Как выбрать квадрокоптер с камерой и какой лучше в 2019 году

Что еще важно знать

Передвигаясь ближе к концу статьи хотелось бы рассказать о том, на какие еще моменты нужно обращать внимание и что делать, чтобы выбрать хороший квадрокоптер:

  1. Защита винтов. Если вы новичок, подыскивайте аппарат с защитным кожухом, т.к. дроны очень быстро выходят из строя при механических повреждениях пропеллеров. Защитный кожух продлит срок службы вашего коптера, пока вы учитесь летать, особенно это актуально для улицы.
  2. Наличие запчастей. Перед покупкой проанализируйте, продаются ли запчасти на выбранный вами квадрокоптер и сколько они стоят. Часто даже пропеллеры сложно найти или ждать под заказ неделями, что вызывает некие неудобства.
  3. Материал корпуса. Если вы покупаете бюджетный аппарат, речь всегда идет о пластике. Однако при выборе более дорогого квадрокоптера лучше будет, если его корпус изготовлен из сплавов легких металлов, авиационного алюминия либо углепластика. Эти материалы устойчивы к механическим повреждениям и воздействию мороза.
  4. Наличие гарантии. Если вы покупаете дрон на Алиэкспрессе, учтите, ремонт и обслуживание ложится на ваши плечи. Механизм возврата товара на Али еще не доточен до того уровня, чтобы все было надежно. К тому же пересылки занимают много времени, лучше будет ориентироваться на тех производителей, которые заботятся о клиентах и имеют сервисные центры в регионах. Срок гарантийного обслуживания также о многом говорит, чем он больше тем лучше.
  5. Отзывы покупателей. Ну и одно из самых важных, о чем вы должны позаботиться – изучение реальных отзывов о выбранной вами модели. Мнения покупателей могут многое сказать о заявленных и реальных характеристиках, удобстве пользования и типичных проблемах при эксплуатации квадрокоптера. Обязательно изучите видео обзоры понравившихся дронов и прочтите отзывы на разных популярных источниках (Яндекс.Маркет, irecommend, отзовик и т.д.).

Эти простые советы помогут вам избежать разочарования после покупки. Также советуем изучать обзоры квадрокоптеров на нашем сайте. В конце каждого обзора мы подводим свое мнение о той или иной модели.

Важный момент! Выбирая квадрокоптер для ребенка, помните, что официально данный вид устройств разрешен для детей от 14 лет! Если вы хотите подарить дрон для мальчика или девочки возрастом меньше, учтите что это относительно опасная игрушка, требующая наблюдения взрослого!

Варианты выбора квадрокоптеров

Недорогой квадрокоптер начального уровня с FPV-камерой и передачей видео на экран смартфона поможет вам овладеть навыками управления дроном. Правда, запускать его следует в зоне уверенного приема WiFi от роутера.

Квадрокоптер с GPS не потеряется при потере сигнала от пульта.

Квадрокоптер с продолжительностью полета от 20 минут и дальностью от километра уже пригоден для выполнения серьезных задач.

Если вы любите скорость, выбирайте среди быстрых вадрокоптеров.

Если вы собираетесь пускать квадрокоптер на улице, выбирайте среди моделей с удержанием точки высоты, иначе потоки воздуха будут мешать управлению.

Версии дронов

Первый неизвестный параметр, с которым вы можете столкнуться при выборе – версия аппарата. Существуют четыре наиболее популярные маркировки, которая указывается в характеристиках:

  1. RTF (расшифровывается как Ready to Fly или «готовый к полету») – эта версия означает, что квадрокоптер оснащен всем необходимым для полетов (пультом, аккумулятором, зарядным устройством). Данный вариант исполнения отлично подойдет для новичков, т.к. после покупки останется только извлечь дрон из коробки и выполнить первый запуск.
  2. PNP (Plug and Play или же “включи и играй») – на самом деле расшифровка не соответствует действительности т.к. версия PNP дает понять, что коптер поставляется без аккумулятора, пульта и зарядного. В коробке только сам беспилотник, все остальное докупается отдельно.
  3. BNF (Bind and Fly, перевод – «Привяжи летай») – в комплектации нет пульта, его нужно докупать отдельно и синхронизировать. Такой вариант исполнения больше подойдет опытным пилотам.
  4. ARF (Almost Ready to Fly, дословно переводится как «Почти готовый к полетам) – данная версия квадрокоптера поставляется в полностью разобранном виде, иногда может быть даже без пульта. Покупателю нужно самому собрать дрон. Идея заключается в том, что можно сразу же заменить комплектующие на другие, тем самым модернизировать свой летательный аппарат. Версия ARF используется опытными пилотами и радиолюбителями.

Чаще всего продаются RTF квадрокоптеры, поэтому сложностей с их первым знакомством возникнуть не должно.

Виды квадрокоптеров

По размеру квадрокоптеры принято делить на классы в соответствии с размером диагонали (расстоянием между осями диагонально расположенных двигателей) – числа 200, 250, 350, 450 и т.д. в описании квадрокоптера как раз означают размер диагонали в мм. Квадрокоптеры до 200 размера принято относить к микроклассу.

Чем меньше размер квадрокоптера, тем он «игрушечней». Четкого разделения тут нет, бывают и полупрофессиональные модели микро-размера, и недорогие игрушки 350 класса. Но чем больше размер квадрокоптера, тем он более устойчив к воздушным потокам, а, следовательно, более приспособлен к полету на открытом воздухе.

По характеру использования квадрокоптеры разделяют на «игрушки» начального уровня, «любительские» – среднего уровня и профессиональные. Также можно выделить отдельный класс гоночных квадрокоптеров.

Квадрокоптеры начального уровня отличаются, в первую очередь, малым временем полета (около 10 минут) и малым радиусом действия (до 100 м). Как правило, такие модели не оснащаются GPS, датчиками удержания позиции и не приспособлены для полетов на открытом воздухе.

Модель начального уровня может использоваться для получения навыков пилотирования (при наличии на ней более-менее приличной FPV-камеры) или как игрушка для ребенка. В последнем случае обратите внимание на наличие защиты лопастей — скорость вращения винтов весьма высока, и отсутствие защиты может привести к травмам.

Квадрокоптеры любительского уровня уже могут держаться в воздухе 15-20 минут и удаляться от пульта на расстояние до километра. Для таких моделей крайне желательно наличие опций удержания высоты и удержания позиции.

Квадрокоптеры профессионального уровня способны проводить в воздухе продолжительное время и удаляться на километры. Они оснащены качественными GPS модулями, предотвращающими потерю дрона при отключении пульта – квадрокоптер самостоятельно вернется на точку старта по сохраненной в памяти локации.

Отдельная тема квадрокоптеров этого уровня – поддержка профессиональной фото- видеосъемки. Специализированные модели оснащены стабилизирующим подвесом камеры и имеют набор «операторских» функций – облет заданной точки с её съемкой, следование за оператором, изменение ракурса съемки и фокусного расстояния камеры и т.д.

Гоночные квадрокоптеры по многим параметрам попадают в любительские или даже игрушечные, но таковыми вовсе не являются. Радиус действия у них может быть невелик, навигационные функции могут отсутствовать, как и стабилизирующий подвес.

Отличительными особенностями гоночных дронов являются мощные двигатели, качественная FPV-камера с надежным каналом передачи и модульная конструкция – большинство «гонщиков» предпочитают собирать свои модели из отдельных элементов. Кроме того, частые для гоночных «квадриков» столкновения с препятствиями на высокой скорости постоянно приводят к поломкам винтов, лучей рамы и других деталей – модульная конструкция позволяет минимизировать затраты на ремонт.

Камера

Наличие камеры выводит квадрокоптер на более высокий уровень и значительно увеличивает интерес покупателей. Производители это понимают и сегодня камерой оснащены девять из десяти моделей даже в «игрушечном» сегменте. Однако камера камере рознь.

Самый печальный случай – когда дрон может только вести запись с камеры на флешку, а передавать видео оператору – не может. Смысла в такой камере мало, и подобные модели производятся скорее с расчетом на неопытного покупателя, не видящего разницы между наличием камеры и FPV.

FPV (First Person View – вид от первого лица) подразумевает возможность передачи видеопотока с камеры на пульт оператора в реальном времени. Если вы хотите ощутить чувство самостоятельного полета и научиться управлять дроном по камере, вам нужна модель именно с FPV. Но тут тоже есть тонкости.

