CXHobby CX-20 aka Quanum Nova — на что способен клон DJI Phantom? / СоХабр

Автономность и failsafe-режимы

В комплект поставки входят: аккумулятор емкостью 2700 mAh (3S, 20C), зарядное устройство и блок питания для оного (15 В, 800 мА).

Всем известно, что мультироторные системы летают мало, чему виной три и больше бесколлекторных моторов с высоким потреблением энергии. Отсюда и особые требования к аккумуляторам по токоотдаче, из-за чего увеличивается их вес. Герой сегодняшнего обзора также не стал исключением, максимум, на что стоит рассчитывать это 12-13 минут полетного времени без полезной нагрузки до активации звукового уведомления о севшем аккумуляторе.

Что будет если вы проигнорирутее уведомление о разряде АКБ и продолжите полет? Теоретически, активируется второй уровень защиты и квадрокоптер автоматически сядет в месте, где защита сработала. На деле же моторы остановятся, квадрокоптер камнем устремится к земле и принесет много боли владельцу, который в очередной раз доверился «китайцам».

Мне относительно повезло. Я намеренно решил протестировать этот Failsafe-режим и оставил квадрокоптер в режиме удержания высоты посреди пустыря. Спустя ~20 минут он упал. Напряжение на аккумуляторе упало до 10 В, или по ~3.3 В на банку.

Дальнейшее “гугление” показало, что защиты по питанию в этом аппарате просто физически нет, но ее можно сделать самому спаяв делитель на двух резисторах с аккумулятора на вход микроконтроллера. Подробней тут. Я пока не стал делать, в приоритете пересадить электронику на открытую раму, а потом заняться модификацией бортовой электроники.

Все это происходило в субботу, на носу был еще один выходной и непреодолимое желание летать. Вооружившись термоклеем и кабельными стяжками принялся за дело. Сначала просверлил отверстия в крышке корпуса:

Склеил половинки термоклеем и дал застыть, после чего укрепил все это дело стяжками. Отчасти рукожопство, да, но шов получился хорошим и аппарат до сих пор летает в таком состоянии.

Сложнее было с одним из лучей. Из-за поломки в районе вентиляционных отверстий нормально склеить пластик не представлялось возможным, поэтому тут конструкция получилась менее надежной, но, тьфу-тьфу-тьфу, достаточно крепкой для полетов.

Все воскресенье я спокойно отелтал, периодически бегая от дома к пустырю и обратно (проверил Failsafe-режим при потере связи с пультом управления — он работает хорошо). Заряжается аккумулятор порядка 3 часов о чем сигнализирует погасший красный светодиод на ЗУ.

Ничего, опять же, не предвещало беды, но вечером, в четвертом за день полете, квадрокоптер начал сигнализировать о разряженной АКБ уже к 4 минуте пребывания в воздухе. Не стал рисковать, пришел домой, замерил напряжение: 3.7 В на банку. Хм, и вправду севший.

На следующий день ситуация повторилась. Видимо сдох аккумулятор, пусть и не вздулся, но в емкости и токоотдачи, внезапно, потерял. Что послужило причиной: брак аккумулятора или «игрушечное» ЗУ на которое повсеместно жалуются юзеры — не понятно. Понятно то, что нужно покупать новый аккумулятор и нормальное ЗУ, типа iMAX B6.

Автономность стандартна для такого рода устройств (при условии «здорового» аккумулятора), поэтому к минусам причислять оную не вижу смысла. Нужно больше полтеного времени — приобретайте более емкую батарею. Максимум, что влезет в наш отсек — это 3000 mAh (3S и минимум 20C по токоотдаче).

А вот за отсутвие режима защиты при низком уровне АКБ хотелось бы влепить этим же квадрокоптером человеку, который его проектировал. И ладно, если бы этой функции заявлено не было, но в инструкции черным по белому написано о втором уровне защиты — автоматическом приземлении.

Возврат «домой» (return home mode)

Если аппарат улетел слишком далеко, а вы летаете без FPV или просто лень вручную возвращать аппарат домой предусмотрен Return Home Mode. Квадрокоптер сам поднимется (или опустится) на высоту 20 метров и вернется в точку старта ожидая дальнейших действий со стороны пилота.

Для отмены RTH необходимо перевести переключатель SWA в позицию «0», затем в «1» и снова в «0». ВАЖНО еще в процессе подготовки к полету дождаться постоянного свечения зеленого светодиода (сигнализирует о подключении к спутникам GPS), иначе квадрокоптер реально может в сторону Китая улететь.

Все основные режимы есть, но лично я из доступных оставил бы только ручной и удержание высоты, а Return Home Mode заменил бы на полноценный возврат домой с посадкой в точку старта и возможностью перехвата управления. К слову, контроллер используемый в CX-20 позволяет нам это сделать, но об этом позже.

Где купить

Прочитав (

ладно, пролистав

) эту статью вы наверное задумались, а стал бы автор чисто из любви к подобного рода устройствам тратить свое время на ее написание? Лично я без какого-либо профита не стал бы. Данный квадрокоптер я приобрел в магазине TinyDeal с 50% скидкой за написание статьи и указание магазина спонсором. Ссылок не оставляю, т.к. сами понимаете, не пройдет и 5 минут, как я окажусь в read-only.

Если таки решились обзавестись этим или подобным устройством, то сразу берите несколько запасных аккумуляторов, побольше пропеллеров и защиту оных. Последняя понадобиться каким бы пряморуким вы не были: при неудачном взлете/посадке, испытаниях в домашних условиях или городских полетах, которых лучше и вовсе избегать.

Грузоподъемность, аксессуары и модификации

Многих, наверное, интересует, а сколько за собой может утащить квадрокоптер? Имею ввиду не денег, а полезной нагрузки. Хотя бы GoPro с подвесом или какую легкую беззеркалку? К сожалению action-камеры у меня нету, как в прочем и беззеркалки, поэтому решено было прицепить к аппарату первое, что под руку попадется.

В том, что аппарат взлетит у меня не возникало сомнения, более того с такой нагрузкой он уверенно себя чувствовал в воздухе и незамедлительно выполнял все команды пилота. Другое дело, что автономность снизилась до совсем уж низкого уровня и максимум чего мне удалось достичь это 5 минут до активации «пищалки».

В Mission Planer (ПО для настройки контроллера) можно изменить напряжение при котором активируется сигнализация хотя бы до 3.5 В тем самым продлив время полета может быть еще на минуту. Стоит также учесть и потребление передатчика видеосигнала, если таковой планируется использовать.

Тут же объявился еще один недостаток конструкции китайского аппарата. При переключении в воздухе режима с GPS на ручной я немного расслабился и увел ручку газа ниже половины (моя вина, да), благо аппарат был на небольшой высоте и обошлось всего лишь жестким приземлением, в результате которого сломалось одна из ног.

Но запас сятжек и изоленты у меня достаточно большой. 🙂

Чтобы нормально следить за напряжением на АКБ или положением квадрокоптера в пространстве можно докупить и подключить телеметрию. Цена стандартного набора колеблется в районе 30 долларов. Одну плату подключаем к «мозгам» квадрокоптера (пять прямоугольных пятачков по центру), а вторую в USB вашего компьютера.

После чего посредством соответствующего ПО можем мониторить состояние нашего летательного аппарата удаленно. Вот так это выглядит:

В комплекте с квадрокоптером поставляется крепление для GoPro c виброразвязкой, но если хочется хоть сколько нибудь плавной картинки придется докупить подвес стабилизирующий камеру по двум/трем осям. Несмотря на большие возможности в плане кастомизации квадрокоптера все упирается в автономность, чем тяжелее наш аппарат, тем меньше время полета, плюс потребление энергии дополнительными модулями.

Квадрокоптер quanum nova fpv gps (mode 2) (rtf)

Кишки-потрошки

Разбирается CX-20 путем откручивания 12 больших и еще 4 маленьких шестигранных винтов по всему периметру нижней части корпуса ( винтик под крышкой батарейного отсека).

Общий вид квадрокоптера сверху. На большой печатной плате, которая играет роль распределителя питания установлены: ArduPilot Mega 2.5.2 (белая коробочка в центре, мозги квадрокоптера) и связка из приемника радиоуправления и GPS-моудля с антенной (слева).

В распредплату интегрирован понижающий преобразователь (MP1593) для питания всей бортовой электроники.

И микроконтроллер STM8S003F3. Именно он управляет зуммером (пищалкой) и габаритными светодиодами. Теперь понятно почему у CXHobby CX-20 не работает Failsafe-режим при низком уровне заряда аккумулятора. Силовая часть и полетный контроллер максимально развязаны, а мониторингом напряжения на аккумуляторе и вовсе занимается отдельный микроконтроллер, который никак не связан с «мозгами».

Под регуляторами (ESC) расположены вентиляценные отверстия. С одной стороны необходимые, потому что полевые транзисторы имеют свойство нагреваться под нагрузкой, а с другой стороны не очень, т.к. уменьшается общая жесткость конструкции.

ESC с обратной стороны. Для лучшего отвода тепла от полевых транзисторов (в нашем случае TPCA8057-H) к печатной плате припаяно два металлических прута.

Полетный контроллер — это своеобразный бутерброд из двух плат. Собственное верхнюю часть оной я вам уже показывал, в самом начале, когда мы говорили об используемых датчиках. Если разделить бутерброд на две части, то с его внутренней стороны можно заметить: микроконтроллеры ATmega2560 (основной контроллер)

Печатная плата комплектного ЗУ. Выполнена на одностороннем текстолите и, надо признать, спаяна весьма похабно.

Аппаратура управления:

Внутри все сделано хорошо, провода стянуты, а корпуса бортовых модулей дополнительно закреплены стяжками. К пайке также притенизй нет, в местах где протекают большие токи производитель припоя не пожалел, за что ему спасибо.

Полезные ссылки

на Multicopter Wiki.

Обсуждение

на форуме RCdesign

(англ.)

на официальном сайте

Преимущества и недостатки

Привлекательная цена

Полетный контроллер с открытым исходным кодом и возможностью настройки большинства параметров

Полный набор сенсоров для уверенной стабилизации квадрокоптера в воздухе

Распаковка и быстрый старт

Поставляется дрон в большой картонной упаковке заполненной коробками под каждый из модулей комплекта. Путешествие из Китая в Украину аппарат пережил без каких-либо повреждений.

Комплектация следующая:

• Квадрокоптер
• Аппаратура управления
• Аккумулятор
• Зарядное устройство и блок питания для оного
• Крепления для GoPro с виброразвязкой
• 4 пропеллера (8045)
• Посадочное шасси
• Инструкция, CD-диск, отвертка и ключ для установки винтов

Инструкция полностью на английском, но даже моего хромающего на обе ноги языка было достаточно чтобы раскурить этот мануал в поле и взлететь. На CD-диске только 2 ознакомительных ролика.

Ни тебе запасных пропеллеров, ни аккумуляторов. На заметку: первые пропеллеры я сломал к 4 запуску. То ли откалибровал плохо, то ли еще что, но когда стартовал с брусчатки квадрик двумя передними винтами встрял в землю и, соответственно, сломал их. Ну, и аккумулятор дополнительный тоже есть резон взять, а то выбираться на просторное место (при первых полетах желательно очень просторное, например пустырь или поле за городом) ради 10-15 минут полета как-то совсем не комильфо.

В случае с CX-20 я прямо с почты рванул к ближайшему пустырю. Первый полет у меня прошел удачно, как и два последующих, что подтверждает готовность аппарата к полету прямо из коробки. Все зависит от прямоты рук пилота, ну и фазы луны в предполетную ночь.

1. Первым делом нужно установить пропеллеры. В квадрокоптере применяется 4 винта (что следует из приставки «quadro»), по два прямого и обратного вращения. Определять на глаз где какой винт в нашем случае не нужно, т.к. на пропеллерах и корпусе есть соответствующие пометки.

   

   После установки винтов нужно обязательно «протянуть» гайки ключом идущим в комплекте, иначе можете лишится одного из пропеллеров прямо в полете. На фото ниже можно заметить не родные пропеллеры, а производства DJI — это те самые, купленные на скорую руку после первой аварии.

   

2. Устанавливаем шасси. Оное крепится посредством двух винтов. С антенной связи будьте осторожны и постарайтесь не передавить провод идущий к приемнику.
3. Производим калибровку компаса.

   

4. Вставляем аккумулятор в отсек и соединяем провода. За счет формы коннектора попутать полярность в нашем случае невозможно. Но претензии к такому способу подключения все же есть. Во-первых, коннектор очень тугой (можно вылечить поджав штыри плоскогубцам), а учитывая некоторые глюки с которыми вы можете столкнутся (не всегда разблокируются двигатели) отключать/подключать питание придется часто. Во-вторых, волей-неволей вспоминается подключение аккумулятора в DJI Phantom второй версии, где достаточно просто вставить аккумулятор в отсек.

   

5. Теперь нужно подождать пока GPS обнаружит спутники и установит соединение с оными. Ждать вплоть до 2-3 минут, пока зеленый светодиод не перестанет мигать. После замены батареи спутники определяются за считанные секунды — это называется «горячий старт».
6. Включаем аппаратуру. ВАЖНО, чтобы все тумблеры пребывали в верхнем положении, а ручка газа в нижнем. После установки соединения аппаратуры с приемником квадрокоптера (прозвучит мелодия) нужно разблокировать моторы. Для этого переведите стик газа (в Mode 2 — левый) в правое-нижнее положение. Квадрокоптер попеременно мигнет своими индикаторами.

   

7. Как только оба светодиода перестанут мигать — можно взлетать! Делать это рекомендуется в ручном режиме, как и садится. С последним будьте осторожны, не переводите висящий в воздухе квадрокоптер в ручной режим, если стик газа установлен в положении ниже 50%, есть вероятность «уронить» аппарат.

Для усвоение материала я снял небольшой ролик по быстрому старту и калибровке:

Если не обращать внимание на мелкие оплошности типа тугого коннектора («фантом» первого поколения, кстати, тоже такой болезнью страдает) или периодического нежелания двигателей разблокироваться, CX-20 оправдывает свой статус мультикоптера готового к полету прямо из коробки. Так что сразу с почты можно ехать на поле и осваивать управление

БПЛА

Ручной режим (take-off mode)

Он же полуавтоматический. Для стабилизации квадрокоптера используется 9-осевой гиростабилизатор (

) и барометр (для измерения высоты и удержания коптера на этой самой высоте). Гиростабилизатор состоит из 3 MEMS-сенсоров: гироскопа, акселерометра и магнитометра (цифровой компас).

• Первый (слева направо) фиксирует угловую скорость, предоставляет информацию об углах поворота (значение угла можно получить проинтегрировав угловую скорость по времени).
• измеряет ускорение, используется для определения текущей ориентации квадрокоптера и коррекции показаний гироскопа по углам крена и тангажа.
• измеряет направление и величину магнитного поля, используется для увеличения курсовой устойчивости (удержания направления движения) и коррекции показаний датчиков по углу рыскания.

В реальности же наш IMU состоит из следующих микросхем:

(акселерометр и гироскоп в одном корпусе) и

(барометр).

А вот цифровой компас (HMC5883L) вынесен на отдельную площадку, так называемую корпусную «антенну» дабы избежать наводок от силовых цепей. Об остальной электронике расскажу в следующей главе.

Помимо того, что нужный режим, так еще и достаточно интересный, очень драйвовый, но и рискованный одновременно. Именно в Take-Off Mode производитель рекомендует осуществлять взлет и посадку.

Стандартные полетные режимы

Оных «из коробки» пять. Это если не считать защиту (Fail-safe режимы) от потери сигнала GPS спутников или связи с приемником.

Fail-safe режима при критическом уровне заряда АКБ нет

, хоть таковой и заявлен в характеристиках. О последствиях отсутствия последнего я еще расскажу позже.

В верхней части “аппы” расположено два тумблера, комбинируя положения которых можно активировать один из 5 доступных режимов. Для большей наглядности предусмотрено 3 разноцветных индикатора.

Все остальное стандартно: две ручки управления (газ слева, т.е. Mode 2), триммеры для коррекции нейтрального положения джойстиков, кнопка включения со светодиодом индикации и 2 потенциометра для управления двухосевым подвесом (приобретается отдельно).

Технические характеристики

CXHobby CX-20 — представитель семейства квадрокоптеров 350-го размера. Аппарат из коробки обладает всем необходимым для старта и

возврата на родину

успешного полета. 350 размер — это ни что иное как расстояние по диагонали между роторами двигателей (допустимы небольшие отклонения в пределах класса). Такой квадрокоптер в стандартной комплектации (аккумулятор емкостью 2700 мА*ч и пропеллеры типоразмера 8045) способен унести за собой 300 грамм полезной нагрузки при этом оставаясь в воздухе до 10 минут.

A

rdu

P

ilot

M

ega), ZERO-версия (на 32-битном контроллере) и Big Shark (совсем уж редкая птица). Выбор, я думаю, очевиден: у APM сейчас громаднейшая база пользователей, мегабайты прошивок и мануалов, как на английском, так и на русском языке. Плюс есть ПО для настройки и расширения функциональности контроллера.

Удержание высоты (altitude hold mode)

Мой любимый режим. Взлетаем в ручном режиме до высоты на которой хотим продолжить полет и включаем Altitude Hold Mode. Когда ручка газа в центре — аппарат держит высоту самостоятельно, при этом за пилотом остается возможность контролировать набор высоты или снижение. Аппарат достаточно резвый и летать в целом приятно. Именно в этом режиме у меня лучше всего получается крутить

. 🙂

Удержание направления (orientation mode)

Новички часто сталкиваются с проблемой зеркального управления квадрокоптером, когда тот направлен носом в сторону пилота. Отчасти эта проблема решается установкой FPV-системы или включением режима удержания направления (в реальности же лучше освоить зеркальное управление — пригодится в экстренных ситуациях).

В каком положении вы включите этот режим там и будет у квадрокоптера нос и если вы даете команду лететь вперёд по горизонтали, то он улетит от вас даже если повернут носом к вам. Главное при выключении Orientation Mode оказаться позади квадрокоптера иначе управление инвертируется.

Удержание позиции (gps mode)

В работу включается GPS-модуль. Почти такой же как у вас в телефоне, только с большой керамической антенной. В GPS Mode квадрокоптер старается удерживать позицию. Режим ужасно скучный, так как на движение стиков аппарат реагирует с запозданием, а углы крена и тангажа ограничены 15-20 градусами из-за чего значительно снижается скорость полета.