Гоночный квадрокоптер своими руками за $67 на раме ZMR250

Особенности гоночных квадрокоптеров

Это совершенно отдельный класс летающих аппаратов. К их основным особенностям можно отнести:

  1. Небольшие размеры. Название ZMR250 означает, что у диагональный размер аппарата 250мм. Вес без аккумулятора и камер около 370 грамм
  2. Минимальная активная стабилизация
  3. Нацеленность на агрессивную манеру управления и постоянное движение, а не зависание на месте
  4. Может нести аппаратуру FPV и пишущую экшн-камеру
  5. Прочная конструкция, рассчитанная на множественные падения

С инженерной точки зрения он достаточно прост и предоставляет максимум контроля пилоту. Он плохо подходит для того, чтобы ставить рекорды дальности, длительности или высоты полетов. Зато из него получается отличная игрушка, которая позволит вам тренировать свои навыки пилотирования.

Собирать самому или купить готовый?

Первоначально я присматривался к уже готовым моделям. Больше всех понравилась Walkera Runner 250 (обзор от Игоря Рубина). Но почти все готовые модели обладали огромным минусом: плата с полётным контроллером по совместительству была деталью рамы. То есть, если она ломалась при падении (а квадрокоптеры такого класса падают едва ли не чаще всех остальных), то ремонт обходился неоправданно дорого.

Короче, как ни верти, надо было собирать квадрик самому и я начал искать информацию. Оказалось, что статей и обучающих видео много. Правда, многие статьи больше похожи на фото-отчёты с минимумом текста. Из видео в первую очередь попались ролики от Юлиана Гиневского о трёх частях: первая часть, вторая часть и третья, она же заключительная.

Ролики очень подробные, тем они и нравятся новичкам вроде меня. На форумах иногда обсуждаются эти уроки и не все из числа умудрённых опытом с ними согласны, но в целом резюмированные высказывания выглядят примерно так: «подбор деталей сейчас уже устаревший, детали выбирались подешевле, получился добротный народный квадрик».

  • Поисковик деталей для квадрокоптеров. Удобно, что сразу показывает цены в разных магазинах.
  • Drone Configurator — калькулятор конфигурации. Очень забавный инструмент, позволяющий выбрать комплектующие, а потом на их основе отображающий массу, тягу и прочие параметры квадрокоптера. Каталог деталей пока не очень большой, но для каждого товара есть ссылка на магазины, где его можно приобрести.

Подбор комплектующих

В первую очередь это сама рама, комплект винтомоторных групп и полетный контроллер. Я действительно считаю, что на начальном этапе проще купить готовый комплект и для новичка (то есть для меня) это самый правильный путь. Я взял самый дешевый набор, который нашел на aliexpress.

 

Кмоплектующие для постройки гоночного коптера

Также потребуется аккмуляторное хозяйство с которым основная сложность. Для полетов потребуются литий-полимерные аккумуляторы. Двигатели из комплекта потребляют не очень много и нам вполне хватает аккумуляторов 2200мАx, 3S, 20-30C. Если у вас уже есть подобные аккумуляторы, то можно не покупать другие.

Гоночный квадрокоптер своими руками за  на раме ZMR250

Если у вас нет никаких, то на алиэкспрессе купить их будет трудно. Я бы рекомендовал приобретать аккумуляторы у проверенных поставщиков. Например, вот эти.К ним потребуется специализированный зарядник. Самый народный — iMAX B6. Обратите внимание, что он питается не от сети, а от блока питания 12В. Также потребуется недорогой тестер для контроля состояния аккумуляторов.

Траты на аккумуляторы и зарядник это отдельная статья. Они смогут долго вам прослужить, а хорошее зярядное устройство без труда сможет заряжать многие типы аккумуляторов, а также производить замеры емкости и делать циклические тренировки.Следующий отдельный пункт затрат это аппаратура радиоуправления.

Если ее у вас нет, то проще сразу покупать комплект, в который уже входит аппаратура управления. Например, вот этот.Если все-таки хотите купить отдельно, то большой популярностью пользуются Radiolink и FrSky, благодаря отношению цена/качество. Мы используем радиоаппаратуру Turnigy 9x.При падениях эти коптеры почти не страдают, кроме винтов. Винтов надо много и сразу. Мы использовали вот эти.

На момент, когда все детали были заказаны, а часть уже и получена, появился весьма пользительный FAQ по подбору комплектующих. Там много полезных ссылок, но мало (надеюсь, пока) объяснений «почему именно так, а не иначе».

