Как собрать квадрокоптер в домашних условиях

Чтобы собрать квадрокоптер своими руками, придется самому подобрать все комплектующие детали, собрать их, настроить готовый дрон и откалибровать его для пробного полета. Это не самое простое занятие, но есть шанс оказаться обладателем популярного устройства, создав его самостоятельно и приобретя большой и интересный опыт.

Квадрокоптер

Принцип работы квадрокоптера

Прежде чем узнавать, как собрать квадрокоптер, будет не лишним ознакомиться с его устройством и принципом работы.

Конструкция квадрокоптера представляет собой основу (раму), к которой крепятся все основные детали, лучи, к которым присоединяются моторы и пропеллеры, контроллер, отвечающий за управление.

Полет дрона осуществляется за счет вращения винтов: 1 пара пропеллеров крутится по часовой стрелке, другая — против, обеспечивая направление тяги.

Направление движения задается с помощью разных вариантов регулировки мощности, которая осуществляется с помощью пульта управления. Когда все винты вращаются с одинаковой скоростью — дрон взлетает. Если подать больше мощности на задние моторы — он начнет двигаться вперед. Большее количество оборотов правых винтов даст движение влево, левых — вправо. Для поворота беспилотника необходимо задать большую силу вращения паре моторов, расположенных по диагонали.

Сам принцип работы квадрокоптера основан на связи встроенных в дрон плат и передатчика. Приемник, вмонтированный в основную плату, принимает сигнал, переданный с пульта управления, и отправляет его в дешифрованном виде на плату управления или в моторы беспилотника. Благодаря этому происходят регулировка оборотов двигателей и выполнение заданной команды.

Принцип работы

Кроме этого, модели комплектуются гироскопом, регулирующим устойчивое положение в полете. Иногда они могут быть оснащены барометром, GPS или сенсорными датчиками.

На какие технические характеристики можно рассчитывать

Основными техническими параметрами квадрокоптера являются:

  1. Габариты. Длина и высота рамы влияют на размер двигателей и винтов, от которого зависит скорость дрона. При сборке в домашних условиях рациональнее использовать раму от 180 до 250 мм по диагонали, поскольку под этот размер проще подобрать величину пропеллеров, а рама сможет выдержать камеру оптимальной модели.
  2. Аккумулятор. Чем выше емкость батареи, тем дольше беспилотник летает на одном заряде.
  3. Радиус действия.
  4. Частота передатчика и приемника. Чем ниже частота, тем легче сигнал проходит сквозь поверхности. Чем частота выше, тем больше дистанция полета дрона, но сигнал проходит через твердые поверхности хуже.
  5. Вес. Он напрямую зависит от габаритов и чем он больше, тем меньше остается мощности. Зато тяжелые квадрокоптеры в состоянии нести массивную камеру.
  6. Разрешение камеры. При низком разрешении не получится снять много объектов, но качество фото или видео окажется лучше, чем при высоком.

Инструменты и детали для сборки

Для сборки можно купить готовую складную модель с уже подобранными деталями или отыскать их самостоятельно.

Детали для сборки

Чтобы собрать дрон своими руками, необходимо уделить внимание грамотной подборке:

  1. Рамы. Это Несущая конструкция, от веса которой зависит, сколько мощности останется у беспилотника. Чем легче рама, тем более мощным окажется устройство за счет уменьшения количества питания, поэтому легкие рамы стоят дороже, чем тяжелые. Прочность рамы не слишком важна, если только не планируется присоединить к ней камеру большого веса. Рамы делают из пластика и карбона. Лучше всего купить ее, но есть возможность и собрать самостоятельно из подручных материалов. Рамы сконструированы в зависимости от типа моторов по принципу «1 луч на 1 мотор».
  2. Моторов. Стоит покупать высокой мощности. Если заказывать в китайских интернет-магазинах, велики шансы встретить завышенные характеристики. Кроме того, мощные моторы позволяют прикрепить к дрону камеру тяжелее или присоединить любой другой модуль, не нанеся при этом ущерб летным характеристикам.
  3. Контроллера полета. Это то, что будет управлять всеми действиями квадрокоптера. В комплект входит:
    • контроллер;
    • виброопора;
    • GPS-модуль;
    • телеметрия;
    • питание;
    • кабели.
  4. Батареи. Аккумулятор желательно брать мощнее, особенно если основа дрона — тяжелая рама или планируется установить на него камеру немалого веса.
  5. Регуляторов оборотов.
  6. Платы распределения питания. Доставляет энергию от аккумуляторов к регуляторам.
  7. Пропеллеров. Часто достаточно пластиковых, но если планируется более сложная съемка, стоит приобрести композитные материалы. Пропеллеры могут оказаться разбалансированными, поэтому есть смысл купить еще и балансир.
  8. Пульта и приемника сигнала. Лучше всего — в комплекте, тогда приемник станет принимать сигналы непосредственно с пульта.
  9. Камеры. Лучше всего использовать камеру GoPro или ее китайские аналоги. В процессе выбора камеры стоит уделить больше всего внимания весу и углу обзора: чем тяжелее камера, тем сложнее установить ее по центру.

Кроме перечисленного, в список компонентов могут входить дополнительные детали.

Из инструментов понадобятся отвертка и паяльник с тонким жалом.

Коротко о процессе

Сборка беспилотника состоит из нескольких этапов. Следует отдельно собрать раму, установить двигатели и контроллеры, подключить питание, установить приемник и встроить камеру. Кроме этого, возможно, придется регулировать длину проводов. Перед сборкой стоит провести изоляцию на раму, подогнать детали по размеру и заменить те, которые по каким-либо параметрам оказались неподходящими.

Инструкция по созданию устройства

На этом этапе можно приступать непосредственно к сборке готового беспилотника. Предварительно желательно разложить все детали на ровной поверхности, если сборка происходит на дому, подойдет стол или пол. Это необходимо, чтобы все находилось в зоне досягаемости, а работать над изделием было удобно.

Сборка металлической рамы каркаса

Перед тем, как приступить к сборке рамы из карбона, следует изолировать все, что может замыкать на раму, поскольку металл является отличным проводником тока.

Сборка каркаса

Кроме того, перед тем, как собирать раму, стоит осмотреть все края, в случае необходимости обточить их, чтобы острые не перерезали провода или ремни. После обрезки нужно проклеить то место супер-клеем, чтобы карбон не начал расслаиваться.

После стоит определиться, какое количество лучей будет у дрона. В результате они должны получиться одинаковой длины и крепиться к центральной несущей пластине.

К этой же пластине нужно привинтить посадочные опоры, то есть то, на что квадрокоптер сможет приземляться.

Важно проследить, чтобы держатели синхронизировались с камерой, иначе она не сможет встать в нужное положение.

Установка двигателей и контроллеров

Двигатели прикрепляются винтами на наружные концы лучей, при этом не следует забывать об определении направления вращения двигателя. На них же винтами крепятся пропеллеры.

После двигателей в той же плоскости необходимо поместить регуляторы оборотов. Они крепятся нейлоновыми болтами, но для большей надежности можно использовать металлические болты и нейлоновые муфты. Из подручных применяют и двусторонний скотч с резинками.

Установка двигателей

Подключение питания

На этом этапе следует прикрепить плату распределения питания. Ее нужно изолировать от рамы, служащей проводником тока, поэтому ее стоит прикрепить на скотч или иной материал, служащий изоляцией.

После этого к плате распределения питания припаиваются силовые провода. В процессе следует следить за полярностью — места крепления проводов не так важны, как ее соблюдение.

Вторым этапом является припаивание проводов к регуляторам.

После следует приступить к спайке регуляторов с моторами таким образом, чтобы радиатор находился в положении «вниз». Провода должны идти параллельно.

Слишком длинные провода от регуляторов можно либо отпаять совсем, либо обрезать, причем второй способ предпочтительнее, поскольку предохраняет регулятор от перегрева в процессе сборки.

Соединение контроллеров с двигателями и распределительной платой происходит за счет коннекторов, которые следует припаять, не забывая следить за полярностью. Силовые провода можно дополнительно прикрепить стяжками к раме, чтобы в случае аварии они остались на месте.

В последнюю очередь крепится полетный контроллер. Его стоит поместить над платой распределения питания и отсеком для батареи. Чтобы погасить вибрации, его можно прикрепить на резиновые подставки, но при наличии в комплекте виброопоры в этом нет необходимости. Контроллер закрепляется с помощью двухстороннего скотча либо резинок. Только после его установки следует крепить все остальные компоненты: GPS-модуль, телеметрию, питание, камеру.

Привязка и установка приемника

Приемник устанавливается поближе к полетному контроллеру липкой лентой либо иными удобными фиксаторами. Далее он привязывается к контроллеру путем присоединения проводов к каналам. В отличие от соединений с контроллерами оборотов, здесь порядок присоединения к каналам не имеет значения. Самое важное — правильно подключить провод питания, который выглядит как белый кабель. Его нужно присоединить ближе к стороне с наклейкой.

Установка приемника

Встраивание камеры

Камера помещается на нижнюю пластину рамы. Важно, чтобы она подходила по размеру, находясь между пластинами и соответствуя расположению держателей, иначе придется просверливать дрелью другие или стачивать часть платы. Камеру так же можно зафиксировать липкой лентой или нейлоновыми муфтами.

Завершающие работы

На финальном этапе следует подсоединить регуляторы к полетному контроллеру. На 3 из 4 регуляторах нужно вытащить из разъема красный провод. Подсоединять провода к контроллеру нужно в заданном порядке.

И в последнюю очередь нужно подключить питание прибора от батареи сквозь коннектор.

Какие настройки выставить

Для дрона, сделанного своими руками, необходимо загрузить программное обеспечение, настроить параметры и загрузить данные в плату управления. Кроме этого, нужно настроить вспомогательные системы (гироскоп и GPS) и привязать пульт управления квадрокоптером к контроллеру.

Пробный полет

Прежде чем запустить дрон, нужно поставить его на ровную поверхность — на стол или пол, чем ровнее она, тем лучше. Если поверхность окажется под углом, квадрокоптер не получится откалибровать.

После он включается и оставляется на 10-15 минут — это время, необходимое ему для синхронизации.

Чтобы привязать пульт управления, следует включить его и подождать, пока сигнал, издаваемый им, не станет длинным. Это значит, что он присоединен. Беспилотник готов к полету.

Пульт управления должен находиться точно позади дрона.

При точной калибровке после запуска квадрокоптер находится в воздухе в ровном положении, его не заносит в стороны. Чтобы получить такой эффект, первое испытание лучше проводить в закрытом помещении, а если выходить на открытое пространство, то погода должна быть безветренной. Дрон поднимается на высоту 0,5 метра. Если его заносит влево, следует кликнуть на кнопку «вправо» на пульте управления. Если заносит вправо — на кнопку «влево». Таким же образом производятся настройки при полете вперед и назад.

Кроме этого способа, квадрокоптер можно настраивать и на земле — такой вариант проще для начинающих. Его нужно запустить, посмотреть, в какую сторону заносит, приземлить, откалибровать с помощью пульта управления, затем снова поднять в воздух и посмотреть, изменилось ли направление полета. Если нет — проделать операцию столько раз, сколько потребуется, чтобы дрон принял ровное положение.

Ссылка на основную публикацию