Как самостоятельно собрать квадрокоптер — азы для начинающих. Что нужно знать, чтобы собрать дрон своими руками

Плата управления квадрокоптером - MultiWii NanoWii ATmega32U4 , подсоединяется к компьютеру по usb, позволяет заливать настройки и конфигурации.

Аккумулятор - Nano-Tech 2200 30C , лучше брать сразу пару, так как выезжать ради полетов на одном аккумуляторе быстро надоедает. Я обычно с собой на выезд беру не менее 4-х аккумуляторов.

Зарядное устройство - HobbyKing Variable 6S 50W 5A , зарядник необходим для перезарядки аккумулятора.

Кроме этого потребуется аппаратура радиоуправления квадрокоптером. Я предпочтение отдаю Turnigy 9x , это наилучшее соотношение цена/качество. Дальность радиоуправления около 800-900 метров. Приемник идет в комплекте с передатчиком.

Соединители платы управления с приемником Turnigy 9x , они позволяют легко соединить приемник и мозги квадрокоптера.

«Силиконовые» провода для удлинения питания моторов - красный , черный - взять пару штук того и другого.

Сборка радиоуправляемого квадрокоптера своими руками

Для начала надо определиться - будете использовать стандартную раму или решите изготовить свою.

Покупная рама удобна, но в случае поломки придется ждать, пока приедет запасная деталь. Самодельная рама квадрокоптера собранная своими руками позволяет починить поломку за 20-30 минут, но требует дополнительной работы при изготовлении квадрокоптера.

Наиболее простым вариантом является использование пластиковых труб для проводки проводов. Они легкие и достаточно прочные. К тому же можно купить и поворотные части и крепления к стене, которые подходят для крепления электродвигателей к раме.

В результате получается очень прочная конструкция которая позволяет возить не только электронику самого квадрокоптера, но и камеру для видеосъемки с квадрокоптера.

Вот видео по сборке квадрокоптера из таких труб.

Можно сделать и раму из алюминиевых квадратных трубок.

Для такой постройки вы можете скачать чертежи квадрокоптера . Кстати, эта конструкция рассчитана на полеты с фотоаппаратом, именно по этому у нее такие длинные «ноги».

Подключение электроники квадрокоптера

Вся электроника собирается как на картинке ниже.

Настройка квадрокоптера

Настройка квадрокоптера требует изучения инструкции, просто подключить и полететь не получится. Необходимо загрузить ПО для «мозга» квадрокоптера с сайта, выбрать конфигурацию квадрокоптера, настроить параметры и залить все это по USB в плату управления.

Тут лучше всего обраться к профессионалам, прочитать форум по квадрокоптерам или попросить настроить того, кто уже разбирался с подобной настройкой.

Дело в том, что прошивки выпускаются достаточно часто, а каждая прошивка весьма сильно отличается от предыдущей. Так что рассказывать как настраивать на текущей особого смысла не имеет.

Как научиться летать на квадрокоптере

Лучше всего начать летать на небольшом квадрике, который умещается на ладони. За счет малого веса он не ломается при падении.

Таким простым квадрокоптером, который можно подключить к передатчику Turnigy 9х является Q-Bot Mini, для него есть хороший обзор .

Конечно, дополнительная покупка мелкого квадрокоптера немного накладна, но, летая на таком вы научитесь управлять и сможете летать на большом квадрокоптере с камерой без падений! А мелкую игрушку всегда можно будет подарить ребенку.

Ну и на последок, небольшое видео полета на квадрокоптере, запись с камеры.

Первый квадрокоптер, как известно, появился в 2006 году. Собрали дрон германские разработчики Бускер и Бусс, причем сделали это сами. И началось: многие инженеры по всему миру загорелись идеей создания собственных моделей квадрокоптера. Есть такие умельцы и сегодня. Хотите собрать свой квадрокоптер и вы. А иначе стали бы читать сейчас этот материал?

С чего же начать чтоб сделать квадрокоптер своими руками?

1. Рама. Ее можно сделать без особого труда из пластиковых труб небольшого диаметра, используемых в прокладывании канализационных и иных коммуникаций. Можно изготовить раму из куска фанеры. Понадобится квадрат 110 на 110 мм. Кроме того, потребуется алюминиевый профиль (квадратный). Лучи (длиной по 495 мм) прикрепляются винтами по обеим диагоналям получившегося квадрата. Возможна покупка готовой рамы (рис. снизу).\

Из алюминия невысокого профиля можно сделать посадочные «лыжи» коптера. Из него же можно соорудить держатель для аккумулятора.

2 . Далее потребуются аппаратура, допустим Turnigy 9XR , управляющая плата и аккумулятор для аппаратуры. Плюсом к тому необходимо приобрести силовой Li — Po аккумулятор (для самого квадрокоптера), пропеллеры, устройство для подзарядки аккумуляторов.

3 . Первым делом устанавливается управляющая плата - в центральную часть платформы из получившегося куска фанеры или карбона. Делается это в пазы, непосредственно просверленные в алюминиевой основе через фанеру.

4 . Рядом с платой устанавливается приемник (можете сделать это при помощи суперклея). Далее сверлятся отверстия для крепления двигателя. При этом нужно учитывать, чтобы расстояние от края до оси во всех четырех случаях было равным.

5 . Затем необходимо сделать «паука» из проводов - от регуляторов скорости. Проводку требуется соединить параллельно с помощью соответствующих переходников. Разъемы при этом можно использовать в том месте, в котором подключается аккумулятор к «пауку».

6 . Все требуется спаять, сделать термоусадку, подключить провода (сигнальные). Для начинающих это будет большой проблемой.

7 . Можно тестировать получившийся квадрокоптер.
Умельцы, которым уже доводилось успешно собирать квадрокоптеры, советуют не экономить на комплектующих. Особенно важным это замечание является сейчас, когда на рынке представлено немало различных микроприборов, в том числе контроллеров и датчиков. Каждый может использоваться при собственноручном производстве дрона, но не каждый может оправдать ожидания разработчика.

Самый простой вариант - приобрести готовую плату с уже установленными датчиками (гироскопом, акселерометром, барометром, магнитометром).

Для чего они нужны?

Гироскоп необходим для контроля углового ускорения, акселерометр замеряет гравитацию, барометр отвечает за набранную высоту, а магнитометр - за направление движения. Сегодня на рынке представлены платы, в которых есть также и GPS-принимающие.

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.

Если у вас нет времени на сборку или просто терпения, советуем почитать .

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.

Почитав на хабре статьи про самодельные квадрокоптеры и после того как я увидел видео снятое с AR.Drone в планах на будущее появилась идея сделать самодельный FPV квадрокоптер, AR.Drone не устраивал ценой в 350$ примерно(я тогда еще не знал что свой получится куда дороже), тем что радиус действия небольшой, нестабильностью вне помещений,и то что он не open source и я не могу влиять на алгоритм его работы.

С тех пор прошел примерно год, за это время я практически на занимался ничем связанным с Arduino и прочей электроникой, хотя понемногу покупал разные электронные штуки интересные.

И вот буквально недавно оказалось что один из моих знакомых решил собирать квадрокоптер, и я решил что пора и мне.

Требования к квадрокоптеру: FPV(first person view(вид от первого лица)) то есть управление с земли не смотря на модель, а смотря только на экран, fail safe - в случае потери сигнала от пульта нужно чтоб он не падал комом, а спокойно сел, или летел к месту взлета. GPS - достаточно интересно запрограммировать какую-нибудь миссию для него, и смотреть за выполнением. Время полета на одной зарядке > 10 минут. Дальность действия примерно километр.

Список необходимого

GoPro Hero3

GoPro у меня уже была(использовал в качестве ) так что не пришлось тратиться.
ЦЕНА: 300$
Купить GoPro Hero3

Turnigy 9X

Эта легендарная(своей дешевизной, хорошим качеством и функционалом для таких денег) аппаратура радиоуправления у меня тоже была куплена заранее, но я ей еще не пользовался, лежала пылилась.
Она поставляется с ресивером и трансмиттером или без них, у меня с ними, но для нашего квадрокоптера нужны будут другие(с fail safe), так что можно купить урезанный вариант, хотя я не жалею о покупке полной версии, т.к. вставить другой приемник сюда не сложно, а цена различается всего на 4$.
Питается она от 12в, которые можно обеспечить 8-ю пальчиковыми батарейками, но лучше использовать LiPo аккумулятор, я немного прогадал с размерами, и мой аккумулятор приходится крепить двусторонним скотчем, но внизу я даю ссылку на аккумулятор который отлично впишется в батарейный отсек. Нужно следить за полярностью (минус слева, плюс по центру) т.к. можно не туда воткнуть и спалить аппу.
По умолчанию она идет без подсветки экрана, поэтому лучше сразу докупать подсветку за 5$.
И прошивка с которой она поставляется оставляет желать лучшего(я сам не в курсе, но очень многие прошиваются на прошивку ER9x, которая проще в понимании и более функциональна) я тоже буду прошивать, даже не попользовавшись стандартной прошивкой, и для этого нужен программатор. Цена: 54+5(подсветка)+10(LiPo)+4(программатор)+24(доставка)=97$
Купить Turnigy 9X
Купить Turnigy 9X (без ресивера и трансмиттера)
Купить подстветку
Купить LiPo
Купить программатор

FrSky DJT 2.4Ghz Combo Pack for JR w/ Telemetry Module & V8FR-II RX

Приемник и передатчик для Turnigy 9x с fail safe (его еще не купил, но надо будет для того чтоб уверенно отлетать и не бояться потери сигнала)
ЦЕНА: 40+6(доставка)=46$
Купить FrSky DJT 2.4Ghz Combo Pack for JR w/ Telemetry Module & V8FR-II RX

LiPo 2200mAh 3S 25C

Аккумулятор который будет стоять в квадрокоптере(еще не купил, закажу вместе с FrSky)
ЦЕНА: 10,68$ + доставка
Купить LiPo 2200mAh 3S

Рама RCT Spider FPV Quadcopter Frame W/ Landing gear

Раму можно конечно сделать самому, но т.к. они не сильно дорогие, и внешне смотрятся очень хорошо, я решил купить. Выбор пал именно на эту т.к. в ней вроде достаточно места для всего что запланировано, и еще останется на будущие доделки, к ней удобно крепить GoPro, и по моему лучи и лопасти не будут попадать в кадр, или будут но минимально.
ЦЕНА: 29$
Купить раму

Пропеллеры 12 Pairs Carbon Reinforced 10x4.5" Counter Rotating Propellers

Пропеллеры покупал просто дешевые и подходящие по размеру(в инфо к раме написано 9~12" propeller) к тому же тут есть переходники под разные моторы.
ЦЕНА: 27$
Купить пропеллеры

Моторы 2830/11 1000KV Outrunner Brushless Motor

В моторах особо не разбираюсь, смотрел чтоб к раме подходили (в инфо по раме сказано 28, 35 series motor), такие же моторы купил мой знакомый. Они были разной мощности от 750KV до 1300KV, решил взять середину. ЦЕНА: 11x4=44$
Купить моторы

Контроллеры моторов SK-30A SimonK Firmware Multicopter Speed Controller ESC 30A

Контроллеры такие купил мой знакомый и я тоже их выбрал, чтоб в случае чего вдвоем разбирались решали проблемы. Да и на хабре кто-то хвалил их.
ЦЕНА: 12,5x4=50$
Купить контроллеры моторов

Кабель для контроллеров моторов JST to 4 X 2mm Bullet Multistar ESC Quadcopter Power Breakout Cable

Просто для того чтоб не паять и выглядело симпатично.
ЦЕНА: 2$
Купить кабель для контроллеров моторов

Провода 18AWG Silicon Wire Red (1Meter), 18AWG Silicon Wire Black (1Meter)

Не знаю где в Беларуси можно купить провода нормальные, поэтому на всякий случай заказал красный и черный по 2 метра.
ЦЕНА: 1*2+1*2=4$
Купить красный провод
Купить черный провод

200pcs 10cm 2.54mm 1pin Male to Female jumper

Для подключения датчиков и приемника радиосигнала может пригодиться
ЦЕНА: 10$
Купить Male to Female jumper

20 Pairs 2 mm Bullet Banana Plug Connector

Для подключения аккумулятора и моторов могут пригодиться
ЦЕНА: 3,5$
Купить 2 mm Bullet Banana Plug Connector

Полетный контроллер AIOP V2.0 ALL IN ONE PRO Flight Controller

Полетный контроллер покупал такой же как и знакомый, т.к. цена и функционал устраивают. А решать проблемы проще вместе будет.
Планируется ставить на него MultiWii
ЦЕНА: 49$
Купить AIOP V2.0

AIOPIO Board (Input / Output module)

Не знаю что это особо, но т.к. цена не большая и может быть эта штука мне пригодится решил взять. Подозреваю что тут выведены пины дополнительные на которые можно цеплять еще датчики и прочее. И вроде телеметрию на пульт можно будет передавать блягодяря ей и FrSky.
ЦЕНА: 4$
Купить AIOPIO Board

u-Blox CN-06 GPS Receiver V3.0

GPS приемник который поддерживается MultiWii
ЦЕНА: 30$
Купить u-Blox CN-06

Подстилки под платы Gyro / Flight Controller Mounting Pad (10pcs/bag)

Что то типа двустороннего скотча который еще немного вибрации сглаживает.
ЦЕНА: 1$
Купить Flight Controller Mounting Pad

7A UBEC

Т.к. для AIOP нужны 5v а моторы у нас 12 вольтовые, нужно понизить напряжение от 3s аккумулятора до 5 вольт(тот что я купил возвращает 5,25) т.к.

Всем мозгочинам , мозгопривет! С давних пор человек мечтает о полете, свободном парении в небе, но пока это не достижимо, хотя…попробуем это немного исправить и сделаем своими руками простой квадрокоптер.

KK2.1
Это, наверное, первое, что вы найдете при поиске контроллера полета в Интернете. Он основан на AVR микроконтроллере, имеет ЖК-дисплей, который позволяет запрограммировать его без подключения к ПК, а также MPU6050 в качестве датчика. Запрограммировать его можно с помощью собственной прошивки, но для этого понадобится ISP программатор AVR, так как он не имеет выходов на плате. Еще он дешев, требует ручной настройки и прекрасно подходит для опытных пилотов.

KKMulticontroller
Это что-то уникальное в линейке контроллеров! В его основе Atmel AVR (168p), что хорошо, вот только думаю контроллер больше не поддерживается, так как их сайт закрыт. Возможно они перешли на 32-битные квадрокоптеры или что-то еще. Сам контроллер устарел, использует Murata Gyros для ориентации положения в пространстве, датчики не взаимосвязаны, гироскоп аналоговый, для настройки используются навески на стрелы, то есть все просто, но старо…

Для своей мозгоподелки я взял OpenPilot CC3D из-за простоты его настройки.

Шаг 7: Пульт управления

Управляется самоделка , естественно, беспроводным пультом управления. Их выбор достаточно большой, от дорогих — Futaba, Spektrum, до дешевых — Turnigy и Flysky.

Количество каналов пульта означает количество передаваемых сигналов управления, нам нужно как минимум 4 канала:

Дроссель
Yaw (вращение относительно оси Z)
Pitch (вращение относительно оси Y – ось проходящая через левую и правую стороны)
Roll (вращение относительно оси X — ось проходящая через перед и зад коптера)

В дальнейшем, для использования на квадрокоптере-самоделке видеокамеры понадобятся еще каналы, поэтому я выбрал 6-ти канальный Flysky. Это дешевый пульт, но для полетов большой дальности он не подходит. Итак, по своим бюджетным возможностям выбираем пульт для поделки .

Шаг 8: Монтаж контроллера полета

Пульт и контроллер полета выбраны, осталось закрепить этот контроллер на раме квадрокоптера, добавить батарею и приступить к калибровке мозгоподелки . Сверху рамы крепим контроллер на хомуты-стяжки, при этом стрелка на контроллере расположена по оси X. Еще момент, для гашения вибраций моторов между рамой и контроллером помещаем обычную губку.

Шаг 9: Подключение и настройка электроники

По инструкциям подключаем контроллер полета, регулятор скорости и пульт управления. И поможет вам в этом следующее видео:

А если у вас пульт Flysky, то и это видео:

Шаг 10: Тестирование

Прежде чем приступить к первому полету, нужно протестировать все компоненты, используя систему контроля OpenPilot GCS. Она имеет дисплей, с помощью которого удобно тестировать датчики и остальные компоненты. Итак, снимаем пропеллеры и с пульта проверяем функционирование всех частей самоделки .

Я еще проверил диапазон пульта размещая квадрокоптер рядом и на значительном расстоянии. А правильное функционирование пропеллеров можно узнать по характерному звуку при их вращении.

Шаг 11: И наконец: полет

Квадрокоптер, в принципе, опасное устройство, которое при неправильном использовании может нанести серьезный ущерб, поэтому будьте осторожны и ответственны при работе с ним!

К низу рамы подвешиваем батарею, подключаем ее и располагаем поделку на открытом месте. Затем с безопасного расстояния от квадрокоптера начинаем постепенный запуск мозгоподелк и. Если вы чувствуете, что поделка при подъеме сваливается, плывет в сторону, то откорректируйте это навесками на соответствующие стрелы. Добившись стабильного подъема, проверьте, как квадрокоптер реагирует на команды пульта, и настраивая значения PID, получите желаемый отклик.

А теперь поздравляю, в с нуля создали своими руками собственный квадрокоптер!