Как собрать квадрокоптер своими руками: инструкция по сборке квадроптеров и дронов

DJI Mavic Air

Mavic Air — новинка 2020 года представленная компанией DJI Innovations. Квадрокоптер не только унаследовал всё самое лучшее от серии Mavic, но и получил широкий ряд доработок, благодаря которым компактный дрон получил потенциал полноразмерных БЛА с акцентом на высококачественную интеллектуальную съёмку, установив тем самым новую планку в сфере гражданских БЛА.

Не смотря на такое красноречивое представление, в данном рейтинге Air уступает Pro (Platinum) по трем важным критериям, в расстоянии удаления: 4/7км, в надёжности технологий передачи видеопотока: WiFi/Ocusync и времени полёта: до 21/27 минут. Благодаря своей портативности и высокому качеству съёмки в полной мере проявит себя на отдыхе и в путешествиях. Цена: от 799$. Подробно о новом Mavic Air в нашем обзоре.

Революционное решение и самый желанный продукт в беспилотном хобби. Вобрал в себя все передовые инновации от DJI. Mavic Pro – самая лучшая  «летающая камера» реализованная в максимально компактных размерах. Обладает всеми известными автономными качествами вплоть до облёта препятствий, а так же превосходными лётными характеристиками.

Топовое продолжение легендарной серии Mavic вобравшее в себя всё самое лучшее и реализованное сразу в двух портативных дронах. Помимо превосходных лётных и автономных качеств, качественной фото и видеосъёмки, разработчики DJI наделили беспилотники вторым поколением цифровой технологии видеопередачи OcuSync, благодаря которой удалось увеличить расстояние FPV удаления до 8км и снизить время задержки до 120мс.

Появление DJI Mavic Pro можно назвать переломным моментом для воздушных фотографов и режиссеров. Первоначально созданный в качестве профессиональной (и портативной) воздушной медиа системы, этот коптер на самом деле скрывает в себе довольно высокие возможности, а цена делает его доступным для кинематографистов-новичков.

Люди не были уверены, сможет ли он конкурировать с DJI Phantom 4 или Inspire 1, но если вы ищете свою первую профессиональную модель, Mavic супер-портативный и мощный. Он может похвастаться огибанием препятствий, датчиком избыточности и модулем оптического позиционирования, который в сочетании с GPS и ГЛОНАСС гарантирует точное расположение во время внутренних и наружных полетов.

Последнее обновление модели — Mavic Pro Platinum, который летает намного тише и дольше. Mavic Pro Platinum на 60% тише по сравнению с Mavic Pro, и на 11% дольше работает от батареи, что увеличивает среднее время полета с 27 минут до 30 минут.

Ключевые характеристики и стоимость

GoPro Karma — квадрокоптер с камерой Hero 6 Black

Беспилотник GoPro Karma — хороший середнячок, который делает высококачественные снимки в движении или просто записывает важные моменты из жизни. Вы можете купить Karma в комплекте с камерой GoPro Hero6 Black или более ранними версиями серии Hero, что позволяет сэкономить деньги на хорошей камере 4K.

Особенности и характеристики

  • Подходит для — любителей и профессионалов
  • Камера — 4K 60 / 1080P
  • Karma снимает удивительно плавное видео с GoPro.
  • Беспилотник Karma сворачивается и помещается в легкий чехол. Берите его куда угодно. Когда вы будете готовы к полету, просто разверните его и присоедините пропеллеры.
  • Стабилизатор Karma позволяет записывать потрясающие видео без встрясок и в воздухе, и на поверхности.
  • 5100mAh 14.8-вольтовая батарея обеспечивает до 20 минут полета на 1-часовой зарядке
  • Стоимость: 100 тыс. рублей

Квадрокоптер U49C Red Heron представляет собой отличный вариант для новичка. Force1 RC включает в эту модель дополнительную батарею, которая удваивает время полета, что будет отлично для людей, проводящих свои первые часы полета. Red Heron также имеет запасные двигатели, что особенно ценно для начинающих пилотов.

  • Подходит для — любителей и профессионалов
  • Время работы от батареи — 15 минут
  • Камера — 13MP, 4K при 30 fps
  • Камера позволяет получить четкое изображение, которое конкурирует с другими беспилотниками для новичков — благодаря широкоугольной камере на 120°
  • Бездисплейный режим и удобные аварийные сигналы делают его одним из лучших беспилотников для детей
  • Легкий полет благодаря дистанционному управлению (не нужны специальные приложения): Дрон FPV требует мобильного устройства – этот беспилотник с камерой может работать прямо после извлечения из коробки
  • Уст ойчивая камера позволяет получить качественные изображения HD; идеально для новичков или профессионалов
  • Средняя стоимость: 6 тыс. рублей

Топовый продукт от известного производителя экшн камер. Разработан в соответствии с современными тенденциями настоящего времени. Компактен и имеет автономные режимы съёмки. Так как дрон полностью адаптирован под одну из лучших в мире экшн камер, готов поспорить в качестве съёмки с дронами от ведущих производителей бытовых беспилотников.

