Как сделать квадрокоптер своими руками?

На сегодняшний день различные технические приспособления прочно вошли в нашу жизнь и стали неотъемлемой ее частью. То, что еще недавно казалось фантастическим, сегодня уже является реальностью и меняет ее. Одним из наиболее востребованных устройств являются квадрокоптеры.

Квадрокоптер или дрон используется в различных сферах начиная от доставки посылок и заканчивая военным сектором. Сегодня попытаемся разобраться, как сделать квадрокоптер своими руками в домашних условиях пошагово из подручных материалов.

Чтобы собрать мощный самодельный коптер для дальних полетов с нуля, потребуется иметь определенный комплект элементов. Это:

• рама и материалы для ее сборки;
• пропеллер;
• пульт, а также приемник для сигнала от пульта;
• двигатель;
• камера;
• контроллер;
• регуляторы оборотов;
• набор вспомогательных запчастей;
• схема самого квадрокоптера.

Чтобы наш дрон летал надежно, следует понимать, что его рама должна быть максимально крепкой и качественной. Тут еще многое будет зависеть от того, для каких целей будет он использоваться. Если требуется грузовой с подъемом 200 кг, то раму делаем максимально прочной из соответствующих материалов. Если это будет простой спортивный квадрокоптер, то можно облегчить его вес.

Существует два варианта решения данного вопроса:

• выбор готовой рамы;
• собственноручно сделанное основание для квадрокоптера.

Тут тоже присутствует ряд нюансов. Если купить уже готовое решение, то чаще всего на такую раму просто остается прикрутить другие необходимые части – и можно производить запуск дрона. Но если определенная деталь получила повреждения при падении либо неаккуратном использовании, и требуется ее замена, то надо будет ждать, пока заказанная вами запчасть будет привезена, и вы ее замените.

Если говорить о сборке рамы своими руками из подручных средств, то тут потребуется осторожно вырезать необходимые элементы и прикрепить их друг к другу. Если же произойдет что-то непредвиденное, то сломанную часть можно будет просто поменять на новую.

Учитывая, что многие отдают предпочтение раме, собранной именно самостоятельно, то лучше всего для ее создания подойдут трубы, выполненные из пластика. Их обычно применяют при создании каналов для кабелей. Характеристики таких труб отлично подойдут для крепления всех нужных частей управления и моторов.

Они являются настолько хорошим решением для квадрокоптера, что можно не бояться прикреплять на них не только детали дрона, но и камеру.

Есть 2 категории двигателей, что применяются в данном случае:

• коллекторные;

• бесколлекторные.

Обычно применяется второй тип моторов, что позволяет быстро реагировать на изменения в оборотах и крутящем моменте. Чтобы использовать такой мотор, потребуется оснастить его специальным электрорегулятором скорости. Какой-либо другой вид двигателя, скажем, бензиновый, здесь использовать нельзя.

Размер этих устройств обычно обозначается неким 4-значным числом, где первые 2 цифры будут означать статорную ширину, а оставшиеся – высоту или его диаметр. То есть, например, имеется статор модели Racestar BR2205 – значит, он будет иметь размер 22 миллиметра и 5-миллиметровую высоту. Добавим, что чем выше статор, тем более высоких оборотов будет его мощность. А чем больше его ширина, тем больше будет крутящий момент при более низких оборотах.

Определение значения будет осуществляться по количеству обмоток провода меди в моторном статоре и соответствующей силой магнитов. Данный параметр определяет, какого типа винт можно применять с тем или иным двигателем.

Если говорить о пропеллерах, то они осуществляют трансформацию механической энергии моторов в тягу. Крайне важными его характеристиками будут размер и форма. Они делаются из различных материалов, среди которых можно назвать дерево, углеродное волокно и пластиковый композит. Каждый из упомянутых материалов имеет свои уникальные свойства, благодаря чему квадрокоптер получает те или иные преимущества. Но наиболее распространены винты из пластиковых композитов. Ряд пользователей иногда берут нужные элементы от кулеров.

Размер детали, которую можно установить на ту или иную модель дрона, ограничен размерами рамы и мощностью мотора. Обычно чем больше пропеллер можно применить для создания конкретной тяги, тем его эффективность будет выше. Для мини-дронов можно использовать 5- или 6-дюймовые винты с шагом до 5 дюймов.

Количество лопастей будет оказывать влияние на тягу и расходование энергии. Чем их будет больше, тем выше будут эти показатели.

Пульт обязательно нужно приобретать вместе с приемником сигнала. Тогда вы будете уверены, что приемник будет производить прием именно сигнала, что послан с пульта.

На пультах часто располагается масса ненужных переключателей, которые просто путают пользователя. Такие модели лучше не приобретать.

На сегодняшний день для питания квадрокоптеров используются литий-полимерные решения. Именно они вместе с мотором и ESC образовывают механизм энергопитания дрона. Такие аккумуляторы выглядят как набор ячеек, каждая из которых имеет напряжение 3,7 вольта. Если нужно большее напряжение, то ячейки могут соединяться последовательно, чтобы создался единый аккумулятор. Присутствует ли такая возможность в том или ином типе аккумуляторов, можно понять по наличию буквы S или P в маркировке. Если присутствует S, то речь идет о последовательном соединении, а если P, то параллельно. Чем больше ячеек имеет батарея, тем больше ее емкость.

Данный элемент характеризуется моторными витками, мощностью, наличием или отсутствием реверса, сопротивлением внутреннего типа, а также точностью работы. Лучше всего приобретать моторы с контроллерами. В противном случае придется искать специальные регуляторы оборотов для определенного двигателя.

Если говорить о камере, то к ее выбору следует подойти максимально ответственно. Для записи можно применять экшн-камеры по типу GoPro. А вообще, потребуется ориентироваться на ее угол обзора и массу. Особенно интересной ситуация будет с углом обзора. Хочется же, чтобы камера снимала все, но не коптерные лучи. И чтобы этого не было, придется или ее опускать, или выносить вперед.

Если камеру выносить вперед, то это также сместит его, либо придумывать крепкий фиксатор. В общем, к выбору камеры следует подходить максимально ответственно.

Если собрались приобретать детали для квадрокоптера или дрона в Китае, то следует знать, что китайцы часто завышают характеристики различных деталей. По этой причине следует быть крайне осторожным в выборе различных комплектующих, чтобы их характеристики отвечали требованиям, которые заложены в проект интересующего вас квадрокоптера. В этом вопросе вы будете делать все, с большой долей вероятности, на свой страх и риск.

Контроллер можно использовать либо универсальный, либо специализированный вариант. Первый тип можно применять буквально с любым типом дронов, ведь он не заточен под управление чем-либо конкретным. На него можно повесить много оборудования, и он оснащен массой датчиков, а также имеет много различных функций. Но у него есть недостатки, а именно: высокая стоимость и необходимость его настройки. Для этого потребуется иметь специальное программное обеспечение, сделанное для конкретного контроллера.

А вот специализированная модель создана для конкретного устройства. Конечно, это дает определенное пространство для маневра, но все же точность настроек будет тут меньше, нежели в универсальном аналоге. Стоит такой контроллер немного, но и имеет он не слишком большое количество функций.

Приведем подробную инструкцию, как осуществляется сборка.

• Для начала потребуется рассчитать примерную длину контроллерных кабелей, которая нужна, и прибавить к ней небольшой запас, после чего обрезать до нужного значения.
• Теперь требуется подсоединить коннекторы к регуляторным выходам, чтобы впоследствии было существенно легче подключать двигатель.
• Припаиваем регулятор на распределительную плату.
• Осуществляем припаивание коннектора батарейного блока к вышеупомянутой плате.
• Теперь монтируем моторы на квадрокоптерные лучи. При их монтаже следует быть максимально внимательным, чтобы случайно не деформировать резьбу.
• Если на моторах отсутствуют коннекторы, то следует припаять и их.
• Устанавливаем лучи с двигателями на плату.
• На следующем этапе требуется прикрепить регуляторы к квадрокоптерным лучам. Лучше это сделать при помощи хомутов, выполненных из пластика.
• Теперь регуляторные кабели подключаются к моторам. Это можно произвести в произвольном порядке. Если потребуется, потом подключение можно переделать.
• Прикрепляем на корпусе блок управления. Лучше будет использовать мягкий двухсторонний скотч.
• Производим подключение оборотных регуляторов к контроллеру в порты, что имеют обозначение «+», белый провод должен подключаться к дисплею.
• Скотчем закрепляем приемник поближе к центру управления и подводим нужные каналы к портам. Тут следует внимательно разобраться в том, какой провод за что отвечает, чтобы ничего не перепутать.
• Через коннектор подключаем питание коптера от аккумулятора.

Теперь необходимо произвести настройку квадрокоптера, чтобы уже при первом полете он случайно не разбился или не вышел из строя.

• Для начала требуется произвести запуск моторов. Тут бывает по-разному, поэтому лучше сначала ознакомиться с документацией к двигателям.
• Нажимаем на газ и наблюдаем, куда крутятся винты. Они должны вертеться именно по схеме, что идет в комплекте с контроллером. Если они крутятся в противоположном направлении, то это будет означать инверсию управления. Если что-то идет не так, как требуется, следует перевернуть коннектор, объединяющий мотор с контроллером.
• Если все работает, как требуется, то теперь следует прикрутить верхнюю часть рамы. Тут нужно быть предельно осторожным и не пробовать втолкнуть ее туда. Если она встала очень туго, следует обратить внимание на крепления, ослабить болты снизу, после чего затянуть все осторожно.
• Производим закрепление блока с батареями, осуществляем монтаж пропеллерных адаптеров на моторы.
• Осуществляем монтаж пропеллеров, принимая во внимание вращательную сторону. Приподнятая часть лопасти должна смотреть туда, куда производится вращение.

На этом настройка дрона будет закончена, и квадрокоптер будет готов к первому полету.

Если говорить о рекомендациях, которые можно дать по сборке рассматриваемого устройства собственноручно, то тут следует все рассчитать максимально точно, если вы решили собирать устройство сами. Размеры всех деталей должны быть правильными, чтобы одна часть не мешала другой и не нарушала работу всего квадрокоптера.

Кроме того, следует серьезное внимание уделить подбору комплектующих, чтобы они максимально подходили и были высокого качества для повышения долговечности дрона. Особое внимание требуется также уделить аккумуляторам, которые должны быть довольно емкими для того, чтобы устройство могло максимально длительно находиться в воздухе на одном заряде аккумуляторной батареи.

О том, как сделать квадрокоптер своими руками, смотрите далее.