Чертежи рамы квадрокоптера QAV250

Рама номер один

Самое простое, что может прийти в голову — скрутить две отрезка алюминиевого профиля в виде креста. Минимальный вес и быстрая сборка несомненные плюсы такого подхода и так в первой версии рамы мы и решили сделать. Чтобы сделать раму еще более функциональной мы сделали плату на которой распределили питание, которая одновременно удерживала середину крестовины. То есть к этой плате мы подвели питание с аккумулятора и развели его на регуляторы двигателей. Всю конструкцию мы окрасили в черный цвет.

Чуть позже мы немного переделали плату и добавили защиту для полетного контроллера. Также более тщательно продумали крепление для аккумулятора.

В таком виде квадрокоптер уже начал взлетать. Вот видео одного из первых полетов:Однако мы не были полностью удовлетворены результатами. И на то было много причин.

• Оказалось, что для полетного контроллера DJI NAZA критически важно находиться в центре масс летательного аппарата. Поэтому пришлось установить полетный контроллер не туда, куда мы задумывали (с небольшим смещением вперед), а строго в центре
• Качество такой рамы сильно зависит от рук сборщика. Даже после огромных усилий двигатели находились не на одинаковых расстояниях
• Из-за отсутствия защиты винтов все наши «полетушки» заканчивались поломанными винтами
• Недостаточно качественно был закреплен аккумулятор
• Недостаточно хорошо была обеспечена фиксация крестовины в месте пересечения
• Плохо были продуманы ножки для приземления

Про ножки для приземления надо сказать отдельно. Первое время мы использовали просто длинные винты. Они, естественно, сильно гнулись и не давали никакой амортизации. Потом мы перешли на пластиковые хомуты для труб, которые до сих прекрасно служат. Однако, на строй раме они стояли плохо, так как их нельзя было закрепить по центру Т-образного профиля.Полетав на коптере с такой рамой, мы решили разработать новую, в которой устранили все перечисленные недостатки.

Базовые узлы и компоненты

Чтобы построенный аппарат был способен подниматься в воздух хотя бы в теории, а сборка квадрокоптера своими руками доставляла удовольствие, необходимо приобрести ряд соответствующих компонентов:

1. Полетный контроллер – «голова» будущего БПЛА, в которой установлены все базово необходимые датчики, а также программное обеспечение для обработки их показаний, а заодно и команд, приходящих с пульта управления, контроля скорости вращения каждого двигателя. Это самый дорогой компонент, который придется покупать, чтобы собрать квадрокоптер.
2. Раму продвинутые моделисты делают самостоятельно из тщательно выбираемых материалов (алюминий, пластик, дерево, карбонат или их комбинации). При недостатке опыта или инженерных познаний, если проекту больше подходит готовая рама или нет ни желания, ни времени проектировать квадрокоптер и его части самому, то на помощь придут готовые рамы, производимые в широком спектре размеров.
3. Двигатели лучше выбрать бесколлекторные – они несколько дороже, но гораздо надежнее коллекторных. Для полетов необходимо вращение со значительной скоростью, поэтому отсутствие коллектора положительно сказывает на сроке эксплуатации. Приобретается не менее 4 (или 8, если нужен октокоптер), если бюджет позволяет, то с 1-2 запасными.
4. Контроллеры двигателей это платы, регулирующие скорость вращения каждого двигателя и питающие его, будут смонтированы на «лучах» корпуса. Их количество соответствует количеству двигателей.
5. Пропеллеры или движители следует выбирать с особым вниманием, ведь размер должны подходить к габаритам будущей рамы, независимо от того, что она самостоятельно построена или куплена.
6. Плата распределения питания предназначена для разводки питания с аккумулятора на контроллеры оборотов двигателей. Как правило, каждый покупной корпус снабжается небольшой платой, куда можно припаять вводы со всех котроллеров, а затем аккуратно их запитать. При желании можно заказать более продвинутый вариант основной платы питания если ваша схема квадрокоптера предполагает особенности компоновки.
7. Покупка аккумуляторов – один из самых непростых моментов подбора запчастей. Тип подходящего элемента питания полностью зависит от целевого назначения создаваемой модели. Для быстрых моделей лучше брать небольшие батареи с высокими показателями KV (количество оборотов в минуту × Вольт), а для тихоходных аппаратов для съемок в приоритете соотношение емкости и веса, ведь перегружать конструкцию нельзя в любом случае. Полезное дополнение – монитор заряда батареи. Не обойдется и без специального балансирующего зарядного устройства для выбранного типа аккумуляторов (литий-ионные или литий-полимерные).
8. Пульт управления с модулем ресивера, который подключается к полетному контроллеру, чтобы аппаратом можно было управлять. От типа пульта управления зависит комфорт управления и некоторые другие доступные функции.
9. Дополнительные опции выбираются в зависимости от назначения будущего аппарата. Так, на дроны для съемки часто крепят стабилизаторы камер, а гоночные невозможны без комплекса FPV (first person view, вид от первого лица).

Недостаток последнего несложно устранить в процессе сборки, благо, «высший пилотаж» владения паяльной станцией не нужен. И лучше использовать паяльники с тонким жалом.

Чертежей квадрокоптеров в полном смысле этого слова не существует, да они и не нужны. Сборка из модулей исключает подобную потребность. С расходными материалами все немного сложней. Чтобы собрать квадрокоптер своими руками понадобятся:

1. Фиксатор резьбы, чтобы ни один из винтов не выкрутился от полетных вибраций.
2. Термоусадочная изоляция на каждое место пайки.
3. Полимерные затяжки-хомуты для фиксации элементов на корпусе.
4. Гидроизолирующий состав для печатных плат.
5. Коннекторы типа «банан» для двигателей.

https://www.youtube.com/watch?v=b1IVwGmGs4Y

Ничто не помешает внести необходимые правки и доработки в конструкцию в процессе сборки или летных испытаний. Может для поставленных целей лучше собрать октокоптер своими руками. При наличии внимательности и осторожности даже самые технически неграмотные любители аппаратов смогут построить летающего дрона.

Итоги

Коптер с последней рамой выглядит не так круто, как с защитными кольцами, но зато нам удалось спрятать все провода и получить минимальный вес. Развесовкаосей отличная, а точность расположения очень высокая.