Старт в света на дроните или как да си направим квадрокоптер?

Статията ми от преди 2 години “как да стартираме в света на дроните“ копирам директно от стария ми блог с малки корекции. Надявам се все още да е полезна 🙂


Мултикоптерите или често наричаните дрони стават все по-популярни в последните години, а и още по-достъпни. Желаещите да полетят такъв дрон стават все повече и повече. Има две възможности: да си купиш готов или с малко повече усилия и четене да си направиш сам. В тази статия ще се опитам да обясня за направата на собствен квадрокоптер и само накратко ще засегна възможностите за закупуването на готов квадрокоптер.

Първи вариант: купуване на готов квадрокоптер

Този вариант е по-скъпият от двата възможни, но и по-лесният. Не всички имат желанието да сглобяват нужните части, да четат кое как става, а и не винаги имат времето за това. Приоритет е летенето и често желанието за снимане на видео от въздуха. Минус на готовите дрони е, че всичко е преконфигурирано както производителят е решил. Актуален пример е най-новият снимачен коптер на компанията DJI, Inspire 1 при който докато не се актуализира софтуерът, не може да бъде ползван.

След като споменах DJI, трябва да се спомене може би един от най-разпространените квадрокоптери, а именно техния насочен към обикновените потребители DJI Phantom. Актуалната версия в момента е Phantom 2. Дизайнът му е много добър, моторите са добри и радио-управлението е компактно. Не съм тествал такъв дрон, но до колкото знам се лети сравнително лесно. Минус на тези модели е полетният контролер (flight controller или FC), модел DJI Naza, който понякога кара квадрокоптерите да отлетят и да избягат от управлението на съдържателя му. Коптерът има възможност за монтиране на стабилизираща люлка на която да се монтира камера, примерно GoPro Hero. А вграденият GPS позволява извършването на мисии или с други думи да направи полет по предварително зададени координати. Цената без допълнителните екстри е около 1.000 лева.

DJI_Phantom_2

По-професионални решения за сериозна въздушна фотография са споменатият вече DJI Inspire 1 и DJI Spreading Wings S900. Цената на тези два дрона обаче е доста сериозна. DJI Inspire 1 също така е оборудван с 14 мегапикселова камера, както и възможност за директно видео от коптера върху таблет или смартфон в реално време, накратко FPV. Цената на DJI Inspire е около 6.000 лева.

DJI_Inspire

Точно кои онлайн магазини в България предлагат коптерите на DJI не съм проверявал, но DJI Phantom 2 може да се поръча от Amazon.

Има и много по-евтини варианти за готови дрони от други китайски производители, но те влизат по-скоро в сегмента играчки. Подходящи са за подарък (за мъже 🙂 ) или когато искате квадрокоптер до примерно 100 лева. Лично съм пробвал мъникa CX-10 и Pocket дрона. Беше много забавно, но не може да се сравни с истинските машини, които съм сглобявал. Има и малко по-големи квадрокоптери с камери като SYMA X5C, но и те си остават клас играчки. Във форума по моделистика има една тема и мнения за точно този модел.

Втори вариант: сглобяване на квадрокоптер

Лично за мен по-интересният и забавният начин да стартираш с мултикоптерите беше направата на собствен. Предимство е, че можеш да избереш дизайна, всеки един от нужните компоненти, крайната цена и многото натрупани знания в сферата на електрониката. Ако сте решили вече, че искате да поемете по този страхотен и забавен път, продължете да четете.

От къде да започнете? Първо е хубаво да решите каква е целта с която ще ползвате квадрокоптера. Искате само да летите? Или искате и да снимате не-комерсиални видеа отвисоко? Ако пък искате нещо по-професионално за работа, разликата е принципно в по-големите размери и тегло и нужните по-качествени части. Все пак не искате да качите камера за няколко хиляди лева на ненадеждна машина…

Моят първи квадрокоптер беше голям, сравнително най-евтино възможният и летеше. Колко стабилно и хубаво летеше е съвсем друг въпрос. Но независимо от всичко чувството беше невероятно!

Първият ми съвет към всички, които сега започват и не искат квадрокоптерът за работа и сериозно видео, е да не се хвърлят на големи коптери. Първо компонентите са по-скъпи. Нужно е голямо пространство за тях, за да не го блъснеш в нещо или недай Боже в някой. Тук е мястото да поясня, че тези машини не са играчки и са опасни. Перките може да откъснат пръст или да причинят сериозни наранявания ако не се внимава. Моят съвет е за квадрокоптери с големина 350мм. Това е разстоянието между два от моторите по диагонал. Примерният размер на перките при такъв коптер ще е 8 инча. Ако сте приели съвета ми е време да изберем подходящата рамка на която ще се монтират частите.

Рамка до 350мм:

Моята първа рамка беше голяма както споменах (X525), като с времето си направих своя първа със собствено нарязани алуминиеви тръби боядисани в черно, а след това дигитално начертана и изрязана от CNC машина. Ето за ориентир как започнах аз преди 3 години:

IMAG0445IMAG0300

Тъй като от тогава насам ползвам само лично направени рамки нямам особен поглед какво се предлага на пазара и на какви цени. Това което набързо ми попадна:

Непрепоръчителен, но много евтин пластмасов вариант са рамките тип F330. Некачествената пластмаса пренася много вибрации от моторите към полетния контролер (FC) и е пречка за стабилен квадрокоптер.

Особено в последната година станаха модерни QAV250 тип рамки. Малки са и се използват за т.н. FPV Racing. Лети се бързо и с видео предавател, като пилота вижда картината от камера монтирана на квадрокоптера. В тази статия пуснах безплатни CAD файлове за цялостна акро рамка, SG Acro v1.1.

На следващите снимкa може да видите как изглежда сегашния ми FPV квадрокоптер:

IMG_9871

Мотори:

За квадрокоптера са ви нужни 4 броя безчеткови мотори (Brushless motor). Качеството при моторите може да варира ужасно много. Проблемът с евтините мотори е лошият баланс, който предизвиква много вибрации и износване. Ако не разполагате с голям бюджет и все пак искате да вдигнете нещо във въздуха за начало и евтините мотори са вариант.

Изборът на подходящ мотор е комбинация заедно с избора на перки/витла и избора на батерия. В зависимост от батерията, дали дву, три или четири-клетъчна (2S, 3S, 4S) напрежението е различно. От там и оборотите с които се върти моторът са различни. Простичко казано една и съща тяга на мотора може да се постигне или с по-високо напрежение и малки витла или по-ниско напрежение, но по-големи витла.

Ако сте избрали да правите примерно 350мм квадрокоптер и ще ползвате 8 инчови витла трябва да видите в описанието на дадения мотор каква тяга има той с такива витла при 3-клетъчна и при 4-клетъчна батерия. Ако моторът на 50% има примерно тяга от 250грама с 8 инчови витла и 3-клетъчна батерия, то общата тяга би била 1000грама. Хубаво е теглото на коптера в такъв случай също да не надвишава тези 1000 грама, тоест да виси във въздуха на 50% газ.

Аз започнах с евтини Turnigy D2830 1000kv мотори. 8 инчовите перки на 3-клетъчна (3S) батерия не даваха много много тяга, но като цяло летеше добре. Добри мотори като цена/качество биха били SunnySky X2208 или по-малките SunnySky X2204S. Може би най-добрите, но и по-скъпи мотори са  T-Motor MN2208 1100kv. *уточнение: тези KV означават оборот на волт. Колкото по-голяма стойност KV толкова оборотите на волт ще са повече. По-малките като размер мотори имат по-висока стойност на kv. На моите дрони ползвам T-Motor MN2206 2000kv.

Спиид контролери (ESC):

Така наречените спиид контролери се избират първо спрямо мотора. Ако моторът максимално дърпа ток с големина 10А (ампера), то е хубаво спиид контролера да е поне 12А. За гореизброените мотори с 8 инчови перки и 3S батерия, 12А ESC биха били окей, но за по-сигурно може да се вземат 20А.

За по-добра реакция на спиид контролерите има специален софтуер за мултиротори, който им се инсталира: SimonK firmware или BLHeli. Абсолютно необходимо не е, но е много желателно. Ако не ви се занимава или ви се струва сложно, има и спиид контролери които заводски си идват с един от тези софтуери. Хубавото на някои е също, че си идват и със запоени златни конекторчета и можете директно да ги свържете към моторите, без да се налага да запоявате.

Примерни:

  • HobbyKing BlueSeries 12A или BlueSeries 20A. На моите коптери използвам тези 12А, но задължително след като им инсталирам SimonK фирмуера.
  • HobbyWing XRotor 10A или  XRotor 20A. Имат инсталиран специален firmware за мултикоптери и запоени 3.5мм конекторчета. Реакцията на контролерите е може би дори по-добра от горните.
  • Afro 12A или Afro 20A. Имат инсталиран SimonK firmware и 3.5мм конекторчета. Качеството е добро, но са малко по-скъпички.

Важно е също и следното: някои от ESCтата нямат интегриран така наречения BEC (пише или No BEC или OPTO). Това си има своите преимущества и недостатъци, но означава, че ще ви трябва такъв външен. Той ще захранва полетния контролер с постоянни 5V. Недостатък е, че струва още няколко долара и заема място. Предимство е, че е по-добър от вградените.

Витла:

Освен размерът е важен и материалът. Има пластмасови, дървени и карбонови витла. Дървени не съм ползвал, а и трудно могат да се намерят за квадрокоптери. Пластмасовите за начало са добре, защото са евтини. Карбоновите са здрави и не се огъват толкова, но са и скъпи. Важно е витлата да бъдат балансирани, за да не причиняват вибрации. В Youtube има достатъчно клипове как се прави, но изисква търпение.

Полетен контролер (flight controller/FC):

Разнообразието при полетните контролери също както при моторите е голямо. Има различни по големина, възможности и цена такива.

Полетен контролер CPU (процесор) възможност за GPS поддържане на височина изпълняване на мисии цена
KK2.1.5 8bit Atmega не не не 22 $
OpenPilot CC3D 32bit STM да не не 12 $
Naze32 Acro 32bit STM да не не 21 $
Naze32 Full 32bit STM да да не (все още) 28 $
Crius /AIO MegaPirateNG 8bit Atmega да да да 44 $
APM 2.6 8bit Atmega да да да 35 $
Pixhawk 32bit STM да да да 129 $

Аз започнах с по-предната версия на KK2.1.5, но бих препоръчал в момента Naze32 заради 32битовия му процесор и лесната настройка директно през web браузъра Chrome. Full версията разполага с барометър за поддържане на височина и компас. Софтуерът е с отворен код и се развива постоянно. Лично на мен оригиналният софтуер на CC3D бордът не ми допадна много въпреки добрият интерфейс.


Update 30.08.2015: Възможно е на полетния контролер CC3D да бъде инсталиран CleanFlight софтуера, благодарение на който, CC3D става почти идентичен на Naze32. По темата може да прочетете в статията за двата контролера. Към днешна дата, CC3D е предпочитаният от мен контролер с CleanFlight firmware.


Crius, APM и Pixhawk работят със софтуера ArduCopter, който е доста развит и предлага също много възможности, включително изпълнението на мисии. Лично аз ползвам Pixhawk отново заради 32битовия процесор, възможностите за автономни мисии и бъдещето развитие на софтуера за него.

Радио управление:

Без много да се чудя мога да препоръчам Turnigy 9x, известно и като FlySky. Апаратурата върши всичко необходимо, включен е и приемник, а и цената е невероятна. Възможностите за ъпгрейдване могат да я направят още по-добра. Ако пък искате още от начало страхотна радио апаратура изберете Taranis X9D Plus.

Кабелчета/конектори и батерия:

Готови кабели за свързване на спиид контролерите към батерията тук. Може да вземете за начало батерия между 1300mAh и 2200mAh. В зависимост от теглото на дрона трябва да имате между 12-17минути полетно време.


Как да сглобите самите части, ако сте избрали такива които нямат нужда от запояване не е много сложно. За точното свързване може да погледнете статията, която бях написал преди година въпреки че е на английски. Помощ и още съвети и гледни точки може да намерите и във форумите за моделистика или да оставите коментар под статията.

Leave a Reply