земле. Один из видов полетных контроллеров

Не лишним будет контроль характеристик передатчика пульта и устанавливаемого приемника в аппарат. Чем они мощнее, тем на большем расстоянии можно управлять квадрокоптером.

Ну и в конце, навесное оборудование. Без него дрон – не более чем летающая игрушка. А вот смонтировав на его раму камеру с передатчиком, можно найти квадрокоптеру более практичное применение.

Опять же, важна дальность беспроводного функционирования подвеса, его потребляемая мощность (а значит и запас хода батарей всего аппарата). Управляемая камера, с настраиваемым увеличением и яркостью, также даст свой плюс к использованию дрона.

Самодельный дрон из подручных материалов

Сделать квадрокоптер такого типа, с нуля, относительно несложное занятие. Многие его части можно выполнить из подручных материалов. В нем не много элементов конструкции, которые обеспечивают функциональность аппарата:

  1. Несущая рама. Собственно, «корпус», к которому крепятся двигатели с подъемными винтами, аккумуляторы, системы управления, контроллер и подвесное оборудования. Может быть как покупной, так и изготовленной самостоятельно из дерева, ПВХ труб, пластмассы или алюминия. Единственные к ней требования – легкость и прочность.

Конструкция рамы бывает Н и Х образной для четырех винтов, или многолучевой с большим их количеством.

  1. Подъемные винты. Приобретаются уже готовые или изготавливаются самостоятельно. Могут обладать любым количеством лопастей и углами их наклона. Каждый вид конфигурации пропеллера дает свои плюсы и имеет определенные минусы. К примеру, большее количество лопастей приведет и к увеличению расхода батареи, но тяговая функция у них лучше.

В процессе полета, вращение винтов происходит в разных направлениях, чтобы избежать эффекта авто раскрутки аппарата. Противоположное вращение винтов коптера

  1. Сами двигатели, по количеству лучей квадрокоптера. Мощности каждого из них должно хватать для необходимой скорости раскрутки винта с целью возникновения подъемной силы у дрона. Существуют редукторные, без коллекторные и щеточные варианты. Первые обеспечивают большую скорость раскрутки, но греются в процессе работы. Вторые считаются лучше подходящими для беспилотников. Третий вариант наиболее дешев, но и достаточно часто выходит из строя из-за износа щеток на коллекторе.
  2. Полетный контроллер. Основное управляющее устройство БПЛА. В своей сущности он – мини компьютер, поддерживающий необходимую частоту оборотов на каждом винте, чтобы не допустить перекосов аппарата. Он же управляет процессом перемещения, замедляя винты одной стороны квадрокоптера и ускоряя другую, чтобы добиться небольшого угла наклона дрона в ту сторону, куда требуется произвести движение. Информацию о текущем положении он получает от специализированных сенсоров – GPS, компаса и акселерометра.
    В самодельных конструкциях можно использовать Arduino или любой другой универсальный микроконтроллер с дополнительными модулями необходимых датчиков.
Читать еще:  Имитация кирпича – своими руками

Контроллер полета дрона

  1. Электронный регулятор скорости (ESC). Посредник между контроллером и двигателем. Именно он задает необходимое питание для нужной скорости вращения.
  2. Приемник и передатчик. Первый устанавливается в дрон для получения команд от оператора с земли. Второй — в пульт, оснащенный двумя джойстиками, с помощью которых и управляют квадрокоптером. Полученные сигналы преобразуются в команды для контроллера, который уже обеспечивает последовательность действий по их выполнению.
  3. Защита винтов. Казалось бы, второстепенная вещь, но без этого кожуха вокруг пропеллера, при любом столкновении он выйдет из строя.
    Некоторые варианты несущей рамы подразумевают такое расположение винта, которое убережет его при аварийной ситуации. В таких случаях отдельная защита не нужна.

Защиты винтов дрона

  1. Аккумуляторная батарея достаточной емкости, чтобы обслуживать питание всех компонентов летательного аппарата в течение требуемого времени. Для этой части устройства очень важен вес, который непосредственно зависит от ее типа. К примеру, литиевый намного легче, сравнительно с аналогичным той же емкости на основе свинца.
  2. Навесное оборудование. Самая «вкусная» часть квадрокоптера. Непосредственно от него зависит сфера применения летательного аппарата. Конечно же, как и для всего установленного, тут важен вес.
    Кроме того, обязательно нужно уделить внимание потребляемой мощности навесным оборудованием, обеспечив необходимую подачу энергии от отдельного источника или увеличив емкость центрального аккумулятора БПЛА.
    В качестве добавочных устройств зачастую используются различный крепеж для транспортировки грузов или видеокамеры с передатчиком изображения.

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.

Читать еще:  Диспенсер для бумаги своими руками

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.

Советы

Перед сборкой квадрокоптера своими руками советуем ознакомиться с советами профессионалов (тех, кто не раз делал дроны сам), ведь для начинающих это будет не так уж и просто:

  • Первый «дрон» не должен быть с камерой для фото- или видеосъемки, он – ваша первая работа, задача которой – взлететь, уверенно держаться в создухе и не сломаться при первом же полете;
  • Не гонитесь за масштабами. Лучше построить менее крупный и громоздкий, но рабочий квадрокоптер;
  • Старайтесь использовать минимум соединений и дополнительных элементов. Множество датчиков и контроллеров оправдано далеко не во всех случаях,
  • Если вы все же решились сделать квадрокоптер своими руками с камерой, то знайте, что для высокого качества картинки потребуется основание более крупных размеров. «Усадить» её на устройство намного сложнее, да и в целом конструкция с ним становится менее устойчивой и крепкой.

Будем благодарны Вам, если поделитесь с друзьями:

Всех приветствую на своем сайте. Мое хобби — дроны. Здесь я описываю модели, их характеристики, делюсь новостями, выкладываю инструкции. Вступай в наше сообщество любителей дронов в Контакте.

  1. Aosenma CG035 квадрокоптер со своими плюсами и минусами.

Опубликовано 28 Мар 2017 17:55 © Всё о квадрокоптерах

olgus

Всех приветствую на своем сайте. Мое хобби — дроны. Здесь я описываю модели, их характеристики, делюсь новостями, выкладываю инструкции. Вступай в наше сообщество любителей дронов в Контакте.

Добавить комментарий Отменить ответ

Все права защищены. Копирование материала строго запрещено. © 2015-2019
«Политика конфиденциальности»

Как сделать квадрокоптер для человека своими руками

Дрон для человека — пока что крайне редкий, небезопасный и дорогостоящий вариант для самостоятельной сборки. Общедоступных инструкций того, как самому в домашних условиях сделать квадрокоптер с огромной подъемной силой, пока не существует, поскольку обладателей таких аппаратов очень немного.

Однако краткий алгоритм создания грузоподъемного дрона можно описать, опираясь на стандартную схему.

Для сборки самодельного большого квадрокоптера подойдет только металлическая рама из стали, карбона или прочного алюминия. Другие конструкции просто не смогут поднять всю электронику и владельца дрона.

Болты для скрепления элементов рамы должны быть рассчитаны на нагрузку свыше 100 кг

Установка моторов и регуляторов оборотов

Двигатели для мощного квадрокоптера своими руками устанавливаются на лучах силовой рамы. Принципиальное внимание нужно уделить их производительности — суммарная тяга должна быть не меньше 120 кг. Добиться такого показателя реально при помощи восьми бесколлекторных моторов на 3 кВт каждый. К двигателям необходимо докупить регуляторы не менее 80 А. Детали соединяют между собой при сборке проводами, а к раме крепят исключительно на прочных винтах.

Для мощного дрона лучше брать моторы средней производительности со сниженной собственной массой

ёСборка системы управления

Плата с процессором в квадрокоптере для человека должна поддерживать регулировку оборотов пропеллеров, стабилизацию и смену направления. Ставят ее, как и во всех случаях, на центральной площадке, закрепляя винтами в просверленных отверстиях, и соединяют с моторной частью и приемником сигнала.

Аккумуляторов для коптера понадобится сразу несколько, и они должны обладать максимальной мощностью. Батарее придется питать восемь производительных моторов и к тому же поддерживать дрон в воздухе на протяжении хотя бы десять минут. Чтобы конструкция не получилась слишком громоздкой, при сборке проще связать аккумуляторы в съемный ранец, который сможет надеть на спину владелец.

Управление дроном для человека проводится с обычного пульта самим оператором

Посадочные ноги дрону для человека не пригодятся. Но понадобится предусмотреть в конструкции прочный подвес с лямками, который будет отвечать непосредственно за удержание оператора.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector