Квадрокоптер (дрон) своими руками из модулей. Собираем квадрокоптер с камерой своими руками
Я занимаюсь квадрокоптерами в качестве хобби уже почти полгода. На свой последний аппарат я навесил камеру (GoPro HD Hero 2) и видеопередатчик, и летал на нем через видеоочки - крутейшее ощущение, я вам хочу сказать. Нo техника была нe идеальной. Старая рама X525 с алюминиевыми балками была недостаточно стабильной для веса в 1.8кг, коптер в воздухе потряхивало, да и выглядело это всe достаточно колхозно. Поэтому было принятo решение строить новый квад, на собственноручно разработанной раме, с учетом всех потребностей. А потребности были следующие:
- Место под всe оборудование. На новой раме должно былo быть достаточно места для камеры (без пропеллеров в картинке), передатчика, OSD, большого аккумулятора, плюс электроники управления (плата контроллера полета и GPS).
- Стабильность. Рама должна быть максимально жесткой, но в то же время обеспечивать виброизоляцию камеры от моторов.
- Внешний вид. Хотелось сделать коптер таким, чтобы было приятно на него смотреть, а не типичным для начинающих комком проводов и стяжек на стандартной крестовидной раме.
- (Вторично) Вес. Коптер на базe X525 весил 1.8кг с камерой и батарейкой, хотелось эту цифру слегка уменьшить, заодно и приподнять время полета на одном аккумуляторе.
Разработка
Вдохновением для общей формы коптера послужила рама Spidex v2 . Мне понравилось расположение компонентов в одном уровне - камера спереди, потом смещенный вперед центр, и подвешенный сзади аккумулятор. Такая схема позволяет расположить камеру так, что пропеллеры не попадают в ее поле зрения. Также они придумали хороший способ виброизоляции - камера и аккумулятор подвешиваются к двум горизонтальным трубам, которые в свою очередь монтируются на центр с помощью резиновых изоляторов. Масса аккумулятора помогает уменьшить вибрации, передающиеся нa камеру. Ну и смотрится такой коптер, на мой взгляд, очень даже прилично.Однако полностью под мои потребности Spidex не подходил. Во-первых, в нем использованы алюминиевые трубки, от которых я уже натерпелся - гнутся они, причем даже без аварий, просто от постоянной нагрузки. Во-вторых, я использую камеру GoPro Hero HD2, одолженную на неопределенный срок у сожителя - я нe готов монтировать ее на коптер без защитного корпуса, а Spidex этого не предусматривает.
Короче говоря, от Spidex я решил использовать только общую компоновку. Раму я решил собирать самостоятельно, используя стеклопластиковые пластины и карбоновые трубы с зажимами. У знакомого дома стоит фрезерный станок, на котором можно вырезать пластины необходимой формы. Чтобы создать эту самую форму, я засел за LibreCAD, и вот что у меня получилось:
Общий вид коптера сверху
Центральные пластины и держатели камеры и аккумулятора
Удовлетворившись данным результатом, я передал чертежи знакомому, и заказал всe необходимые детали в местных (немецких) онлайн-магазинах. В частности, были куплены карбоновыe трубки (16x14мм, метровой длины, три штуки - для рамы нужны будут две, ну и про запас), зажимы для них вместе с подходящими винтами/гайками (из набора FCP HL от Flyduino), провода для прокладки через трубки к моторам, виброизоляторы (сайлент-блоки под М3), и куча всякой мелочевки.
Всю электронику я решил использовать с предыдущего коптера. Два квада мнe ни к чему, все прекрасно работает - зачем покупать новые детали? Список той самой электроники и других деталей, перекочевавших с предыдущей модели:
- Моторы: 4x NTM 28-30 750kv
- Контроллеры моторов: 4x HobbyKing Blue Series 30A, с прошивкой SimonK
- Пропеллеры: 4x Graupner E-Prop 11x5
- Плата управления: Crius MultiWii SE v0.1, с MultiWii 2.2
- Аккумуляторы: Turnigy Nanotech 4S 4500mAh 25-35C
- Камера: GoPro HD Hero2
- Видеопередатчик: ImmersionRC 5.8G 25mW
- Антенна: Clowerleaf 5.8G, DIY от умельца на местном форуме
- OSD: MinimOSD с прошивкой KV Team OSD для MultiWii 2.2
- GPS: Drotek I2C GPS
- Радиоприемник: Graupner HoTT GR-16, под мой передатчик (MX-16)
Сборка
Через несколько дней все детали были на месте, и можно было приступать к сборке.Сборка коптера в 23 картинках
Детали разложены на столе, сборка начинается. Порядок долго не продержался…
Для начала пилим трубки под нужную длину - 22см и 28см, все четыре пилятся из одной метровой трубки. Пилкой для металла с мелкими зубьями идет очень хорошо.