Самые простые «квадрики» с FPV используют в качестве экрана смартфон оператора (обычно при этом на пульте есть крепление для смартфона).

С одной стороны, это сильно снижает цену комплекта за счет отсутствия в нем экрана. С другой стороны, чаще всего в таких комплектах передача видео (а порой – и управление) осуществляется по WiFi. То есть, для передачи данных, и сам квадрокоптер, и пульт постоянно должны быть в пределах действия вашей сети WiFi.

Это сильно ограничивает радиус действия камеры и делает её подверженной помехам от других сетей WiFi. Обычно с такой камеры хорошее изображение без рывков и «подвисаний» бывает только в непосредственной близости (десятки метров) от источника сигнала WiFi.

Не надо путать передачу видео по WiFi с цифровой передачей видео по специальным стандартам наподобие OcuSync, lightbridge или Dronebridge. Эти стандарты хоть и используют те же частоты и принципы связи, что и WiFi, но протоколы обмена данными у них другие и наличия сети WiFi они не требуют – передача данных идет напрямую от передатчика в дроне к приемнику в пульте.

Такие технологии обеспечивают наилучшее качество видеосигнала и используются в профессиональных моделях для выполнения качественной видеосъемки с воздуха. При этом некоторые модели так же используют экран смартфона для вывода видео, но передается оно в смартфон по USB-кабелю, подключенному к пульту.

Передача видеосигнала в аналоговом формате с выводом на экран пульта – оптимальное решение для FPV, обеспечивающее приемлемое качество изображения и высокую частоту смены кадров (fps).

Аппаратура для передачи аналогового видеосигнала стоит недорого, что и определяет её повсеместное использование в квадрокоптерах. Аналоговая передача видеосигнала используется в гоночных квадрокоптерах, в «приличных» моделях любительского сегмента и в профессиональных моделях – для управления дроном.

Если для управления картинки с жестко закрепленной FPV-камеры достаточно, то для воздушной съемки этого уже мало. Поэтому профессиональные «съемочные» дроны оснащены подвесами – механизированными кронштейнами для крепления камеры, обеспечивающими её стабилизацию при маневрах дрона и изменение ракурса по команде оператора.

*{padding:0;margin:0;overflow:hidden}html,body{height:100%}img,svg{position:absolute;width:100%;top:0;bottom:0;margin:auto}svg{left:calc(50% — 34px)}Как выбрать квадрокоптер с камерой и какой лучше в 2019 году» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen>

Подвесы бывают 1, 2-х и 3-х осевые, способные скорректировать отклонения по одной, двум и трем осям соответственно.

Минимум для нормального видео – 2-х осевой подвес, одноосевой (которым оснащены некоторые любительские модели) компенсирует только «кивание» дрона, его «качание» такой подвес не компенсирует – видео будет дергаться.

Камеры на предназначенных для видеосъемки квадрокоптерах также используются более высокого уровня – с качественной оптикой, с возможностью съемки HD-видео с большим fps и т.д. Некоторые профессиональные квадрокоптеры не имеют в комплекте камеры – её требуется докупать отдельно, а иногда и вместе с подвесом.

Смотрите про коптеры:  Терминатор (робот) - это... Что такое Терминатор (робот)?

Отличительная особенность профессиональных дронов для воздушной съемки – расширенные «операторские» возможности и интеллектуальные режимы съемки: облет, следование за объектом, съемка панорам и т.д.

Здесь можно отметить отдельный класс селфи-дронов – миниатюрных квадрокоптеров, имеющих малый радиус действия, управляющихся обычно со смартфона и предназначенных для съемки селфи-видео. Несмотря на «игрушечные» характеристики, такие квадрокоптеры обычно несут неплохую HD-камеру и зачастую обладают функциями интеллектуальной съемки, присущими профессиональным моделям.

Квадрокоптер dji mavic 2 enterprise dual

Профессиональная модель, используемая для выполнения серьезных задач. Зачастую этот дрон используют для мониторинга и охраны объектов, а также для разведки и поиска людей. Квадрокоптер DJI Mavic 2 Enterprise Dual – очень мощное и надежное устройство, имеющее довольно сложную конструкцию и весьма обширные функциональные возможности.

