Анатомия гоночного квадрокоптера (часть 1) | Пикабу

Анатомия гоночного квадрокоптера (часть 1) | Пикабу Квадрокоптеры

Что это такое?

Анатомия гоночного квадрокоптера (часть 1) | ПикабуДля тех, кто совсем не знаком с этой категорией гаджетов, стоит немного рассказзать о самих аппаратах. Гоночный дрон – это сравнительно небольшой беспилотный летательный аппарат, специально разработанный для того, чтобы состязаться в соревнованиях скорости и полёта от первого лица (FPV). Гонки дронов – это тип спортивных соревнований, который берёт своё начало в 2021 году в Австралии, где пилоты соревновались на специальной гоночной трассе. Сегодня эта деятельность является глобальным хобби, и многие люди превращаются в миллионеров после победы. Вид от первого лица является основополагающим для подобных соревнований.

Потенциал дальнейшего развития этого типа беспилотников также высок, как и у самих гонок, так как данная отрасль приносит колоссальную прибыл прежде всего производителям. И если вы задумались о покупке гоночной модели, то вы определённо попали по адресу.

Что дальше?

Если вы хотите еще сильнее углубиться в тему выбора, то вам нужно открыть Ютуб или любой поисковик и вбить запрос «тест тяги двигателя @название двигателя@» и изучить видео, где различные блогеры тестирую двигатель на разном уровне газа используя разные пропеллеры, выискивая идеальные параметры совмещения двигатель/пропеллер. Искать нужно видео о двигатели, который вы присмотрели для своей сборки.

Смотрите про коптеры:  ТОП-10 лучший квадрокоптер с камерой: рейтинг, как выбрать, отзывы, характеристики

Данные будут примерно такого вида:

» data-sheets-numberformat=»[null,3,»0%»,1]»> 50% газа на двигателе 2205-2300 KV«> Тяга«> Обороты«> Амперы«> Вольты«> Ватты«> КПД
» data-sheets-formula=»=R[-24]C[0]»> HQProp 5x4x3GF» data-sheets-formula=»=ROUND(AVERAGE(INDIRECT(R[0]C1&»!$C$»&R53C4&»:$C$»&R53C5)))»> 468» data-sheets-numberformat=»[null,2,»0″,1]» data-sheets-formula=»=AVERAGEIFS(INDIRECT(R[0]C1&»!$E$»&R53C4&»:$E$»&R53C5),INDIRECT(R[0]C1&»!$E$»&R53C4&»:$E$»&R53C5),»> «&R53C6,INDIRECT(R[0]C1&»!$E$»&R53C4&»:$E$»&R53C5),» 17790» data-sheets-numberformat=»[null,2,»0.00″,1]» data-sheets-formula=»=AVERAGE(INDIRECT(R[0]C1&»!$G$»&R53C4&»:$G$»&R53C5))»> 7.54» data-sheets-numberformat=»[null,2,»0.00″,1]» data-sheets-formula=»=AVERAGE(INDIRECT(R[0]C1&»!$F$»&R53C4&»:$F$»&R53C5))»> 16.08» data-sheets-formula=»=ROUND(R[0]C[-2]*R[0]C[-1])»> 121» data-sheets-numberformat=»[null,2,»0.0″,1]» data-sheets-formula=»=R[0]C[-5]/R[0]C[-1]»> 3.9

Blade mach 25

Анатомия гоночного квадрокоптера (часть 1) | ПикабуВ этом де сегменте располагается и не менее интересный Blade Mach 25. Этот гоночный беспилотный летательный аппарат разработан, чтобы обеспечить дополнительное преимущество в соревнованиях. Благодаря 4 бесколлекторным двигателям (2300 кВт) он способен быстро развить ускорение и поддерживать максимальную скорость полёта. Этому способствует и довольно обтекаемый корпус конструкции, выполненный в лучшем стиле гоночных автомобилей. Для обеспечения дополнительной устойчивости на лету данный RTF дрон оснастили компонентами из алюминия и углеродного волокна.

То, что вам больше всего понравится в этой модели, – отличная аэродинамика в дополнение к светодиодной подсветке, которая позволит вам всегда быть уверенными в управлении полётом. Несмотря на встроенную камеру, базовый комплект модели не предлагает вида от первого лица.

Fpv и улучшения

Должен признаться, что после нескольких первых полетов становится понятно, что лучше всего он подходит для полетов от первого лица. Система FPV позволит не ограничиваться зоной видимости и сильно добавит остроты вашим полетам. Но удовольствие это дорогое.

От нее требуется передача на приличное расстояние с минимальными задержками. При этом разрешение не так важно, ведь коптер легко сможет нести еще и основную пишущую камеру. Состоит такая система из камеры, OSD (модуль, подмешивающий телеметрию в видеосигнал), передатчика, приемника и монитора.

Коптеры такого класса это вообще очень увлекательное занятие, как с точки зрения полетов, так и с точки зрения строительства. Постоянно приходится решать небольшие несложные задачи, связанные с подбором комплектующих, снижением веса, настройкой и т.д. Отличный способ коротать долгие домашние вечера и прекрасный повод выбираться на природу!

Смотрите про коптеры:  Материалы с меткой «квадрокоптеры» – Москва 24

P.S.: насколько я знаю, в моем городе Екатеринбурге подобный аппарат есть только у меня и у еще одного человека. Мне было бы очень интересно найти единомышленников для совместных полетушек!)

Fpv камера

Здесь примерно также, как с регуляторами. В бюджетном сегменте особых продвижений и открытий нет, поэтому рекомендуем использовать классику RunCam Swift 2 или SuperHAD 600TVL. Это наилучшее соотношение цена/качество картинки.

  1. RunCam Swift 2
    Sparrow 700TVL
  2. Foxeer Cat 2 Mini и Foxeer Cat 2 Micro
    Foxeer Cat 2 Mini и Micro: FPV камера для ночных полетов

Fpv очки или шлем

Пункт как и рама — дело вкуса. У каждого разное лицо и предпочтения, одним нравится шлем, другим очки. В шлеме обзор шире, в очках он меньше. Шлем тяжелее, очки легче и удобнее. Плюсы и минусы есть у каждого варианта. Лично я предпочитаю шлем. Рекомендуется присмотреться к шлему Eachine EV800 как качественная бюджетная модель, мало чем уступающая топовым.

  1. Бюджетный или для новичков шлем Eachine EV800
    Цена: 3727р или 59$
    Бюджетный или для новичков шлем Eachine EV800
    Бюджетный или для новичков шлем Eachine EV800

Hubsan x4 fpv h107d

Анатомия гоночного квадрокоптера (часть 1) | ПикабуГотовый к полётам прямиком из коробки Hubsan X4 FPV H107D является одним из лучших гоночных квадрокоптеров бюджетного сегмента. Он оснащен 6-осевой системой управления полетом, которая гарантирует, что даже на сильном ветру полёт будет стабильным. И это при его довольно маленьких габаритах. Вы можете летать с 4X без необходимости наблюдать его благодаря 4.3-дюймовому ЖК-монитору на пульте управления. Учитывая тот факт, что это бюджетник, вполне неплохим может показаться максимальное время полёта, составляющее 7 минут. Тем более, что на перезарядку потребуется всего полчаса.

Этот RTF коптер действительно является одним из лучших беспилотников для гонок на рынке. Даже несмотря на то, что качество видео, транслируемого 0.3-мегапиксельной камерой составляет всего 480p. Для новичков этого будет вполне достаточно. А приятный дизайн и прочный каркас порадуют даже бывалых. Средняя цена этой модели на данный момент составляет 7 700 рублей.

Immersionrc vortex 250 pro

Анатомия гоночного квадрокоптера (часть 1) | ПикабуЕщё одним типичным представителем гоночных квадрокоптеров, только уже в дорогостоящем сегменте моделей является ImmersionRC Vortex 250 PRO. Это отличная модель с лёгкой, но весьма прочной рамой, что, как мы уже выяснили, идеально подходит для соревнований. Модульная конструкция позволяет добавлять необходимые вам элементы, вроде аккумуляторной батареи или камеры. Из последних опционально поддерживаются GoPro 3 и 4, а также другие полётные FPV-камеры. Практичной в случае непредвиденных и нежелательных обстоятельств сможет оказаться функция «чёрного ящика».

Данная модель однозначно не подойдёт для тех, кто хочет RTF модель, так как в комплект поставки не входят такие аксессуары, как аккумуляторная батарея, зарядное устройство и пульт управления. Проще говоря, собрать готовый гоночный дрон вам придётся самим. И это при том, что стоимость этого коптера в среднем составляет 36 000 рублей без дополнительных расходов.

Mjx bugs 8

Анатомия гоночного квадрокоптера (часть 1) | ПикабуЕсли учесть, что даже бюджетные гоночные дроны стоят недёшево, одним из лучших вариантов в этом диапазоне можно назвать модель MJX Bugs 8. Как мы уже отмечали в одной из предыдущих статей, большая часть моделей MJX, а особенно линейки Bugs, имеет нечто общее в плане дизайна. Но даже с первого взгляда на этот аппарат видно, что он предназначен для гонок. Он оборудован с высококачественной камерой и поддержкой WiFi для FPV. Угол её обзора составляет 90 градусов, а разрешение видео – 720p. Кроме того, при наличии карты памяти вы получите возможность записывать все моменты ваших скоростных полётов.

С этим гоночным беспилотником возможно всё – от смелых гонок до нескончаемого веселья. А если у вас нет достаточного опыта и вы рассчитываете на лёгкое и отзывчивое управление, то эта модель определённо создана для вас. К слову, его максимальная скорость составляет 12.

Rpm константа (kv)

Все моторые имеют рейтинг Kv. Этот рейтинг показывает то, насколько быстро будут крутиться ваши пропеллеры. Максимальное количество оборотов в минуту, которое сможет выдать ваш мотор, можно узнать, если умножить kV на напряжение аккумулятора. Так, если у вас двигатель 2300kV и батарея lipo 4s, то будет такая формула, так как у 4s lipo напряжение 14.8 вольт:

Но не стоит брать эту цифру как фактическое значение, которое будет развивать мотор, лучше использовать эту цифру как справочное число для ориентира — на что будет способен квадрокоптер на этих двигателях. Общая информация, какие пропеллеры нужно ставить на двигатели 2204 и 2205:

Обратите внимание, что это не жесткие правила, а лишь рекомендации, но если вы будете придерживаться их, то ваш дрон будет летать с наилучшими характеристиками.

ВесЕдинственное, что нужно помнить про вес, это то, что каждый сэкономленный грамм нужно умножать на 4 (или больше, смотря какой дрон будете собирать). Тяжелые моторы обычно довольно мощные и компенсируют свой вес тягой.

ЦенаЦена одно из важных значений, чем выше цена, тем качественнее компоненты и сборка, а значит и результаты по скоростям и маневренности. В среднем цены от 600 до 2 000 рублей.

ВалВал должен быть достаточно длинным, но не менее 13 мм в длину и 5мм в диаметре. 5мм это самый распростроненный диаметр у пропеллеров, в противном случае вам придется рассверливать или покупать новые проппы, так как они или не налезут или будут маленькие. А насчет длины — нужно не забывать, что пропеллеры закрепляются контргайками, а она должна полностью пройти вал по резьбе.

Источник

Skyrc sparrow fpv arf

Анатомия гоночного квадрокоптера (часть 1) | ПикабуЯрким представителем дронов гоночного типа в среднем ценовом диапазоне является модель SkyRC Sparrow FPV ARF. На фоне некоторых из представленных аппаратов этот выгодно отличается своим дизайном, который наиболее приспособлен для участия в гонках. Это небольшая и весьма лёгкая модель, которая сможет посоревноваться не только на улице, но и в помещении, так как диагональ коптера составляет всего 120 мм. Он способен развивать достаточно хорошую скорость, даже несмотря на угловатость рамы конструкции. Встроенная камера обладает возможностью регулировки наклона на двух уровнях в 10 и 20 градусов.

Она не самая лучшая среди представленных моделей, но даже так, качество передаваемой картинки находится на высоком уровне. Минусом конструкции можно считать недостаточную защищённость компонентов, вроде печатных плат, поэтому несмотря на гонки лучше летать чуть осторожнее.

Walkera f210

Анатомия гоночного квадрокоптера (часть 1) | ПикабуНу а последней моделью нашего небольшого рейтингового списка стала Walkera F210. Это один из профессиональных гоночных дронов на рынке, мощный и компактный, с инновационным дизайном с углеродной рамой. Он приводится в движение 4 двигателями мощностью 2500 кВт. Последние, в сочетании с довольно мощной батареей, предоставляют беспилотнику возможность набрать невероятно высокую скорость, позволяя отдаляться на дистанции до 800 метров. Аккумуляторная батарея ёмкостью 1300 мАч обеспечивает максимальное время полёта в 9 минут, при перезарядке за 90 минут.

Встроенная камера с углом обзора в 120 градусов в максимальной комплектации даст вам возможность снимать и наблюдать ролики в высоком качестве. А полётная система дрона порадует вас особенностью совершать различные трюки и виражи. Легкость, компактность и манёвренность являются козырями этой модели, которые вы можете умело разыграть в гонке. А средняя цена при этом – 35 300 рублей.

Анатомия гоночного квадрокоптера (часть 1)

Здравствуйте!

После того, как я опубликовал видео пилота FinalGlideAus, вопросы про гоночные квадрокоптеры просто таки посыпались.

Я постарался ответить на все, но ещё пообещал сделать пост о том, как же эти маленькие проворные негодяи устроены.

Обещал — делаю!

В первой части мы рассмотрим рамы, моторы, регуляторы скорости и пропеллеры. Во второй части я расскажу про полётные контроллеры. Третью часть хотелось бы посвятить FPV-оборудованию, а в четвёртой я расскажу про LiPo-аккумуляторы.

По сути, в устройстве квадрокоптера нет ничего сложного. Он состоит из таких основных элементов:

• Рама

• Моторы

• Пропеллеры

• Регуляторы скорости

• Полетный контроллер

• Аккумулятор

• Приёмник радиоуправления (и его антенна)

Есть такое направление полётов, когда пилот видит то, что “видит” его квадрокоптер. Такая штука в RC-хобби называется FPV (First-person view). Она требует некоторых своих независимых компонентов, а именно:

• Камеры

• Передатичка видеосигнала

• Приёмника видеосигнала

• Видео-очков/виде-шлема или монитора

Давайте детально рассмотрим анатомию гоночного квадрокоптера. Чтобы ты смог лучше ориентироваться, я сделал небольшую схему, где постарался отделить основные компоненты квадрика. Их мы сегодня и рассмотрим.

0. Рама

Основа всего. Поэтому я и отметил данный пункт цифрой “0”.

В гоночных квадрокоптерах используются рамы 280-130 размера.

Что такое “размер рамы”? Это расстояние в миллиметрах между осями двух противоположных моторов. Соответственно, рама 250 размера будет иметь диагональное расстояние между осями моторов в 250мм.

Сейчас особо популярны так называемые “мелколёты” — квадрики на раме 180 размера и меньше. Такие квадрики очень лёгкие, и, как следствие, нужно намного меньше мощности для поднятия их в воздух. В следствие чего уменьшается вес моторов и аккумулятора.

Материалы рамы:

В гоночном коптеростроении фигурируют четыре основных материала: карбон, стекловолокно, алюминий и нейлон.

Рамы, в основном делают из первых двух: карбона или стекловолокна. Основное отличие между ними в прочности и, соответственно, цене — карбоновые рамы прочнее и дороже. Есть также комбинированные рамы, где некоторые детали выполнены выполнены из более прочного карбона, а всё остальное — стекловолокно.

Вторые два материала (алюминий и нейлон) используются для изготовления проставок и стоек для рамы. Разница, очевидно, в весе — нейлон намного легче. Однако нейлон может погнуться или вовсе сломаться.

Наиболее популярные рамы на данный момент:

Lumenier QAV280/QAV250/QAV210/QAV180, ImpulseRC Alien 5″, ZMR250, Lantian LT-130, а также их всевозможные китайские реплики и модификации.

1. Моторы

В хобби радиоуправляемых моделей на электрической тяге используются бесколлекторные (БК) электродвигатели. Гоночные квадрики — не исключение.

Основное отличие БК-моторов от коллекторных в отсутствии щёток, поэтому их ещё иногда называют “бесщёточными”.

Просто так их крутиться не заставишь — нет понятия “плюс” и “минус”. На выходе три провода, а для управления таким двигателем нужен контроллер, который называется “ESC”.

Принцип работы БК-моторов — попеременное включение обмоток двигателя, что создаёт магнитную силу и притягивает к обмоткам постоянные магниты, расположенные на внешнем корпусе двигателя, тем самым вращая его.

Основные характеристики моторов:

• Напряжение питания. Указывается в “баночном эквиваленте” — количестве банок LiPo-аккумулятора, которые сможет “переварить” мотор. Одна банка — 3.7 вольт.

• KV-число. Количество оборотов на вольт. Чем выше этот параметр у моторов — тем более резким получится квадрокоптер. Типичные числа для гоночных квадрокоптеров — 2000-2400KV.

• Максимальный ток.

На гоночных квадрокоптерах используют моторы типоразмеров 1806-2206. Такие маленькие моторчики (размер всего 27*14мм, вес — 26 грамм) способны выдавать колоссальную мощность в 500 Вт и тягу до 1100 грамм на один мотор. Обороты тоже не менее колоссальны: 32000 об/м.

Наиболее популярные моторы:

DYS BE1806 2300KV, Emax RS2205 2300KV (Racing Edition), Cobra CM-2204/28 23KV, Lumenier RX2206 2350KV.

2. Регуляторы скорости (ESC)

Немного отступим от нумерации, потому что этот пункт связан с моторами намного теснее, чем  пункт про пропеллеры.

Регулятор скорости (ESC, Electronic Speed Controller) — устройство, регулирующее обороты и, как следствие, мощность двигателя. Представляет из себя плату с силовыми транзисторами, микроконтроллером и его обвязкой.

Основной задачей ESC является коммутация подаваемого напряжения таким образом, чтобы заставить ротор вращаться. Регулятору нужно определить положение ротора (благодаря эффекту Холла) и переключать напряжение на обмотках двигателя таким образом, чтобы ротор вращался. Это полноценный микрокомпьютер.

Основными характеристиками ESC есть:

• Максимальный коммутируемый ток.

• Максимальное напряжение (в “баночном” эквиваленте)

• Тип процессора и его частота

• Наличие и характеристика BEC-а

• Прошивка регулятора.

Если с первыми двумя пунктами всё понятно, то с процессором, BEC-ом и прошивкой не всё так однозначно. Давайте разбираться.

Первые регуляторы скорости управлялись чипами компании ATMEL: как правило, ATMega8. Современные же, “топовые”, регуляторы начали делать на базе процессоров SiLabs: они попросту быстрее, что на таких оборотах несомненно идёт на пользу — регулятор способен быстрее коммутировать нагрузку и реагировать на изменение обстановки.

BEC — встроенный стабилизатор напряжения для питания бортового оборудования квадрокоптера (например, полётного контроллера). Имеет напряжение 5V и ток до 2A. Топовые регуляторы, как правило, им не оснащаются. Сам же регулятор питается сам от себя.

Прошивка ESC — программа, управляющая всеми функциями регулятора. Помимо того, что она должна быстро реагировать на изменение сигнала от полетного контроллера, молниеносно меняя скорость вращения двигателя, современные прошивки обладают рядом интересных возможностей:

• Активное торможение. Если просто уменьшить ток, подаваемый на моторчик, он по инерции некоторое время ещё будет крутиться на прежней скорости, постепенно сбрасывая её до заданной. На гоночных квадриках с молниеносной реакцией это не нужно. Поэтому контроллер попросту притормаживает ротор, некоторое время подавая ток только на одну обмотку. Электромагнитная сила притягивает постоянные магниты ротора, и он сбрасывает обороты намного быстрее.

• Изменение направления вращения двигателя “на лету”. Таким образом можно летать вверх ногами. А почему бы и нет? Используется для 3D-пилотажа.

• Поддержка протокола Oneshot125. Это когда полётный контроллер не посылает PWM-сигнал постоянно, а посылает команду управления ESC только тогда, когда нужно изменить обороты двигателя.

Наиболее популярные прошивки: BLHeli и SimonK Firmware.

Наиболее популярные регуляторы скорости: KISS 12A/20A (BLHeli), DYS BL20A (BLHeli)/DYS SN20A (SimonK), FVT LittleBee.

3. Пропеллеры

То, что создаёт подъёмную силу. То, благодаря чему квадрокоптер и летает.

Изготавливают их из нейлона, из композита (стекловолокно и пластик) и из карбона. Последние самые прочные, но не самые лучшие по лётным характеристикам (большой вес и проблемы с балансировкой).

Пропеллеры — расходный материал. Практически каждое падение заканчивается сломанным пропеллером. Часто, даже не одним.

Имеют три основные характеристики: материал, размер и угол атаки. Если с материалом всё понятно, то с размером и углом атаки не очень.

Размер: длина от края до края пропеллера в дюймах. Угол атаки — угол, под которым плоскость лопастей пропеллера наклонена относительно поверхности.

Записываются эти характеристики так: 5×4.5 (проп размером 5 дюймов и углом атаки 4.5), или так: 6030 (проп размером 6 дюймов и углом атаки 3).

Больше размер — больше тяга, но также больше нагрузка на двигатель. Соответственно, чем больше пропеллер, тем более мощный двигатель нужен. Больше угол атаки — больший объём воздуха выталкивает пропеллер, но опять-таки, больше нагрузка. Переборщите с нагрузкой — сгорит сначала двигатель, а потом и регулятор.

Также большие пропеллеры несовместимы с большими оборотами — пропеллер более 7 дюймов на моторе 2300KV просто сломается.

В гоночных квадрокоптерах используются пропеллеры 4030, 4045, 5030, 5045, 6030 и даже 6045. Из производителей стоит отметить Gemfan и HQProps.

Например, мотор Cobra CM-2204/28 2300KV с пропеллером 6х4.5 (6045) на аккумуляторе 4S (14.8в) на максимальных оборотах выдаёт мощность 480Вт, тягу более 1 кг и “жрёт” 30А.

Также сейчас популярны пропеллеры типа “Bullnose” — со срезанными окончаниями. Это уменьшает вихревые потоки и увеличивает эффективность.

На сегодня всё. Спасибо большое всем, кто дочитал пост до конца.

Если у вас есть какие-то вопросы — смело задавайте их в комментариях, я постараюсь на них ответить.

Также буду рад любой критике поста и прислушаюсь ко всем советам.

С уважением.

Аппаратура радиоуправления


Опять же, если у вас никакой пригодной аппаратуры, то имеет смысл взять набор, в который сразу входит передатчик. Например,

за $109.

Если вы хотите все-таки купить систему РУ отдельно, то самый минимальный вариант, это, наверное FlySky за $44. Мы же используем один из самых распространенных, но более дорогих пультов Turnigy 9x, который стоит около $70 доставка.

Аппаратура управления

В аппаратуру управления входит пульт и приемник. Пультом управляют, а приемник устанавливается в квадрокоптер, он принимает сигнал с пульта и направляет в полетный контроллер.

Классикой на сегодня являются 2 аппаратуры: Taranis от FrSky и более бюджетная аппаратура FlySky.

  1. Taranis X9D Plus — пульт управления
    Цена 12514р или 198$. К нему нужно будет докупить приемник:
  2. Frsky XM Micro D16 — приемник
    Цена 884р или 13,99$.
    Taranis X9D Plus
    Taranis X9D Plus
    Frsky XM  Micro D16
    Frsky XM Micro D16
  3. FlySky FS-i6 2.4G на 6CH. Самый популярный бюджетный пульт.
    Цена 4424р или 70$.
    FlySky FS-i6 2.4G на 6CH
    FlySky FS-i6 2.4G на 6CH

Варианты отображения

Анатомия гоночного квадрокоптера (часть 1) | ПикабуЧаще всего новички используют смартфон для отображения картинки, передаваемой камерой. И в этом нет ничего плохого, да и смартфон есть практически у каждого. Правда, если вы намереваетесь принимать участие в серьёзных соревнованиях с хорошим призовым фондом, то вам может понадобиться нечто большее. И тут есть два варианта. Более доступный – это установка обычного дисплея. Ну а более дорогой – специальные очки. Они обеспечивают более качественную передачу и минимум отвлекающих факторов, предоставляя гонщику первоклассный опыт. Однако цена не единственный их недостаток, так как для полного удобства восприятия вы должны быть профессионалом этого дела.

Готовый набор

По набору конкретного железа у каждого опытного пилота будет свое мнение. Рам, регуляторов оборотов, двигателей, полетных контроллеров, аппаратур радиоуправления, аккумуляторов и т.д. огромное множество и каждый будет советовать вам что-то свое.

Я искренне считаю, что чем разбираться во всех этих мнениях, проще купить готовый набор и вы получите 80% того, что имеют продвинутые пилоты! Размышляя таким образом я залез на aliexpress и приобрел самый дешевый набор комплектующих, который смог найти.

По существу, в нем есть все, что нужно для строительства за исключением аккумуляторов и аппаратуры радиоуправления. То есть за эти деньги вы получаете раму, набор регуляторов двигателей, сами двигатели, полетный контроллер и еще некоторые мелочи.Итого $70.

Зарядное устройство

В сообществе пилотов квадрокоптеров принято использовать оригинальные ЗУ Imax B6. Это универсальная зарядка, которой можно заряжать любые аккумуляторы большим диапазоном токов, главное чтобы блок питания тянул. Продается также очень много подделок, у которых к примеру нет вентилятора охлаждения, а качество компонентов оставляет желать лучшего.

  1. Original SkyRC IMAX B6
    Цена: 1895р или 29.99$
    Original SkyRC IMAX B6
    Original SkyRC IMAX B6

Как выбрать бесколлекторный мотор для квадрокоптера

Наши квадрокоптеры летают на бесколлеторных моторах постоянного тока, это специальные типы двигателей, у которых нет основных компонентов с повышенным износом.

Все бесколлекторные (безщеточные) двигатели состоят из 4 компонентов:

Статор. Статор это обмотка двигателя, состоящая из 3 фаз длинных тонких проводков, которые обматываются вокруг сердечника. Провода покрыты эмалью, чтобы предотвратить короткое замыкание при обмотке и работе. Если вы хорошо учили физику, то знаете, что ток, протекающий по проводу, создает магнитное поле.

Когда провод обмотан вокруг чего-то, то магнитное поле увеличивается. Чем больше ток, тем больше сила магнитного поля и больше крутящий момент от вашего двигателя. Однако, большие токи сильно нагревают обмотку, особенно вот такие тонкие провода и защитная эмаль может оплавиться при сильном нагреве, тогда произойдет короткое замыкание и двигатель станет нерабочим.

Неодимовые магниты. Эти магниты из редкоземельных металлов генерируют фиксированное магнитное поле, они маленькие, но создают очень сильное магнитное поле. Они приклеены эпоксидной смолой или цианокрилатом к корпусу мотора.

Корпус двигателя защищает магниты и обмотку. Обычно он изготовлен из легкого металла, такого как алюминий. Более продвинутые двигатели имеют корпусы, которые сделаны как вентиляторы, т.е. при вращении нагоняют воздух на обмотку сердечника, чтобы охлаждать ее.

Вал мотора жестко прикреплен к верхней части. Это рабочий компонент мотора, который передает крутящий момент на пропеллеры.

Квадрокоптер с бесколлекторным двигателем

Бесколлекторным мотором оснащаются более дорогие модели дронов. Чаще всего устанавливаются на профессиональных или гоночных квадрокоптерах. Они отличаются высокой тягой, оборотами и мощностью. При этом достаточно компактны и долговечны.

Мотор бесколлекторного типа делится на две части – колокол (верхняя движущаяся часть, накрепко закрепленная на роторе) и основание. Внутри колокола размещаются неодимовые магниты.

Бесколлекторный двигатель для коптера обладает следующими преимуществами:

  • разгон и замедление квадрокоптера происходит быстро (все это обуславливается наличием больших оборотов двигателя квадрокоптера);
  • длительный срок службы;
  • защита от влияния факторов окружающей среды.

Но есть и недостатки у такого вида моторов. Стоят они дорого, а ремонт проводить достаточно сложно.

Количество витков

От количества витков зависит толщина провода, при равных параметрах магнитопровода. На один и тот же магнитопровод можно намотать 13 или 15 витков (к примеру). Чем больше витков, тем меньше диаметр сечения провода и выше внутреннее сопротивление. Отсюда, при равном питающем напряжении, при большем количестве витков, ток и обороты будут ниже.

Последняя буква – вид трёхфазного подключения – звезда или треугольник (Y/* или T/Δ соответственно). Снова не буду грузить электроникой, да и в случае с квадрокоптерами подключение не так важно.

Возьмём для разбора такую маркировку A2212/15T.

22 – магнитопровод диаметром 22мм 12 — толщина набора 12мм 15 – 15 витков А – Ширпотреб для бюджетных аппаратов Т – (иногда заменяют на Δ) намотка типа дельта (треугольником)

Коллекторные двигатели для дронов: особенности

Коллекторные моторы в основном используются для дешевых моделей дронов, которые предназначены для новичков. Конструкции с таким двигателем не могут развивать большие обороты и иметь высокую мощность, а значит, имеют маленькую грузоподъемность. При этом они громоздкие, часто выходят из строя, поскольку детали внутри мотора изнашиваются за непродолжительное время.

Коллекторный двигатель для квадрокоптера состоит из неподвижного корпуса, внутри которого содержатся магниты (плюс и минус). В движение мотор приводится ротором с обмоткой при помощи щеток, которые подают электричество. Именно наличие щеток и снижает срок эксплуатации мотора, поскольку они создают трение и со временем стираются.

Преимущества коллекторного мотора:

  • небольшой размер и вес;
  • низкая цена;
  • легко проводить ремонт или замену.

Но в таком типе моторов для коптеров есть и минусы. Двигатель обладает низким КПД, часто перегревается и быстро изнашивается.

Моторы (двигатели)

Компания DYS на данный момент выпускает бюджетную версию двигателей под названием «Samguk». Фирма очень хорошо себя зарекомендовала в сообществе пилотов, как качественный и недорогой производитель моторов для квадрокоптеров. Красивый дизайн моторов и открытый низ для уменьшения веса — это моторы Samguk. В линейку входят 3 размера/мощности двигателя: «Wu» — 2206, «Shu» — 2306, а также «Wei» — 2207.

Мы рекомендуем купить Wu» — 2206, так как это будет самым оптимальным вариантом ценамощностькачество. 

  1. Моторы DYS Samguk серии Wu 2206
    Цена за 4 двигателя: 2526р или 40$
     DYS Samguk серии Wu 2206
    DYS Samguk серии Wu 2206
  2. Моторы DYS Samguk серии Shu 2306
    Цена за 4 двигателя: 2526р ил 40$
    DYS Samguk серии Shu 2306
    DYS Samguk серии Shu 2306
  3. Моторы Racerstar SPROG X 2206
    Цена за 5 двигателей (1 запасной): 2869р или 45,39$
    Racerstar SPROG X 2206
    Racerstar SPROG X 2206

Мощность

В описании к двигателям пишут максимальную тягу, но не стоит зацикливаться только на ней. Например, легкий квадрокоптер с двигателями у которых небольшая тяга, в воздухе может себя вести точно также, как тяжелый квадрокоптер с двигателями с гораздо большей тягой. Есть одно правило:

Соотношение мощности к весу должно быть 4 к 1 для фристайл-дронов и 8 к 1 для гоночных дронов.

Рассчитать соотношение очень просто, для этого возьмем статическую мощность двигателей и разделим на общий вес квадрокоптера. Например, рассчитаем соотношение дрона на раме 200 мм с двигателями 2205 2400 KV и пропеллерами HQ5x4x3:

4241 : 490 = 8,6. Получается соотношение мощности к весу — 8,6 к 1. Это даже больше, чем рекомендуемая, а значит мощности с запасом и дрон будет очень резвым.

Можно было бы выбрать двигатели и с большей тягой, но это уже нецелесообразно, потому что в нашем случае двигатели потребляют ток 24 Ампера при полном газе на пропеллерах HQ5x4x3, а аккумулятор в сборке 1300 mAh и 75С, который выдерживает токоотдачу 97,5 Ампер, 1,5 ампера останутся в запасе.

Все взаимосвязано, поэтому лучше сначала определиться с рамой и двигателями, а потом покупать ESC (особенно, если сборка ESC Полетный контроллер, 4 в 1), чтобы потом не покупать новые комплектующие из-за несовместимости мощностей.

Полетный контроллер и видеопередатчик

Сейчас становятся популярными комбинированные решения — полетный контроллер с встроенным видеопередатчиком. Плюсы очевидны — занимает меньше места, отсутствие лишних проводов, дешевле в цене. Но и как у всего хорошего, есть и минусы: если вы на продолжительное время включите его (контроллер с видеопередатчиком) без антенны, то он естественно сгорит и придется менять всю плату, включая полетник.

В последнее время, Betaflight делают упор разработки на полетный контроллер поколения F4, поэтому, рекомендуем придерживаться следующих компонентов:

  1. Дорогой, но хороший и качественный полетный контроллер с совмещенным видеопередатчиком плата разводки питания (PDB) — HGLRC F4 V6PRO
    Цена: 4000р или 64$
    HGLRC F4 V6PRO
    HGLRC F4 V6PRO
  2. Также хороший и популярный полетный контроллер с интегрированным видеопередатчиком, но без PDB (плата разводки, ее можно докупить примерно за 300-350р) NTXF4-FC Omnibus F4
    Цена: 3000р или 40$.
    NTXF4-FC Omnibus F4
    NTXF4-FC Omnibus F4

Размер рамы и пропеллера

От размера и конфигурации рамы зависит то, сколько двигателей тебе придётся поставить, и на сколько большую диагональ пропеллеров ты сможешь использовать. Сейчас не буду вдаваться в подробности конфигурации, и рассказывать о том, как правильно подобрать раму. Просто напомню, что это ответственный узел, и на нём будет держаться всё, в том числе и тяжёлые, вибрирующие двигатели.

Запомни три простых правила.

От размера лопастей зависит поведение дрона в воздухе. Большая диагональ даст большую подъёмную силу и устойчивость, в ущерб маневренности, и наоборот. Здесь надо отталкиваться от своей цели. Так же нужно учитывать то, что пропеллер создаёт нагрузку на двигатель. Обычно рекомендованный размер будет указан в спецификации.

Размер статора

Так сложилось, что двигатели классифицируются сначала по размеру статора, а потом уже по другим данным, например, KV. Ниже вы можете ознакомиться с таблицей, где указаны рекомендованные характеристики двигателей в зависимости от размера рамы и пропеллеров:

Размер рамыРазмер пропеллеров, в дюймахРекомендуемый размер статораМинимальный KVМаксимальный KV
100 и менее21102-1204-1303450015000-19000 (чем меньше размер статора, тем выше KV)
100 — 140 мм3130630004000
140 — 250 мм4180626002800
190 — 220 мм52204-220623002600
230 — 270 мм62204-220819602300
280 — 350 мм72206-221014501600
360 — 450 мм8221210001200
450 и более92214-22169001000

Разновидности беспилотников

Такое понятие как «беспилотники» является довольно обширным. Под этим термином подразумевают не только квадрокоптеры, но еще и некоторые модели самолетов и вертолетов на радиоуправлении. Это понятие можно еще заменить словом «мультикоптеры» к которым относятся все устройства, оснащенные как минимум тремя винтами.

Типы телевизоров: виды с описанием, сравнительная характеристика, отзывыВам будет интересно:Типы телевизоров: виды с описанием, сравнительная характеристика, отзывы

Виды беспилотников:

  • Трикоптеры. Это летающие конструкции, где на подвижной платформе находятся три несущих пропеллера. Поворачивать дрон можно, меняя угол платформы. Этот вариант достаточно сложный для новичков в управлении, но отличается быстротой и маневренностью.
  • Квадрокоптеры. Наиболее распространенный вид дронов, который состоит из 4 движков и такого же количества пропеллеров. Они легки в управлении и могут поднимать разные грузы, если оснащены навесным дополнением. Это наиболее оптимальный вариант для новичков. Но чтобы получить летательный аппарат с хорошими характеристиками, важно обратить на то, сколько стоит квадрокоптер. Цены варьируются от 2 до 70 тыс. руб. в зависимости от двигателей, качества сборки, а также наличия дополнительных функций.
  • Гексакоптеры. В конструкции содержится 6 моторов и 6 пропеллеров. Это оптимальный вариант для фото- и видеосъемки, поскольку конструкция сохраняет стабильность в воздухе даже при ветреной погоде. К тому же данный вид оснащен увеличенной грузоподъемностью.
  • Октокоптеры. Данный вид, оснащенный сразу 8 винтами, встречается достаточно редко. Вариант относится больше к профессиональным моделям. Отличается конструкция надежностью, способностью поднимать большие грузы и может работать вне зависимости от погодных условий.

Регуляторы оборотов (esc)

С регуляторами оборотов сейчас на рынке более менее спокойно, ничего особо нового нет, BLHeli_S практически ничем друг от друга не отличаются. Рекомендуем использовать регуляторы марки Racestar, они хорошо себя зарекомендовали, недорогие и беспроблемные регуляторы оборотов на 30 ампер, чего хватит с небольшим запасом на нашу сборку:

  1. 4 регулятора оборотов Racerstar RS30A
    Цена набора: 2527р или 40$
    Racerstar RS30A
    Racerstar RS30A
  2. Регуляторы оборотов Emax Simonk Series 30A — здесь они продаются поштучно, поэтому нужно выбрать вкладку 30А и 4шт.
    Цена за 4шт — 2607р или 46,4$
    Emax Simonk Series 30A
    Emax Simonk Series 30A

Сборка коптера


В этом нет ничего сложного и даже человек с минимальными навыками пайки сможет справиться.

На первом этапе собирается рама, устанавливаются двигатели и регуляторы оборотов. Вот так в итоге должно получиться:

Самое главное, что видно на этой фотографии это то, что левый передний и правый задний двигатель должны вращаться по часовой стрелки (они будут обозначены черными гайками зажима винтов). Правый передний и левый задний двигатели должны вращаться против часовой стрелки и у них будет серебристая гайка. У этих гаек, кстати, направление резьбы препятствует их раскручиванию.

Теперь поговорим подробней о подключении двигателей.

Сделать все это можно по-простому, спаяв провода моторов и регуляторов хода (ESC), но мы решили укоротить их. Для этого сначала снимается термоусадка со всех регуляторов.

На одной стороне сам контроллер, а на другой стороне ключи с радиатором. Штатные провода мы отпаяли, обрезали провода двигателей на нужную длину и затем запаяли их на плату.

В этот момент необходимо проверить, что подключенный двигатель крутится действительно в правильном направлении. Вот как это сделать:


После того, как работоспособность двигателя проверена, можно надевать на регулятор оборотов термоусадочную трубку.

Обратите внимание, что мы не стали использовать плату распределения питания из комплекта. У нас был в запасах тонкий фольгированный стеклотекстолит, из которого мы вытравили простую коммутационную плату.

На этой плате должны соединяться все плюсовые и минусовые провода регуляторов оборотов с плюсовыми и минусовыми проводами разъема аккумулятора соответственно. Эту плату необходимо изолировать и мы сделали это при помощи обычного лака для ногтей:

Приемник нашей аппаратуры достаточно большой:

Мы решили снять с него корпус, отпаять от него старые провода и припаять провода от двигателя напрямую к плате. На первых шагах проще этого не делать, чтобы не допустить лишних ошибок. Теперь мы готовы установить полетный контроллер и подключить к нему регуляторы оборотов с приемниками. При его установке обратите внимание внимание на стрелочку, указывающую напрвление «вперед».

Порядок подключения каналов к приемнику не имеет значения, это можно (и нужно) будет указать позже, при настройке. Важно только правильно подключить питание приемника. В комплекте с полетным контроллеров прилагается кабель с разъемом для приемника. В этом кабеле первый провод должен быть черным и его следует подключить к минусу питания приемника.

Перед подключением регуляторов необходимо сделать еще одно. В эти регуляторы встроены стабилизаторы для питания полетного контроллера и не нужно подключать все их сразу. Надо выбрать один и оставить его разъем подключения к контроллеру без изменения, а на всех остальных извлечь средний провод и изолировать его.

Посмотрите как это сделано на фото выше.Регуляторы оборотов подключаются очень просто. Левый передний к первому каналу (самый левый разъем на фото), а дальше по часовой стрелке: правый передний ко второму, правый задний к третьему и левый задний к четвертому.

Теперь все необходимые элементы собраны воедино:

Осталось только надеть верхнюю крышку. Мы сразу распечатали держатель камеры для нашей SJ4000. Силиконовые демпферы обязательно надо дублировать хомутами, иначе камера слетит с коптера при падении.

Скорость

Анатомия гоночного квадрокоптера (часть 1) | ПикабуИз всего, что имеет значение при выборе гоночного беспилотника, скорость является, пожалуй, самым главным пунктом, ведь основным желанием гонщика является быстрый полет и победа. Если вы когда-либо задумывались над покупкой коптера, то наверняка задумывались о развиваемой ими скорости. Общедоступные модели предоставляют показатели от 100 до 150 км/ч. Однако большинство современных гоночных моделей изготавливаются на заказ, дабы ставить новые рекорды скорости.

Существуют определенные компоненты, которые способствуют увеличению этого показателя, а именно двигатели, корпус, пропеллеры, аккумулятор и вес. Именно на них мы и остановимся

Строение двигателя и как он работает

Все бесколлекторные (бесщеточные) двигатели состоят из 4 компонентов:

Статор. Статор это обмотка двигателя, состоящая из 3 фаз длинных тонких проводков, которые обматываются вокруг сердечника. Провода покрыты эмалью/лаком, чтобы предотвратить короткое замыкание при обмотке и работе. Если вы хорошо учили физику, то знаете, что ток, протекающий по проводу, создает магнитное поле.

Когда провод обмотан вокруг чего-то, то магнитное поле увеличивается. Чем больше ток, тем больше сила магнитного поля и больше крутящий момент от вашего двигателя. Однако, большие токи сильно нагревают обмотку, особенно вот такие тонкие провода и защитная эмаль может оплавиться при сильном нагреве, тогда произойдет короткое замыкание и двигатель станет нерабочим.

Неодимовые магниты. Эти магниты из редкоземельных металлов генерируют фиксированное магнитное поле, они маленькие, но создают очень сильное магнитное поле. Они приклеены эпоксидной смолой или цианокрилатом к корпусу мотора, а точнее к его колоколу.

Корпус двигателя защищает магниты и обмотку. Обычно он изготовлен из легкого металла, такого как алюминий. Более продвинутые двигатели имеют корпусы, которые сделаны как вентиляторы, т.е. при вращении нагоняют воздух на обмотку сердечника, чтобы охлаждать ее.

Вал мотора жестко прикреплен к верхней части. Это рабочий компонент мотора, который передает крутящий момент на пропеллеры.

Двигатели для дронов делятся на два типа:

Коллекторные двигатели используются в основном на слабых дронах начального уровня, а чаще всего на игрушках. Дело в том, что они не могут развивать значительные обороты и мощность, а это значит у них будет маленькая подъемная сила. Они громоздкие и склонны к поломкам, так как у таких моторов больше трущихся деталей.

Принцип работы бесколлекторных (бесщеточных) двигателей: магниты и обмотка создают движущую силу благодаря взаимодействию и созданию магнитного поля между ними. Это происходит благодаря подаче постоянного тока на определенную обмотку (у нас 3 фазы, то есть 3 отдельных провода на обмотке), ток подается и прекращает подаваться на определенные обмотки в короткий промежуток времени, тысячные доли секунды, заставляя крутиться верхнюю часть с магнитами.

Установка

При установке моторов на квадрокоптер важно, чтобы они вращались в разную сторону. К примеру, два мотора – по часовой стрелке, а два – против. При этом располагаются они друг напротив друга. Если же все винты будут вращаться в одну сторону, коптер просто закрутится и летать не сможет.

Как будет себя вести дрон в воздухе, зависит от различной скорости вращения двигателей. Чтобы беспилотник имел правильное и сбалансированное движение, вращение винтов должно быть направлено вдоль корпуса. Поток воздуха снизу создаст разницу между атмосферным давлением и его показателем под крылом.

Если воздушные винты вращаются, но дрон не взлетает, стоит проверить маркировку на лучах и винтах. Они должны совпадать. При покупке мотора к нему прилагается инструкция с подробным описанием, как установить тот или иной вид двигателя на определенные модели квадрокоптеров.

Источник

Шплинты и пружинные стопорные шайбы e clips, c clips

Из-за вибраций, создаваемых моторами и пропеллерами, винтики могут откручиваться или ослабевать. Это серьёзная проблема, ибо конструкция всегда должна быть жёсткой. Решается проблема использованием шплинтов или стопорных шайб.

Шплинт – вариант не самый лучший. Только для того, чтобы что-нибудь не отвалилось. Винтики им укрепить не получится.

Пружинная шайба – По сути, это небольшая пружинка, которая распирает болт в резьбе, тем самым делает его выкручивание проблематичным. Это отличный вариант для крепления любых узлов к раме, однако использовать его имеет смысл только если под шайбой имеется твёрдая поверхность (мягкий пластик не в счёт)

Дроны беспилотники, это достаточно сложный и точный механизм, который требует тщательного подхода к выбору комплектующих. Надеюсь, после прочтения этой статьи тебе стало понятно чуть больше о движущей силе твоего летательного аппарата.

И как всегда, банальное, но очень важное напутствие – думай, прежде чем делать. Даже куча потраченных денег на самое лучшее оборудование не гарантирует то, что оно будет работать хорошо. Отталкивайся от того, что нужно именно тебе. Читай, узнавай, анализируй.

Если остались вопросы — задавай в комментариях на сайте. Мы постараемся на них ответить. И самое главное, без чего твой коптер точно не полетит. Подписывайся на наши группы в социалках, и делись записями с друзьями (кнопки для этого ты найдёшь внизу).

Источник

Эффективность (кпд)

Эффективность измеряется в граммах/ватт и представляется как требуемая тяга/мощность.

КПД двигателя влияет на время полета, срок службы аккумулятора и на падение напряжения в полете. Идеальный двигатель, это когда все параметры эффективны при любых оборотах двигателя, а не только при самых высоких.

Аккумулятор должен уметь отдавать большие токи, этот параметр указывается буквой С. Маленькие аккумуляторы с низким С не смогут реализовать высокую эффективность двигателя. Например, аккумулятор с 90С покроет потребности практически любых двигателей для фристайла и гонок.

Двигатели с высоким KV наиболее эффективны на высоких оборотах.


КПД рассчитывается по формуле η=P/√3UIcosφ,

Оцените статью
Добавить комментарий

Adblock
detector