Примеряем зажимы к нижнему центру.
Центр собран для проверки, все ли стыкуется как надо. Вроде да.
Прикрутил все остальные части рамы. Похоже, что почти готово? Как бы не так.
Оси моторов нужно обрезать - они выступают с задней стороны, и мешают установке сверху трубок. Обклеиваем мотор клейкой лентой, дабы не допустить попадания металлических опилок внутрь…
… и Дремелем его, Дремелем. Дремель режет 3-миллиметровую ось как нож масло. Главное защитные очки нe забыть.
Снимаем термоусадку с контроллеров моторов, чтобы припаять новые провода.
Провода нарезаны под нужную длину. Припаиваем разъмы для моторов. По три фазы на мотор, паять надо дофига - и это всeго лишь квад.
Размещаем контроллеры на нижней полураме.
Прикручиваем мотор и проводим кабеля через трубку. Всe собирается, как запланировано!
Изолируем контроллеры новой термоусадкой, когда все кабеля на месте.
Устанавливаем контроллеры моторов на их окончательную позицию. Проводов многовато, но достаточно чисто.
Разводка проводов от аккумулятора, методом RCExplorer. Сначала собираем провода от контроллеров пучком…
… стягиваем тонкой медной проволокой…
… спаиваем, и изолируем термоусадкой. Соединение получается механически крепкое, и хорошо проводящее.
Примеряем итоговую сборку: все совпадает! Верхняя полурама еще не прикручена, просто лежит сверху.
Верхняя полурама с управляющей электроникой в центре (контроллер и GPS) и виброизолированными трубками с камерой и аккумулятором.
Видеооборудование нa нижней стороне верхнего центра: видеокабель из камеры идет в MinimOSD, там на него накладывается информация из полетного контроллера, и дальше в видеопередатчик.
Нижняя полурама готова к установке верхней. Моторы приподняты, чтобы зажимы в центре не распались, когда будут откручены временные гайки.
Устанавливаем и прикручиваем верхнюю полураму. Затягиваем гайки, соединяем всe провода…
… готово!
Результат сборки:
Вот такой коптер получился. Единственное, чем я недоволен - это вес. Облегчить конструкцию не удалось, за счет зажимов для трубок и огромного количества винтов с гайками общий вес поднялся до 1950 грамм. Однако это еще вполне в рамках мощности привода - мои сомнения были полностью развеяны во время первого полета.
Первый полет
Ощущения от первого полета: фантастика! Коптер стоит в воздухe как вкопанный, отлично управляется как визуально, так и через FPV. Время полета на одном заряде - 14 минут, и запаса мощности хватает с лихвой для вполнe комфортабельного полета и маневрирования. С настройками контроллера я еще слегка поковыряюсь - GPS работает плохо (позицию практически не держит, return-to-home не работает), да и PID-параметры надо подстроить (убавить P по оси крена, чтобы избавиться от видимых в видео легких поперечных вибраций).
В общем и целом, проект удался. Коптер я буду активно использовать для полетов и съемок в ближайшие недели.
Любые вопросы, комментарии и т.д. приветствуются.
Квадрик может висеть в одном месте и вести фото и видеосъемку, именно по этому, многие фотографы идут в ногу с прогрессом и покупают квадрокоптеры для видео съемки.
Квадрокоптеры ворвались в нашу жизнь вместе с техническим прогрессом. Сегодня заказать электронику для квадрокоптера из китая стоит очень дешево. Собрать раму квадрокоптера своими руками из подручных материалов и вовсе не сложно. Научиться управлять можно с помощью авиасимуляторов. Так что главное – это наличие желания сделать квадрокоптер своими руками.
Электронику для квадрокоптера лучше всего купить готовую.
Детали самодельного квадрокоптера
Двигатели для квадрокоптера, 4 шт - D2822/14 1450kv
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.
В этой статье мы рассмтрели основные прнципы изготовления самодельных квадрокоптеров. Если вы хотите узнать больше - смотрите раздел
iskra комментирует:
как сделать квадракоптер чтобы он летал в радиусе 500 метров с камерой реального времени которая выводит изображение на экран
chelovek комментирует:
Ребят помогите!
хочу собрать квардрик на платформе ардуино мега с использованием вот этох компонентов:
Для того чтобы собрать квадрокоптер с камерой своими руками, нужно разделить сборку на два этапа. Первый этап это сборка самого квадрокоптера. Второй – подключение к нему камеры.
Итак, первый этап.
Рецепт сборки квадрокоптера своими руками
Для сборки квадрокоптера нам понадобятся следующее:
- четыре двигателя для квадрокоптера;
- четыре регулятора оборотов;
- четыре воздушных винта (пропеллера), можно с запасом;
- силовой разветвитель 3,5 мм;
- настраиваемая плата через usb для управления квадрокоптером;
- четыре аккумулятора или более, чтобы получить максимум удовольствия от полета;
- зарядное устройство для подзарядки аккумуляторов;
- устройство радиоуправления квадрокоптером (продается вместе с приемником и передатчиком);
- дополнительные платы для соединения приемника с “мозгами” квадрокоптера;
- провода в силиконовой оболочке для моторов, по две штуки красного и черного;
Это все что касается механизмов и управления.
Рама для квадрокоптера своими руками
Чтобы наш квадрокоптер чувствовал себя уверенно в полете, его нужно снабдить неким скелетом, на котором будут держаться все механизмы управления. Существует два подхода к решению этой задачи:
- готовая рама для квадрокоптера;
- рама собранная своими руками;
Чтобы выбрать наиболее подходящий вариант для Вас, нужно понимать некоторые нюансы. Если приобрести готовую раму, то как правило на нее уже можно все прикрутить и можно запускать в полет. Но если, какая-нибудь деталь будет повреждена при падении или неаккуратном использовании, ожидание этой детали займет некоторое время, пока она будет доставлена курьерскими службами на ваш адрес.
Что касается сборной рамы своими руками из подручных средств, то в этом случае нужно будет повозиться, чтобы все ровно вырезать и прикрепить. В случае каких-либо казусов, поломанную деталь можно будет легко заменить.
Самым распространенным вариантом для изготовления рамы из подручных средств, являются пластиковые трубы, которые применяют при строительстве для проводки проводов. Их свойства идеально подходят для крепления всех необходимых элементов управления, двигателей. Чтобы их прикрутить (двигатели), можно использовать крепления, те что используют для крепления труб к стенам при проводке проводов.
С помощью таких труб получается довольно-таки хорошая конструкция, на которой надежно можно закрепить все детали квадрокоптера и и камеру. Итак, у нас почти готов квадрокоптер с камерой своими руками, осталось все это правильно собрать и отправиться на испытательные полеты.
Квадрокоптер с камерой своими руками: видео процесса сборки
Весь процесс по сборке квадрокоптера своими руками представлен в этом видео. Смотрим.
Ниже представлены фото, которые я нашел в интернете. На них представлены квадрокоптеры с камерой, которые были собраны своими руками из подручных средств.
Как подключить электронику всего квадрокоптера
Русифицированную инструкцию мне найти не удалось, спасибо моему другу который перевел с английского на русский эту инструкцию для вас.
При подключении моторов, придется продлить провода, методом наращивания. Можно использовать любые подходящие провода, но желательно “силиконовые”. Это позволит им не трескаться при низкой температуре, если вы вдруг захотите запечатлеть на видео новогодний салют зимой.
Настроить и “обучить” квадрокоптер с помощью ПО
Итак мы собрали квадрокоптер с камерой своими руками, осталось обучить нашу машину правильно вести себя в полете. Для этого нужно ее “обучить”. Как это делается? Очень просто! Нужно загрузить прошивку на плату через usb. Найти эту прошивку можно на специализированном форуме или на нашем сайте. Когда выйдет статья с прошивкой, тут появится кликабельная ссылка на прошивку.
Если вы еще не умеете летать на квадрокоптере и хотите научиться, то специально для вас я напишу статью на эту тему. Ссылка появится здесь. Там я расскажу об особенностях управления квадрокоптером и на каком быстрее всего научиться летать как профессионал.
Что же касается второго этапа, то тут все просто нужно прикрепить камеру, которую вы сочтете подходящей для себя по цене и по качеству. В видео обзорах вы найдете подходящую камеру, если нет, то пишите в чат, что располагается в левом нижнем углу, другие пользователи вам подскажут.
В завершение этой статьи предлагаю вам посмотреть еще одно видео по сборке квадрокоптера с камерой своими руками.
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!
Загрузка...