При этом камера дрона имеет ряд ограничений. Максимальное разрешение составляет 2160p, а частота кадров – всего 30 в секунду (в 4K и FHD форматах). Зато летает аппарат очень быстро (до 20 м/с). А главное – имеет большое количество встроенной электроники.

Коптер выполняет множество функций в автоматическом режиме – от запрограммированных полетов по заданному маршруту до обнаружения других летательных устройств на небольшом расстоянии. Дрон способен подниматься на высоту в 0,5 км и удаляться на 5 км от точки контроля.

Достоинства:

  • эффективность применения в решении сложных задач;
  • автономность и интеллектуальная система управления;
  • дальность устойчивой передачи сигнала;
  • впечатляющие показатели скорости и времени полета;

Недостатки:

  • не самая качественная видеокамера;
  • высокая стоимость покупки и обслуживания.

Квадрокоптер dji mavic 2 pro

Эта модель коптера оснащена множеством датчиков, имеет впечатляющие технические характеристики, а также обширный набор дополнительных опций – от подключения автоматического управления до выбора позиционирования в соответствии с установленными настройками.

Квадрокоптер DJI Mavic 2 Pro имеет немалые габариты и вес (907г). Аппарат способен подниматься на высоту до 500 м, а дальность управления по радиоканалу достигает 5 км. Навигация основана на использовании систем ГЛОНАСС и GPS. На борту присутствует шикарная камера, снимающая видео в разрешении 2160p.

Достоинства:

  • высокая скорость и длительность полета;
  • впечатляющий радиус контроля;
  • защищенность от холода;
  • устойчивость к порывам ветра;
  • классный дизайн конструкции;
  • великолепная видеокамера.

Недостатки:

  • высокая стоимость дрона;
  • продолжительность зарядки аккумулятора.

Квадрокоптер fimi x8 se

Коптер среднего размера с отличными эксплуатационными характеристиками. Дрон способен подниматься на высоту до 500 м, находиться в полете до 33 минут, ловить сигнал на расстоянии до 500 м. Имеет большое число датчиков, функцию определения препятствий, а также ряд автоматизированных опций для облегчения процесса управления.

Цена квадрокоптера Fimi x8 SE составляет 40000 рублей. За эту сумму покупатель получает полную комплектацию дрона, в числе прочего включающую мощный аккумулятор на 4500 mAh и 12 Мп камеру с разрешением видеосъемки 2160p. Коптер имеет складную конструкцию, поэтому удобен для транспортировки и часто используется для ведения профессиональной съемки.

Достоинства:

  • стабильность управления на значительном расстоянии;
  • камера для съемки видео и фото в отличном разрешении;
  • надежная система стабилизации в полете;
  • множество полностью автоматизированных функций;
  • высокая скорость и продолжительность полета;

Недостатки:

  • длительность ожидания полной зарядки АКБ;
  • необходимость периодических обновлений ПО.

Квадрокоптер syma x20

Мини квадрокоптер Syma x20 – прекрасное развлечение для детей. Также является отличным решением для взрослых начинающих любителей дронов, ведь с помощью этого коптера можно освоить все премудрости полетов и наловчиться управлять беспилотником в условиях ограниченного пространства.

Представленное устройство имеет простой дизайн и при полной зарядке способно летать на протяжении 5 минут. Корпус аппарата изготовлен из прочного пластика. Камера в комплекте отсутствует. Использование съемной батареи не предусмотрено. Основное управление осуществляется по радиоканалу.

Присутствует опция автоматического взлета и посадки. Дальность приема сигнала – 70 метров. Разбить дрон можно только намеренно или при жестком приземлении. Хотя для тренировок это устройство все равно не жаль, ведь цена квадрокоптера Syma x20 составляет всего лишь 1300 рублей. Покупка еще одной модели по бюджету не ударит.

Достоинства:

  • прочность конструкции;
  • простейшее управление;
  • наличие подсветки.

Недостатки:

  • минимальный функционал;
  • отсутствие камеры;
  • несъемный аккумулятор.

Квадрокоптер xiro xplorer v

Любительская модель, характеризующаяся неплохим временем полета (25 минут) и возможностью съемки видео в формате Full HD. Аппарат оснащен 14 Мп съемной камерой и обеспечивает видеозапись с частотой 30-60 кадров в секунду. В безветренную погоду устройство разгоняется до 8 м/с, поднимаясь на высоту до 120 метров и отдаляясь от оператора на расстояние до 500 метров.

Квадрокоптер Xiro XPLORER V отлично подходит для начинающих и опытных «летчиков». Среди базовых опций коптера присутствует Headless Mode, автоматический возврат при потере сигнала, интеллектуальный контроль обстановки. Полет производится в полуавтоматическом или автоматическом режиме – на усмотрение пользователя. Цена квадрокоптера Xiro XPLORER V – 25000 рублей.

Достоинства:

  • многофункциональность аппарата;
  • продолжительное время полета;
  • несколько вариантов управления;
  • классный футуристический дизайн;
  • надежность подвеса.

Недостатки:

  • дорогие запчасти;
  • необходимость периодической калибровки.

Наличие камеры и ее характеристики

Следующий момент, который вы должны решить – будете выбирать дрон с камерой или без. Если наличие камеры напрямую связано с общим назначением аппарата, то о характеристиках нужно рассказать подробнее.

Вот что вы должны знать, если хотите выбрать квадрокоптер с видеокамерой для начинающих:

Камеры могут иметь разрешение от 0,3 МП до 4К. Чем лучше камера, тем соответственно качественнее будет картинка или видео, снятое дроном. От 720p и выше считается хорошим показателем для новичков, которые желают использовать режим FPV. Для профессиональной видеосъемки уже даже мало будет разрешения Full HD (1080p), нужно останавливать свой выбор на квадрокоптерах с 4К камерой (2160p).

Важно! Если вы решили выбрать недорогой дрон с HD-камерой (720p), не рассчитывайте на то, что качество видео будет высоким. Хорошее видеооборудование и стоит соответственно дорого.

Конструктивно камеры могут быть встроенным (комплектными) или съемными. Во втором случае вы можете запросто заменить камеру на другую, допустим экшн-камеру с лучшим разрешением, чем было. Однако в 2020 году можно подобрать квадрокоптер с хорошей встроенной камерой, список лучших мы предоставим в конце статьи (рейтинг до 5000 рублей).

Также важно отметить, что некоторые модели, допустим MJX Bugs 3 или GoPro Karma, продаются без камеры, что позволяет не переплачивать и выбрать для себя оптимальный вариант по характеристикам.

Еще один параметр, на который нужно обращать внимание – угол обзора. Чем он больше, тем лучше. Хорошим показателем считается угол обзора от 80 градусов.

Отдельно стоит сказать пару слов о подвесе. Без него качественной съемки можете не ожидать. Данный аксессуар автоматически стабилизирует угол наклона камеры в трехосевом измерении. Благодаря этому во время полета и съемки отсутствуют помехи, искажения картинки и всевозможные тряски экрана.

Полетные характеристики

Основные полетные характеристики, на которые нужно обращать внимание при выборе квадрокоптера – это время, дальность, высота и скорость полета. Обо всем по подробнее.

Время полета напрямую зависит от установленного аккумулятора, его емкости (она может варьироваться от 150 мА*ч до 5200, а то и выше). Бюджетные квадрокоптеры способны находится в воздухе не более 10. Модели подороже способы летать в пределах 20 минут, это хороший показатель.

Дальность полета может быть от нескольких десятков метров до нескольких километров, к примеру, многие квадрокоптеры DJI способы летать на расстояние от 3,5 до 7 км. Что касается высоты полета, она может достигать полукилометра.

Если вы хотите выбрать квадрокоптер для съемки с воздуха природы или для охоты допустим, ориентируйтесь на данный параметр, т.к. есть недешевые модели, которые способы управляться на расстоянии не дальше 100 метров, а это не так много, как хотелось бы.

Скорость полета может достигать 135 км/час, таким показателем могут похвастаться гоночные дроны, например, Eachine Racer 250. Если вы хотите выбрать квадрокотпер для гонок, данная характеристика будет одной из важнейших. Вообще хорошим показателем является скорость от 10 м/c (это 36 км/ч).

Размеры

Как было сказано в самом начале, дроны бывают разных размеров, что напрямую связано с их назначением. Общепринято их делить на следующие группы:

Мини-дроны. Попросту являются игрушками, такие модели можно выбрать для ребенка или баловства.

Квадрокоптеры до 250 грамм, средний размер. Популярность данной группы беспилотников возросла с тех пор, как был выпущен федеральный закон о том, что модели весом более 0,25 кг должны быть зарегистрированными («Воздушный кодекс РФ» № 60).

Тяжелые, габаритные квадрокоптеры. В пределах данной статьи они будут неинтересны, т.к. чаще всего используются в производственных целях (доставка грузов) и при профессиональной съемке с воздуха.

Чтобы без проблем сразу же после покупки заняться пилотированием, лучше останавливать выбор на квадрокоптер весом до 250 грамм. К тому же в этом сегменте самый больший ассортимент моделей от разных производителей.

Важно! Существует еще одна классификация дронов по размеру. Мини-дроны – это те, размер которых не превышает 200 мм, от 200 до 700 мм – это модели средних размеров и, соответственно, свыше 700 мм считаются крупные квадрокоптеры.

Рейтинг лучших моделей

Ну и последнее, что хотелось бы предоставить – список наиболее оптимальных по цене и качеству дронов в разных категориях и ценовых сегментах. Составленные нами ТОПы помогут определиться с тем, какой квадрокоптер лучше купить.

ТОП-5 моделей без камеры:

  1. Hubsan X4 Plus H107P
  2. Syma X15
  3. Eachine E010 Mini
  4. CXHOBBY CX-10
  5. Hubsan Nano Q4 H111

Лучшие квадрокоптеры с камерой до 5000 рублей:

  1. Xiaomi MiTu Minidrone 720P
  2. Syma X5SW
  3. WL Toys Q626
  4. Relice QD-704WHD
  5. Syma X21W

До 10000 рублей:

  1. Ryze Tech Tello
  2. Hubsan X4 Desire FPV H502S
  3. MJX Bugs 8
  4. Syma X8Pro
  5. Hubsan X4 Air H501M

До 15000 рублей:

  1. Xiaomi Funsnap iDol
  2. Walkera Runner 250 Advance
  3. MJX Bugs 2 W
  4. Xiro XPLORER V
  5. CXHOBBY CX-23

3 лучших квадрокоптера за 30000 рублей (в пределах этой цены):

  1. DJI Spark
  2. Zerotech Dobby
  3. Xiro XPLORER 4K

Лучшие квадрокоптеры для GoPro:

  1. DJI Phantom 2
  2. GoPro Karma
  3. MJX Bugs 3
  4. Walkera QR x350 Pro FPV
  5. Hubsan X4 Pro H109S

Лучшие модели премиум-класса:

  1. DJI Mavic 2 Pro
  2. DJI Phantom 4 PRO
  3. DJI Mavic Air
  4. Xiaomi Mi Drone 4К
  5. Parrot Bebop Drone 2

Это, собственно, все что мы хотели вам рассказать. Напоследок рекомендуем просмотреть видео, в котором пилот с опытом рассказывает дополнительные нюансы правильного выбора коптера:

Смотрите про коптеры:  История советской робототехники

Теперь вы знаете, как выбрать квадрокоптер с камерой в 2020 году и на какие характеристики и функции нужно обращать внимание перед покупкой. Надеемся, предоставленные советы помогли вам подобрать наиболее оптимальный вариант по цене и качеству!

Строим квадрокоптер. часть 3. прошивка и настройка.

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.

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.

Смотрите про коптеры:  Применение роботов в современном мире: в каких областях и сферах деятельности применяют роботов

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».

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.

Тип управления

Более дорогие квадрокоптеры идут с управлением со смартфона через специальное приложение, бюджетные модели типа Syma, управляются пультом. Аналоговая частота, на которой работают трансмиттеры, может быть 2,4 ГГц либо 5,8 ГГц. Также возможно управление через Wi-Fi на частоте 2,4 ГГц.

Аналоговая частота 2,4 ГГц считается наименее популярной, т.к. на ней наблюдаются шумы, размытия и ухудшение качества самой картинки. Все дело в том, что на данной частоте работают практически все современные приборы (СВЧ-печи, мобильные телефоны, подключенные к Wi-Fi и т.д.).

FPV по Wi-Fi на частоте 2,4 ГГц более распространено, практически все бюджетные квадрокоптеры работают на данной частоте. Несмотря на это проблема с задержкой картинки также присутствует.

В моделях премиум-класса используется аналоговая частота 5,8 ГГц. Это позволяет минимизировать задержку картинки при съемке и сделать полет более комфортным для наблюдения.

Лидеры рынка, квадркоптеры DJI выпускают модели, которые способны управляться жестами, например, DJI Spark.

Управление

Некоторые недорогие модели не имеют пульта ДУ в комплекте и управляются со смартфона – это сильно снижает цену квадрокоптера, но и радиус действия его будет ограничен зоной уверенного приема WiFi. Функциональность таких дронов невысока. Хотя для селфи-дронов, например, этого достаточно.

Впрочем, возможность управления со смартфона или планшета есть и у многих «серьезных» моделей – если запускать дрон планируется в зоне уверенного приема WiFi, то можно не таскать с собой габаритный пульт, а воспользоваться смартфоном. Только не забудьте убедиться, что ОС вашего смартфона есть в списке совместимых операционных систем квадрокоптера.

Режим Headless Mode (или «новичок») используется при управлении дроном на визуальном контроле (а не с камеры FPV). В этом режиме система координат дрона связана с пультом, и он всегда будет удаляться от вас, когда вы наклоняете рычаг управления (стик) от себя и приближаться, когда вы наклоняете его к себе.

Если дрон не улетает от оператора дальше 100 м, управление обычно не вызывает сложностей – тем более, если оператор занят только управлением, не отвлекаясь на съемку. Если же квадрокоптер имеет больший радиус действия или оператору нужно больше внимания уделять съемке, а не управлению, то становятся необходимы некоторые вспомогательные функции:

Функции автовзлета и автопосадки позволяют поднимать и сажать дрон не в ручном управлении, а нажатием кнопки (или комбинацией кнопок). Это упрощает взлет и посадку, кроме того, функция автопосадки может помочь при потере связи с пультом или при потере визуального контакта с дроном – многие квадрокоптеры с автопосадкой при разрыве связи автоматически выполняют посадку.

Удержание позиции позволяет дрону зависать на одном месте при отпускании рычагов управления. Если этой функции у дрона нет, при отпускании стиков он может продолжать перемещаться с небольшой скоростью в произвольном направлении. Кроме того, удержание позиции позволяет дрону в некоторой степени компенсировать влияние ветра.

Реализуется удержание позиции с помощью пары датчиков: высоты и положения. Датчик положения может быть оптическим (когда контроллер анализирует изменение местности, снимаемой отдельной маленькой камерой) и на основе GPS-модуля. Высоту дрон также может получать с датчика высоты (барометрического или ультразвукового)

или также от GPS-модуля. GPS-модуль предоставляет дрону куда больший функционал, чем просто удержание позиции. Однако следует помнить, что корректно функции GPS работают только после калибровки магнитного датчика (компаса). Если не калибровать компас перед запуском дрона, он может неправильно определить стороны света и не будет понимать, в какую сторону двигаться, чтобы достичь нужной точки.

Функция «возврат домой» позволяет дронам с GPS-модулем при потере сигнала с пульта автоматически вернуть квадрокоптер в точку взлета.

Функция «полет по точкам/маршруту» также доступна только при наличии GPS. Эта функция позволяет ввести в дрон координаты точек на местности и после взлета квадрокоптер автоматически последует по заданному маршруту; оператор при этом может сосредоточиться на съемке, не отвлекаясь на управление.

Тип двигателя. Двигатель в квадрокоптере может быть коллекторным и бесколлекторным. Коллекторные дешевле, бесколлекторные имеют большую мощность и больший ресурс. В профессиональных и гоночных дронах применяются бесколлекторные двигатели.

Вес дрона также имеет значение – и не только для ношения его в сумке. С 2020 года были утверждены поправки в Воздушный кодекс РФ, обязывающие регистрировать все беспилотные летательные аппараты массой более 250 грамм. Поправка должна была вступить в силу в 2020 году, но этого пока так и не произошло.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector