Квадрокоптер своими руками; пошаговая инструкция по сборке

Перед началом стоит вспомнить – а какие же есть способы получить свой квадрокоптер? На самом деле их пять.

RTF (ready to fly) – Просто купить готовый коптер. Тебе останется его просто достать из коробки и запустить в полёт. Это хороший вариант, если тебе не интересны эти конструкторы, и ты хочешь просто удовлетворить свою потребность в БПЛА. Однако, это далеко не так весело, как оставшиеся варианты.

Комплект «всё включено»

Такой комплект подойдёт тем, кто хочет сделать дрон своими руками, но не собирается часами разбираться в документациях, калькуляторах и прочих тонкостях. Там всё так-же рассчитано производителем и подогнано. Нужно только собрать и настроить. Если ты сейчас выбираешь свой первый квадрокоптер, то это определённо твой выбор.

Комплект ARF

ARF (Almost Ready to Fly) – Тут всё слегка сложнее. Бывают разные степени «готовности». Где-то нужно докупить контроллер, а где-то в комплекте идёт только рама коптера. Собрать квадрокоптер, настроить и откалибровать придётся самому. Вариант для тех, кто хочет углубиться в тему и поковыряться в своём БПЛА.

С нуля

Это выбор продвинутых юзеров. Строить коптер с нуля — значит самостоятельно подбирать оптимальные компоненты, разрабатывать и изготавливать раму и так далее. Это сложный, но очень интересный путь, особенно, если не брать готовый модуль управления, а попытаться использовать Arduino или raspberry pi.

Из подручных материалов

Мы не ищем лёгких путей. Дедушкин гараж, алиэкспресс и помойка электроники – наш выбор. Путь боли, ПВХ труб и хардкора, но в результате ты получишь полностью самодельный квадрокоптер. Тут полный простор для фантазии, а все необходимые комплектующие и чертежи квадрокоптеров можно найти в интернете.

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.

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.

Шаг 1: Инструменты и материалы

1. Лего
2. Паяльник
3. Пластиковые фиксаторы

Детали для Hubsan X4 я заказал на Banggood.com что вышло даже дешевле чем покупать на ebay. Вот что понадобится:

1. Полетный контроллер Hubsan 107l или 107c (берите 107l если планируете установить на дрон LED лампочки, 107c если хотите установить камеру)

2. 4 двигателя (типа hollow cup) на 7мм.

3. 4 винта (и если хотите, возьмите один два про запас)

4. Аккумулятор на 3.7 вольта + зарядное устройство.

5. Пульт управления Hubsan

Пульт стоит не мало, если у вас его нет, то возможно выгоднее будет купить старый дрон rtf hubsan x4 и разобрать его на части.

Кстати, если вы совсем новичок, не знаете с чего начать, и этой инструкции вам будет не достаточно, вы можете просмотреть 3 абсолютно бесплатных видео курса , на которых вместе с преподавателем вы сможете собрать и запрограммировать своих первых роботов на Arduino и Raspberry. Дерзайте!

Как собрать квадрокоптер своими руками: инструкция для начинающих

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

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.

Программа для Arduino

Программа, которая выложена здесь, стабилизирует квадрокоптер и позволяет ему зависнуть в стабильном состоянии. Программа является основой для дальнейшего управления и перемещения квадрокоптера. Помимо основной программы вам надо будет скачать библиотеку Arduino PID по этой ссылке.

Можете почитать по поводу ПИД-регулирования на Вики, если вы не знакомы с этими регуляторами. PID класс для Arduino использует три входа: заданное положение, измерение и выход. Выход зависит от текущего положения и измерений. ПИД-регулятор старается изменить выход таким образом, чтобы измерения соответствовали заданному положению. В алгоритме используется интересная математика. Алгоритм ПИД-регулирования старается отработать таким образом, чтобы значения оставались максимально стабильными.

В нашем алгоритме для стабилизации используется два ПИД-контроллера: один для тангажа и другой для крена. Разница в скорости вращения пропеллеров 1 и 2 будет такой же как и разница в скорости пропеллеров 3 и 4. Аналогично для пар 1,3 и 2,4. После этого ПИД-регулятор изменяет разницу в скорости, выводя тангаж и крен в нуль.

Не забудьте проверить какие цифровые пины с Arduino идут к моторам и соответственно изменить скетч.

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.

Важно! Если сборка квадрокоптера в домашних условиях планируется впервые, то при покупке лопастей не стоит экономить. Нужно внимательно изучать приводимую производителем разницу в массах отдельных пропеллеров в комплекте. На практике, покупая набор лопастных блоков дороже всего на 10% от средней цены, можно избавиться от работ по балансировке системы.

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:

• система взаимодействия по радио или Wi-Fi каналу;
• GPS для ориентирования и движения по маршруту;
• схема позиционирования, работающая не в 2, а в 6 и более степенях свободы;
• система автоматического гашения инерции, позволяющая дрону висеть полностью неподвижно и сразу останавливаться при поступлении команды баз паразитных раскачиваний.

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.

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.