Гексакоптер Yuneec Typhoon H

Если вы не слышали о Yuneec, вы упускаете возможность познакомиться с высококачественными платформами аэрофотокамер, которые могут идеально подойти для ваших развлекательных (или деловых) потребностей. H520 оборудован шестью роторами, полной камерой на подвесе и выдвигающимся ножками. Yuneec готов к простому и безопасному полету, с шикарными фото и видео в формате Ultra HD и 4K.

Характеристики

  • Подходит для — профессионалов
  • Пульт дистанционного управления: ST16S
  • Камера: 4K/2K /HD
  • Максимальная высота: 500 м
  • Макс. время полета: 25 минут
  • Вес: 3.6 фунта (с батареей, без подвеса)
  • Примечательные атрибуты: гексакоптер = огибание препятствий, камера на 360°
  • Стоимость — 125 тыс. рублей

Квадрокоптеры от компании Yuneec International с самого начала зарекомендовали себя с лучшей стороны. Yuneec одна из первых предложила любителям беспилотников равнозначную замену дорогостоящим квадам от DJI Innovations.

Typhoon Q500 4K благодаря бесколлекторным моторам обладает показательной динамичностью, имеет автономные режимы полёта, а его визитная карточка это 3-осевой подвес с 4К камерой. В арсенале дрона полноценный FPV модуль, работающий на аналоговой частоте 5.8ГГц.

В комплект по мимо дрона и аппаратуры с встроенным 5.5-дюймовым сенсорным дисплеем входит стедикам CGO Steadygrip V3 благодаря которому высококачественная стабильная съёмка может осуществляться пилотом с земли без участия квадрокоптера. На текущий момент в зависимости от комплектации цена за дрон начинается от 400$. Более подробно о квадрокоптере в нашем обзоре.

Еще одно топовое творение от Yuneec International. Отличительная особенность дрона от всех остальных претендентов это шесть несущих винтов, наличие системы видения, позволяющая облетать встречающиеся на пути следования препятствия, а так же убирающиеся посадочные опоры.

Разработчики учли такой  критерий как компактность и обеспечили дрону складываемые карбоновые лучи, что существенно облегчает транспортировку. Стоит так же отметить, что сами лучи расположены таким образом, что на любых режимах полёта их присутствие в кадре исключено.

Имеет на борту доработанную 4К камеру и высокоточный подвес, работающий на 360º. Обладает отличительной динамичностью и манёвренностью. Согласно спецификации производителя может удаляться на расстояние до 1.6км. Питание дрона обеспечивает время полёта до 25 минут.

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.

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.

Смотрите про коптеры:  Сопло для аэрографа конусное, диаметр 0.3 мм - купить в интернет-магазине Мир Моделей

Комплектующие

Начнём с моторов. «Промежуточность» 180-го размера, а также богатство их ассортимента, осложняют выбор. С одной стороны, можно брать то, что идёт на 160-е, с другой — то, что устанавливают на 210-е или даже 250-е. Исходить надо из пропеллеров и батареи (количество банок). Не вижу смысла использовать батарею 3S, а по пропеллерам общие правила таковы:

  • нужна максимальная статическая тяга — увеличивай диаметр пропеллера и уменьшай шаг (в разумных пределах)
  • нужна высокая скорость — уменьшай диаметр и увеличивай шаг (в разумных пределах)
  • нужна высокая тяга при маленьком диаметре — добавляй количество лопастей (опять же в разумных пределах, так как если разница между двух- и трёхлопастными пропеллерами ощутимая, то между трёх- и четырёхлопастными — не такая большая)

В моём случае я имею ограничение размера пропеллеров в 4 дюйма, но не имею ограничения по моторам. Значит, разумнее всего будет использовать трёхлопастные 4045 пропеллеры bullnose. Их сложно балансировать, но с ними управление отзывчевее и предсказуемее, а звук тише.

  • лёгкий с моторами 1306-3100KV, обычными 4045 пропеллерами и батареей 850mAh
  • тяжёлый и мощный под трёхлопастные bullnose пропеллеры и экшн-камеру с моторами 2205-2600KV и батареей 1300mAh

На самом же деле, рама позволяет ставить моторы от 1306-4000KV до 22XX-2700KV. Кстати, не знаю почему, но моторы 1806-2300KV сейчас в опале и мало используются.

Для своего квадрика моторы я взял — RCX H2205 2633KV. Во-первых, хотелось иметь запас по мощности (хотя с моими скромными навыками пилотирования, непонятно зачем). Во-вторых, мои сетапы никогда не получались сверхлёгкими, вдобавок я ещё и экшн-камеру таскать планирую.

Конкретно моторы RCX — вариант компромиссный. Они дёшевы, но и нареканий по качеству много. На момент покупки комплектующих это были одни из немногих моторов 2205-2600KV на рынке. Сейчас (на момент написания статьи) ассортимент значительно больше и лучше выбрать что-нибудь другое.С остальными комплектующими действовал по принципу «больше челленджа»:

Монтаж приемника

Приемник используется FrSky XM .

Припаиваем к нему 3 провода:

  1. Белый — сигнал;
  2. Красный 5 V;
  3. Черный — земля.

Провода припаиваете как показано на фото ниже (на обратной стороне есть маркировка):

Сразу отрезаем по размеру термоусадку. В нее спрячем приемник после монтажа.

Просовываете провода под низ полетного контроллера. Припаиваемся к этим контактам:

Должно получиться вот так.

На этом этапе сборки квадрокоптера нужно привязать приемник, пока вы его не спрятали в термоусадку. Берем радио, включаем, настраиваем модельку (даем имя), ставим на строчке Ch. Range — Ch1-16, Mode D16. Доходим до вот этой строчки и нажимаем колесиком на нее:Пошаговая сборка квадрокоптера своими руками на Mamba F405 с FPV камерой Caddx Tarsier 4K

Нажимаем кнопку на приемнике, она находится сверху слева и подключаем полетный контроллер по USB к компьютеру, чтобы подать питание на приемник. Загорится зеленый светодиод, а красный будет моргать. Теперь отпускаем кнопку и снова нажимаем на аппаратуре колесиком на BND, чтобы выйти из режима привязки.

Все, вы успешно привязал приемник.

Надеваем термоусадку, усаживаем ее и заталкиваем приемник под полетный контроллер. Снаружи оставляем антенны. Мы их прикрепим к лучам рамы. Обязательное условие хорошего сигнала: антенны (если их 2), должны составлять угол 90 градусов между собой.

Чтобы у нас все получилось, берем 2 пластиковые стяжки и крепим их таким образом на лучи рамы:

Отрезаем по размеру термоусадку и надеваем. Затем усаживаем зажигалкой или феном:

Получится вот такое:

Таким образом, у вас получится идеальный угол в 90 градусов, а сами антенны прочно закреплены.

Прошивка регуляторов оборотов в blhelisuite

Сначала нам нужно открыть BLHeliSuite и прошить регуляторы оборотов. На нужна версия без 32 и на момент опубликования, она называлась BLHeliSuite16714901.

Запускаем и открываем. Сверху выбираем для Cleanflight:

Внизу выбираем нужный порт (чтобы узнать какой, подсоедините USB к полетному контроллеру и посмотрите, какой порт появился в списке. Это же можно посмотреть и в диспетчере устройств) и нажимаем Read Setup, чтобы прочитать настройки.

Не забудьте снять пропеллеры!

Программа скажет, что настройки прочитаны успешно:

Нажимаем Flash BLHeli:

Далее вам система предложит выбрать версию прошивки и прочие схемы, везде соглашаемся и ничего не меняем:

В конце программа предложит прошить второй регулятор оборотов. Делаем все тоже самое, так как их 4 штуки:

В конце программа сообщит, что все 4 регулятора оборотов прошиты:

В этой же программе можно будет менять направление вращения моторов, это нужно, чтобы квадрокоптер смог летать. Вращаться они должны по такой схеме:

Пошаговая сборка квадрокоптера своими руками на Mamba F405 с FPV камерой Caddx Tarsier 4K
Если Reversed, то мотор будет крутиться в обратную сторону.

В этой программе вы также сможете настраивать музыку, которая звучит при включении и сочинять свою. Программа для тонкой настройки регуляторов оборотов. Но если вам не хочется разбираться в настройках и просто нужно прошить регуляторы, то вам подойдет простое приложение — BLHeli Configurator.

Для простой прошивки регуляторов, читайте статью: Как прошить полетный контроллер и ESC BLhelli. Прошивка квадрокоптера

Здесь все гораздо проще и интуитивно понятно.

Собираем бюджетный fpv квадрокоптер — подробнейшая инструкция

Меня зовут Дмитрий Дударев. Я занимаюсь разработкой электроники и очень люблю создавать различные портативные девайсы. Еще я люблю музыку.

Давным-давно – в апреле или около того, когда весь мир сотрясался от ударов страшного карантина, я решил научиться играть на гитаре. Я взял у друга акустическую гитару и стал осваивать инструмент по урокам из ютуба и табулатурам. Было тяжело. То ли я неправильно что-то делал, то ли плохо старался, то ли в обществе моих предков мелкая моторика вредила размножению. Короче, ничего кроме звуков дребезжащих струн у меня не выходило. Мое негодование усиливала постоянная расстройка струн. Да и окружающим тысячный раз слушать мою кривую Nothing else matters удовольствия не доставляло.

Но в этих муках про главное правило электронщика я не забыл. Если что-то существует, значит туда можно вставить микроконтроллер. Или, хотя бы, сделать портативную электронную модификацию.

Электронная гитара? Хм, интересная идея, подумал я. Но еще лучше, если на этой гитаре я сам смогу научиться играть. В тот же день акустическая гитара отправилась на свалку обратно к другу, а я стал придумывать идею.

Поскольку я у мамы инженер, то первым делом я составил список требований к девайсу.

Что я хочу от гитары?

1)  Я хочу что-то максимально похожее на гитару, т.е. шесть струн и 12 ладов на грифе.

2)  Хочу компактность и портативность. Чтобы можно было брать девайс с собой куда угодно, не заказывая газель для транспортировки.

3)  Устройство должно без плясок с бубном подключаться к чему угодно, от iOS до Windows. Окей-окей, ладно, будем реалистичными – ко всем популярным осям.

4)  Работа от аккумулятора.

5)  Подключение должно производиться без проводов (но раз уж там будет USB разъем для зарядки, то и по проводу пусть тоже подключается)

6)  Ключевой момент – на гитаре должно быть просто учиться играть, без необходимости в долгих тренировках по адаптации кистевых связок. Как это реализовать? Сразу пришла идея оснастить струны и лады светодиодами. Типа, загрузил табулатуры в гитару, а она уже сама показывает, куда ставить пальцы. Т.е. нет такого, что смотришь на экран, потом на гитару, снова на экран, снова на гитару. Вот этого вот всего не надо. Смотришь только на гитару. И там же играешь. Все. Это прям мое.

7)  Хотелось бы поддержки разных техник игры на гитаре: hummer on, pull off, slide, vibrato.

8) Без тормозов. По-научному – чтобы задержка midi-команд не превышала 10мс.

9)  Все должно собираться из говна и палок легко доступных материалов без сложных техпроцессов и дорогой электроники.

В итоге должен получиться компактный инструмент, на котором можно играть, как на гитаре, лишенный аналоговых недостатков и оснащенный наглядной системой обучения. Звучит реализуемо.

Разумеется, для мобильных платформ потребуется написать приложение, в котором можно будет выбрать табулатуру для обучения светодиодами, выбрать инструмент (акустика, классика, электрогитара с различными пресетами фильтров, укулеле и т.д.), и воспроизводить звуки.

Существующие аналоги

А надо ли изобретать велосипед? Ведь на всякую гениальную идею почти наверняка найдется азиат, который уже давно все реализовал в «железе», причем сделал это лучше, чем ты изначально собирался. Иду гуглить.

Оказывается, первая цифровая гитара была создана еще в 1981 году, но в народ сильно не пошла из-за хилой функциональности.

Варианты посовременнее, конечно, тоже нашлись.

Вот, например, с айпадом вместо струн или еще одна в форме моллюска:

Однако такого, чтобы выполнялись все мои хотелки – в первую очередь компактность и режим обучения «жми на лампочки» – такого нет. Кроме того, такие midi-гитары нацелены все же на более профессиональную аудиторию. И еще они дорогие.

Значит, приступаем!

Первый прототип

Чтобы проверить жизнеспособность концепции, нужно сначала определиться с элементной базой.

Контроллер берем STM32F042. В нем есть все, что нужно, при стоимости меньше бакса. Кроме беспроводного подключения, но с этим позже разберемся.

Далее. Струны на деке. Для первого концепта решил напечатать пластиковые язычки, закрепить их на потенциометрах с пружинками и измерять углы отклонения.

Так выглядит 3D-модель:

А так живьем:

Тактильное ощущение приятное. Должно сработать.

Для ладов на грифе я заказал на Али вот такие тензорезистивные датчики.

В отличие от разнообразных кнопок, они не щелкают. Плюс есть возможность определять усилие нажатия, а значит, можно реализовать сложные техники вроде slide или vibrato.

Плюс нужен АЦП, чтобы считывать инфу с датчиков и передавать на контроллер.

Пока ждал датчики из Китая, развел плату:

Прежде чем заказывать печать платы, решил дождаться тензорезисторов. И, как оказалось, не зря. Из 80-ти датчиков рабочими оказались только несколько, и то с разными параметрами.

Выглядит, мягко говоря, не так, как заявлено. И чего я ожидал, покупая электронику на Али?..

И тут меня осенило.

Смотрите про коптеры:  Мини камера 600TVL. Подключение и видео с камеры. — Паркфлаер

Можно ведь применить другой метод детектирования — измерение емкости, как в датчиках прикосновения. Это гораздо дешевле и доступнее. А если правильно спроектировать механику, то можно и усилие определять.

Что ж. Удаляю все, что было сделано

Второй прототип

Итак, тензорезистивные датчики в топку. В качестве сенсорных элементов в этот раз взял небольшие медные цилиндрики, напиленные из проволоки. Для измерения емкости удалось найти дешевый 12-канальный измеритель емкости общего назначения. Он измеряет емкость в масштабах единиц пикофарад, чего должно быть достаточно для схемы измерения усилия, которую я планирую реализовать в следующих модификациях.

Дополнительно на всякий случай повесил на каждый элемент грифа по посадочному месту для кнопки или чего-то подобного. И сделал соответствующие вырезы в плате. Это чтобы можно было не только прикоснуться к цилиндрику, но и прожать его внутрь. Можно будет поэкспериментировать с разными техниками игры.

Решив вопрос подключения множества микросхем измерителя емкости к контроллеру, приступаю к разводке платы.

На этот раз плату удалось заказать и даже дождаться ее изготовления.

После того, как припаял все комплектующие к плате, понял, что конструкция с пластиковыми струнами получается слишком сложной. Поэтому решил пока что повесить на деку такие же сенсорные цилиндрики, но подлиннее.

Два проводочка в нижней части – это я подключил накладку с цилиндриками к уже изготовленной плате. Это временное решение.

Железяка готова. Следующая задача – заставить ее играть.

Софт

Программная часть реализована так:

1. Скачиваем виртуальный синтезатор, который может работать с MIDI устройством и издавать гитарные звуки.

2. Пишем прошивку для контроллера, которая будет опрашивать сенсоры и передавать данные по USB на комп.

3. На стороне компа пишем программу, которая будет получать эти данные, генерировать из них MIDI-пакеты и отправлять их на виртуальный синтезатор из пункта 1.

Теперь каждый пункт подробнее.

Виртуальных синтезаторов под винду с поддержкой MIDI оказалось довольно много. Я попробовал Ableton live, RealGuitar, FL studio, Kontakt. Остановился на RealGuitar из-за простоты и заточенности именно под гитару. Он даже умеет имитировать несовершенства человеческой игры – скольжение пальцев по струнам, рандомизированные параметры извлечения нот.

Чтобы подключить свое приложение к виртуальному синтезатору я сэмулировал виртуальный порт midi, который подключен ко входу синтезатора RealGuitar через эмулятор midi-кабеля. Такая вот многоуровневая эмуляция.

*Мем с ДиКаприо с прищуренными глазами*

В интерфейсе программы я сделал графическое отображение уровня измеряемой емкости для каждого сенсора. Так будет проще подстраивать звучание. Также на будущее добавил элементы управления светодиодами, вибромотором (пока не знаю зачем, но он тоже будет в гитаре), визуализации работы акселерометра и уровня заряда аккумулятора.

Для того чтобы удары по струнам гитары вызывали проигрывание правильных нот, нужно замапить все 72 сенсора на грифе на соответствующую ноту.

Оказалось, что из 72 элементов на 12-ти ладах всего 37 уникальных нот. Они расположены по определенной структуре, так что удалось вместо построения большой таблицы вывести простое уравнение, которое по номеру сенсора выдает номер соответствующей ноты.

Проверяем работу

Похоже, все готово для первого теста. Пилить прутки и паять все 12 ладов мне было лень, поэтому ограничился 8-ю. Момент истины:

IT’S ALIVE! Жизнеспособность концепта подтверждена. Счастью не было предела! Но нельзя расслабляться.

Следующий этап – добавление светодиодов, акселерометра, вибромотора, аккумулятора, беспроводной связи, корпуса и возможности работы без драйверов или программ эмуляции midi на всех популярных платформах.

Светодиоды

По плану гитара должна подсказывать пользователю, куда ставить пальцы, зажигая в этом месте светодиод. Всего нужно 84 светодиода. Тут все просто. Я взял 14 восьмибитных сдвиговых регистров и соединил в daisy chain. STM-ка передает данные в первый регистр, первый – во второй, второй – в третий и т.д. И все это через DMA, без участия ядра контроллера.

Акселерометр

Самый простой акселерометр LIS3D позволит гитаре определить угол своего наклона. В будущем буду это использовать для наложения звуковых фильтров во время игры в зависимости от положения гитары.

Беспроводное соединение

Для беспроводной передачи данных решил поставить ESP32. Оно поддерживает различные протоколы Bluetooth и WI-FI, будет с чем поэкспериментировать (на тот момент я еще не знал, что в моем случае существует только один правильный способ подключения).

Корпус

Одно из ключевых требований к гитаре – портативность. Поэтому она должна быть складной, а значит, электронику деки и грифа нужно разнести на две платы и соединять их шлейфом. Питание будет подаваться при раскрытии корпуса, когда магнит на грифе приблизится к датчику Холла на деке.

Доработка прототипа

Что ж, осталось облачить девайс в приличную одежку.

Я много экспериментировал с различными конструкциями тактильных элементов грифа и рассеивателями для светодиодов. Хотелось, чтобы равномерно светилась вся поверхность элемента, но при этом сохранялась возможность детектирования прикосновения и нажатия на кнопки.

Вот некоторая часть этих экспериментов:

Еще я обратился к другу, который профессионально занимается промышленным дизайном. Мы придумали конструкцию узла сгибания гитары, после чего он спроектировал и напечатал прототип корпуса.

Развожу финальный вариант плат и собираем гитару:

Выглядит почти круто. Но девайс все еще подключается к компу через цепочку эмуляторов, эмулирующих другие эмуляторы.

Превращаем гитару в MIDI-устройство

В новой версии в первую очередь я хотел, чтобы при подключении по USB, гитара определялась как MIDI устройство без всяких лишних программ.

Оказалось, сделать это не так сложно. Все спецификации есть на официальном сайте usb.org. Но все алгоритмы, которые выполнялись на стороне python-приложения, пришлось переписывать на C в контроллер.

Я был удивлен, что оно сразу заработало на всех устройствах. Windows 10, MacOS, Debian 9, Android (через USB переходник). Достаточно просто воткнуть провод и в системе появляется MIDI-устройство с названием «Sensy» и распознается всеми синтезаторами. С айфоном пока протестировать не удалось т.к. нет переходника. Но должно работать так же.

Беспроводной интерфейс

Осталось избавиться от проводов. Правильное решение пришло не сразу, потому что я поленился как следует погуглить. Но в итоге я использовал протокол BLE MIDI, который поддерживается всеми новыми операционками и работает без всяких драйверов прямо как по USB MIDI. Правда, есть вероятность, что на более старых операционках решение не заработает в силу отсутствия поддержки BLE MIDI. Но все тесты с доступными мне девайсами прошли успешно.

Переписанный функционал приложения – т.е. трансляция данных сенсоров в MIDI-данные – занял точнехонько всю память контроллера. Свободными осталось всего 168 байт. Очевидно, кремниевые боги мне благоволили, значит иду в правильном направлении.

Уверен, можно оптимизировать, но это отложу для следующей версии. Хотя, возможно, проще не тратить время и просто взять контроллер потолще. Разница по деньгам – 5 центов. Посмотрим. Все равно нужно будет место для новых фич – обрабатывать техники игры, например. В первую очередь, хочу реализовать slide. Это когда начинаешь играть ноту с определенным зажатым ладом и проскальзываешь рукой по грифу, перескакивая с лада на лад.

Теперь можно проверить работу по беспроводу:

При включении всех светодиодов, гитару можно использовать, если вы заблудились в темной пещере.

Недостатки прототипа

На текущий момент у конструкции есть следующие минусы:

1) На сенсорах нигде не измеряется усилие нажатия. Это влечет за собой три проблемы:

• Постоянно происходят случайные задевания соседних струн как на деке, так и на грифе. Это делает игру очень сложной.

• Все играемые ноты извлекаются с одинаковой громкостью. Большинство подопытных этого не замечают, но хотелось бы более приближенной к настоящей гитаре игры

• Невозможность использовать техники hammer on, pull off и vibrato

2) Светодиоды одноцветные. Это ограничивает наглядность при игре по табулатурам. Хочется иметь возможность разными цветами указывать на различные приемы игры.

3) Форма корпуса не подходит для левшей. С точки зрения софта – я уже реализовал инверсию струн по акселерометру. Но механический лепесток, необходимый для удержания гитары рукой во время игры, поворачивается только в сторону, удобную правшам.

4) Отсутствие упора для ноги. Сейчас при игре сидя нижняя струна почти касается ноги, а это неудобно.

5)  Сустав сгибания гитары требует осмысления и доработки. Возможно, он недостаточно надежен и стабилен.

Время переходить к разработке следующей версии.

Переезжаю на контроллер серии STM32F07. На нем уже 128КБ флэша – этого хватит на любой функционал. И даже на пасхалки останется.

Использовать ESP32 в финальной версии гитары было бы слишком жирно, поэтому я пошел искать что-то более православное. Выбор пал на NRF52 по критериям доступности, наличию документации и адекватности сайта.

Конечно, будут реализованы и три главных нововведения:

— светодиоды теперь RGB,

— на каждом сенсоре грифа будет измерение усилия (тактовые кнопки больше не нужны),

— струны на деке станут подвижными.

На данный момент плата деки выглядит так (футпринт ESP на всякий случай оставил):

Уже есть полная уверенность в том, что весь задуманный функционал будет реализован, поэтому было принято решение о дальнейшем развитии. Будем пилить стартап и выкладываться на Kickstarter 🙂

Проект называется Sensy и сейчас находится в активной разработке. Мы находимся в Питере, сейчас команда состоит из двух человек: я занимаюсь технической частью, мой партнер – маркетингом, финансами, юридическими вопросами.

Скоро нам понадобится наполнять библиотеки табулатур и сэмплов различных инструментов. Если среди читателей есть желающие в этом помочь – пожалуйста, пишите мне в любое время.

Кому интересно следить за новостями проекта – оставляйте почту в форме на сайте и подписывайтесь на соцсети.

Очень надеюсь на обратную связь с комментариями и предложениями!

Спасибо за внимание!

Забавный эпизод из процесса разработки

Сижу отлаживаю NRF52, пытаюсь вывести данные через UART. Ничего не выходит. Проверял код, пайку, даже перепаивал чип, ничего не помогает.

И тут случайно нестандартным способом перезагружаю плату – в терминал приходит буква «N» в ascii. Это соответствует числу 0x4E, которое я не отправлял. Перезагружаю еще раз – приходит буква «O». Странно. Может быть проблема с кварцевым резонатором и сбился baud rate? Меняю частоту в терминале, перезагружаю плату – опять приходит «N». С каждой новой перезагрузкой приходит по новой букве, которые в итоге составляют повторяющуюся по кругу фразу «NON GENUINE DEVICE FOUND».

Смотрите про коптеры:  Почему дроны вблизи аэропортов особенно опасны. И что будет, если дрон столкнется с самолетом – ZIMA Magazine

Что эта NRF-ка себе позволяет? Прошивку я обнулял. Как она после перезагрузки вообще помнит, что отправлялось в предыдущий раз? Это было похоже на какой-то спиритический сеанс. Может, я и есть тот самый NON GENUINE DEVICE?

Залез в гугл, выяснил, что производители ftdi микросхем, которые стоят в USB-UART донглах, придумали способ бороться с китайскими подделками. Виндовый драйвер проверяет оригинальность микросхемы и на лету подменяет приходящие данные на эту фразу в случае, если она поддельная. Очевидно, мой донгл оказался подделкой и переход на другой решил эту проблему.

Снова спасибо китайцам.

Схема проводки

Понятное дело, что все компоненты, которым нужно питание 5В или 12В, будут получать его от BEC`ов платы распределения питания. Камеру теоретически можно было запитать напрямую от 4S-батареи, благо входное напряжение это позволяет, но ни в коем случае делать этого не стоит.

Во-первых, все камеры очень восприимчивы к шумам в цепи от регуляторов, что выразится в помехах на картинке. Во-вторых, регуляторы с активным торможением (такие, как мои LittleBee), при активизации этого торможения, дают в бортовую сеть очень серьёзный импульс, что может сжечь камеру.

Причём, наличие импульса напрямую зависит от износа батареи. У новых его нет, а у старых — есть. Вот познавательное видео на тему помех от регуляторов и чем их фильтровать. Так что камеру лучше питать либо от BEC`а, либо от видеопередатчика.

Также, ради улучшения качества картинки, рекомендуется пустить с камеры на OSD не только сигнальный провод, но и «землю». Если скрутить эти провода в «косичку», то «земля» действует, как экран для сигнального провода. Правда в данном случае я этого не делал.

Коли уж зашла речь о «земле», то часто спорят о том, надо ли подключать «землю» от регуляторов к ПК или достаточно одного сигнального провода. На обычном гоночном квадрокоптере однозначно надо подключать. Её отсутствие может привести к срывам синхронизации (подтверждение).Конечная схема проводки получилась простой и лаконичной, но с парой нюансов:

  • питание полётного контроллера (5В) от PDB через выходы для регуляторов
  • питание радиоприёмника (5В) от ПК через разъём OI_1
  • питание видеопередатчика (12В) от PDB
  • питание камеры (5В) от видеопередатчика
  • OSD подключил к UART2. Многие используют для этого UART1, но как и на Naze32, здесь этот разъём запараллелен с USB.
  • Vbat подключен к ПК, а не к OSD. В теории показания вольтажа батареи (vbat) можно считывать как на OSD, так и на ПК, подключив батарею либо к одному, либо к другому. В чём разница? В первом случае показания будут присутствовать только на экране монитора или очков и ПК ничего не будет о них знать. Во втором случае ПК может отслеживать напряжение батареи, информировать о нём пилота (например, «пищалкой»), а также передавать эти данные на OSD, в «чёрный ящик» и по телеметрии на пульт. Настраивать точность показаний тоже проще через ПК. То есть, подключение vbat к полётному контроллеру намного предпочтительнее.

Топ-3. hubsan h501s pro professional

Дрон Hubsan H501S Pro выводит пилота на профессиональный уровень управления. В этом квадре разве что нет функции облета препятствий, которая доступна пока только на топовых коптерах. Рассмотрим, что может этот квадрокоптер-профессионал с камерой и трансляцией видео.

  • GPS. Этот встроенный модуль помогает возвращать беспилотник, если он залетел не туда. Когда между аппаратом и пультом исчезнет сигнал, то поможет функция Failsafe. Квадролет просто летит к месту старта и садится неподалеку. Если сигнал заработал, то он зависнет. GPS вкупе с барометрическим датчиком помогает  Hubsan H501S зависать в воздухе.
  • Камера. Квадрокоптер с трансляцией видео оборудован FPV. С помощью этой функции на частоте 5,8 GHz на экран пульта передается видео с дрона. Высокое разрешение 1080P в формате HD добавляет четкости и детальности.
  • Расстояние. Радиус действия радиосигнала — километр, что само по себе отлично. Пилоты добавляют, что на полях вдалеке от радиочастот, беспилотник выжимает все 1 500 метров.
  • Время. В своем ценовом диапазоне коптер держит хорошее время: в среднем 17-18 минут.
  • Опции. Благодаря Follow Me квадр сопровождает пилота, снимая его при необходимости. А Headless mode поможет новичку с ориентацией беспилотника в пространстве.

Выводы

Hubsan H501S Pro — это широкий функционал и расширенные возможности и для полета и  съемок. Купить этот квадрокоптер с HD-трансляцией на пульт можно в среднем за 17 тысяч рублей.

Усовершенствованная версия топового квадрокоптера Phantom 4 Pro. В результате доработок P4Pro V2.0 получил систему видеопередачи OcuSync, новые контроллеры скорости с синусоидальным приводом FOC ESC, а также малошумные несущие винты. В купе с 1-дюймовой 20Мп CMOS матрицей и механическим затвором, макс.

качеством видеосъёмки в 4К при 60 кадр/с, битрейтом 100Мбит/с, форматами видеосжатия H.264/H.265, аппаратурой управления с встроенным сверхъярким 5.5-дюймовым FullHD дисплеем, интеллектуальными режимами полёта и съёмки, расстоянием удаления до 7 км, и временем полёта до 30 минут, беспилотник стал лучшим в занимаемой нише, отставив далеко позади ближайших конкурентов. Цена: от 1499$. Более подробно о Phantom 4 Pro V2.0 можно узнать из нашего обзора.

DJI Phantom 4 — один из лучших беспилотников на современном рынке. Это самый быстрый Phantom из существующих, способный достичь максимальную скорость 45 миль в час. У него также превосходное время полета 28 минут — этого достаточно для профессиональных пилотов, чтобы получить необходимые снимки и минимизировать время простоя.

У Фантома 4 также есть встроенная камера, которая может записывать видео в 4K, 2.7K, 1080р и 720р. Но особенно достойна внимания система огибания препятствий. Беспилотник может разумно выбирать позицию и маневрировать вокруг препятствий. Улучшения Vision Positioning System (VPS) и фронтальных датчиков препятствия помогают обеспечить большую безопасность и уверенность при полете в закрытом помещение или с большим количеством препятствий вокруг.

Характеристики и стоимость

DJI — гигант в мире дронов. Их серия DJI Phantom 3, вероятно, представляет собой наиболее продаваемые модели 2020 и 2020 года, и один из лучших квадрокоптеров с камерой. В серии есть четыре различных модели: Standard, 4K, Advanced и Professional. DJI Phantom 3 Professional — самая сложная модель в ряду, и, как говорит название, он был разработан для профессиональных пилотов. Он предлагает видео 4K, 23 минуты времени полета и огромное 5-километровое расстояние управления.

Квадрокоптер имеет пять усовершенствованных режимов полета:

  • Follow Me
  • Course Lock
  • Waypoints
  • Home Lock
  • Point of Interest

Эти автономные режимы позволяют сфокусироваться на управлении камерой и получении нужного снимка. Это делает DJI Phantom 3 Professional разумным выбором для профессиональных пилотов. Если вы ищете бюджетный вариант и/или готовы пожертвовать некоторыми дополнительными свойствами более новых систем, серия Phantom 3 предлагает более доступные цены, но все еще мощные аппараты.

Характеристики

Топ-4. selfie drone кwl toys — 2 686 рублей

В 2020 и 2020 году серия Parrot AR Drone представляла одни из самых продуктивных беспилотников на рынке. Используя их приложение FreeFlight, вы можете управлять этим беспилотником с помощью смартфона или планшета, или же традиционного контроллера. 720р HD-видео может передаваться непосредственно на смартфон.

Характеристики

Квадрокоптер с HD камерой и возможностью FPV трансляции развенчивает мифы о том, что дроны с хорошим функционалом — это всегда дорого. Этот малыш способен на очень многое.

Рассмотрим по полочкам:

  • Компактность. В сложенном состоянии дрон состоянии он спокойно вмещается в карман! Если его разложить он все равно спокойно размещается на ладони. «Стрелоподобный» дизайн и светодиоды для возможностей полета ночью тоже радуют.
  • HD-камера снимает с неплохим разрешением 720p. Модуль FPV передает видео с беспилотника на экран смартфона или планшета. Доступна функция записи видео.
  • Расширенный функционал. Квадрокоптер обладает прекрасными возможностями, среди которых удержание высоты, автоматические взлет и посадка и даже возврат к месту старта. Беспилотник может делать 3D-флипы. Плюс ко всему есть режим Headless, который поможет новичкам освоится с управлением на первых порах. Все это поможет делать селфи с высоты — одна из главных преимуществ этой модели.
  • Радиус действия радиосигнала примерно 40 метров, Li-Po аккумулятор обеспечивает 7-минутный полет, а заряжается за два часа.
  • Шестиосевой гироскоп делает полет плавным и стабильным. Дрон к тому же дает выбор скоростей управления. В нашем распоряжении 30%, 60% и 100% режимы.

Выводы

Известный производитель игрушечных квадрокоптеров вступил на новый этап развития, выпустив мини-квадрокоптер с FPV. Он маленький, резвый, отзывчивый в управлении, снимает неплохое видео и транслирует его на планшет. Самое главное, для чего он был создан — делать хорошее селфи. В общем, этот малыш порадует тех, кто любит съемку с собой в главной роли. Заметим, что в комплектацию не входит пульт управления.

Первый дрон от известной китайской компании, получивший признание потребителя даже несмотря на то, что его первая версия имела серьёзные недоработки в программном обеспечении и вообще не предназначалась для реализации за пределами поднебесной. Сегодня это одно из лучших творений разработчика потенциал которого успели оценить многие.

В арсенале беспилотника модульная конструкция, складные посадочные опоры, мощная бесколлекторная силовая установка, модули GPS/GLONASS, сенсоры позиционирования, 12Мп 4К Wi-Fi камера подвешиваемая посредством высокоточного 3-осевого подвеса, а также автономные режимы полёта и съёмки. Макс. время полёта — 27 минут. Макс. расстояние удаления до 2км. Цена находится в пределах 500$. Более подробно о дроне можно узнать из нашего обзора.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector