Квадрокоптер своими руками 2020

Квадрокоптер своими руками. Руководство по сборке FPV квадрокоптера.

Собираем квадрокоптер своими руками (FPV). FrogII + Mamba F405

Привет! Давно хотел написать подобную статью с максимально подробной инструкцией как собрать квадрокоптер своими руками. Но сразу скажу, что цена такого квадрокоптера выйдет около 11 тысяч рублей. Это без учета стоимости FPV шлема, аккумуляторов, радиоаппаратуры и зарядного устройства. А полный комплект обойдется вам в примерно 21000 рублей. Подробнее о стоимости квадрокоптера можно, например, почитать здесь и здесь (окончание статьи с итогами). Сборка получилась весьма интересной, шустрой и крепкой. В общем, на текущий момент это мой любимый квадрокоптер.

Краткий обзор комплектующих.

Рама – Transtec Frog Lite II (Купить можно здесь(Aliexpress)

Моторы – Aokfly DR2205 2500kv (Покупаем здесь (Aliexpress)

Полетный контроллер Mamba F405 mini MK2 в стэке с регулятором ESC 4-в-1 (Покупал здесь (Aliexpress)

Приемник радиоаппаратуры Flysky FS-IA6B, модернизированный (добавлены каналы, уменьшен размер и добавлена функция RSSI). О том, как это сделать описано в статье про RSSI. Но я сразу вам рекомендую облегчить задачу и заказать себе что-нибудь миниатюрное типа Fli14 и будет вам счастье.

Ну вот, все основное перечислил, теперь переходим к описанию сборки квадрокоптера. Вперед.

Сборка рамы.

Вот так выглядит рама нашего будущего квадрокоптера в разобранном виде (слева расположена карма квадрокоптера). Во-первых, вы должны зафиксировать все 4 луча квадрокоптера между двумя центральными пластинами. Сделайте это с помощью 8 винтов из комплекта. 4 самых близких винта проденьте шляпкой вниз и затяните обычной гайкой (капните немного синего фиксатора на резьбовое соединение), 2 крайних правых и два крайних левых (на рисунке это нижние и верхние) – шляпкой вверх и затяните гайками с пластмассовыми втулками. Этим гайкам фиксатор не нужен.

Установка моторов на раму.

Теперь надеваем защиту на лучи и распределяем моторы квадрокоптера по направлению вращения. CW – моторы с вращением по часовой стрелке, CCW – против часовой. Провода должны смотреть в сторону центра квадрокоптера вдоль лучей. Классическая схема, по которой должны вращаться моторы, указана на рисунке. Но так как мы с вами собираем квадрокоптер своими руками, то вы можете выбрать абсолютно противоположный вариант. В общем, это потом легко настраивается.

Прикручиваем их, но не забываем капать фиксатор резьбы на соединения. Винты крепления нужны с длиной резьбовой части 7 мм. Этот квадрокоптер имеет толщину лучей 4 мм, плюс защита торцов 1 мм, плюс 2 мм само соединение. Итого 7 мм.

Главное не переборщите с длиной и перед затягиванием убедитесь в том, что винт не повредит обмотку мотора.

Установка регулятора оборотов 4-в-1.

Чтобы правильно сориентировать регулятор оборотов, достаточно глянуть на обозначения номеров моторов на углах платы и надеть плату на 4 центральных винта. Контакты +/- должны оказаться сзади. Зафиксируйте плату нейлоновыми стойками, идущими в комплекте со стеком Mamba F405. Далее уже приступаем непосредственно к пайке компонентов.

Прежде чем паять моторы к регулятору, отмеряем длину проводов до ближайших 3 контактов (относительно каждого мотора/луча) с небольшим запасом, отрезаем. Зачищаем провод где то на 3 мм, лудим. Лудим все контакты на плате регулятора. Дальше припаиваем провода от моторов также как на рисунке. Провода от моторов припаиваются к трем соответствующим этому мотору площадкам в любом порядке.

К контактам +/- припаиваем коннектор XT-60 как показано на рисунке. На этом можно считать работу с силовой частью квадрокоптера завершенной.

Теперь пришло время снабдить наш квадрокоптер глазами, ушами и мозгом.

Подключение FPV системы, приемника и пищалки к полетному контроллеру квадрокоптера.

Подключение FPV камеры.

Все FPV камеры, так или иначе, практически не отличаются друг от друга способом подключения к полетному контроллеру. Чаще всего из камеры выходят 3 провода: черный – минус питания камеры (земля), красный – плюс питания камеры, желтый – видеосигнал. Теперь давайте разберем наш случай: камера Foxeer Predator 4 поддерживает напряжение питания 5-40 вольт. Наш полетный контроллер имеет на борту преобразователь напряжения на 5 и на 9 вольт. Например, будем использовать 9 вольт. Все контакты на плате Mamba F405 удобно распределены по группам для того, чтобы было легче паять (смотрите картинку). Хочу отметить, что я прежде всего припаиваю всю периферию, а уже потом устанавливаю плату на нейлоновые стойки. Делаю я так для правильной пайки. То есть, другими словами, провода продеваем в отверстия снизу, а припаиваем сверху, а не как многие блогеры, суют провод в отверстие и тут же жарят изоляцию. Дальше на фото будет видно, что я имею ввиду.

Вот мы присоединили камеру, теперь полетный контроллер уже умеет принимать сигнал от нее и накладывать различную информацию на картинку (OSD-on screen display), но еще не умеет передавать изображение в FPV очки или шлем. Для этого нужен видеопередатчик.

Подключение видеопередатчика.

Выбранный мной передатчик Foxeer Clear/ClearTX2 имеет шесть контактов.

Красный – плюс питания передатчика, черный – минус питания, зеленый – SmartAudio (позволяет управлять мощностью с пульта радиоаппаратуры), желтый – вход видеосигнала из ПК после наложения на него информации (OSD). Есть еще черный и белый провода для питания камеры, но нам они в этой сборке не нужны. Обрезаем коннектор со стороны ПК, зачищаем, лудим провода и припаиваем согласно рисунку. Все провода желательно скручивать для того, чтобы уменьшить воздействие помех от регулятора оборотов.

Подключение приемника Flysky FS-iA6b по протоколу i-bus.

Изначально приемник Flysky FS-IA6B имеет несколько способов подключения, но мы остановимся именно на i-bus, так как это наиболее быстрый способ передачи данных от передатчика к ПК. Подключается приемник тремя проводами: красный – плюс питания обязательно 5 Вольт, черный – земля и i-bus. На полетном контроллере нет контакта i-bus, а есть s-bus. К нему мы его и подключим, но не пугайтесь, все будет работать. Использованный мной приемник можно дополнительно прошить на 14 каналов и уменьшить его размер за счет удаления корпуса и контактной платы вот до таких размеров… Я думаю, что к тому моменту, когда вы читаете данный текст, на сайте уже есть статья о том, как это сделать. Воспользуйтесь поиском по сайту со словом “RSSI”.

Ну, вот мы и подобрались к моменту компоновки всех деталей нашего самодельного квадрокоптера.

Окончательная сборка квадрокоптера.

Буду приводить картинки и прокомментирую все дальнейшие действия, я думаю, что все будет понятно.

1. Воспользуйтесь изолентой или стяжками для того, чтобы провода, идущие к моторам, были зафиксированы на лучах.
2. Соберите “башню” квадрокоптера и установите в нее камеру. В комплекте к камере есть все крепления.
3. Облегченный приемник радиоаппаратуры устанавливаем на стяжки под “башню”, видеопередатчик на нее, или все наоборот. Возможно, у вас получится лучше скомпоновать их. Можно творчески подойти к этому моменту.
4. Устанавливаем полетный контроллер на стойки в соответствии с направлением стрелки. Соединяем шлейфом ПК и регулятор оборотов 4 в 1.
5. Устанавливаем “башню” на раму. На первое время прикрутите ее винтами без фиксатора резьбы. После того, как мы убедимся, что квадрокоптер своими руками полностью работоспособен, можно будет перекрутить их с фиксатором.
6. Антенны радиоаппаратуры крепите вдоль передних двух лучей. Многие FPVшники мне сейчас плюнут в лицо, но я не заметил каких то проблем с радиосвязью аппаратуры до 300-400 метров. Ведь мы с вами используем бюджетную аппаратуру Flysky и ждать от нее большего не имеет смысла.
7. Прикрепите buzzer (пищалку) к лучу, но оставьте отверстие в нем открытым и снимите наклейку. Всё.

Теперь несколько слов о недостатках этой сборки и о том, как я вышел из данной ситуации. Главный недостаток – это размер приемника! (мне просто надо было его куда то пристроить). В самом начале статьи я рекомендовал вам выбрать миниатюрный приемник. Но даже с такими его размерами, я постарался не испортить внешний вид квадрокоптера. Я спроектировал и распечатал на 3д принтере крышку (скачать stl файл), под которую спрятал видеопередатчик. Кроме того, удобно закрепил антенну на ней. По-моему получилось неплохо…

Прошивка и настройка самодельного квадрокоптера.

Ну вот, мы своими руками собрали квадрокоптер, осталось его настроить.

Первым делом устанавливаем необходимые приложения: Betaflight Configurator и BLHeli Configurator. Первый нужен для прошивки и настройки полетного контроллера, а второй для настройки регулятора оборотов. Оба конфигуратора можно установить двумя способами: Во-первых, если у вас браузер Chrome, то их можно установить в качестве расширений для него. Во-вторых, можно установить их как отдельные приложения. Ссылки ниже:

Прошивка.

• Запускаем Betaflight Configurator (полетный контроллер пока не подключаем). На начальной странице видим список драйверов, которые необходимо установить. Устанавливаем все.
• Теперь можно обновить прошивку полетного контроллера. Закрываем Betaflight, зажимаем кнопочку boot на полетном контроллере и держим, снова запускаем Betaflight, отпускаем кнопочку boot.Прежде всего вы должны убедиться в том, что установлен режим DFU (маркер 1 на картинке). Если этого не произошло, попробуйте повторить предыдущие шаги. Также проблемы могут возникнуть из-за криво установленных драйверов. Эту проблему можно решить очень полезной утилитой. Запустите ее от имени администратора, и она все сделает за вас. После этого, попробуйте снова.
• Далее, переходите на вкладку программатор.
• Из выпадающего списка выберите полетный контроллер Fury4OSD (DIAT) .
• В следующем выпадающем списке выберите последнюю стабильную версию прошивки.
• Нажмите на ползунок “полное стирание чипа”.
• При подключенном интернете нажмите кнопку “Загрузить прошивку (Online)”. Дождитесь загрузки прошивки. После этого кнопка “Загрузить прошивку” станет активной.
• Нажимаем кнопку “Загрузить прошивку” и дожидаемся окончания ее заливки в полетный контроллер (ПК). Всё.
• Отключаем ПК. Подсоединяем снова, но уже без зажатой кнопки boot. ПК должен мигать разноцветными светодиодами.

Настроим квадрокоптер своими руками.

• Жмем кнопку “Подключить”. Вверху окна включаем режим эксперта. Переходим на вкладку “система”, устанавливаем квадрокоптер на горизонтальную плоскость и нажимаем “Калибровать Акселерометр”. Можете покрутить теперь квадрокоптер своими руками, и вы увидите как реагирует картинка на экране. На этой вкладке закончили.
  
• Идем на вкладку “порты”. Делаем все как на картинке. Сохраняем и перезагружаем. Подключаем снова.
• Повторите все настройки, представленные на следующих нескольких картинках .Но не забывайте сохранять и перезагружать.
• На вкладке PID настройки оставьте значения по умолчанию. Квадрокоптер с ними ведет себя нормально. Впоследствии вы всегда можете углубиться в эту довольно сложную тему. На просторах рунета есть много статей про настройку PID регулятора.
• Теперь мы с вами подобрались к проверке корректности вращения моторов квадрокоптера. Моторы уже могут вращаться. Но нужно убедиться в том, что они все крутятся в нужную нам сторону. Во-первых, снимите пропеллеры, если они установлены, или просто отвинтите фиксирующие гайки. И, вообще, желательно все настройки производить в таком состоянии. Установленные пропеллеры – это риск нанести себе травму! Во-вторых, подсоедините аккумулятор к квадрокоптеру. Дальше переходим на вкладку “Моторы” конфигуратора Betaflight. Теперь включаем ползунок под маркером 2 на картинке. В блоке под маркером 3 указано правильное направление вращение для каждого из моторов.
• Переходим к блоку 4. Сначала плавно поднимаем ползунок возле мотора №1 и смотрим, куда он вращается. Если по часовой стрелке, тогда все хорошо, переводим ползунок вниз. Точно так же проверяем все оставшиеся моторы и выписываем те из них, которые вращаются в противоположную от нужной стороны. Выписали? Идем дальше.

Изменение направления вращения моторов квадрокоптера.

• Закрываем Betaflight.
• Открываем BLHeli Configurator.
• Подключаем ПК к компьютеру и жмем Connect (аккумулятор должен быть присоединен к квадрокоптеру)
• Нажимаем Read Setup, должна появиться вот такая информация
• Esc 1, Esc 2 и так далее соответствуют номерам наших моторов 1,2,3 и 4. Например, нам надо изменить направление вращения мотора №1. В выпадающем списке Motor Direction меняем значение Normal на Reversed. Теперь мотор будет крутиться в противоположную сторону. Точно так же делаем для всех моторов, которым надо изменить направление вращения.
• Жмем Write Setup. Закрываем BLHeli Configurator. В общем, вы еще раз можете проверить, все ли вы правильно сделали, в Betaflight.

Настройка радиоаппаратуры Flysky.

Настройка радиоаппаратуры сводится к трем моментам. Во-первых, это реверс основных каналов (Roll, Pitch, Yaw, Throttle). Но только если потребуется. Во-вторых, это переназначение дополнительных (AUX) каналов. В-третьих, это настройка Failsafe. Запомните немаловажную информацию: в аппаратуре Flysky I6 сохранение любых измененных настроек происходит не кнопочкой “Ok”, а длительным нажатием кнопки CANCEL.

Как проверить, требуется ли делать реверс основных каналов в аппаратуре?

Подключаем ПК к компьютеру, запускаем Betaflight, подсоединяем аккумулятор. Заходим на вкладку “Приемник”. Двигаем стиками на аппаратуре и наблюдаем, как ведет себя изображение квадрокоптера на экране при повороте стиков в ту или иную стороны. Например, при повороте стика Yaw вправо, квадрокоптер должен вращаться вправо, и, наоборот. Точно так же необходимо проверить все органы управления, особенно Throttle (Газ). Если какой-либо канал работает не так как надо, тогда необходимо сделать реверс в самой аппаратуре.

Как вы можете видеть, в моем случае ничего менять не пришлось. На этом этапе будьте аккуратны и не включите реверс третьего канала (газ). Это может привести к тому, что при включении квадрокоптера он даст газ на полную!

AUX каналы.

Под AUX каналами в радиоаппаратуре подразумевают всякие дополнительные тумблеры и крутилки, которые используют для включения различных функций, а также управляют полетными режимами квадрокоптера. У нашего приемника Flysky FS-iA6b 6 каналов. Но всего 2 дополнительных. Допустим, что у нас один дополнительный канал будет отвечать за включение пищалки (крайний левый тумблер), а второй (трехпозиционный переключатель) – за изменение полетного режима. В аппаратуре это делается так:

Здесь я тумблер пищалки (SwA) переназначил на 6 канал (AUX 2), а трехпозиционный переключатель (SwC) установил на 5 канал (AUX 1).

Теперь идем в Betaflight и делаем все точно также, как указано на картинке (чтобы ползунки стали активными нужно нажать на кнопку “Добавить диапазон” и выбрать соответствующий канал AUX).

Таким образом, при включении левого тумблера, будет звучать сигнал зуммера. Это полезная функция, которая помогает искать квадрокоптер в траве, если тот, например, упал.

Трехпозиционный переключатель позволит нам выбрать полетный режим: выключенное состояние – Disarm (моторы остановлены), вторая позиция – Arm (Моторы вращаются) и Angle (режим стабилизации), третья позиция – Arm и Acro (акробатический режим). Про режимы я советую вам почитать статьи на просторах рунета, в рамках этой статьи невозможно передать всю информацию по этой теме.

Настройки Failsafe. Квадрокоптер своими руками.

Failsafe – это очень важная функция, миссия которой, сохранить квадрокоптер, сделанный своими руками, в случае потери связи от радиоаппаратуры, а также чужое имущество.

На стороне аппаратуры мы должны настроить Failsafe хотя бы на одном канале. Рекомендую 3 (газ):

На стороне полетного контроллера делаем точно так же, как на картинке:

Работает функция по следующему алгоритму. Например, потеряна связь, квадрокоптер на 3 секунды включает режим стабилизации, тем самым выпрямляет его, затем отключает моторы и включает зуммер (пищалку). Не игнорируйте эту настройку. А еще лучше не выходите в поле, пока не проверили работу функции дома без пропеллеров.

Настройка OSD

На этой вкладке мы долго задерживаться не будем, так как, настройка OSD – это личные предпочтения каждого пилота.

Здесь вы смело можете экспериментировать с той информацией, которую хотите видеть на экране вашего FPV шлема или очков (ставя или убирая галочки), а также с месторасположением их на картинке (просто передвигая надписи). Обычно самым важной информацией для FPV пилота квадрокоптера является израсходованная емкость аккумулятора. Зная ее, вы вовремя посадите свой квадрокоптер и сохраните и его и недешевые аккумуляторы.

Вот вроде бы и все. Перед первым запуском квадрокоптера с установленными пропеллерами, еще раз проверьте следующие моменты:

Во-первых, корректность работы каналов (особенно газа!)

Во-вторых, Failsafe! Для этого достаточно отключить аппаратуру, и посмотреть, работает ли квадрокоптер по нашему сценарию.

В-третьих, я мог, что-то упустить из виду и не описать в статье какую-нибудь мелочь. Пишите комментарии, я постараюсь быстро ответить.

UPD: Как настроить датчик тока на полетном контроллере квадрокоптера? Читайте здесь.

Источник