Як зібрати квадрокоптер своїми руками. Налагодження та управління квадрокоптера

Квадрокоптер являє собою літаючу платформу на радіокеруванні з чотирма безколекторними двигунами, оснащеними пропелерами. До складу таких апаратів включається літаюча многороторная платформа. У польоті квадрокоптер займає відносно поверхні землі горизонтальне положення, здатний зависнути над обраним місцем, переміщається в сторони, вгору і вниз. Наявність спеціального додаткового обладнання дозволяє квадрокоптера здійснювати практично автономні польоти.

Квадрокоптер з камерою

Цей прилад оснащений чотирма роторами, які здійснюють обертання діагонально в протилежних напрямках. Роторами управляє процесор, який повідомляє дані з трьох гіроскопів, призначених для визначення та фіксації положення в просторі у всіх трьох площинах. Завдяки акселерометру вдається зайняти абсолютно горизонтальне положення. Фіксація квадрокоптера на потрібній висоті здійснюється завдяки оснащенню бародатчіком. Прилад зміщується в просторі за рахунок того, що змінюється швидкість обертання тієї чи іншої двійки моторів. Відбувається крен квадрокоптера з його подальшим переміщенням.

Перші прилади

Цей напрям почав розвиватися в 2006 році. Розробники з Німеччини Інго Бускер і Хольген Бусс створили квадрокоптер своїми руками. Навколо нього зібралося величезне співтовариство захоплених людей - RC-моделістів, програмістів, конструкторів. У середині 2007 року квадрокоптера стали парити і цілком стійко переміщатися в повітрі. Такі прилади відрізняються від радіокерованих вертольотів в позитивну сторону завдяки гнучкості конструкції і дешевизні. Необхідне для квадрокоптера обладнання можна придбати, а далі є величезний простір для творчості. Крім цього, у випадку падіння зазвичай ремонт такого приладу обходиться набагато дешевше, ніж радіокерованого вертольота.

Як зібрати квадрокоптер своїми руками: інструкція

Раму для пристрою цілком можна зробити самостійно. Для цього буде потрібно не так вже й багато матеріалів. Серед них шматок фанери 150 х 150 мм, квадратний алюмінієвий профіль 14 х 14 мм. Промені можна прикрутити допомогою гвинтів по діагоналях квадрата. Тонку алюмінієву стрічку можна використовувати для створення посадочних лиж і утримувача для акумуляторної батареї. Кожен промінь від центру має довжину 300 мм, а кожна балка - 250 мм. Отвори для двигунів на кінцях променів можна зробити вже після складання, разметив все по двигунах.

Радіокерований квадрокоптер: список необхідних запчастин

• Апаратура Turnigy 9x.
• Керуюча плата.
• Акумулятор для апаратури.
• Силовий акумулятор на сам квадрокоптер.
• Пропелери.
• Зарядні пристрої.

Збірка квадрокоптера

Спочатку потрібно встановити керуючу плату, і постаратися помістити її максимально близько до центру платформи. Тобто тут краще все заздалегідь виміряти, щоб потім не вийшло якихось проблем з балансом та інших моментів. Отвори свердляться крізь встановлену раніше фанеру, прямо в кінці алюмінієвих променів. Довгі саморізи по металу використовуються для того, щоб прикрутити плату безпосередньо до променів. Говорячи про те, як зібрати квадрокоптер своїми руками, слід зазначити, що промені не варто свердлити наскрізь, так як тут акумулятор прилягає до них максимально щільно.

У безпосередній близькості з платою потрібно встановити приймач. Його можна закріпити за допомогою суперклею. Якщо призначення каналів у приймача в точності збігається з такими у керуючої плати, то можна зробити для них спрощене з`єднання за допомогою двох трьохжильних шлейфів.

Розміщення двигуна

Якщо міркувати про те, як зробити квадрокоптер своїми руками, то необхідно розмітити промені і просвердлити отвори під двигун. Відстань від країв до осі обертання в усіх випадках має бути в точності однаковим. Отвір, призначений для хвоста валу, який стирчить з дна двигуна, необхідно свердлити наскрізь на всю ширину квадрата, що дозволить бачити, не чіпляється Чи вал за його краї.

Розборки з проводкою

На даному етапі прийшов час провести наступні операції. Спочатку робиться «павук» з чотирьох регуляторів швидкості, а їх дроти живлення необхідно з`єднати паралельно допомогою спеціальних перехідників. Використовувати роз`ємні з`єднання варто тільки в одному місці - де здійснюється підключення батареї до «павука». Все інше необхідно спаяти, а потім затягнути в термоусадку, так як в польоті від вібрації можуть трапитися різні несподіванки. Тепер потрібно підключити сигнальні дроти драйверів відповідно до номерами двигунів на керуючої платі.

Коли все буде зібрано, можна переходити до тестування і вирішення виникаючих проблем.

Альтернативний варіант

Перше, що варто сказати тим, кого цікавить, як зібрати квадрокоптер своїми руками: не варто економити на деталях. Існує велика кількість прошивок, варіантів датчиків, готових контролерів, але в нашій статті буде описаний варіант використання Arduino Mega, прошивки MegaPirate, а також відносно дешевих датчиків.

Деталі

Для початку вам буде потрібно 4 мотора плюс 1 запасний. Пропелери теж варто взяти з запасом, має бути мінімум 2 стандартних та 2 - зворотного обертання. 4 регулятора швидкості, плюс кілька запасних. Як джерело живлення не варто брати один суперёмкій акумулятор, так як він буде тільки надавати зайву вагу пристрою. Найправильніше віддати перевагу кілька дрібних, щоб міняти їх по черзі. Рама повинна бути максимально міцною і легкою. Варіант, описаний вище, можна назвати цілком відповідним. В якості мізків і датчиків пристрою можна використовувати програмований мікроконтролер, плата - AllInOne, акселерометр, гіроскоп, керуюча арматура, акумулятори, зарядний пристрій, а також багато іншого. Під останнім слід розуміти необхідну кількість болтиков, винятково, проводочков, стяжок. Вам будуть потрібні також інструменти для роботи, такі як паяльник та приладдя для роботи з ним, дриль, а також умілі руки.

Збірка заліза та його налаштування

Якщо все, описане вище, у вас є, то цілком можна починати процеси свердління, паяння і скручування. Раму можна робити так само, як було описано раніше, а можна проявити фантазію. Але тут важливий лише один момент: стежте, щоб відстань від центру до кінців променів було абсолютно однаковим, при цьому пропелери під час обертання не повинні зачіпати один одного і центральну частину з фанери, так як на ній розміщуються всі датчики, мізки, а також камера , якщо ви побажаєте. Установку датчиків слід проводити на товстий скотч, гуму або силікон, щоб зменшити вібрацію. В середині або на кінцях променів можна закріпити пінопласт, щільний поролон або гумові маячки, які візьмуть на себе функції шасі в момент приземлення.

Датчики і способи їх добути

Найбільш простим з варіантів можна назвати купівлю готової плати з чотирма основними датчиками: гіроскопом, призначеним для вимірювання кутового ускоренія- акселерометром для вимірювання гравітації і ускоренія- барометром, який визначає висоту і утримує квадрокоптер на ній- магнітометром, який фіксує напрямок руху.

На даний момент у продажу можна знайти і такі плати, на яких окрім чотирьох зазначених датчиків є ще й GPS-приймач, активно використовуваний для автономних польотів.

Збірка мізків

Щоб процес монтажу став максимально зручним, варто все розмістити на якусь плату, яка виконує функції прототипу. Терморегулятори підключення залежить від типу прошивки, актуальною на момент збору пристрої, тому в кожному окремому випадку все слід підключати відповідно до інструкцій.

Налаштування прошивки і завантаження

Знайти потрібну прошивку на даний момент не представляє складності, тому слід завантажити відповідний архів і розпакувати його. Після того як прошивка в Arduino буде успішно завантажена, можна здійснювати закачування програми настройки, а потім замикати контакт A5 з GND. Коли програма буде запущена, в меню Option слід вибрати COM-порт Arduino, а в меню Action - AC2 Setup. Важливо, щоб настройка квадрокоптера пройшла успішно, а для цього вам необхідно чітко слідувати інструкціям, які з`являться перед вами після натискання на величезну кнопку. В одному віконці від вас буде потрібно рухати ручки на пульті до максимальних і мінімальних значень, а в іншому вікні з`явиться прохання переконатися, що прилад коштує рівно, щоб вірно відкалібрувати датчики.

Подальші роботи

Управління квадрокоптера налаштовується після калібрування. Після того як ви завершите настройку, A5 з GND можна розімкнути, а потім в меню знайти пункт AC2 Sensor, де ви зможете перевірити, чи правильно працюють датчики, у вкладці Raw Sensor. Кожен поворот плати з датчиками повинен відпрацьовуватися максимально чітко, тобто як повернули, так стрілка і стає, якщо вона не дотягує або переходить потрібне значення, то у вас проблеми або з датчиком, або з коефіцієнтами в коді.

Потрібно перевірити і роботу приймача. Робиться це в сусідній вкладці. Якщо рух рівнів правильне, то при відхиленні джойстика газу на 2 секунди вниз вправо повинен світитися червоний світлодіод. При повільному русі того ж маніпулятора вгору в лівому стовпчику має відбуватися приблизно однакову відхилення рівнів.

Результат

Коли все пройшло перевірку, можна кріпити пропелери, а потім спробувати злетіти. Для цього квадрокоптер варто розмістити подалі від себе, нахилити вниз і вправо ліву ручку, а потім повільно додати газу. Якщо прилад злетів, це дуже добре, а якщо він трясеться, то доведеться налаштовувати PID. Це здійснюється в пункті PID Config. Робиться це все в кожній ситуації індивідуально, тобто немає якогось універсального рішення. Тепер вам відомо, як зібрати квадрокоптер своїми руками.