Как устроен дрон? Что нужно для сборки квадрокоптера своими руками, пошаговая сборка Собрать дешевый квадрокоптер

04 мая 2016

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.

Квадрокоптер - очень интересная игрушка для взрослых. Она является настоящим воплощением новых технологий на рынке развлечений.

Заказать квадрокоптер можно без проблем в Китае, на том же Алиэкспресс, электроника к нему - доступна по цене. Управлять таким летуном будет совершенно несложно, ведь для отточки навыков существуют разные симуляторы. Но давайте рассмотрим и вариант, как собрать квадрокоптер своими руками, который обойдется недорого.

Итак, все запчасти придется все-таки заказывать в китайцев, вот их список:
Во-первых, необходимо купить двигатели. Их понадобиться 4 единицы. Модель D2822/14 1450kv .
Также необходимы регуляторы оборотов, их тоже понадобиться 4 штуки. Рекомендую модель Turnigy Multistar 30 Amp Multi-rotor Brushless ESC 2-4S .
Также необходимы пропеллеры левого и правого вращения. Модели Slow Fly Electric Prop 9047 SF CCW (4 pc - Green) и 11x4.7SF соответственно.

Для регулятора Multistar понадобится кабель для разводки с разъемом подключения 3,5 мм. Модель (ХТ60 на 4 X 3.5мм) .

Управлять квадракоптером можно будет при помощи платы MultiWii NanoWii ATmega32U4 , которой дистанционно можно будет управлять по ПК через порт USB.

Также требуется обеспечить питание устройства - возьмите несколько аккумуляторов Nano-Tech 2200 30C . Почему несколько? Чтобы не разочаровываться, когда заряд закончится и вы могли продолжать наслаждаться полетами. Если хотите работать на открытых местностях - возьмите не менее 4-х единиц. К аккумуляторам надо и зарядник, рекомендуем марку HobbyKing Variable 6S 50W 5A .

Для радиоуправления требуется устройство Turnigy 9x - оно лучшее по соотношении цены и качества. Устройство сделает возможным управление квадрокоптером на дистанции до 900 м. Вместе с передатчиком вы покупаете и приемник, он идет в одном комплекте.

Для соединения платы с приемником используются соединители Turnigy 9x .

Также потребуются дополнительные шнуры для удлинения соединения с двигателем, возьмите несколько цветов кабеля, чтобы потом легче было соединять.

Перед тем, как сделать квадрокоптер своими руками в домашних условиях, необходимо продумать, будете ли вы покупать раму, или сделаете ее самостоятельно.

Если не хочется долго морочиться, то можно раму и купить. Только учтите то, что при поломке придется все равно заказывать детали к ней.

Рама для квадрокоптера своими руками - это возможность ликвидировать поломку в течение получаса, она не требует дополнительной работы при изготовлении квадрокоптера.

Для того, чтобы провода не ломались, используйте пластиковые трубы. Они усилят провода, сделав конструкцию более долговечной. Можно купить крепежи к стене, можно и поворотные части. В результате может получиться довольно стойкая конструкция, которая сделает возможным не просто перевозку электроники, это будет сделанный квадрокоптер с камерой своими руками.

Посмотрите видео сюжет о сборке рамы для квадрокоптера из труб.

Видео: сборка бюджетного квадрокоптера своими руками

Ну что друзья хватит читать про и пускать слюни на красивые картинки и потрясное видео снятое дорогущими коптерами. Мы с вами тоже кое что можем, даже если не заработали на летающих монстров. Давайте построим себе продвинутый и маневренный, многофункциональный квадрокоптер. Для этого не заморачиваясь на суперсложности возьмем и соберем из готового китайского набора.

Это будет квадрокоптер на раме 450 с полётным контроллером APM (Arducopter). В комплект кита входит:

В видеоролике вы найдете подробнейшую видео-инструкцию по сборке квадрокоптера и подключению электроники. Советы и рекомендации по выбору источников питания и дополнительного оборудования. Автор подготовил для вас подробное и наглядное пособие по первоначальной прошивке и настройке контроллера управляющего коптером APM.
В частности очень подробно описан весь процесс настройки и калибровки APM, от калибровки самого АРМ до настроект пульта управления коптером. В качестве пульта управления автор предлагает взять надежный и проверенный FlySky i6. Видео полностью охватывает весь процесс сборки и настройки квадрокоптера с камерой, своими руками с нуля от распаковки кита до первого полёта!

Основной набор комплектующих для сборки коптера

Скидки от 10.5% до 30% на покупки с Aliexpress!

• Возврат суммы скидки на карту http://epngo.bz/cashback_index/d366a
• Скидочный плагин для браузера http://epngo.bz/cashback_install_plugin/d366a
• Двойные скидки на АлиЭкспресс

Мини дрон - квадрокоптер на дистанционном управлении можно очень просто сделать дома. Использовать его можно для игр и как макет для изучения работы дрона. Конструкция содержит минимальное количество деталей, а на постройку уйдет 15 минут времени или чуть более.
Наша простая модель не имеет ни регулировку скорости вращения двигателей, ни изменения направления полета. Она не умеет практически ничего, кроме того как подниматься в воздух вверх и опускаться по нажатию кнопки. Но если вы хотите, то вы можете в дальнейшем собрать более серьезный вариант и доработать всеми возможностями какими хотите.

Понадобится для сборки Дрона

А также: палочки от мороженного, пистолет с горячим клеем, паяльник с припоем и флюсом.

Подробнее о деталях для сборки квадрокоптера

Пульт с приемником для дистанционного управления можно позаимствовать из игрушки, к примеру из сломанной машинки или купить - . Главным условием должно быть то, чтобы вся электроника исправно работала от напряжения 3,7 В.

Аккумуляторная батарея 3,7 В взята от старого мобильного телефона, ее так же можно приобрести - . Там можно выбрать еще гораздо меньшие варианты.

Мини двигатели для летающих моделей можно купить - .

Пропеллеры так же придется приобрести - . Они должны подходить к двигателям. Так что лучше их взять вообще комплектом - .

Изготовление Дрона - квадрокоптера

Итак, первым делом соберем такую решетку из четырех палочек для мороженного. Фиксируем все горячий клей. Это будет основная рама нашего мини квадрокоптера.

Аккумулятор приклеиваем таким же способом к раме.

Приклеиваем четыре двигателя с пропеллерами в углы решетки.

Теперь нужно сделать ножки, на которых будет стоять дрон. Разрежем две палочки от мороженного пополам.

Прикрепим к основанию.

Добавляем приемную плату ДУ. Вывода всех двигателей соединим параллельно.

Подключаем провода двигателей к выходу платы ДУ.

Подключаемся к аккумуляторной батареи.

Проверка. Удерживаем дрон от подъема и нажимаем на кнопку пульта ДУ. Если пропеллеры всех четырех двигателей закрутились - все работает исправно.

Выходим на открытую местность, ставим наш квадрокоптер и проверяем работу. Дрон должен взлететь в верх без особых проблем.

Если пропеллеры закрутились, а конструкция не взлетела, проверьте уровень заряда аккумулятора. Если все в норме, нужно облегчить конструкцию. В принципе, мощности таких четырех мотором должно хватить с запасом.

Во время постройки рекомендую как можно больше экономить общий вес, чтобы дрон был максимально легок. Так что лейте меньше клея, отрезайте максимально короткие провода и т.п.Более подробную инструкцию по сборке игрушки смотрите в видео.
Андрей Иванов / 08.11.2016

У каждого человека, начинающего всерьез интересоваться дронами, возникает желание узнать о том, как они работают и летают..

Из каких частей состоит дрон?

Современные модели дронов могут иметь как простую конструкцию, предназначенную в основном для развлечений, так и состоять из сложных составных элементов, позволяющих превратить эти летальные аппараты в по-настоящему профессиональные устройства.

Несмотря на то, что внутреннее устройство дрона может отличаться от модели к модели, его базовые составляющее всегда неизменны. В общем виде каждом дроне можно выделить следующие части (см. рисунок ниже):

Двигатели

Регуляторы оборотов

Пропеллеры

Полетный контроллер

Основные элементы дрона. Источник: rc-like.ru

Рама дрона

Рама является основой дрона, к которой прикрепляются все составляющие его элементы. Главная задача разработчиков при изготовлении рамы – превратить дрон ударопрочное, легкое и долговечное устройство.

Рама дрона. Источник: kvadrokopters.com

Для изготовления рамы обычно используются полимеры или прочные, но легкие сплавы. Помимо этого, активно применяется карбон, стекловолокно и другие материалы, которые смогут обеспечить максимальную жесткость конструкции.

В основном рама состоит из многих деталей (реже цельной), что позволяет добиться большей маневренности аппарата и легкости в управлении. Также в ней имеются отверстия, через которые прокладывается электропроводка. Она соединяет пролетный контроллер со всеми остальными частями дрона.

Полетный контроллер

Полетный контроллер - это «мозг» дрона. Он запрограммирован на обработку различных сигналов, поступающих с дистанционного пульта оператора и установленных на нем датчиков. Чем больше сигналов контроллер может обрабатывать, тем более универсальным является дрон. При помощи шлейфа полетный контроллер соединен с каждым из четырех двигателей, что позволяет подавать на них управляющие сигналы (запрограммированные команды).

Соединение полетного контроллера с составными частями дрона. Источник: kvadrokopters.com

Поскольку от работы полетного контроллера зависит стабильность всего полета, то при создании дронов разработчики активно применяют различные методы, позволяющие эти элементы максимально виброизолировать. Как правило, чем лучше виброизолирован контроллер, тем стабильнее будет летать дрон. В последнее время полетные контроллеры высокого класса выпускаются уже со встроенной виброизоляцией.

К полетному контролеру подключается набор различных датчиков (GPS, гироскопы, барометр, акселерометр и т.д.), которые передают ему свои показания. Обратная связь с оператором осуществляется через установленные на корпусе специальные передатчик. В зависимости от полученных показаний оператор изменяет параметры полета дрона. Если полетный контроллер дрона достаточно «умен», то он, исходя из показаний датчиков и алгоритмов зашитой в него программы, может самостоятельно изменить параметры полета беспилотника, не прибегая при этом к помощи оператора.

Окончательный состав полетного контроллера зависит от стоимости дрона. Наиболее простые дроны могут лишь контролировать вращение двигателей в зависимости от поступающих команд, в то время, как наиболее продвинутые могут, например, самостоятельно вернуться в точку запуска. Базовый состав полетного контроллера следующий:

Главный процессор – отвечает за обработку команд

Гироскоп – датчик определения положения дрона в пространстве

Борометр – устройство, определяющее высоту положения аппарата

Акселерометр – устройство, анализирующее ускорение устройства в трех плоскостях (x, y, z).

Стрелка направления – указывает направление, в котором должен лететь дрон (находится в одном из углов основания платы)

GPS-навигатор – определяет местоположение дрона

Wi-Fi. – для связи с внешними устройствами (планшетом, смартфоном, ПК)

Двигатели квадрокоптера, пропеллеры и регуляторы оборотов

Каждый двигатель (их всего 4) присоединяется к одному пропеллеру и приводит его в движение со скоростью, генерируемой регуляторами оборотов. Регулятор оборотов задает скорость, исходя из команд, поступающих от полетного контроллера.

Пропеллеры дрона

Стоит отметить, что пропеллеры и двигатели являются самыми быстроизнашиваемыми частями дрона, поскольку при его полете основная нагрузка ложится именно на них. При этом в случае возникновения различных аварийных ситуаций, включая падения беспилотников, открытые части конструкции, к которым как раз и относятся пропеллеры, ломаются первыми. Поэтому новичкам разработчики дронов рекомендуют покупать аппараты, оснащенные специальной защитой пропеллеров. Это могут быть дуги или кожухи, устойчивые к ударам и уберегающие пропеллеры от поломок.

Двигатели дрона. Источник: kvadrokopters.com

Аккумуляторы дрона

Еще одним важным элементом дрона, как в принципе и любого автономного устройства, является аккумуляторная батарея. От ее емкости (выраженной в миллиампер на час) зависит максимальная высота, на которую дрон может подняться, а также дальность и время полета. Исходя из этого, аккумулятору разработчики дронов также уделяют достаточно большое внимание.

Аккумулятор дрона. Источник: kvadrokopters.com

Все аккумуляторы дронов являются относительно тяжелыми, поэтому конструкция для их крепления должна быть достаточно прочной (еще одна причина, почему рама должна выполняется из надежных и крепких материалов).

По причине малой емкости и малых размеров аккумулятора, миниатюрные дроны пока могут держатся в воздухе не более 3-5 минут. Любительские модели способны находиться в воздухе порядка 12-15 минут. Длительность полета профессиональных дронов в автономном режиме – не более получаса. Как видим, время полета дронов, зависящее от размеров и емкости аккумуляторов, является сейчас одним из наиболее проблемных факторов развития индустрии, однако разработчики и производители дронов обещают, что решение данной проблемы – дело ближайшего будущего.

Как летает дрон?

Характер движения дрона контролируется с помощью дистанционного пульта управления, сигналы с которого поступает на бортовой компьютер летательного аппарата. К этим сигналам могут добавляться необходимые коррекции от установленных датчиков.

Пульт управления дроном Turnigy 9x

Каждый пульт управления дроном настроен на определенное количество каналов. Минимальное количество каналов для дрона – 4 (определяется количество осей, находящихся под управлением). На картинке выше определена самая популярная аппаратура управления дроном - Turnigy 9x. Популярна она тем, что имеет сравнительно невысокую цену (около 5 000 рублей), но при этом достаточно функциональна – 4 канала базового управления и 5 дополнительных программируемых каналов.

Обработав поступившие сигналы, полетный контроллеры дрона отправляет соответствующие инструкции регуляторам оборотов, а те, в свою очередь, изменяют параметры вращения пропеллеров аппарата.

Для того, чтобы дрон летал сбалансированно и хорошо управлялся, его пропеллеры при полете вращаются в разные стороны (одна пара по часовой стрелке, другая – против нее). От параметров вращения пропеллеров зависит характера полета дрона:

Если все винты вращаются с одной и той же скоростью летательный аппарат взлетает

Если один из пропеллеров вращается быстрее – дрон наклоняется и двигается в соответствующую сторону

Если пара пропеллеров стала двигаться быстрее – дров поворачивается в эту сторону

Схема работы пропеллеров при полете дрона. Источник: kvadrokopters.com

В общем и целом, исходя из характера и траектории движения дрона, он может:

Взлетать вверх

Спускаться вниз

Перемещаться по горизонтали

Двигаться вперед и назад

Двигаться влево и вправо

Наклоняться

При этом, некоторые модели умеют кружиться на месте и даже выполнять так называемые флипы – перевороты на месте вокруг своей оси.

Если говорить о скоростных характеристиках дрона, то они колеблются в зависимости от модели устройства. В настоящий момент эти показатели равняются от нуля (зависание на месте) до 100- 150 км/ч.

Все современные аппараты оснащены программным обеспечением безопасного полета. Если аккумулятор начнет садиться, то дрон оповестит об этом оператора, и, когда зарядка приблизится к нулю, система контроля направит беспилотник в то место, откуда был осуществлен запуск (за ориентацию в пространстве здесь отвечает встроенный Gps навигатор). Также ПО безопасности дает возможность не выходить дрону за пределы зоны действия пульта управления (в настоящий момент, эта зона может составлять до нескольких километров в зависимости от модели дрона)

Видеосъемка

В настоящий момент, на рынке имеется целый сегмент профессиональных дронов, оснащенных специализированным видеооборудованием. Для установки видеокамеры у дрона имеются специальный подвесы, представляющие собой подвижные механизмы шарнирного типа. Подобные механизмы позволяют обеспечить надежную фиксацию видеокамеры и практически полностью избавить ее от вибрации.

Полученные с помощью видеокамеры изображения с помощью специальной технологии FPV (дословный перевод – «взгляд от первого лица») транслируются на пульт управления, смартфон, планшет или другое устройство вывода. Радиуправляемый дрон, оснащенный видеокамерой, позволяет с помощью FPV руководить процессом съемки не вслепую, как это обычно делается, а ориентируясь на получаемую картинку.

Видеокартинка передается в большинстве случаев по сети Wi-Fi. Для этого дрон оснащен специальным передатчиком, а пульт управления – приемником. При этом, в таких устройствах, как смартфон и планшет, подобные приемники, как известно, встроены изначально. Дальность связи при использовании технологии FPV может составлять до 5 километров (в этом случае, надо иметь передатчик соответствующей мощности и дополнительные усилители сигналов). В среднем, видеокартинка передается без потери качества на расстояние 500-1000 метров.

Управление дроном с помощью очков.