Тяжелый FPV-квадрокоптер — разработка, сборка и первый полет
Я занимаюсь квадрокоптерами в качестве хобби уже почти полгода. На свой последний аппарат я навесил камеру (GoPro HD Hero 2) и видеопередатчик, и летал на нем через видеоочки — крутейшее ощущение, я вам хочу сказать. Нo техника была нe идеальной. Старая рама X525 с алюминиевыми балками была недостаточно стабильной для веса в 1.8кг, коптер в воздухе потряхивало, да и выглядело это всe достаточно колхозно. Поэтому было принятo решение строить новый квад, на собственноручно разработанной раме, с учетом всех потребностей. А потребности были следующие:
- Место под всe оборудование. На новой раме должно былo быть достаточно места для камеры (без пропеллеров в картинке), передатчика, OSD, большого аккумулятора, плюс электроники управления (плата контроллера полета и GPS).
- Стабильность. Рама должна быть максимально жесткой, но в то же время обеспечивать виброизоляцию камеры от моторов.
- Внешний вид. Хотелось сделать коптер таким, чтобы было приятно на него смотреть, а не типичным для начинающих комком проводов и стяжек на стандартной крестовидной раме.
- (Вторично) Вес. Коптер на базe X525 весил 1.8кг с камерой и батарейкой, хотелось эту цифру слегка уменьшить, заодно и приподнять время полета на одном аккумуляторе.
Пораскинув мозгами и приняв решение, как всe это будет выглядеть, я установил LibreCAD и принялся за работу.
Разработка
Вдохновением для общей формы коптера послужила рама Spidex v2. Мне понравилось расположение компонентов в одном уровне — камера спереди, потом смещенный вперед центр, и подвешенный сзади аккумулятор. Такая схема позволяет расположить камеру так, что пропеллеры не попадают в ее поле зрения. Также они придумали хороший способ виброизоляции — камера и аккумулятор подвешиваются к двум горизонтальным трубам, которые в свою очередь монтируются на центр с помощью резиновых изоляторов. Масса аккумулятора помогает уменьшить вибрации, передающиеся нa камеру. Ну и смотрится такой коптер, на мой взгляд, очень даже прилично.
Однако полностью под мои потребности Spidex не подходил. Во-первых, в нем использованы алюминиевые трубки, от которых я уже натерпелся — гнутся они, причем даже без аварий, просто от постоянной нагрузки. Во-вторых, я использую камеру GoPro Hero HD2, одолженную на неопределенный срок у сожителя — я нe готов монтировать ее на коптер без защитного корпуса, а Spidex этого не предусматривает.
Короче говоря, от Spidex я решил использовать только общую компоновку. Раму я решил собирать самостоятельно, используя стеклопластиковые пластины и карбоновые трубы с зажимами. У знакомого дома стоит фрезерный станок, на котором можно вырезать пластины необходимой формы. Чтобы создать эту самую форму, я засел за LibreCAD, и вот что у меня получилось:
Общий вид коптера сверху
Центральные пластины и держатели камеры и аккумулятора
Удовлетворившись данным результатом, я передал чертежи знакомому, и заказал всe необходимые детали в местных (немецких) онлайн-магазинах. В частности, были куплены карбоновыe трубки (16×14мм, метровой длины, три штуки — для рамы нужны будут две, ну и про запас), зажимы для них вместе с подходящими винтами/гайками (из набора FCP HL от Flyduino), провода для прокладки через трубки к моторам, виброизоляторы (сайлент-блоки под М3), и куча всякой мелочевки.
Всю электронику я решил использовать с предыдущего коптера. Два квада мнe ни к чему, все прекрасно работает — зачем покупать новые детали? Список той самой электроники и других деталей, перекочевавших с предыдущей модели:
- Моторы: 4x NTM 28-30 750kv
- Контроллеры моторов: 4x HobbyKing Blue Series 30A, с прошивкой SimonK
- Пропеллеры: 4x Graupner E-Prop 11×5
- Плата управления: Crius MultiWii SE v0.1, с MultiWii 2.2
- Аккумуляторы: Turnigy Nanotech 4S 4500mAh 25-35C
- Камера: GoPro HD Hero2
- Видеопередатчик: ImmersionRC 5.8G 25mW
- Антенна: Clowerleaf 5.8G, DIY от умельца на местном форуме
- OSD: MinimOSD с прошивкой KV Team OSD для MultiWii 2.2
- GPS: Drotek I2C GPS
- Радиоприемник: Graupner HoTT GR-16, под мой передатчик (MX-16)
Сборка
Детали разложены на столе, сборка начинается. Порядок долго не продержался…
Для начала пилим трубки под нужную длину — 22см и 28см, все четыре пилятся из одной метровой трубки. Пилкой для металла с мелкими зубьями идет очень хорошо.
Примеряем зажимы к нижнему центру.
Центр собран для проверки, все ли стыкуется как надо. Вроде да.
Прикрутил все остальные части рамы. Похоже, что почти готово? Как бы не так.
Оси моторов нужно обрезать — они выступают с задней стороны, и мешают установке сверху трубок. Обклеиваем мотор клейкой лентой, дабы не допустить попадания металлических опилок внутрь…
… и Дремелем его, Дремелем. Дремель режет 3-миллиметровую ось как нож масло. Главное защитные очки нe забыть.
Снимаем термоусадку с контроллеров моторов, чтобы припаять новые провода.
Провода нарезаны под нужную длину. Припаиваем разъмы для моторов. По три фазы на мотор, паять надо дофига — и это всeго лишь квад.
Размещаем контроллеры на нижней полураме.
Прикручиваем мотор и проводим кабеля через трубку. Всe собирается, как запланировано!
Изолируем контроллеры новой термоусадкой, когда все кабеля на месте.
Устанавливаем контроллеры моторов на их окончательную позицию. Проводов многовато, но достаточно чисто.
Разводка проводов от аккумулятора, методом RCExplorer. Сначала собираем провода от контроллеров пучком…
… стягиваем тонкой медной проволокой…
… спаиваем, и изолируем термоусадкой. Соединение получается механически крепкое, и хорошо проводящее.
Примеряем итоговую сборку: все совпадает! Верхняя полурама еще не прикручена, просто лежит сверху.
Верхняя полурама с управляющей электроникой в центре (контроллер и GPS) и виброизолированными трубками с камерой и аккумулятором.
Видеооборудование нa нижней стороне верхнего центра: видеокабель из камеры идет в MinimOSD, там на него накладывается информация из полетного контроллера, и дальше в видеопередатчик.
Нижняя полурама готова к установке верхней. Моторы приподняты, чтобы зажимы в центре не распались, когда будут откручены временные гайки.
Устанавливаем и прикручиваем верхнюю полураму. Затягиваем гайки, соединяем всe провода…
Вот такой коптер получился. Единственное, чем я недоволен — это вес. Облегчить конструкцию не удалось, за счет зажимов для трубок и огромного количества винтов с гайками общий вес поднялся до 1950 грамм. Однако это еще вполне в рамках мощности привода — мои сомнения были полностью развеяны во время первого полета.
Первый полет
Ощущения от первого полета: фантастика! Коптер стоит в воздухe как вкопанный, отлично управляется как визуально, так и через FPV. Время полета на одном заряде — 14 минут, и запаса мощности хватает с лихвой для вполнe комфортабельного полета и маневрирования. С настройками контроллера я еще слегка поковыряюсь — GPS работает плохо (позицию практически не держит, return-to-home не работает), да и PID-параметры надо подстроить (убавить P по оси крена, чтобы избавиться от видимых в видео легких поперечных вибраций).
В общем и целом, проект удался. Коптер я буду активно использовать для полетов и съемок в ближайшие недели.
Любые вопросы, комментарии и т.д. приветствуются.
Источник
«Собрать большой коптер ничего о них не зная?» — да ерунда
Думаю все заметили, что в интернете достаточно много статей про квадрики мелкого размера: тесты, обзоры и т. д. А вот тестов больших коптеров маловато. Думаю в основном потому, что большой коптер – это чаще всего индивидуальная постройка (не всегда, но часто). Поэтому я решил написать про свой личный «самосбор» – гексакоптер на раме tarotfy680. В качестве предыстории хочу рассказать о том как я собирал этот коптер с нулевыми знаниями. За три года он претерпел много модификаций: от мелких до полной смены «тяговой начинки».
Итак, все началось когда я решил заниматься аэросъемкой. На то время у меня был куплен небольшой «шальной» квадрокоптер, на котором я научился немного летать и, как я понял позже, вообще, не годится для съемки, т. к. грузоподъемности не хватало для необходимого оборудования. В итоге пришла идея собрать свой коптер. Русскому же человеку покупать готовый дорого, и амбиций что соберет «дешевле» достаточно. 🙂
В итоге с другом «поскребли по сусекам» и нашли немного денег на покупку деталей. Все заказывал с Китая, в основном Ebay и Hobbyking. Ссылки на первые сетапы уже не найду, давно это было. И через пару месяцев ожидания (тогда почта работала хуже чем сейчас) мне выдали все посылки. Огромная рама! Огромные винты! Аккумуляторы тяжелые! Прямо восторг был после мелкого квадрика. 🙂
Итак по характеристикам первого сетапа:
- Рама tarotfy680 (с алюминиевыми лучами) Tarot FY680*.
- Моторы Heng Li Brushless Motors W4225 610KV* (тогда еще желтые были).
- Контроллер Naza-mv1 (первая версия назы, которой на ебее практически сейчас и не найти. Lite версия всех перепрыгнула уже. По сути, разницы то и нет).
- Регуляторы RCtimer 30a.
- Аппаратура Turnigy 9xr.
- Модуль и приемник к ней DJT Frsky.
- Пропеллеры карбон 12×6.
- Аккумы Zippycompact 3s 25c 5000mah ( тот еще отстой).
- Видеопередача Boscam 5.8 RC 305 и 200mw передатчик*.
Ссылку на 2х осевой подвес к сожалению не найду, но помню, что он стоил по тем деньгам 6 т. р. и был на сервах)
Итак (помните что знания нулевые) собрал все это чудо. Причем я заменил алюминиевые трубы рамы на 500мм карбоновые трубы. Амбиции о «метровом» коптере меня не покидали…
Сейчас меня пайка контактов того времени ввела бы в ужас, но всё-таки. Коптер был собран. Сделан throttlerange регуляторов (процедура, которая как я понял выравнивает мин/макс значения скорости моторов для каждого регуля) и первый запуск. В тот раз я думал что вижу гексу последний раз. Причиной тому был GPS-компас назы, который был развернут на 180 градусов. Думаю коптероводы прикинут что это такое. 🙂
Ну да ладно. После доработок, дочиток инструкций и, все же, укорочения труб до нормальной длины — новый тест. Ура! Все полетело. «Ничего себе собрал его все таки» – думал я. Даже failsafe работает. В принципе на этом радостные моменты закончились и начались «неприятки». Наконец-то купил sonynex 5nв Москве. Поставил на подвес. Взлетел и… Снимаю! Снимаю! Эм, нет не снимаю…
Коптер почему-то «проседает». Летит, летит и потом берет и плюхается в траву. Не быстро… но ведь…так не должно быть! Поднимаю повыше – летает, летает….и опять теряет высоту…. Причем бывает так, что достаточно стремительно теряет высоту. В чем дело? Все настройил, все что мог прошерстил… не хочет летать и все. Как оказалось, уже через некоторое время, эти движки лучше летают на 4s аккумах чем на 3s… но на то время я этого не знал (инструкцию же в детстве читать не научили) и поэтому: интернет, форумы.
Хм. Прошивка регулей… Ага, надо попробовать что это такое… Прошивка SimonK, ага… говорят круто, стабильно — пробуем. Не буду описывать режим прошивки, т. к. это тот еще геморрой, когда нет подходящих коннекторов. Итог был потрясающим! Вау! Стабильно висит в воздухе! Держит высоту! Камеру таскает! Но итог был потрясающим – итог был недолгим. Проба первого Failsafe. Возврат домой — ну… вернулся… с дрейфом (gps, видимо, был немного повернут), но вернулся. Хорошо.
Потом еще и назу прошил! Ведь прошивка вышла… как ее обойти. Говорят же еще лучше будет. И одним прекрасным днем….поехали полетать в поле.
«Отлети подальше» – говорили они, «все будет ништяк» – убеждали они. В конечном счете краш. Причем такой… нормальный. Карбоновый подвес в щепки (хорошо что камеру снял). Пару лучей под замену и пару пропов тоже. Шок! Почему! Из-за чего! Грешил на назу. Откат назы до заводской прошивки не помог.
На failsafe он все падал и падал. Но без него вроде летал. Конечно же, хотелось и поснимать что-то. Даже умудрился снять первый «шоурил» так сказать. И в итоге в один прекрасный день мы встали рано утром (чтоб не было людей в городе почти) и пошли поснимать городской мост. Во время запуска пару раз «проскакивали моторы», т. е. дергались и не раскручивались. Но что уж нам… зря пришли что ли? Все таки запустили его в воздух и даже что-то поснимали. Когда аккумы уже сели и я собирался снижаться и уезжать домой, на высоте около 10 метров над набережной около моста, гексакоптер решил что хочет быть квадрокоптером и просто-напросто отрубил 2 движка. Элегантно наклонясь на 90 градусов он принял курс на землю, точнее, на асфальт. Представляете вот эту картину в замедленной съемке? Летит коптер в землю, а у тебя в голове счетчик такой тикает: -20$… -50$… – 100$…
И тут, откуда ни возьмись, из-под моста еще и люди выходят. У меня волосы на голове поседели, выпали, отрасли и снова поседели. Только чудом он упал метрах в двух от них. С того момента вопрос о безопасности полетов для меня на первом месте и над людьми, вообще, стараюсь не летать. Немного отойдя от увиденного я оценил масштаб урона.
Даже микро SD-флешка сломалась пополам. 🙂
Видео не осталось на память… Какие тут съемки, когда уверенности в коптере нет? И тут я наткнулся на статью, что якобы прошивка SimonK не работает с «многополюсными» двигателями (вроде так называется).
«Етижи пассатижи» — снова подумал я. Новое скрежетание по сусекам и покупка новых регуляторов. Купил регуляторы turnigy plush 30a*. Поставил. Ого! Летает… Что-то мне еще страшно летать… Но все таки оно работало в нормальном режиме, и даже failsafe, будь он неладен. К этому времени я перешел на 4s аккумы (как надо было сделать вначале). И в момент моего счастья один человек все испортил. Он сказал что такой сетап опасный. Он может упасть завтра, через месяц, через год. Типо эти регули с такими движками не подружаться. Какие проблемы, денег-то уйма… купил двигатели T-motor 2814-10 770kvу знакомого. Так как у него с такими же регулями и винтами коптер летал, но на более длинной раме.
Все собранно и настроено. Но вот незадача, раскачивает коптер и все тут. Гейнами зажать до конца не получается. К тому времени я собирал уже свой самодельный подвес на БК моторах. (О нем расскажу в другой статье). Повесил подвес. Вес стал больше и эффект смещения центра тяжести в них сработал. Коптер стал летать нормально. Единственным минусом были полеты в ветер. Тогда его все-таки раскачивало и я нервничал. Но летал он довольно неплохо и довольно долго. Было снято несколько проектов и т. д.
После сборки квадрика на комплекте E300 от DJIя подумал о том, что хватит самодельничать, пора и гексу обновить, и купил комплект DJIe800*. Так же эта покупка предполагала переход с 4s на 6s аккумы. Посмотрев на инспайра и аналогов, понял, что на 6sдействительно будут «долгие» полеты. Такой же комплект стоит на DJIinspire 1. Получается практически шестимоторный инспайр). В таком сетапе он летает и по сей день. Коптер стал действительно стабильней, маневренней, и как ни странно тише. 🙂
Быстросъемные пропеллеры — это вообще потрясающе. Очень устал от этих закручиваний и откручиваний гаечек, ведь транспортировать со снятыми пропеллерами куда удобнее.
Единственное пришлось слегка удлинить раму. Дело в том, что этот комплект подразумевает 13-ые винты взамен моих 12-ых. И со стоковыми мотормаунтами они бы друг друга цепляли. Но покупать новую раму было б сильно затратно, поэтому просто решил поставить мотормаунты современных версий этой рамы. Купил на «хоббикинге» (вот такие) мотормаунты, которые крепятся с торца трубы, тем самым удлиняя ее примерно на 7-9 см. В итоге зазор между пропеллерами стал примерно 1,5-2 см. Сейчас коптер таскает 3х осевой подвес + sonynex 5n. На самом деле с его грузоподъемностью он спокойно вытянет и зеркалку, так как рекомендуемая нагрузка на луч 800 грамм, а максимальная 2000 граммм, просто я не считаю, что мне это сейчас надо.
Вот такая получилась история о коптеростроении с нуля. Сказать что постройка вышла дешевле чем можно было купить коптер? Конечно нет. Однако, полученный опыт стоит этих денег и времени. Да и еще к вопросу о покупке аккумуляторов. Никогда не покупайте эти желтые zippycompact! Неважно 3s или 4s — это хлам. К сравнению гекса, с t-motor 2014-10 и подвесом на них, летала 5 минут. Реально всего 5 минут! На паре аккумов в сумме 10000mah. Если и выбирать из «дешевых» аккумов, то либо простые zippyлибо turnigy. Кроме того, существенную роль играет токоотдача. На 40с коптер пролетает от 4 до 6 минут дольше чем на 25с (личный опыт).
Вывод:
1) Собрать коптер с нулевыми знаниями можно, но будьте готовы потратить на это время и деньги. Короче говоря, сначала вы приобретете знания, а потом коптер.
2) Это будет дешевле? Скорее всего нет.
3) Вы сможете гордо говорить «я сам его собрал» (из комплектующих).
4) Возможно на вопрос «сколько стоит?» вы будете отвечать «даже не знаю».
5) Приобретенный опыт поможет вам починить свой коптер в открытом поле с помощью молотка и зубила.
6) При постройке коптера вы научитесь паять, много паять, хорошо паять и в совершенстве овладеете исконно русскими ругательными фразооборотами.
На этом все. В следующей статье я продолжу тему «русских амбиций» и расскажу про строительство 3-х осевого подвеса, который сейчас установлен на этом коптере. Всем спасибо за внимание. 🙂
И напоследок, итоговый список составляющих моего сегодняшнего коптера:
- Рама tarotfy680 (с алюминиевыми лучами) Tarot FY680* ($108,99).
- Контроллер Naza-M Lite* (140,88$).
- Аппаратура Turnigy 9xr (45,70$).
- Модуль и приемник к ней DJT Frsky (48,17$).
- Аккумы ZIPPY Flightmax 8000mAh 6S1P 30C (121,83$).
- Комплект DJIe800* (349,99$).
Итого: 706,56$ за гексокоптер способный таскать зеркалку.
Источник