Первоначально я заказал детали непосредственно для самого квадрокоптера, а FPV-оборудование решил заказать и установить позднее (об этом будет третья часть статьи). Итак, мой список комплектующих таков:

  • карбоновая рама ZMR250 и пара запасных лучей (конкретно эти лучи — вариант сомнительный, так как их парафинят за низкое качество), 29€ €5
  • полётный контроллер OpenPilot CC3D EVO (чуть подробнее о полётных контроллерах читайте ниже), 15€
  • 4 мотора DYS 1806, 4 * 9€. Они хороши для первого квадрика «на пробу», но всё же я поспешил. Мощности этих моторов хватает только на пропеллеры 5030, на 5040 они уже будут греться. Намного предпочтительнее использовать моторы размера 2204 (1806 и 2204 — это размеры статора мотора: 18мм x 6мм и 22мм x 4мм соответственно), которые обладают большей мощностью. Рекомендуемый вариант — Cobra 2204
  • 4 регулятора RCTimer 12A SimonK, 4 * 10€. Для купленных мной моторов они подходят отлично, хотя и большеваты по размерам. А вот для мотора 2204 их силы может быть недостаточно (зависит от пропеллеров), разумнее брать 20А. Вдобавок, новые регуляторы имеют такие функции, как OneShot и активное торможение и имеют более современную прошивку BlHeli вместо SimonK. Также при выборе регулятора надо смотреть, если в названии есть аббривиатура OPTO, значит регулятор не имеет своего BEC’а (регулятора бортового питания) и тогда придётся использовать дополнительный.
  • 2 комплекта пропеллеров Gemfan 5×3, 2 * 2€. Для моторов 1806 это оптимальный размер. Опять же, если используете моторы 2204, можно выбрать пропеллеры 5040. На форумах очень хвалят эти пропеллеры. Также не следует покупать трёхлопастные и карбоновые пропеллеры. Первые делают квадрокоптер маневреннее, но очень сложно балансируются. Со вторыми всё ещё сложнее. Во-первых, они достаточно дороги, а учитывая, что пропеллер в 250-м классе — расходник, в итоге полёты выйдут очень накладными. Во-вторых, что важнее, они весьма прочные и при аварии, вместо того, чтобы погасить удар, передадут его дальше. Результатом будет погнутый вал мотора или сломанная рама.
  • плата распределения питания Diatone ZMR250 PDB, 6€
  • 3S батарея Turnigy nano-tech 1300mAh 3S 45~90C с разъёмом XT60, 16€ (вместе с доставкой). Вообще, такой объём пойдёт только для достаточно спокойных полётов. При более агрессивном пилотаже — 1500-1800. На форумах рекомендуют синие Turnigy и синие или желтые Zippy.
  • «пищалка» для батареи, 2€
  • разъём XT60 с проводом, 2€
  • 2 «фары» (это своего рода дань Walkera Runner 250, передние фары которой мне очень понравились и захотелось сделать нечто похожее), 2 * 3€
  • приёмник FrSky D4R-II, 22€ (вместе с доставкой)
  • шасси, 4€
Смотрите про коптеры:  Правила использования дронов. Нужно ли регистрировать квадрокоптер в России

Из мелочей понадобилось следующее: пластиковые болтики/проставочки, металлические болтики и гаечки (гайки M5 с нейлоновым уплотнителем и болты M2 x 6мм, M3 x 15мм, M3 x 20мм и M3 x 35мм) и термоусадочные трубки разных диаметров, стяжки для проводов и двухсторонний скотч. Также в обязательном порядке необходимы «синий» Loctite (средней фиксации) и диэлектрелизующий лак Plastik 70.

На самом деле, деталей было куплено больше, но многие не пригодились, так как идеи компановки несколько раз менялись до начала и непосредственно в процессе сборки. В частности, уже после заказа львиной доли комплектующих, подумалось, что использование 3D-печати сильно мне поможет. Таким образом я заказал у 3D-печатников следующие детали:

  • проставку для нижней части рамы с местом под разъём XT60 (конкретно детали из файлов Unibody_CC3D.stl и Unibody_CC3D_XT60.stl)
  • 4 защитных кожуха для моторов (предотвращают попадание грязи внутрь мотора, правда, конкретно эти кожухи чуть великоваты, так как расчитаны на 2204 моторы)

На момент подготовки статьи, на Banggood’е появились в продаже распечатанные проставки, так что если у вас нет доступа к 3D-принтеру, не всё потеряно.

Подобъём финансы: 178€ за комплектующие (цены округлял до целых в большую сторону) 35€ за 3D-печать. Мелочи не из списка и расходники не учитываю.

Сборка квадрокоптера

Гоночный квадрокоптер своими руками за  на раме ZMR250

Сборка квадрокоптера — процесс творческий. Вариантов компоновки не счесть, так что можно поднапрячь своего инженерного гения. В любом случае, перед началом надо запомнить несколько важных вещей:

  1. Карбон проводит ток. Так что всё надо хорошо изолировать, чтобы нигде ничего не замыкало на раму.
  2. Всё, что выступает за пределы рамы, при аварии вероятнее всего, будет сломано или оторвано. В данном случае речь идёт, в первую очередь, о разъёмах. Провода тоже могут быть перерублены винтом, так что и их надо прятать.

И с тех пор она не выходит у меня из головы. Дело в том, что рама ZMR250 спроектирована таким образом, что регуляторы крепятся на лучах, вся остальная электроника помещается внутрь рамы, а батарея располагается на верхней пластине «снаружи» рамы.

Но при такой компоновке, при падении батарея с вероятностью, стремящейся к 100%, отвалится и, скорее всего, повредится. Поэтому я отошёл от такого расположения деталей и решил поместить электронику вниз рамы, между двух пластин, фиксирующих лучи. У кого нет доступа к 3D-принтеру, используют металлические (чаще всего латунные) проставки, ну а я для этого распечатал проставку.

И только приложив к раме проставку, я понял, насколько невпихуемое мне придётся впихнуть. Началась своего рода борьба за миллиметры и на алтарь компактности легло многое. Сразу стало ясно, что все контакты на полётном контроллере для подключения регуляторов придётся удалять и паять провода напрямую.

Здесь очень полезной оказалась плата распределения питания Diatone. Она позволила сэкономить места за счёт проводов, но у неё есть несколько неприятных нюансов. Во-первых, в сочетании с карбоновой рамой (мой случай), при закручивании болтиков можно поцарапать ими лак на плате, что может привести к короткому замыканию (примерно так).

Жалоб на это было действительно много, так что новые версии платы поставляются вместе с картонными шайбами, которые надо ставить под болты. Во-вторых, BEC’и на этой плате весьма посредственные и из-за особенности конструкции сильно греются, так что многие пользователи их меняют. Вдобавок, токи они выдают слабые — 0,5А.

Короче, на Diatone ZMR250 PDB я смотрел с опаской. Её BEC’и я демонтировал сразу. Благо везде, кроме полётного контроллера, можно было использовать 12В напрямую с батареи. На нижней стороне платы расположены контакты для подсветки, но я не планировал их использовать, так что следовало заизолировать их, иначе могут «коротнуть», если сесть, например, на мокрую траву.

Я покрыл плату лаком Plastik 70 в несколько слоёв, предварительно прикрыв изолентой все нужные мне контакты. Не всем он нравится (например, потому, что препятствует охлаждению), но никакого другого изолирующего средства у меня не было. В любом случае, хорошая изоляция крайне важна. Здесь можно узнать, какие ещё варианты изоляции плат существуют.

По проводке вырисовывалась такая схема: все регуляторы питались напрямую от батареи, от первого регулятора к полётному контроллеру идут все три провода управления (для обеспечения питания ПК), от остальных регуляторов — только сигнальный (белый) провод. Надо сразу понимать такой момент: BEC первого регулятора будет питать ПК и через него ещё и приёмник.

Теперь непосредственно сборка. Она очень хорошо показана у Юлиана, так что я буду опираться на это видео. Итак, начал я с самого простого — моторов. Сначала я удалил с лучей недоразумение, выполняющее роль шасси, а затем прикрутил адаптеры пропеллеров, отбалансировал моторы, и припаял их провода к регуляторам, сохраняя необходимое направление вращения (2 мотора по часовой стрелке и 2 — против).

С регуляторами на прошивке BlHeli направлением вращения можно не заморачиваться, так как его можно изменить программно. Провода между моторами и регуляторами я старался делать как можно короче. Во-первых, из соображений компактности, а во-вторых, длинные провода переменного тока создают достаточно большие шумы.

После этого я закрепил болтами на лучах защитные кожухи и моторы (здесь и далее все резьбовые соединения скрепляются Локтайтом). Для моторов я использовал не штатные болтики, а M2 x 6мм. Дело в том, что 7мм болтики из комплекта могут повредить изоляцию проводов и замкнуть их на раму.

Гоночный квадрокоптер своими руками за  на раме ZMR250

Также имеет смысл приклеить по кусочку двухстороннего скотча снизу на каждый луч в месте крепления мотора. Во-первых, он защитит подшипник мотора от пыли. Во-вторых, если по какой-то причине один из болтиков открутиться, он не выпадет при полёте и не потеряется.

Забегая вперёд, скажу, что такой вариант крепления хорош только на один раз. Если по какой-то причине пришлось срезать термоусадку, новую уже не одеть, так как с одной стороны регулятора уже припаян мотор, а с другой — PDB. В итоге я вышел из положения закрепив регулятор к лучу двухсторонним скотчем и обмотав их обоих изолентой по всей длине регулятора.

Далее я припаял провод питания к PDB и закрепил проставку и лучи. Изначально хотелось поставить лучи поверх проставки, но такой вариант затруднял проведение проводов, так что пришлось ставить под неё. Маленькую деталь, зажимающую разъём XT60 (из файла Unibody_CC3D_XT60.stl) я не стал ставить, так как она была великовата. Вместо этого я приклеил разъём к большой проставке двухсторонним скотчем.

После этого можно было паять все необходимые провода от регуляторов к плате распределения питания. Также я сразу вывел два 2-контактных разъёма с питанием 12В (через них будут питаться «фары» и видеопередатчик для FPV) и припаял 3-контактный разъём-«маму» к дорожкам, идущим к регуляторам (2-й, 3-й и 4-й регуляторы).

С полётным контроллером я разобрался быстро: отпаял все контакты для регуляторов и припаял вместо них два 3-контактных разъёма-«папы»: на 1-й канал (для обеспечения питания ПК) и на сигнальные контакты 2-го, 3-го и 4-го каналов. После этого я опять же покрыл полётный контроллер лаком в несколько слоёв, предварительно прикрыв изолентой все разъёмы.

Некоторые моделисты пытаются демпфировать его специальными площадками (в моём случае она шла в комплекте с ПК) или пено-скотчем ради уменьшения количества вибраций, получаемых ПК. На форумах не советуют этого делать, так как очень трудно настроить фильтрацию частотных помех, эти помехи просто не доходят до контроллера и ситуация только ухудшается.

Гоночный квадрокоптер своими руками за  на раме ZMR250

Так же надо сразу подумать о том, что подключать полётный контроллер к компьютеру придётся неоднократно и каждый раз разбирать для этого раму — верх непрактичности. Следовательно, надо обестпечить доступ к USB-разъёу контроллера. Мне для этого пришлось развернуть ПК на 90 градусов (чтобы USB-разъём оказался по левому борту) и сделать прорезь в проставке.

Следующим этапом стало подключение приёмника. На самом деле, изначально я купил FrSky V8FR-II, но чтобы он поместился внутрь проставки пришлось бы убирать у него корпус и отпаивать контакты. В итоге я решил, что разумнее будет заказать приёмник, который поместится без лишних манипуляций — FrSky D4R-II.

Ещё одним его плюсом является возможность использования протокола PPM (фазо-импульсной модуляции), в то время, как с FrSky V8FR-II — только PWM (широтно-импульсная модуляция). Плюсами PPM-подключения являются меньшее количество проводов (всего три, так как используется только один канал) и 8 каналов (в режиме PWM приёмник FrSky D4R-II имеет только 4 канала, а этого недостаточно). Минус — задержка сигнала, хотя не всякий пилот её заметит, а начинающий и подавно.

Смотрите про коптеры:  Квадрокоптеры Walkera - купить в СПб в интернет-магазине Copterdrone

Naze32 или CC3D?

Перед тем как приступить к сборке, как и обещал, немного о полётных контроллерах. Наиболее популярными и массовыми для 250-х квадрокоптеров являются CC3D и Naze32. Вкратце, вот чем они отличаются:

  • проект OpenPilot (ПО для CC3D) фактически закрыт, а команда разделилась на два отдельных проекта: Tau Labs занимается новыми OpenPilot Revolution, LibrePilot — более старыми CC3D
  • поддержка CC3D прекращена
  • проект Cleanflight (ПО для Naze32) активно развивается и имеет бОльшую аудиторию, следовательно, легче найти настройки под похожий конфиг коптера
  • CC3D можно перепрошить на Cleanflight, но места на чипе впритык и новые версии (1.10 бета) туда просто не влезают. Сам я по пока не планирую этого делать, но вот пара видео-уроков по установке и настройке
  • в Naze32 есть контроль заряда батареи и «пищалка»
  • у Naze32 есть бародатчик для удержания высоты, но, насколько я понял, на 250-х квадрокоптерах его использование сомнительно
  • Naze32 хорошо работает с телеметрией (например, для Taranis вообще не нужно никаких дополнительных датчиков). С CC3D, если хочется видеть не только время полёта и заряд батареи, нужно искать кастомную прошивку для OSD, которая не факт что дальше вообще будет поддерживаться
  • CC3D не может работать одновременно с OneShot и PPM-приёмниками. Это кажется нелогичным, так как регуляторы и приёмник никак не связаны между собой. Всё дело в процессоре CC3D, где недостаточно таймеров чтобы обрабатывать столько каналов приёмника и одновременно с этим управлять регуляторами с большой частотой

Настройка

Вот в этот момент начинаются некоторые проблемы. На данный момент полетный контроллер CC3D перестал поддерживаться, а родная утилита OpenPilot перестала развиваться. Строго говоря, коптеры на базе полетных контроллеров типа Naze, с этой точки зрения на данный момент более выгодны.Но даже этот контроллер CC3D все-таки без проблем получится настроить при помощи программы Libre Pilot.

При подключении к компьютеру на Windows драйверов никаких не потребуется.Снимите с коптера винты и не подключайте аккумулятор. Подключать к компьютеру тоже пока не надо. Запустите программу:У этого полетного контроллера относительно много возможностей, но мы не будем сейчас в них вдаваться. Наша задача как можно скорее получить летающий аппарат.

Для этого проще всего пройти по шагам помощника настройки, так что кликаем правую верхнюю иконку «Vehicle Setup Visard» и видим снова предупреждение:Еще раз проверяем, что пропеллеры не установлены и кликаем «Next».Система предложит нам подключить контроллер по USB и обновить встроенное ПО контроллера. Сделайте это.

На следующем этапе указываем свой тип аппаратуры. В нашем случае это «PWM». Выбираем первый пункт и следуем далее.Теперь указываем тип нашего летательного аппарата:Далее указываем тип мультироторного летающего аппарата:На следующем этапе следует указать тип сигнала для регуляторов оборотов. В моем наборе были регуляторы с частотой, повышенной до 490Гц.

На следующем этапе убедитесь, что корректно указали все данные и нажмите «далее».Теперь необходимо выполнить процедуру калибровки сенсоров полетного контроллера. Положите коптер на ровную поверхность и нажмите «Calculate». Во время калибровки обеспечьте неподвижность коптера.На следующем этапе вас просят убедиться, что все винты сняты, а аккумулятор отключен.

Гоночный квадрокоптер своими руками за  на раме ZMR250

Нажмите «Start», подключите аккумулятор, дождитесь, пока двигатели пропищат, отключите аккумулятор, нажмите «Stop», снова дождитесь звукового подтверждения от двигателей и отключите аккумулятор. Далее жмем «Next».Опять напоминание про винты и то, что аккумулятор должен быть отключен.Нажмите «Next» и начнется настройка сигнала управления двигателями.

Нажимаем «Start», подключаем аккумулятор и двигаем ползунок в левой нижней части до те пор, пока двигатель не начнет стабильно вращаться и после этого нажимаем «Stop». Если вы уверены, что все двигатели и регуляторы одинаковые, то можно поставить галочку «Calibrate all motor outputs at the same time».

Теперь стоит уточнить тип нашего набора комплектующих. Да, у нас китайский клон QAV250.Нажмите «Next» и произойдет сохранение настроек.Осталось настроить приемник. Для начала выбираем тип «Acro»:Далее выбираем «Mode 2». У нас аппаратура на которой газ и руль слева:На следующем этапе органы управления на пульте в программе будут по очереди двигаться и вам нужно будет делать то же самое.

Проверьте окончательно, что все работает правильно:Теперь укажите способ «запуска» двигателей. У нас указан вариант, при котором надо будет отклонить левый стик влево-вниз до упора. Таймаут отключения — 10с.Летать можно уже сейчас. В перспективе будет полезным разобраться полностью во всех настройках, но чтобы летать хватит и этого.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector