Как выбрать регулятор и аккумулятор для квадрокоптера

Что в итоге

Все вышеперечисленное это основные методы по борьбе за лишние секунды полета. Не стоит ожидать сильного увеличения времени полета. Даже если вы последуете всем советам то очень сомнительно, что удастся достичь хотя бы 2-х кратного увеличения. Хорошо если вы получите 30%, это уже будет отличным достижением.

Ну и наверное самый главный совет — купите дополнительные батареи. Это гарантировано увеличит итоговое время ваших полетов на квадрокоптере, хоть и придется его периодически сажать и менять источник питания. Это все равно лучше полетать 10 минут и потом ждать 1,5 часа зарядку. Я обычно на вылазку беру три дополнительных батареи.

По информации из компетентных источников уже найдет способ увеличить емкость литиевых батарей ВТРОЕ! Достигается это за счет замены графитовых анодов на оловянные. Так же ведутся разработки в сторону анода на основе кремния. Но все это в будущем, сейчас же мы имеем дело с LiPo батареями, которые очень быстро изнашиваются и разряжаются, так что надеяться мы пока может только на запасные батареи.

Без камеры ты можешь дольше

Камера на квадрокоптере конечно классная идея, можно поснимать, пофотографировать. Но если вам это не нужно или сама по себе камера не очень хорошего качества (а зачастую на дешевых моделях она отвратительная), то попробуйте ее снять или как минимум отключить физически (отключить провода). Такое решение уж точно продлить время полета.

Камера сама по себе весит некоторое количество грамм, и каждый лишний грамм это нагрузка на электродвигатели и чем больше вес, тем больше им нужно усилий, чтобы его поднять. И если камера подключена, то потребляет энергию батареи, даже если не снимает.

Так что если вы не большой любитель аэрофотографии или просто в данный момент снимать нечего и не особо нужно, а просто полетать на квадрокоптере хочется, то предварительно снимите камеру. И вы увидите, как увеличилось время полета.

Бюджетный карповый кораблик для рыбалки

Приветствую, Самоделкины!

Из этой статьи вы узнаете, как

своими руками

собрать кораблик для рыбалки из недорогих деталей, так сказать бюджетный вариант. Еще такой кораблик называют карповым. Используются обычно данные кораблики для завоза прикормки и снасти. В готовом варианте такой кораблик стоит не дешево, и чтобы сэкономить, автор YouTube канала «Radio-Lab» решил попробовать собрать такой кораблик самостоятельно.

Корпус для будущего кораблика будет вот такой:

Вроде такой тип корпуса называется «Пирамида». Бункер у данного экземпляра расположен в задней части и является частью корпуса. Бункер имеет бортик, который может двигаться и таким образом реализуется сброс.

Данный корпус изготовлен из ABS пластика. Толщина 2мм. Размеры следующие: длина – 580мм, ширина – 290мм, высота — 180мм.

В интернете можно найти разные корпуса и это уже дело вкуса и задач. Для управления будущим корабликом понадобится вот такая довольно

бюджетная аппаратура радиоуправления

на 3 канала. Комплект состоит из передатчика и приемника.

Курок газа будет управлять оборотами основного двигателя, а рулевое колесико будет управлять рулём направления. Открытие бункера будет реализовано при нажатии на эту кнопку 3-го канала. Питается данная аппаратура от 4-ех батареек стандарта АА. Вся необходимая информация по настройкам и подключению есть в инструкции.

За управление оборотами двигателя и питание бортовой сети будет отвечать вот такой регулятор оборотов для коллекторных моторов, запас по току у него большой и он поддерживает две банки Li-Po 8,4В для 540-го мотора.

В этом регуляторе присутствует встроенный BEC 5В 2А для питания приемника и сервоприводов. Мотор будем использовать вот

такой коллекторный 540-го размера

.

Также понадобятся пара

сервориводов

.

Сервопривод побольше будет управлять рулём направления, а который поменьше сбросом бункера. В данных сервоприводах установлены металлические редукторы.

Далее нам понадобится подходящий по длине и диаметрам дейдвуд с карданной передачей.

Этот дейдвуд выполнен из нержавеющей стали. Длинна дейдвуда составляет 10см. Диметр вала дейдвуда 4мм, а диаметр вала мотора 3,17мм. Вот так все выглядит в сборе.

Гребных винтов

автор купил несколько, они на 3 лопасти, выполнены из пластика, внешний диаметр 32мм, под вал 4мм, позитивного направления вращения.

Руль

будем использовать вот такой, в сборе, высота самого тела руля 36мм.

Ниже представлен

набор тяги руля

.

Для сборки аккумуляторной батареи необходимы Li-ion аккумуляторы формата 18650 в количестве 8-ми штук.

Будем собирать аккумулятор на 2 банки и 4 элемента в каждой, сокращенно 2S4Р.

Для зарядки и балансировки аккумулятора необходима

специальное зарядное устройство

СС-СV 8,4В 1А для 2S аккумулятора и

BMS плата с балансиром

под 2S на 10А.

Для контроля уровня заряда литий-ионного аккумулятора понадобится

индикатор уровня заряда

для 2S аккумулятора.

Ну что же, вот вроде и все необходимые запчасти для сборки будущего кораблика. Теперь можно приступать непосредственно к сборке.

Для начала необходимо примерно расположить основные узлы в корпусе кораблика.

Теперь необходимо изготовить мотораму. Для этого отлично подойдет алюминиевый уголок с ребром 30мм и толщиной 2мм.

На получившуюся мотораму будет установлен мотор. Обратите внимание, чтобы мотор был под углом мотораму необходимо немного согнуть.

Далее делаем отверстие под дейдвуд и размечаем где будет отверстия в корпусе для крепления моторамы.

Отступив от дейдвуда на некоторое расстояние, делаем отверстие для установки руля.

Для дополнительной фиксации и жесткости, основания руля автор изготовил из 50-й канализационной трубы.

Следующий этап

— сборка аккумулятора. Так как высокотоковый Li-Po аккумулятор довольно дорогой, как вариант, попробуем собрать силовой аккумулятор из 8-ми б/у Li-ion аккумуляторов формата 18650.

Для удобства сборки аккумулятора можно использовать вот

такие держатели:

В итоге у нас получился литий-ионный аккумулятор 2S4Р, емкость составляет примерно 6400мА.

Теперь соберем механизм открытия бункера с сервоприводом. Для сборки данного механизма автор использовал кусочки алюминия, велосипедную спицу, а также еще несколько деталей:

В итоге получился довольно простой механизм, в котором сервопривод двигает шток из велосипедной спицы.

Далее на боковую стенку ставим

выключатель питания

и

индикатор уровня заряда

аккумулятора.

С другой стороны расположится гнездо 5,5х2,1 для подключения зарядного устройства.

На передней и задней стенках корпуса установим светодиоды. Спереди — белые, а сзади — красные.

При установке светодиодов не забываем про токоограничивающий резистор, в данном случае 0,25Вт номиналом 1кОм.

Так же необходимо организовать защиту винта и руля от возможных случайных ударов. Изготовим ее из полосок алюминиевого профиля.

От водорослей такая защита конечно же не спасет, но вот от случайных ударов о дно или камни вполне себе.

Все болтовые соединения обязательно промазываем водостойким герметиком.

Далее продолжаем собирать электрическую часть. Обязательно соблюдаем полярность.

Провода для заряда аккумулятора припаиваем к разъему на корпусе обязательно соблюдая полярность. Также не забываем подключить к приемнику управляющие провода от сервопривода руля и регулятора.

Чтобы вода не проникла в корпус через дейдвуд и основание руля, заполним их Литолом.

Осталось к разъему питания регулятора параллельно припаять провода питания светодиодов и к разъему на корпусе припаять провод зарядки.

Итак, все провода на своих местах. Для удобной переноски кораблика в магазине мебельной фурнитуры была приобретена вот такая ручка.

Аккумулятор подключен, нажимаем кнопку включения.

Светодиоды спереди и сзади светятся, так же при нажатии на свою кнопку отображается уровень заряда аккумулятора. Более подробно о сборке и испытаниях данной модели смотрите

в этом видеоролике:

После всей проделанной работы получился вот такой самодельный карповый кораблик для рыбалки.

Небольшие косяки все же есть, проект все же бюджетный, но при этом нормально работает. Пробуйте, собирайте и повторяйте. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Выбор аккумулятора для квадрокоптеров и rc моделей по характеристикам

При выборе аккумулятора для серийно производимого квадрокоптера или модели RC необходимо обратить внимание на характеристики комплектной аккумуляторной батареи.

  • Новая батарея должна иметь напряжение не меньше, чем в заводской, но не выше, чем допускают двигатели RC модели. 
  • Ток отдачи должен быть равен или больше, чем в комплектной акб.
  • Емкость аккумулятора для квадрокоптера желательно иметь максимально возможную. Но надо понимать, что с ростом емкости увеличиваются размеры и вес батареи. И, с некоторой величины, прирост емкости не дает увеличения длительности полета дрона. Рекомендуется применять аккумуляторы с возможно большей емкостью, при условии, что взлетный вес не превысит 75% от максимального значения для данного квадрокоптера.
  • Новая батарея должна помещаться в аккумуляторный отсек RC модели.

Зарядка lipo-аккумуляторов

Для зарядки придется обзавестись специальным зарядным устройством. Мы купили свое на сайте HobbyKing. Практически все модели питаются не от сети, а от постоянного напряжения 12В. Такой блок питания можно заказать там же, но мы предпочли приобрести блок питания от Mean Well NES-100-12. Зарядник мы объединили с блоком питания навсегда.

Особенность этого зарядного устройства в том, что он умеет делать балансировку ячеек аккумулятора. То есть аккумулятор подключается к нему не только силовым разъемом, но и дополнительным балансировочным разъемом на который выведены все ячейки по отдельности.

Это дает возможность заряжать все ячейки равномерно, что дает одинаковое распределение нагрузки на банки аккумулятора в процессе эксплуатации.Помимо LiPo, это зарядное устройство умеет заряжать все основные типы аккумуляторов (я, например, заряжал им автомобильный аккумулятор), а также измерять внутреннее сопротивление и проводить цикл измерения емкости.

В последнем случае он полностью разряжает и заряжает аккумулятор и выдает информацию о том, какой реальной емкостью обладает батарея.Сделан зарядник достаточно добротно. Особенно меня удивила система его охлаждения. Кулер в нем обдувает непосредственно выходные клеммы к которым подводится тепло.

Также мы сняли видео о том, как заряжать LiPo-аккумулятор:

Как выбрать аккумулятор для квадрокоптера

У аккумулятора есть три параметра. Все они отражены в названии.

Пример: 3S 1500mAh 25C.

3S –это количество банок. Напряжение на одной банке 3-4.2 Вольта. 3S значит 3 банки и напряжение заряженного аккумулятора будет 12.6 Вольта.1500 мАч – это количество милиАмперЧасов. То есть емкость аккумулятора.25C – это коэффициент токоотдачи. В данном случае 1500*25 = 37.5 Ампера.

Аккумулятор тоже отдает ровно столько, сколько потребляют, не больше. Так что с указанного регулятора можно питать регулятор с мотором потребляющие и 5А и 37А.

Опять таки, в 90% случаев указывают пиковую токоотдачу, реальная обычно ниже на 20-30%. Это надо учитывать.

Смотрите про коптеры:  Как самому собрать радиоуправляемый самолет

К тому же, на квадрокоптере 4 мотора, даже если каждый потребляет всего 10А (это как раз токопотребление моторов 250 квадрокоптера), то суммарный ток на полном газу составит 40А и регулятор не сможет его выдать. Начнется просадка напряжения.

Если у вас установлен OSD, то в полете можно заметить – летите на средних оборотах – напряжение 11.8 Вольта, даете полный газ и полный вперед – напряжение падает до 10.7.

И это на первой минуте полета! А через 5 минут, при 10.6 на среднем газу, скоростной полет может привести к падению напряжения до включения защиты от низкого напряжения, если аккумулятор просядет до 9.3 Вольта – регуляторы просто отключат моторы!

С аккумуляторами есть нюанс! В процессе эксплуатации падает токоотдача. Через год 25С превратятся в 20 а то и 15С. Я старые аккумуляторы, которые отслужили по 5 лет использую в шуруповерте – там токоптребление всего 5-8А и просевшие аккумуляторы его отлично тянут!

Выбирать аккумулятор надо начиная с количества банок и габаритов, последнее немаловажно! Аккумулятор может просто не влезть в батарейный отсек квадрокоптера. 🙂

Затем смотрим на максимальное токопотребление моторов. Допустим оно 12А. Выбираем для квадрокоптера, у него 4 мотора.В отсек можно поставить 1500 и 1800 мАч – первый для скоростных полетов, второй для более длительных и неспешных.

Считаем, нам надо получить с аккумулятора не менее 48 Ампер.

Для 1500 это будет 32С и более. Учитываем любовь к припискам и берем аккумулятор на 35-40С.А для 1800 значение С будет 26.6, то есть 30-35С хватит с запасом.Если в отсек влезает аккумулятор на 2500 мАч, то потребуется не менее 19С, округлим до 20-25С.

При этом аккумуляторы с большей токоотдачей дороже и тяжелее. Иной раз получается, что 1500мАч 40С стоит гораздо дороже, чем 2500 мАч 25С. А вес у них – примерно равный.В этом случае лучше взять аккумулятор с большей емкостью (который 2500), при сопоставимом весе летать с ним получится гораздо дольше, почти в 2 раза!

Константин, Обзор квадрокоптеров

Как и когда заряжать — правило 40-60

Что за правило такое? Оно имеет прямое отношение к процессу зарядка батареи. В недавнем прошлом рекомендовалось все аккумуляторные батареи заряжать только после их полной разрядки. Но времена изменились и если следовать такому принципу, ваша батарея выйдет из  строя гораздо раньше.

Качественная LiPo батарея может, без заметных потерь для своей емкости, пройти до 500 циклов заряд-разряд. Но все равно каждая разрядка, хоть чуть чуть, но снижает емкость.

Так что на счет 40-60 спросите вы. Все опытные пилоты квадрокоптеров, которые в этой теме уже не один сезон знают, что оптимально заряжать батарею, когда ее заряд находиться в пределах 40-60%. В таком случае ее ресурс будет максимальным. Но так же крайне важно не допускать перезаряда, т.к. это может привести к возгоранию или даже взрыву. И конечно надо всегда следить за самим процессом зарядки.

Так же опытным путем было установлено, что свежезаряженная батарея отдает больше энергии чем та, которая была заряжена пару дней назад. От сюда совет: держите свои аккумуляторные батареи на уровне 50-60% и за день до полетов или в тот же день дозарядите до 100%.

Про температуру в помещении во время зарядки тоже не стоит забывать. Если вы будете заряжать батарею при температуре в комнате выше 35 градусов ее емкость упадет на 30%. Пару-тройка раз так сделаете и батарею можно будет выбрасывать.

Летайте при благоприятных условиях

Попробуйте экспериментальным путем определить в каких условиях ваш квадрокоптер дольше летает. Некоторые погодные условия могут заметно сократить это время. Низкая температура, сильный ветер, влажность и т.п. — все это не очень хорошо сказывается на емкости батареи.

Старайтесь избегать полетов на квадрокоптере во время сильного ветра (для маленьких дронов даже минимальный ветер совсем не хорошо), в дождливую погоду, при низкой температуре. Всё это факторы, который снижают как текущую емкость батареи, так и её ресурс вообще. Влага вообще противопоказан любой электронике.

Маркировка характеристик на аккумуляторе для rc моделей

Для правильного выбора аккумулятора для RC моделей ниже описаны характеристики акб и соответствующая им маркировка, наносимая на корпус батареи.

  1. Напряжение.
  2. Максимальный ток отдачи.
  3. Номинальная емкость.
  4. Структура сборки.
  • Напряжение измеряется в Вольтах и на элементах обозначается числом с символом «В» (вольт) или «V» (Volt). Напряжение, необходимое для работы квадрокоптера или RC модели, определяется используемыми моторами и платой управления. 
  • Максимальный ток отдачи батареи измеряется в Амперах (А) или миллиамперах (мА), в зарубежном обозначении mA или A. Максимальный ток акб должен быть выше суммарного тока, потребляемого всеми вместе двигателями на максимальной мощности. Ток остальной электроники очень мал, в сравнении с этим значением. Максимальный ток обозначается на корпусе батареи числом с буквой «С». Это означает, что ток численно равен емкости, умноженной на число перед символом «С». Например, обозначение 15С на аккумуляторной батарее с емкостью 900 mAh показывает, что акб может отдавать ток 15*900=13500 мА, то есть 13.5 Ампер.
  • Емкость аккумулятора показывает, как долго батарея может отдавать номинальный ток. Емкость измеряется в миллиАмпер*часах (мАч) или Ампер*часах (Ач), в зарубежном написании mAh или Ah. Чем выше емкость, тем дольше от одной зарядки может работать квадрокоптер или любая другая RC модель. 
  • Структура аккумуляторной сборки записывается в формате xSyP, где x и y — числовые значения. S (Serial) — означает последовательное включение элементов (ячеек) батареи, а P (Parallel) — параллельное. Таким образом, запись 3S2P означает батарею из трех последовательно соединенных групп ячеек, в каждой из которых по два элемента включено параллельно. При последовательном включении аккумуляторных элементов суммируется напряжение, при параллельном — суммируется ток. Если ячейки включатся только последовательно (без параллельного включения), то надпись 1P может исключаться.

Отличия 18650 li-ion и li-pol аккумуляторов для квадрокоптеров

18650 Li-Ion и Li-Pol аккумуляторы, применяемые для квадрокоптеров и RC моделей, в своей основе имеют одну и ту же литий-ионную технологию. То есть, по сути литий-полимерный аккумуляторный элемент является всего-лишь разновидностью литий-ионного. 

Основное отличие литий-ионных и литий полимерных аккумуляторов для RC моделей:

  • в 18650 Li-Ion элементе пластины положительного и отрицательного электрода скручены в рулон, 
  • в Li-Pol сборках эти пластины могут принимать любую форму, благодаря полимерному электролиту.

Поэтому Li-Pol аккумуляторы можно делать любой формы, в том числе очень плоскими, что позволяет лучше заполнить объем аккумуляторного отсека квадрокоптера или любой другой радиоуправляемой RC модели.

Преимущества li-ion 18650 аккумуляторов для квадрокоптеров

Li-Ion 18650 аккумуляторы перед Li-Pol батареями имеют следующие преимущества для квадрокоптеров :

  1. Большая удельная емкость.
  2. Больший разрядный ток.
  • Литий-ионные аккумуляторные батареи 18650 Li-Ion имеют большую удельную емкость в пересчете на единицу веса. Это очень важное преимущество, так позволяет взять на борт батарею большей емкости при том же взлетном весе. 
  • Больший разрядный ток Li-Ion 18650 аккумуляторов позволяет использовать мощные двигатели и не бояться перегрузки акб при резкой «подаче газа».

Несмотря на явные преимущества современных литий-ионных 18650 акб для применения в квадрокоптерах, батарею приходится собирать самостоятельно из отдельных Li-Ion ячеек.

Применение lipo-аккумуляторов

Для подключения аккумуляторов используют специальные коннекторы. Диаметр пистонов в них 4мм и они дополнительно подпружинены для обеспечения большой площади контакта. Еще для подключения используют специальные провода в силиконовой изоляции, которая способна выдерживать высокие температуры.

Рекомендуем вам купить ответные части разъемов к аккумуляторам и, по-возможности, силиконовых проводов для коммутации.Одной из причин выхода из строя аккумулятора может быть сильный разряд одной из ячейки. Очень часто полетные контроллеры или регуляторы оборотов имеют функцию контроля напряжения аккумулятора, но они измеряют напряжение на аккумуляторе и не контролируют каждую конкретную ячейку. Во избежание разбалансировки лучше использовать специальные тестеры:

Они осуществляют индикацию напряжения на каждой банке, а в случае сильного разряда одной из них издают громкий звуковой сигнал. Они подключаются к аккумулятору и летают вместе с ним.А вот такой несложный тестер можно собрать самостоятельно.

Радиоуправление для прикормочного карпового кораблика с автопилотом. sc-a2. arduino. своими руками. вторая версия

Перед тем, как собирать модель, я воспользовался советами пикабушников и покурил форумы, посмотрел видосы и т.д. И вот что удалось понять:

1. Корсар всё-таки скорее не бригантина, как указано на коробке, а бриг (что я и подозревал из-за парусного оснащения)

2. Конкретно по Корсару нет никаких обучающих видео или видео со сборкой. Про Бигль, Альбатрос или Террор информации полно. Видимо, эти модели больше были рассчитаны для новичков, их больше покупают и по ним снимают много видео. На форуме сайта «Верфь на столе» есть всего одна тема, в которой ссылки 10-летней давности на удалённые фотографии сделанного корабля. Получается, подсмотреть готовый вариант особо негде…

3. Основные принципы сборки кораблей довольно похожи, так что можно учиться по любым другим парусникам. Отличия будут только в деталях.

4. Шлюпка, идущая в комплекте никуда не годится, уже заказана новая от фирмы Мастер-корабел, по размеру должна подойти 1 в 1.

5. Какой же на самом деле масштаб у модели? На коробке написано 1:80, но на форуме пришли к выводу, что скорее модель соответствует масштабу 1:60. Точного ответа нет, так что тут стоит дать волю фантазии.

Ну, достаточно теории, руки уже чешутся. Пора начинать сборку! Открываем коробку и начинаем с киля

И вот первая проблема: пазы, прорезанные в киле и шпангоуте лазером, гораздо меньше, чем толщина фанеры, из которой они сделаны. То есть, детали друг в друга не входят.

Это, конечно, мелочь, но неприятная. Могли бы и учесть толщину материала, а не делать рез на дурака… Вооружаемся наждачкой и ножом и расширяем пазы на всех деталях. Это заняло не так уж мало времени. (на фото примерно 1/3 стружки, так как делал не за один вечер)

Дальше вырезаем палубу. На неё нужно положить дощатый настил. Для этого в комплекте идёт шпон, нарезанный рейками длиной по 60 см. Их надо порезать на «досочки» длиной по 10 см.

Смотрите про коптеры:  Самые продвинутые современные роботы

На форуме пишут, что в идеале толщину досок стоит уменьшить, потому как при пересчёте масштаба их ширина не соответствует реальной для 18 века, но из-за путаницы в масштабах принимаем, что доски соответствуют, потому как для ровного среза вдоль у меня нет подходящих инструментов.

Щели между палубными досками конопатились, по-этому при правильной укладке доски нужно делать имитацию. Вариантов три: 1. просто провести карандашом по линиям стыка; 2. покрасить торцы досок чёрной краской; 3. прокладывать тонкую нить между рядами досок.

Первый вариант слишком простой, а последний не советуют для новичков, так как выступающий клей может испортить результат. Выбираем второй, красим нарезанные доски

Этой партии досок хватило ровно на половину работы, пришлось потом подготовить ещё столько же

Схема укладки досок приведена в инструкции. Там указано, что следующий ряд кладётся со смещением в 1/2 доски, но есть пометка, что это упрощённая схема, реальные схемы укладки приведены на сайте «Верфи на столе». Идём туда и видим следующее:

Для себя я выбрал верхний вариант, «в три доски» (кстати, при укладке я накосячил по центру, но этого сильно видно не будет на конечном результате, так что ломать всё и переделывать не буду). Укладываем палубу, делаем имитацию гвоздевания (тут я упростил процесс, не стал делать имитацию шляпок из зубочисток и просто сделал наколы и нарисовал чёрные точки карандашом).

Далее обрезается всё лишнее, шкурится палуба, наносится покрытие столярным маслом, снова шкурится. Вот результат

Ну и когда всё готово, пора собирать остов будущего корабля. Задача оказалась не самой простой из-за перекосов, вызванных необходимостью подтачивать пазы и из-за клея ПВА. Тут мне помогала жена, сажали детали на место в 4 руки. Вот результат:

Радиоуправление для прикормочного карпового кораблика с сохранением точек прикормки sc-a1. своими руками.

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.

Смотрите про коптеры:  Синтетическая эволюция | Stellaris Вики | Fandom

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».

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.

Результат сравнения li-ion 18650 и li-pol аккумуляторов для дрона

Результат сравнения Li-Ion и Li-Pol аккумуляторов для дрона получился следующим:

Литий-ионный акб 18650 Sony VTC5A имеет:

  • емкость на 25% выше,
  • ток отдачи на 17% больше.
  • вес на 13% меньше.
  • объем на 20-50% больше.

Вывод: для дронов и квадрокоптеров, в частности, выгоднее использовать Li-Ion 18650 аккумуляторы во всех случаях, когда хватает места для их размещения. К тому же, литий-марганцевые 18650 аккумуляторные батареи не склонны с самовозгоранию при превышении тока, перегреве или перезаряде, в отличие от литий-полимерных.

Рекомендации по выбору производителя аккумуляторов для квадрокоптеров

При выборе Li-Ion 18650 аккумуляторов для квадрокоптеров рекомендуем акб следующих производителей:

  1. LG.
  2. Sony.
  3. Samsung.

При выборе Li-Pol аккумуляторов для небольших RC моделей квадрокоптеров или вертолетов рекомендуем акб отечественного производителя Robiton.

Купить аккумулятор для квадрокоптера, дрона или машинки на радиоуправлении  с доставкой в ваш город Вы можете в нашем интернет-магазине «Вольта». На онлайн витрине представлен большой выбор аккумуляторных батареек для RC моделей по выгодной цене. В нашем интернет-магазине предлагаются только лучшие Li-Ion 18650 акб и Li-Pol сборки ведущих производителей:

Sony, Samsung, LG, Panasonic, Fenix, Robiton, A123 Systems. Выбрать и купить аккумулятор для коптера с необходимыми характеристиками очень легко, используя точные описания и фотографии для каждой модели акб.

Сравнение li-ion 18650 и li-pol аккумулятора для квадрокоптера

Для сравнения возьмем две батареи аккумуляторов для квадрокоптера, Li-Ion и Li-Pol, с примерно одинаковыми параметрами:

  1. Li-Pol — Robiton LP-STT3-2000 Lipo 11.1 В 2000 мАч. 
  2. 3S1P из ячеек Li-Ion 18650 — Sony US 18650 VTC5A 35A 2600mAh.

Сравним их по трем параметрам:

  1. Напряжение.
  2. Емкость.
  3. Ток отдачи.
  4. Вес.
  5. Габариты.
  • Напряжение обоих аккумуляторных сборок одинаковое и составляет 11.1 Вольта.
  • Емкость сборки 3S1P из трех ячеек 18650 Li-Ion аккумуляторов — 2500 мАч, у Li-Pol сборки — 2000 мАч.
  • Ток отдачи сборки из Li-Ion 18650 Sony VTC5A  — 35 А. Ток Li-Pol батареи 15*2000 = 30000 мА = 30 А.
  • Вес трех Li-Ion акб составляет 44*3= 132 грамма, а с учетом соединений и разъемов вес 3S1P — 142 грамма. Вес Li-Pol сборки 160 граммов.
  • Габариты Li-Pol аккумулятора для квадрокоптера 1.38×1.8×16.5 см, объем 41 куб см. Размеры одной ячейки 18650 Li-Ion — диаметр 18 мм, длина 65 мм. Объем трех 18650 акб —  16.5×3 = 49.5 куб см, а если эти цилиндрические ячейки сложить в плоскую батарею для квадрокоптера, то 63 куб см.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector