Собираем самодельный квадрокоптер

С чего начинать

Первое, что стоит уяснить начинающему, который решил сделать квадрокоптер своими руками: обойтись без покупки специальных комплектующих не получится. Летающая четырехвинтовая машина представляет собой достаточно сложную компьютеризированную систему. Поэтому приобретение специальной управляющей платы, сигналы с которой будут стабилизировать и направлять мультикоптер — является обязательным.

Несколько советов помогут собрать дрон с высокими шансами на положительный результат.

1. Не стоит делать самодельный квадрокоптер большим. Разумно начать с надежной, устойчивой и прочной модели.
2. Двигатели для дрона нужно выбирать с запасом. Во-первых, этим достигается большая свобода при сборке рамы. Мощные двигатели компенсируют ошибки, связанные с недостаточной грузоподъемностью. Во-вторых, характеристики большинства моторов китайского производства завышены.
3. Минимальное количество проводки и соединений позволит как уменьшить массу, которую будет иметь самодельный дрон, так и минимизировать наводки и потери на сопротивление.

И главное — не стоит сразу пытаться делать квадрокоптер с камерой. Это устройство (если хочется получать качественное изображение) не только громоздкое и довольно тяжелое, но и неизбежно разбалансирует дрон.

Регуляторы оборотов для квадрокоптеров и мультироторных летательных аппаратов

Готовые комплекты

Профессиональные спортсмены, использующие гоночные дроны, предпочитают покупать готовые наборы для сборки. Это так называемые комплекты ARF. В них входит минимальный набор компонентов, чтобы сделать дрон своими руками с предсказуемыми характеристиками. При этом владельцу предлагается некоторая свобода в модификации параметров изделия путем замены лопастей, батарей и других комплектующих.

Наборы ARF обычно включают:

• детали рамы;
• основная печатная плата;
• двигатели;
• лопасти;
• батареи;
• соединительные шлейфы;
• крепежные элементы.

После того, как самодельный квадрокоптер собран, на него устанавливают систему управления. Ее можно купить отдельно.

Совет! Рекомендуется приобретать комплект из пульта и приемника. Они полностью синхронизированы между собой и не требуют сложной настройки.

Еще одно достоинство комплектов ARF — широкие возможности модификации летных характеристик дрона. Можно собрать квадрокоптер с большим радиусом действия, подключая его к соответствующей системе управления. Или обеспечить хорошие характеристики маневренности, используя специальные пульты.

Сборка в домашних условиях

Квадрокоптер можно собрать самому, в домашних условиях. Без покупки сложных электронных компонентов обойтись не получится. А вот силовую раму с ногами двигателей можно сделать из подручных материалов. Есть несколько вариантов сборки. Раму можно сделать из пластиковых труб водопроводной сети или собрать конструкцию из тонкого алюминиевого профиля квадратного сечения.

Самый простой способ — выполнить раму из фанеры. Для этого потребуется квадрат, размеры которого подбираются под габариты будущего коптера. К основанию рамы из фанеры будут крепиться ноги двигателей. Это может быть как готовое изделие промышленного производства, так и вручную изготовленные детали. Пошаговая сборка силовой рамы выглядит следующим образом.

1. Делается чертеж конструкции, вид сверху. Соблюдается угол 90 градусов между ногами, равное расстояние между двигателями по диагонали.
2. Определяется габарит центральной части из фанеры или профиля, путем разметки необходимых мест крепления ног.
3. Если ноги двигателей сделаны из подручных материалов, например, низкого профиля — необходимо предусмотреть надежное место для крепления двигателей.

Сделать всю работу самостоятельно получится только у людей с высоким уровнем навыка моделирования и использования ручных инструментов. Требуется максимальная точность и минимальное количество материала.

Совет! Для начинающих рекомендуется купить готовую раму для сборки. Пользователь сразу получает изделие, у которого предусмотрено место для размещения батарей, двигателей, до минимума снижена масса.

Двигатели

Рекомендуется приобретать для сборки коптера в домашних условиях готовый комплект двигателей с системой управления. Это избавит от возможных отклонений в оборотах и других сложностях балансировки. Если же хочется все собрать самому, включая систему подъемных двигателей, следует ориентироваться на:

• диаметр пропеллеров, который вычисляется по размерам рамы;
• габариты посадочного пространства для двигателя (площадь и высота боковой опоры-стенки).

Далее делается выбор двигателя по его маркировке. Производитель всегда указывает диаметр статора и высоту двигателя. К каждому изделию приводится тип и размер лопастей, рекомендуемых к применению. После этого, основываясь на массе беспилотника и оборотах двигателя при зависании (указывается в паспорте) — подбирается конкретная марка пропеллера.

Выбор лопастей

Лопасти — одна из простых деталей, которым мало уделяют внимания начинающие. От конструкции данного элемента зависят летные характеристики дрона в целом. Рекомендации по выбору лопастей следующие.

1. Если собирается квадрокоптер с камерой, нужно добиться минимальных вибраций при движении. Это позволяют сделать двухлопастные пропеллеры.
2. Трехлопастные пропеллеры дают больше тяги, но для приведения их в действие требуется большая мощность двигателя.

Второй главный фактор выбора лопастей — материал, из которого они изготовлены. Для начинающих, при сборке первых моделей, можно купить пластиковые пропеллеры. Но стоит помнить, что они не отличаются прочностью. Пластик деформируется, высыхает (меняет жесткость). Кроме этого, в ходе эксплуатации лопасти повреждаются пылью и другими взвесями в воздухе, из-за чего растет их аэродинамическое сопротивление.

Металлические пропеллеры — оптимальный выбор, если хочется получить долговечный дрон со стабильными характеристиками. Стоят такие изделия дороже пластика, но служат гораздо дольше, показывая стабильные характеристики. Стоит помнить, что металлические пропеллеры неизбежно потребуют двигатели большей мощности для своего вращения.

Третий тип материалов, используемых для изготовления лопастей — композитные полимеры, многослойная конструкция. Такие пропеллеры легкие и прочные. Их цена высока, однако в области спортивных дронов композитные материалы лопастей не имеют конкурентов.

Система управления

Система управления, рекомендованная к покупке для начинающих, состоит из пульта и приемника, устанавливаемого на коптере. Сегодня на рынке представлено великое множество комплектов, предлагающих разный функционал. Например, может быть реализована:

• система взаимодействия по радио или Wi-Fi каналу;
• GPS для ориентирования и движения по маршруту;
• схема позиционирования, работающая не в 2, а в 6 и более степенях свободы;
• система автоматического гашения инерции, позволяющая дрону висеть полностью неподвижно и сразу останавливаться при поступлении команды баз паразитных раскачиваний.

От класса решения напрямую зависит стоимость системы управления. Поэтому рекомендуется тщательно проанализировать сферу применения и задачи коптера перед выбором того или иного комплекта его электроники.

Бюджетные квадрокоптеры со встроенной видеокамерой

Является самым популярным и не дорогим дроном. Дизайн, размеры и форма X5C имеют схожие черты с более дорогими моделями БЛА. Основной сегмент потребителя это начинающие пилоты. Адаптирован к полёту на улице и в помещении. Как и его предшественник обладает показательной управляемостью. Умеет исполнять запрограммированные флипы с кнопки на аппаратуре.

Syma X5Cот $27

Плюсы

• Цена
• Дизайн
• Динамичный
• Управляемость (работа 6-осевого гироскопа)
• Прочный
• Флипы
• Светодиодная подсветка
• Летит из коробки
• Не требует регистрации

Минусы

• Камера
• Малый ресурс коллекторных моторов
• Шестеренки редуктора не защищены от попадания грязи
• Не любит ветер (может улететь в его направлении)
• При потере связи падает

Первым номером в нашем списке идёт самый маленький в мире квадрокоптер с камерой. Модель выпускается знаменитой компанией SYMA, известной со времён большой популярности небольших вертолётов соосной схемы с инфракрасным управлением. Достигнув высот в проектировании этих несложных летающих игрушек, производитель продолжил развиваться и реагировать на запросы меняющегося рынка. Именно по этим причинам бренд SYMA занимает достойное место в индустрии хобби и остаётся одним из самых узнаваемых в своей сфере.

Моделисты со стажем помнят самодельные трикоптеры, чертежи которых широко распространялись на профильных сайтах в середине двухтысячных годов. С тех пор многое изменилось, ведь прогресс не стоит на месте. Компания SYMA создала самую удачную по нашему мнению массовую модель, построенную по трёхроторной схеме.

Этот квадрокоптер появился в продаже совсем недавно, в 2016 году, однако быстро завоевал популярность и стал лидером продаж. Модель Q333A очень похожа по внешнему виду и отчасти по техническим характеристикам с дроном Inspire от известной фирмы DJI Innovation, но стоит она в разы дешевле.

Несмотря на невысокую цену, Q333A собран довольно прилично, эта модель имеет хорошие летные показатели, а также камеру 720 р и FPV на 5,8 ГГц, которая обеспечивает достаточно неплохое качество съемки.

На рынке есть также родственные модели:

• Q333B, которая работает на Wi-Fi FPV;
• Q333С – без FPV.

Напомним, что FPV расшифровывается как First Person View.  Это технология, которая поможет вам наслаждаться полетом дрона от первого лица, надев очки виртуальной реальности или транслируя видео на экран пульта/смартфона.

Все модели имеют функцию возврата на место старта, даже при отсутствии сигнала GPS. Продолжительность  полета от одного заряда составляет до 10 минут, расстояние — до 100 метров. Этот дрон часто покупают начинающие пилоты, так что в нем есть режим Headless для облегчения управления. Аппарат поставляется полностью готовым к полету.

Это новинка от известного производителя Cheerson, выпустившего один из самых известных недорогих дронов – Cheerson CX-20. Давайте рассмотрим особенности и технические характеристики его преемника.Аппарат поставляется в разобранном виде, в коробку вложена простой мануал по сборке, которая займет у вас не более 10 минут. Вы удивитесь, насколько большим получится собранный квадрокоптер. Дрон достаточно мощный даже для полетов при умеренном ветре.

В квадрокоптер встроена камера для съемки HD 1280х720 видео, предусмотрены демпферы и дистанционное управление наклоном. На пульте есть широкий дисплей с диагональю 3,4 дюйма, на который выводится изображение полета в режиме FPV. Передача сигнала обеспечивается только через Wi-Fi, связь GPS это устройство не поддерживает.

Для полетов в ночное время дрон оборудован весьма яркой подсветкой. Но, к сожалению, производитель не предусмотрел шторку для защиты камеры от солнца, поэтому днем на видео могут появляться блики и засветы. Впрочем, следуя инструкциям из интернета, сделать ее собственноручно не составит труда.

Самый большой недостаток квадрокоптера –  слабая автономность, время полета всего 5-6 минут. Так что лучше сразу купите несколько запасных батареек. Однако если питание закончится в воздухе, дрон не упадет, а мягко сядет на землю благодаря продвинутой автоматике. Также есть функции автоматического взлета и возвращения на место старта по нажатию кнопки.

Этот квадрокоптер продается в полностью готовом к полету виде. У него отличные характеристики для своей ценовой категории: дальность полета до 350 метров, время полета до 17 минут, а скорость дрона при этом может достигать 108 км/ч.

Присутствует технология FPV на частоте 5,8 ГГц, встроенная HD-камера 600 TVL. По отзывам владельцев, корпус дрона обладает высокой удароустойчивостью. Есть 5 режимов полета и функция возврата к месту старта. К недостаткам модели относятся отсутствие GPS и Headless-режима.

Это последняя модель линейки Hubsan, на сегодняшний день один из лучших решений в бюджетном сегменте

Аппарат очень маленький, всего 11 см по диагонали. Это недостаток, который переходит в преимущество – дрон может выделывать виражи и трюки, неподвластные более крупным и тяжелым квадрокоптерам, а также пролетать сквозь узкие места.Но при этом он боится сильного ветра.

Есть встроенная камера и режим FPV. Однако видео дрон снимает в расширении 720 на 240, что не очень удобно, так как полученные записи приходится переконвертировать в более привычное расширение 720 на 480.

К достоинствам модели можно отнести качество сборки корпуса и крепость пропеллеров. Продолжительность полета до 10 минут, дистанция –  до 100 метров.

Один из самых качественных дешевых квадрокоптеров. Благодаря своей конструкции и достаточно неплохим моторам отлично летает и ровно держится в воздухе. В дрон встроены гироскоп, видеокамера, светодиоды и FPV передатчик. Встроенная камера записывает FHD видео, качество картинки сравнительно неплохое.

Время полета до 8 минут. Если вы хотите больше, то можно заменить батарею на более мощную, размеры аккумуляторного отсека позволяют это сделать. Единственный существенный недостаток — небольшая дальность полета, всего 90 метров.

Алгоритм сборки

Сборка квадрокоптера не представляет большой сложности.

1. Делается рама, сборкой готового комплекта или создания конструкции из подручных материалов.
2. На центральную пластину рамы крепится электроника управления. Это плата, регулирующая обороты двигателей и обрабатывающая сигналы с пульта.
3. К плате управления присоединяется приемник радиосигнала. Его можно закрепить на раме термоклеем.
4. Строго на равных расстояниях от центра рамы до оси привода, на ногах сверлятся отверстия для крепления двигателей.
5. Прокладываются провода, силовая сеть управления двигателями. Если покупался комплект оборудования, в нем есть все нужные проводники и инструкция. В случае, когда работа делается своими руками, стоит помнить: проводка соединяется в соответствии с типом управляющей платы, схема подачи питания параллельная.

Завершается сборка тщательным изолированием мест соединения проводов термоусадкой. При необходимости защиты плат управления от влаги, они накрываются кожухами. После этого можно присоединять аккумулятор и тестировать коптер в работе.

WLToys V606G – самый прочный мини-квадрокоптер для FPV полётов

Каждому, кто даже минимально знаком с миров дронов, наверняка попадались на глаза аппараты шестироторной схемы. Как правило, гексакоптеры – это профессиональные платформы внушительных размеров для воздушной съёмки. Компания WLToys успешно опробовала схему с шестью несущими винтами на популярной модели V323 и создала самый маленький из подобных дронов.

Этот квадрокоптер, по размерам заметно больший перечисленных выше моделей, немного выпадает из этой подборки, однако и он здесь оказался не случайно! Напоминаем – настоящее весеннее тепло уже близко, пришла пора готовиться интересно проводить время на свежем воздухе! Если погода не позволяет выйти на улицу, азы управления можно освоить в просторном помещении, не боясь последствий для мебели и других деталей интерьера.

В качестве заключения

Если не экономить на покупке комплектующих, собрать самодельный дрон не составит труда. Достаточно действовать аккуратно, в соответствии с инструкциями производителя тех или иных компонентов. Как правило, после первой удачно собранной модели у начинающих появляются амбиции и желание собрать дрон с улучшенным функционалом.