В книге рассмотрены:
- Принцип работы мультикоптера
- Подбор оптимальных компонентов
- Полетный контроллер и сенсоры
- Модули GPS и OSD, FPV, телеметрия
- Источники бортового питания
- Ремонт и обслуживание
В.с. яценков. твой первый квадрокоптер. теория и практика (2023) fb2,epub,mobi,docx
Автор:
В.С. Яценков
Серия:
“Электроника”
Издательство: БХВ-Петербург
ISBN:
978-5-9775-3586-1
Жанр:
Электроника. Хобби
Формат:
FB2,EPUB,MOBI,DOCX
Иллюстрации:
Черно-белые
Количество страниц
: 256
Размер
12 Мб
Описание: Детально изложены практические аспекты самостоятельного изготовления и эксплуатации квадрокоптеров. Рассмотрены все этапы: от выбора конструкционных материалов и подбора компонентов с минимизацией финансовых затрат до настройки программного обеспечения и ремонта после аварии. Уделено внимание ошибкам, которые часто совершают начинающие авиамоделисты. В доступной форме даны теоретические основы полета мультироторных систем и базовые понятия работы со средой Arduino IDE. Приведено краткое описание устройства и принципа работы систем GPS и Глонасс, а также современных импульсных источников бортового питания и литий-полимерных батарей. Подробно изложен принцип работы и процесс настройки систем, OSD, телеметрии, беспроводного канала Bluetooth и популярных навигационных модулей GPS Ublox. Рассказано об устройстве и принципах работы интегральных сенсоров и полетного контроллера.
Даны рекомендации по подбору оборудования FPV начального уровня, приведен обзор программ дня компьютеров и смартфонов, применяемых при настройке оборудования квадрокоптера.
Для читателей, интересующихся электроникой, робототехникой, авиамоделизмом
Содержание:
Часть I. Теория
Глава 1. Принцип работы квадрокоптера
Глава 2. Обязательные компоненты квадрокоптера
Рама
Полетный контроллер
Принцип работы интегрального гироскопа
Принцип работы интегрального акселерометра
Принцип работы интегрального магнитометра (компаса)
Устройство интегрального барометра
Устройство ультразвукового сонара
Аппаратура радиоуправления
Функция Failsafe
Модуляция сигнала PPM
Формат сигналов PCM
Совместимость аппаратуры стандартов DSM2/DSMX
Сопряжение приемника и передатчика (биндинг)
Импульсы PWM, триммеры и субтриммеры
Расходы и экспоненты
Конвертер PPM-SUM
Приемник-сателлит
Встроенная телеметрия
Антенны
Ненаправленные антенны
Направленные антенны
Системы слежения за направлением
Диверсификация антенн
Двигатели
Воздушные винты
Регуляторы оборотов
Батарея и зарядное устройство
Обозначения параметров силовой литиевой батареи
Зарядка литиевых батарей
Особенности эксплуатации и хранения
Подготовка батарей к хранению
Источник бортового питания
Последовательный линейный стабилизатор
Импульсные стабилизаторы-преобразователи
Индикатор разряда батареи
Глава 3. Дополнительные компоненты квадрокоптера
Оборудование видеоканала FPV
Видеокамеры
Видеокоммутатор
Стабилизированный подвес
Видеопередатчик и видеоприемник
Видеомонитор и видеоочки
Приемники GPS
Принцип определения координат
Геометрический фактор
Альманах и эфемериды
“Холодный” старт
“Теплый” старт
“Горячий” старт
Технология A-GPS
Антенны GPS
Поток данных GPS, протокол NMEA
Протокол U-BLOX (UBX)
Адаптер Bluetooth
Телеметрия и OSD
Универсальный радиоканал (радиомодем)
Бустеры и репитеры
Жидкокристаллические и OLED-дисплеи
Средства поиска: биперы, маячки, GPS-трекеры
Сервомашинки
Часть I. Практика
Глава 4. Подготовка к изготовлению квадрокоптера
Подбор силовых компонентов
Расчеты и оптимизация
Стойкость конструкции к авариям
Конструкционные материалы
Виброзащита
Избыточное демпфирование
Демпфирование подвеса камеры
Фиксация резьбовых соединений
Крепление моторов и винтов
Магнитоизоляция
лава 5. Сборка и настройка квадрокоптера
Изготовление рамы
Балансировка воздушных винтов
Балансировка моторов
Сборка квадрокоптера
Настройка опций и параметров прошивки
Подключение платы контроллера к компьютеру
Среда разработки Arduino IDE
Настройка базовых опций кода прошивки
Тип рамы
Минимальный рабочий газ
Максимальный рабочий газ
Минимальный газ при включении
Скорость шины I2С
Тип стандартной платы
Независимые сенсоры
Активация моторов (арминг)
Модификации радиоприемника
Скорость портов
Фильтр гироскопа
Функция Failsafe
Мертвая зона и нейтральная зона
Магнитное склонение
Альтернативная прошивка MahoWii
Функциональные режимы контроллера
Конфигуратор MultiWiiConf
Калибровка акселерометра
Конфигуратор MultiWii WinGUI
Терминал для работы с СОМ-портами
Программы для мобильных устройств
EZ-GUI Ground Station
NAZE32 Configurator
MultiWii Configuration Tool
Калибровка регуляторов оборотов
Настройка канала радиоуправления
Первое включение и первый взлет
Триммирование акселерометров
Настройка PID
Базовая настройка параметра Р
Настройка I и D для плавного стабильного полета
Настройка I и D для активного пилотирования
Глава 6. Подключение и настройка внешних модулей
Подключение адаптера USB-COM
Подключение источника питания
Подключение звукоизлучателя
Подключение ультразвукового сонара
Подключение светодиодной подсветки
Подключение посадочных огней
Подключение приемника по шине S-BUS
Подключение и настройка адаптера Bluetooth
Настройка модулей НС-06 и НС-07
Настройка модулей НС-05
Установка связи модуля с компьютером
Подключение радиомодема
Подключение модемов к компьютеру, проверка и настройка
Подключение наземного модема к мобильным устройствам
Подключение бортового модема к полетному контроллеру
Подключение модема к порту SERIAL3 полетного контроллера
Подключение и настройка приемника GPS
Подключение приемника к компьютеру
Получение доступа к сервису AssistNow Online
Изменение текущих настроек
Подключение приемника к полетному контроллеру
Подключение приемника GPS с прошивкой MahoWii
Подключение дисплея
Монохромный OLED дисплей CRIUS СО-16
Настройка параметров через меню дисплея
Проблемы с подключением дисплеев CRIUS OLED и их решение
Самодельный цветной дисплей
Запись прошивки в контроллер дисплея
Настройка прошивки
Монтаж и подключение оборудования FPV
Видеокамера
Видеопередатчик и приемник
Видеоочки и монитор
Подключение подвеса к контроллеру
Настройка при помощи EZ-GUI Ground Station
Настройка подвеса при помощи конфигуратора MultiWiiConf
Настройка подвеса в прошивке MahoWii
Настройка модуля MinimOSD
Структура экрана KV_Team_OSD v.2.3
Служебное меню прошивки KV_Team_OSD
Подключение датчиков тока и напряжения к модулю OSD
Подключение датчиков тока и напряжения к контроллеру
Настройка аппаратного измерителя тока и потребленной энергии
Настройка программного измерителя потребленной энергии
Глава 7. Обслуживание и ремонт квадрокоптера
Предполетная проверка
Характерные неполадки
Ремонт квадрокоптера после аварии
Осмотр и поиск дефектов
Ремонт двигателей
Разборка двигателя
Проверка и замена вала
Проверка и замена подшипников
Чистка и смазка подшипников
Приложения
Приложение 1. Управление коптером со смартфона
Приложение 2. Сетка частот каналов видеотракта
Приложение 3. Команды управления и конфигурирования при помощи рукояток пульта
Приложение 4. Описание электронного архива
Предметный указатель
Скачать В.С. Яценков. Твой первый квадрокоптер. Теория и практика (2023) FB2,EPUB,MOBI,DOCX
Выберите любой из нижеперечисленных файловых обменников. Есть варианты бесплатного скачивания на низкой скорости, также предоствляется выбор скачать быстро на высокой скорости при покупке премиум доступа. Не забудьте добавить сайт в закладки.
Об авторе
Яценков Валерий Станиславович – инженер-электронщик, авиамоделист с многолетним стажем. Разработал несколько популярных авиамоделей, нашедших массовое применение. Увлекается созданием мультикоптеров и разработкой бортового оборудования для них.
Твой первый квадрокоптер. теория и практика
RADIOSAVAT.RU
radiocopter.ru
Сайт радиолюбителя, начинающему радиолюбителю, Arduino, Raspberry Pi, книги по радиотехнике и электронике, простые схемы, схемы, радиотехнические журналы, видео, программы для радиолюбителя.
Download magazines: AudioXpress, Circuit Cellar, CQ Amateur Radio, Electronics For You, Elektronika dla Wszystkich, Elektorlabs, Elektor Magazine DVD, Elektronika Praktyczna, Elettronica In, ELV Journal, Funkamateur, Hi-Fi World, Klang Ton, Nuts and Volts, Prakticka Elektronika A Radio, Practical Electronics, Practical Wireless, QST, Servo Magazine, Silicon Chip, Swiat Radio, The MagPi.
Скачать: Журнал Радио, Журнал Радиомир, Журнал Радиоаматор, Журнал Радиолоцман, Журнал Радиоконструктор, Журнал Радиосхема, Журнал Радиохобби, Журнал Ремонт и сервис, Журнал Компоненты и технологии, Журнал Электронная техника.
Скачать книги: начинающему радиолюбителю, телевидение и радио, источники питания, автолюбителю, аудиотехника, справочники, микроконтроллеры, arduino, raspberry pi, электроника, электрика
Скачать: Программы для радиолюбителя, Видеокурсы.
Читать онлайн “твой первый квадрокоптер: теория и практика” автора яценко в. с. – rulit – страница 1
Посвящаю эту книгу самым дорогим для меня людям: дочери Полине, супруге Ольге и, конечно же, моей маме — с любовью и благодарностью за поддержку
От автора
Уважаемый читатель!
Автор не ставил перед собой задачу создать исчерпывающую энциклопедию или настольный справочник. Вы держите в руках руководство для новичков, назначение которого — помочь вам построить свой первый квадрокоптер, обойдясь без нелепых технических ошибок и чрезмерных денежных затрат. Интеллектуальная цена вхождения в это сложное хобби весьма высока. Автор постарался сберечь для вас главную ценность — время.
В книге плотно переплетаются теория и практика, иначе в авиамоделизме нельзя. Материал не обязательно читать по порядку. Обращайтесь к нужным главам и разделам по мере работы над своей конструкцией. Рекомендуем, прежде всего, ознакомиться с общими принципами работы квадрокоптера и определиться с набором компонентов, которые необходимо приобрести. Поскольку наиболее выгодный путь для покупки компонентов — это заказ в интернет-магазинах, то с момента заказа до получения может пройти несколько недель. Пока заказанные компоненты находятся в пути, вы можете более подробно изучить теорию и установить на компьютер необходимое программное обеспечение.
Это важно: автору пришлось пойти на сознательные упрощения и сокращения некоторых сегментов информации, чтобы сделать ее более доступной. Далее вы самостоятельно будете развиваться в наиболее интересном для вас направлении: видеосъемка, FPV, развлекательные полеты, маршрутные полеты по GPS и т. д. Все, о чем вы прочтете, проработано и проверено автором на практике.
Подбор компонентов и программного обеспечения для первого квадрокоптера основан на опыте тысяч ваших предшественников из разных стран и означает лишь, что собранный по нашим рекомендациям аппарат будет недорогим, надежным, простым в управлении и полетит сразу после окончания сборки. Зачастую выбор компонентов и программного обеспечения является поводом для ожесточенных “религиозных войн” на форумах. Пока воздержитесь от участия в них и не воспринимайте слишком серьезно противоречивые мнения сторон.
Часть I. ТЕОРИЯ
Глава 1
Принцип работы квадрокоптера
Квадрокоптеры, которым посвящена эта книга, являются частным случаем мультикоптеров — многороторных устройств, которые держатся в воздухе, управляются и перемещаются только за счет несущих пропеллеров. В этом мультикоптеры схожи с вертолетами. Для простоты и краткости в обиходной речи мультикоптеры часто называют просто коптерами. Мы тоже будем использовать этот термин в случаях, когда количество роторов не играет роли.
Классический квадрокоптер представляет собой крестообразную раму, на концах лучей которой вертикально закреплены моторы (рис. 1.1).
Рис. 1.1.Схема конструкции простейшего квадрокоптера
Воздушные винты, расположенные на диагональных лучах рамы, создают суммарную вертикальную тягу. Синхронно регулируя обороты моторов, можно заставить квадрокоптер подниматься вверх, зависать или опускаться. Если изменить обороты моторов неравномерно, то квадрокоптер отклонится от горизонтального положения и полетит в сторону отклонения. Например, при увеличении оборотов двух задних моторов его задняя часть приподнимется и квадрокоптер полетит вперед. За счет неравномерного изменения оборотов всех моторов квадрокоптер способен лететь в произвольном направлении.
Очевидно, что при наклоне рамы за счет появления горизонтальной составляющей вектора тяги Vx уменьшится вертикальная составляющая Vy и квадрокоптер начнет терять высоту. Это явление иногда называют “соскальзыванием”, потому что коптер начинает двигаться вниз по диагональной траектории (рис. 1.2), словно скользя по склону. Поэтому для поддержания высоты при наклоне квадрокоптера обороты всех моторов должны возрасти на некую одинаковую компенсирующую величину.
Рис. 1.2.Векторы тяги квадрокоптера
Вращающиеся винты создают реактивный крутящий момент, который старается развернуть квадрокоптер в сторону, противоположную вращению винта. Поэтому в квадрокоптере два винта вращаются по часовой стрелке и два против часовой стрелки, взаимно уравновешивая реактивные моменты. Если увеличить обороты моторов, вращающихся по часовой стрелке, и в равной мере уменьшить обороты у вращающихся против часовой стрелки, то суммарная вертикальная тяга не изменится, однако реактивный момент раскомпенсируется и рама начнет поворачиваться против часовой стрелки. Аналогично можно заставить квадрокоптер поворачиваться по часовой стрелке.
§
Угловые отклонения по осям следовало бы называть “тангаж”, “крен” и “рыскание”, но на практике прижились англоязычные термины, которые читателю следует запомнить: Pitch (наклон вперед-назад), Roll (наклон вправо-влево), Yaw (вращение в горизонтальной плоскости) и Throttle (общий газ) — рис. 1.3.
Рис. 1.3.Соответствие отклонений коптера рычагам на пульте
Оборотами моторов в режиме реального времени управляет специальная вычислительная система на основе достаточно быстродействующего микроконтроллера, так называемый полетный контроллер. Он постоянно опрашивает встроенные гироскопы, акселерометры, барометр, сигналы от приемника радиоуправления и на основе полученных данных рассчитывает управляющие сигналы для каждого мотора в отдельности.
Теперь, когда мы рассмотрели общие принципы работы квадрокоптера, можно проанализировать достоинства и недостатки этого типа летательных аппаратов.
Достоинства
• Простота конструкции и низкая стоимость ущерба при аварии.
Как мы уже говорили, квадрокоптеры держатся в воздухе только за счет несущих пропеллеров и этим похожи на вертолет. Однако полноценная модель вертолета имеет весьма сложную и точную механическую часть — автомат перекоса, позволяющий управлять положением вертолета в пространстве. Кроме этого, вертолет оснащен механизмом отбора мощности на хвостовой винт и узлом переменного шага этого винта. Только простые и дешевые маленькие модели вертолетов не имеют автомата перекоса, но и управляются они намного хуже. По сравнению с вертолетом механическая часть даже у большого профессионального квадрокоптера предельно проста и не зависит от размеров модели. Это жестко закрепленные на лучах рамы моторы, на валы которых надеты воздушные винты.
Автомат перекоса вертолета требует сложной и длительной регулировки даже при наличии опыта. Каждая авария вертолета, даже незначительная, как правило, дорого обходится владельцу (автор убедился в этом на собственном опыте). Причем в запасе приходится держать широкий ассортимент различных запчастей. Самодельный квадрокоптер можно разбить почти полностью и восстановить за один выходной день, пользуясь в основном подручными материалами. В запасе достаточно иметь пару запасных валов и подшипников для моторов, один-два регулятора оборотов, десяток винтов правого и левого вращения и материал для изготовления лучей рамы.
• Простота управления и обучения.
Несмотря на то, что квадрокоптер, как и вертолет, управляется за счет смещения вектора тяги, он более стабилен в воздухе (чем крупнее, тем стабильнее). Управление квадрокоптером интуитивно более понятно и легче осваивается. Кроме того, благодаря наличию полетного контроллера, правильно собранный и минимально настроенный квадрокоптер способен висеть в воздухе практически без участия пилота.
• Простота самостоятельного изготовления.
Если заранее приобрести минимальный набор необходимых компонентов и иметь обычные инструменты, то изготовить простой, но качественный квадрокоптер можно за один-два выходных дня. При создании рамы можно обойтись парой кусков фанеры и несколькими деревянными рейками, и это не ухудшит летные качества устройства.
• Возможности для творчества.
К сожалению, в последнее время радиолюбителям все труднее найти прикладную область для своего хобби. Многое из того, что можно было бы изготовить своими руками, проще и дешевле купить в готовом виде, с промышленным качеством. В схожей ситуации сейчас и программисты-любители. Писать любительские прикладные программы стало либо слишком сложно, либо незачем.
Квадрокоптеры придают новый смысл многим увлечениям. Можно участвовать в разработке открытого программного обеспечения или создавать свое; разрабатывать с нуля и изготавливать на самодельном станке с ЧПУ сложные детали конструкции; экспериментировать с аэровидеосъемкой или работать паяльником. Менять и развивать конструкцию самодельного квадрокоптера можно практически бесконечно.
