Гоночный квадрокоптер своими руками

Гоночный квадрокоптер своими руками. Часть 1.

В этой статье рассмотрим мою первую в жизни сборку квадрокоптера. Для первого раза я решил вложить минимум бюджета, но при этом сделать всё из более-менее актуальных комплектующих, которые сейчас всё ещё поддерживаются. В конечном итоге бюджет проекта составил около 280 $ (в эту сумму включена аппаратура, аккумулятор и зарядное устройство).

В результате получился проект гоночного квадрокоптера своими руками, на котором можно поучиться летать, научиться делать фигуры пилотажа, получить массу впечатлений.

Сборка у меня разредилась на два этапа. Сначала я собрал квадрокоптер с минимальным набором комплектующих, которые необходимы просто для того, чтобы он взлетел. С этим можно было совершать визуальные полёты рядом с собой, понять как управлять аппаратом. А на втором этапе к квадрокоптеру уже была добавлена камера и всё остальное необходимое для полноценных FVP-полётов.

В проекте будет использован полётный контроллер iFlight SucceX-E F4, который имеет процессор F4, позволяющий совершать стабильные полёты и выполнять фигуры пилотажа. Также в этом контроллере имеется барометр для полёта в режиме Angle или Horizon, что подойдёт начинающим пилотам. Этот полётник хорош для новичков также и тем, что с ним нужно будет проделать минимум пайки — большинство подключений через разъёмы на плате. Несмотря на то, что F4 — это не самый новый процессор, для этого контроллера есть свежие и актуальные прошивки и работает он с запасом ресурсов.

Аппаратура используется FlySky FS I6 — тоже не самая новая, но вполне себе рабочая и недорогая, а также распространённая, что позволяет легко найти справку в интернете, если она понадобится. Хороший вариант для начинающих пилотов.

В этой статье первый этап, а второй этап здесь.

Комплектующие

Сборка рамы ZMR 250

Начинать следует со сборки рамы. Я использую раму ZMR 250 из стеклотекстолита — одна из многих видов рам, которая отлично подходит для самодельного гоночного квадрокоптера. Несмотря на недорогую цену, показала она себя достаточно крепкой. После нескольких крепких падений при первых полётах на ней остались только царапины, и она осталась пригодна для дальнейшей эксплуатации. В комплекте имеются все необходимые детали рамы и крепежи.

Для начала нужно установить восемь алюминиевых стоек на нижнюю палубу. Для этого используют короткие болтики M3 из комплекта. Резьбу нужно смазать синим фиксатором резьбы, чтобы болтики не откручивались от вибраций.

Затем нужно заранее вставить длинные болтики для крепления полётного стека (контроллера, регулятора оборотов и видеопередатчика). Эти длинные болтики были в комплекте к полётному контроллеру. Стек будет с монтажным креплением 30,5 х 30,5 мм.

Сборка палубы рамы ZMR250
Установлены 8 стоек и болты для полётного стека.

Теперь нужно установить четыре луча. Для этого используется по четыре длинных болтика M3 на каждый луч. Гайки в комплекте у меня были с самоконтром, поэтому фиксатор резьбы не понадобился. Но если у вас будут без самоконтра, то используйте фиксатор.

Нижняя палуба состоит из двух частей. Лучи крепятся по углам рамы между двумя частями нижней палубы.

Установка лучей рамы
Установлены лучи рамы.

На лучи нужно установить четыре треугольные стойки, как на анимации ниже.

Установка стоек
Установка стоек на лучи.

Подключение электроники

Регулятор оборотов iFlight

Теперь займёмся электроникой. Для начала подготовим регулятор оборотов моторов iFlight, четыре в одном. В комплекте к нему есть провод питания с разъёмом XT60 и конденсатор. Всё это нужно припаять к площадками питания на плате регулятора. Не перепутайте полярность. Красный провод – это плюс, а у конденсатора плюс – это длинная ножка. Плюс на плате регулятора отмечен знаком плюса. Конденсатор нужно припаять параллельно питанию.

Регулятор оборотов 4 в 1
Провода питания и конденсатор припаяны к регулятору оборотов.

Приёмник Fly Sky IA6b

Теперь нужно взять один шлейф из комплекта контроллера полётов iFlight SucceX-E F4, тот, который состоит из трёх проводов, и на одном конце имеет трёхпиновый разъем, а на другом четырёхпиновый. Этот шлейф придётся модифицировать для того, чтобы подключить к полётному контроллеру приёмник Fly Sky IA6b.

Кстати, использовать нужно именно такую модель приёмника с буквой B в конце. Без буквы B в названии модели не подойдёт, так как он не поддерживает протокол передачи данных iBus, который необходим для подключения к полётному контроллеру.

От шлейфа отрежьте четырёхпиновый разъём. Потом возьмите сервопривод SG-90 и отрежьте от него разъём с небольшим хвостиком проводов (можно использовать любой трёхпиновый разъём дюпоинт-мама). Затем нужно припаять эти разъёмы друг к другу и сделать новый шлейф. Не перепутайте провода: плюс к плюсу – это красные провода, минус к минусу – обычно это чёрный или коричневый провода, а третий провод сигнальный – обычно они жёлтого или оранжевого цвета. Место пайки обязательно заизолируйте с помощью термоусадки.

Шлейф для приёмника
Переделанный шлейф, чтобы подключить приёмник Fly Sky IA6b.

Ниже будет рассмотрено, как приёмник подключается в полётном контроллеру.

Котроллер полёта iFlight SucceX-E F4

Теперь нужно установить полётный контроллер iFlight SucceX-E F4 на раму. Сначала оденьте на заранее установленные длинные болтики четыре резиновых демпфера из комплекта ПК, затем сверху саму плату ПК, после этого ещё четыре демпфера и сверху плату регулятора оборотов. Скрутите этот стек с помощью четырёх нейлоновых гаек, которые тоже были в комплекте. Демпферы необходимы для гашения вибраций платы, чтобы полёт был более стабильным.

Установка полётного стека
Полётный контроллер и регулятор оборотов установлены на раме.

С помощью шлейфа нужно соединить полётный контроллер и регулятор оборотов по схеме ниже.

Подключение полётного контроллера к регулятору оборотов
Разъём для подключения к полётному контроллеру регулятора оборотов.

Теперь подключите шлейф, который спаяли недавно, к полётнику одним концом, и к приёмнику другим. Схема ниже. Подключать нужно по схеме для протокола sBus. Приёмник будет исправно работать при таком подключении, но по iBus.

Подключение приёмника к полётному контроллеру
Подключение приёмника к полётному контроллеру.

На изображении ниже показана распиновка приёмника IA6B. Подключаться нужно к выделенным трём пинам.

Раписновка IA6B
Выделены три пина, к которым нужно подключиться.

Приёмник закрепите на раму с помощью двухстороннего скотча.

Монтаэ приёмника
Приёмник приклеен на двухсторонний скотч в задней части.

Моторы DSMX MT2204-2300KV

На лучи нужно установить четыре мотора. Моторы выбраны со скоростью вращения 2 300 оборотов на вольт, с посадочным размером 2204. Я собираю коптер по X-образной схеме, в которой одна пара диагональных моторов вращается в одну сторону, а пара других диагональных в противоположную сторону. Резьба на валу моторов тоже разного направления. Те, которые с белыми гайками – имеют обычную резьбу, а с чёрными гайками – обратную. Установите моторы так, чтобы направление их вращения затягивало гайки. Направление вращения моторов X-образного коптера показано на рисунке.

Направление вращения моторов Х-образного коптера
Схема X-образного квадрокоптера.

Моторы прикручиваются к лучам с помощью четырёх болтиков M3 каждый. Обратите внимание, что слишком длинные болты заденут обмотку моторов и испортят её. Болты, которые были в комплекте к моторам идеально подошли.

Установка моторов
Моторы на лучах рамы.

У каждого мотора есть по три провода. Их необходимо припаять к регулятору оборотов. На регуляторе есть маркировка с номером мотора и по три площадки для каждого мотора.

Подключение моторов
Моторы припаяны к регулятору оборотов

Последние этапы сборки

Установите в переднюю часть палубы держатель курсовой камеры.

Держатель курсовой камеры
Держатель курсовой камеры нужно установить в переднюю часть рамы.

Осталось одеть на верхнюю палубу четыре резиновых демпфера из комплекта рамы, и на эти демпферы посадить площадку для крепления экшн-камеры. А затем саму палубу поставить на своё место.

Держатель экш-камеры
Установка верхней палубы и держателя экш-камеры.

Для крепления верхней палубы я не использовал фиксатор резьбы, потому что планирую в ближайшем времени доработать и модернизировать свой квадрокоптер, поэтому мне позже нужно будет её снимать.

У приёмника Fly Sky IA6b есть два антенны, каждая из которых должна быть расположена под углом 45 градусов к горизонту и 90 градусов друг к другу. На раме не было специального крепления для них, поэтому я временно закрепил антенны в подходящие отверстия верхней палубы. Потом придумаю более состоятельный способ.

Ustanovka antenn
Установка антенн на раму.

Вот и получился у меня гоночный квадрокоптер своими руками. Теперь осталось настроить его так, как будет удобно новичку для постепенного освоения полётов.

Прошивка и настройка квадрокоптера

Обновление прошивки

Теперь настало время прошивки и настройки. Подключите квадрокоптер к компьютеру по USB, скачайте приложение Impulse RS и запустите его. В течение пары минут это приложение установит DFU драйвер, который необходим для обновления прошивки контроллера полётов.

Impulse RS

Теперь запустите BettaFlygt Configurator (для Windows, Linux и Maс OS X или расширение для Google Chrome). Нужно обновить прошивку и установить последнюю версию. Нажмите кнопку «Обновить прошивку».

Обновить прошивку

Убедитесь, что в первом списке выбран наш контроллер полётов – iFlight SucceX-E F4. А во втором списке должна быть выбрана последняя версия прошивки – ориентируйтесь по дате релиза. Переключатели под списками должны стоять как на скрине – включен только один «Полное стирание чипа». Нажмите кнопку «Загрузить прошивку Online» и прошивка скачается.

Загрузка прошивки

А потом нажмите «Прошить прошивку». Не отключайте контроллер от компьютера во время этого процесса.

Прошить прошивку

Зелёный маркер свидетельствует об успешном обновлении. Можно работать дальше. Нажмите на кнопку «Подключиться» и подключитесь к контроллеру полётов в режиме конфигурации. При первом запуске могут появляться сообщения с уведомлениями.

Подключиться

Калибровка квадрокоптера

Сейчас нужно откалибровать акселерометр. Для этого положите квадрокоптер на ровную поверхность и нажмите на кнопку «Калибровать акселерометр». Калибровка произойдёт за пару секунд.

Калибровать акселерометра

Затем возьмите в руки квадрокоптер и наклоните его во все четыре стороны. На рисунке в конфигураторе вы должны видеть все эти отклонения в правильном направлении. То есть если вы наклоняете коптер вперёд, то и на картинке он должен наклоняться вперёд, если назад – то назад.

Настрйока квадрокоптера

Если коптер отклоняется неверно, то переключитесь во вкладку «Конфигурация» и задайте корректировочный градус угла по оси крена, тангажа или рысканья. Например, если вы наклоняете коптер вперёд, а на рисунке он отклоняется назад, то нужно скорректировать укол тангажа Pith на 180 градусов. Таким образом нужно добиться синхронного отклонения коптера и его изображения в конфигураторе.

Настройка углов

Настройка приёмника

Теперь настраиваем приёмник. Переключитесь во вкладку «Порты» и выключите порт UART4.

Порт приёмника

Потом перейдите в раздел «Конфигуратор» и выберите режим приёмника – «Приёмник с последовательной передачей данных». Затем выберите тип передачи данных – «IBUS». Нажмите «Сохранить и перезагрузить».

Настройка приёмника

Произойдёт отключение контроллера, подключитесь заново. И перейдите в раздел «Приёмник».

На этом этапе аккумулятор должен быть подключен к квадрокоптеру, питания от USB не хватит для приёмника. Включите аппарату управления. Я использую Fly Sky i6. И забиндитесь с приёмником, если вы ещё этого не сделали. Не буду рассказывать, как биндиться – в интернете есть много инструкций об этом, это легко.

Когда аппаратура включена и приёмник забиндился, подвигайте стики. Вы должны увидеть, что начали двигаться четыре первые дорожки – это основные каналы управления.

Работа приёмника

Настройка моторов

Переключитесь снова во вкладку «Конфигурация». Убедитесь, что у вас установлен микшер Quad X – это схема моторов, когда два диагональных мотора вращаются в одну строну, а два других — в другую. Если выбран другой вариант, то нужно задать именно Quad X.

Quad X

Затем переключитесь во вкладку «Моторы». Сейчас нужно будет повращать моторами, чтобы убедиться в том, что они вращаются в нужном направлении, и если нет, то исправить это. Включите выключатель «Я принимаю всю опасность». Опасность заключается в том, что моторы будут вращаться быстро, и если на них будут одеты пропеллеры, то вы можете получить травму или испортить ближайшие предметы. Поэтому пропеллеры рекомендуется снять. Но без пропеллеров направление вращения мотора будет трудно определить. Поэтому я рекомендую надеть пропеллеры, но не затягивать их гайкой. Так мы увидим, в какую сторону вращаются моторы, и не получим травму.

Когда пропеллеры сняты (не зафиксированы гайкой), поднимите немного по очереди каждый из четырёх бегунков. Каждый из них отвечает за свой мотор и определяет уровень газа. Моторы должны вращаться согласно схеме на рисунке вверху слева в конфигураторе.

Проверка моторов

Например, я увидел, что у меня первый и четвёртый моторы вращаются не так, как нужно. Запомните номера неправильных моторов и отключитесь от Betaflight, откройте приложение BLHeli Confirator (Windows, Mac OS X, Linux, расширение для Google Chrome) и подключитесь.

Connect

Нажмите «Read Setup», чтобы прочитать настройки регулятора оборотов.

Read setup

Чтобы изменить направление вращения, на нужных моторах выберите реверс. Для сохранения изменения нажмите «Write Setup».

Reversed

Отключитесь и вернитесь снова в Betaflight. И в разделе «Моторы» убедитесь в правильности вращения всех моторов, подняв их уровни газа.

Настройка режимов полёта

Теперь нужно настроить режимы полётов квадрокоптера. Для этого сначала нужно выбрать, какой из тумблеров аппаратуры Fly Sky i6 будет отвечать за переключение режимов.

Включите аппаратуру и зайдите в меню, удерживая кнопку «Ок». Зайдите в раздел «Function Setup» и потом перейдите в раздел «AUX Channels». Здесь в качестве пятого канала должен быть выбран трёхпозиционный тумблер «SwC», который находится вверху справа аппаратуры. Если у вас выбран здесь другой тумблер, то с помощью кнопок «Up» и «Down» выберите «SwC». Затем сохраните всё, удерживая кнопку «Cancel».

Тумблер SwC

После настройки тумблера в разделе «Приёмник» в конфигураторе будет видно движение дорожки при переключении тумблера «SwC» на аппаратуре, каждая из трёх его позиций будет менять положение дорожки.

Канал  SwC

Теперь зайдите в раздел «Режимы» и найдите режим «ARM». Выберите управлением им с помощью канал AUX1. Если вы будете переключать трёхпозиционный переключатель, то заметите, как на шкале движется маленькая жёлтая чёрточка, указывающая каждую его позицию. Режим «ARM» будет включенным в том случае, когда эта чёрточка находится в пределах жёлтой области. Нужно сделать так, чтобы «ARM» был выключен, когда тумблер находится в первом положении, и включен, когда он находится во втором и третьем положении. Благодаря этому можно будет армить и дезармить квадрокоптер, то есть включать и выключать его моторы. Соответственно первая позиция — это выключенные моторы, а вторая и третья – включенные, заармленные.

Арм, дизарм

Теперь зайдите в режим «Angle» и включите у него тоже канал AUX1. Назначьте «Angle» на вторую позицию тумблера. Соответственно, когда тумблер «SwC» будет на второй позиции одновременно будет работать и режим «Angle» и моторы будут заармленны.

Режим Angle

Режим «Angle» рекомендуется новичкам, тем, кто в первый раз будет летать на квадрокоптере. В нём аппарат будет автоматически стабилизировать в горизонт каждый раз, когда стики возвращаются в центральное положение.

В третьей позиции режим «Angle» отключен, но «Arm» остаётся включенным. Соответственно, в третьей позиции тумблера у нас будет режим «Acro» – профессиональный режим дающий полное управление над коптером. Без этого режима гоночный квадрокоптер не может существовать, именно в нём можно делать фигуры пилотажа и выполнять разные трюки.

Не забудьте сохранить изменения перед выходом.

После сохранения «Arm» будет гореть красным, так как есть препятствие для его запуска – пока коптер подключен к компьютеру в целях безопасности заармить его не получится.

Настройка режимов полёта

Соответственно, отключите коптер от компьютера.

И теперь можно взлетать и делать первые полёты. Так как камеру ещё не подключали, полетать можно будет только в пределах видимости. Но для новичка и для получения представления о том, как управлять квадрокоптером, этого вполне хватит.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.