Квадрокоптер за 1 день та $120

Hobby projects world

Головне меню

Створити квадрокоптер як платформу для робота, що літає, я планую вже дуже давно. Перші розрахунки та замовлення деталей я зробив рік ще тому. Однак, робити «просто коптер», щоб політати, керуючи з пультом або навіть у FPV режимі кінцевим завданням не є. Тому коптер має бути максимально гнучким і якомога менш дорогим. Особливо всі деталі для коптера є, але їх поєднання - справа проста тільки в теорії. Потрібно бути і програмістом, і інженером, і моделістом — вертолітником. Тому процес рухається досить нешвидко. А літати хочеться 🙂 Ніщо так не розхолоджує і не демотивує як відсутність видимих результатів, особливо коли прогрес начебто є, але не наочний. Та й експериментувати одразу на великому квадракоптері дорого та небезпечно. Тому я вирішив зібрати для експериментів мінікоптер. Як завжди – завдання зробити недорого, просто та гнучко. Мій результат - готовий коптер за1 день (на складання та запуск) та$120 (вартість квадрокоптера включаючи доставку). А з апаратурою $145.

«MiniQuadroCopter»

Buddy-коди для замовлення на HobbyKing

Кому як, а для мене основною перепоною в коптеробудуванні завжди була дорожнеча перевірених наборів деталей (kit), які можна купити в одному місці та поекспериментувати. Адже зібравши коптер, просто так літати набридне дуже швидко, якщо, звичайно, ви не авіамоделіст, для якого це ще одна забавна моделька. Найцікавіше додати коптеру трохи (або багато, залежить від умінь та винахідливості) самостійності. Але поки піднімеш коптер у повітря витратиш стільки сил, що на найцікавіше запал уже починає згасати. Та й поки що налагодиш програму управління — розоришся, адже кожнапомилка – це майже напевно падіння, а найдешевше падіння – це зламані пропелери. Зараз покажу, як це подолати.

Замовляємо деталі

Насправді основний бюджет коптера ще менше, всього близько $100, включаючи доставку. Отже,обов'язкові запчастини :

Ось і весь набір джентльменів.

Але нам знадобиться і дещо додатково. Можливо, у вас щось із цього є, тому замовляйте те, чого не вистачає:

Радіоапаратура у мене Turnigy 9x, яку я допрацював для використання з LiIon акумулятором і впаяв роз'єм для оновлення прошивки апаратури (я користуюся прошивкою er9x), але її зараз дуже довго чекати через її популярність, тому й не став її рекомендувати. Взагалі, беріть будь-яку, яка є в наявності та яка вам подобається з кількістю каналів від 4. У мене Mode2 (ручка газу зліва), але це не принципово. Якщо ви візьмете 6-канальну Hobby King 2.4Ghz 6Ch Tx & Rx V2, не забудьте до неї шнурок програмування, т.к. на ній самій жодних налаштувань не зробити, навіть реверсувати канали. Налаштовується лише з ПК.

Я купував на HobbyKing тільки тому, що абсолютно все, що нам знадобиться, можна замовити там, але ви можете брати на rctimer.com або в будь-якому іншому місці. Якщо братимете на HK, замовляйте відразу внизу потрібні combo деталі - так буде дешевше, ніж набирати їх окремо.ЗІП: Нам знадобляться ще гвинтики М2х10 або М3х10 (їх простіше дістати в магазині, але доведеться трохи розсвердлити отвори у кріпленні моторів, це нескладно). Акумуляторів беріть по можливості хоча б пару. Якщо немає зарядки для LiPo акумуляторів, теж беріть, це разове вкладення, знадобиться. Пропелерів беріть побільше. Не дивіться, що їх по 5 штук у пакеті. Я першого дня зламав4 штуки, поки налаштовував та виявив глюк у прошивці. 🙂 Це витратний матеріал, особливо в тісній кімнаті, як у мене. Запасні мотори теж, напевно, не завадять, але це пізніше, відразу ви їх навряд чи зламаєте. Потрібно також паяльник, трохи припою і флюсу, термозбіжна трубка діаметром 2 і 5 мм або ізолента, гумка для грошей або від трусів для кріплення акумулятора 🙂 Як тільки визначилися, що у нас є, а що замовляємо і в якій кількості, замовляємо і спокійно чекаємо тижнів зо три (ну це як пощастить з поштою).

Збираємо наш квадрик

Збирається весь квадрокоптер за вихідний. Насправді, навіть швидше. Я витратив близько 6 годин у сумі, працюючи не поспішаючи. Спочатку збираємо раму. Приходить вона ось у такому вигляді (дрібні деталі на фото відсутні, вони в пакеті). еластичні шви, але збирати раму краще ввечері, щоб до ранку залишити клей висохнути як слід). Збираємо всі промені та приклеюємо до нижньої центральної пластини. Верхню поки що відкладете убік. Ніжки променів склеюються із двох однакових половинок. Оскільки в промені всього 5 деталей (2 стінки і три розпірки :), гадаю, що складності у складанні не складе. Відкладаємо раму сохнути до ранку. А з ранку дістаємо паяльник, термоусадку, дроти і сідаємо паяти. Спершу продаємо дроти всіх 4х ESC в промені таким чином:

«ESC placement» Потім беремо товстий провід, відрізаємо по 2 шматки червоного і чорного кольорів довжиною сантиметрів по 5-7 . Зачищаємо з кінців по 5 мм і в середині приблизно 5-7 мм. Шматки спаюємо зачищеними серединами навхрест. Вийде два хрести — чорного та червоного кольорів. Кінці поки що просто залудити. Потім до червоного перехрестя припаюємо червоні кінці від усіх чотирьох ESC, не забувши надіти шматочки термозбіжної трубки по 1.5-2 см. Те ж саме проробляємо з чорною хрестовиною. Розміщуємо все це у центрі квадрокоптера. Відрізаємо ще по 1 шматку товстого дроту і припаюємо їх до перехрестя, кінці виводимо в отвір у днище коптера, а місце спайки ізолюємо:

«MiniQuadroCopter electrics» Перевірте все уважно, щоб не було непропаїв та коротких замикань. Припою не шкодуйте, струми тут дуже серйозні течуть, тому площа контакту потрібна більше. Якщо все в порядку, можна змастити ПВА-М верхню хрестовину коптера і приклеїти її, сховавши таким чином усі силові дроти всередині. На хвостик з просунутих в отвір днища проводів надягаємо термоусадку і припаюємо конектор XT60 відповідно до полярності (червоний провід до +). Тепер кріпимо мотори до рами парою гвинтів М3х10, підклавши зі зворотного боку шайбу. Просовуємо в отвір у рамі дроту від двигуна, припаюємо їх до ESC. Перед паянням надягніть термозбіжні кембрики, але поки не сідайте їх, після перевірки може знадобитися змінити напрямок обертання мотора, для цього потрібно поміняти місцями будь-які два дроти. Виглядає у готовому вигляді це приблизно так:

«ESC2Motor»

Ну от тепер можна перевірити і налаштувати ESC і мотори. Не надягаючи пропелери, підключаємо до ресивера в 3й канал - це Throttle в стандартній 4х канальної схемі (або серво-тестеру, якщо є), потім включаємо передавач (попередньо потрібно зв'язати їх- bind, ця операція описана в інструкції). Підключаємо акумулятор до конектора XT60. Після писку від ESC плавно даємо газ і перевіряємо, що двигун з ESC в порядку. Повторюємо процедуру для інших двигунів. Я б заразомпорекомендував налаштувати тип батареї та скалібрувати газ, але це можна і потім. Перевіряючи мотори, зверніть увагу на напрямок обертання. Нам потрібно, щоб два мотори навпроти один одного оберталися в один бік, а сусідні - в різні: Змінити напрямок обертання мотора, нагадую, можна помінявши місцями будь-які 2 з трьох проводів, які йдуть до ESC. Можна відразу пронумерувати мотори за схемою відповідно до напрямку обертання і підписати олівцем на променях. Все обертається правильно та реагує на ручку газу передавача правильно? Чудово переходимо до плати управління. Вона поставляється в м'якому корпусі з піноматеріалу. акуратно її виймаємо, перевертаємо і вставляємо назад, а м'який корпус на двосторонній скотч або клей кріпимо на раму так, як зазначено на картинці вище, щоб стрілка дивилася між променями, на яких встановлені мотори 1 і 2. Збоку до нього клеїмо на двосторонній скотч ресивер радіоапаратури (антену кріпимо до одного з променів):

«Connections» Я наклеїв стрілку на корпус, щоб було легше орієнтуватися на землі десь у коптера перед. Тепер підключаємо мізки - швидше за все 2-3 з 4 ESC не дістануть до плати управління, тут то і знадобляться servo extension кабелі. Але їх можна зробити самим. Потрібна 3-пінова вилка із звичайний PLS гребінки з кроком 2.54 ммм і половинка кабелю для з'єднання ресивера та плати управління (нам потрібен Female конектор). Підключаємо мотори відповідно до нумерації в роз'єми M1-М4

«HobbyKing Multi-Rotor Control Board V2.1» сигнальний провід до центру плати, землю до краю (на попередній фото все видно ). Тепер підключаємо ресивер. За замовчуванням 4-х канальне налаштування таке: 1 - Aileron (елерони, ROLL) 2 - Elevator (тангаж, PITCH) 3 - Throttle (газ) 4 - Rudder (кермонапрямки, нишпорення, YAW) От і підключаємо по порядку канали до плати, на ній підписано відповідно AIL, ELE, THR, RUDD. Тільки не 4 проводами, а простіше: перший підключаємо як належить — чорний провід (земля) до краю плати, сигнальний всередину, а решту трьох каналів підключаємо одним дротом, нас цікавить тільки сигнальний провід:

«Receiver Connection»

Все, залишилося прикріпити батарею та коптер зібраний. Тут і настала черга гумки 🙂

«Кріплення батареї»

Батарею під час зважування просто поклав зверху.

«miniQuadrocopter Weight»

Залишилося прошити плату управління та налаштувати коптер. Для прошивки використовуємо AVR ISP програматор. Підключення таке:

Т.к. плата є клоном Kaptein Kuk quadrokopter, можна скористатися їхньою софтинкою на www.kkmulticopter.com (на жаль, посилання довелося прибрати через проблеми з вірусами на їхньому сайті) (KKmulticopter Flash) для прошивки. У мене стабільно запрацювала прошивка XXcontrol_JP_XCopter v2.5. Її можна прошити за допомогою avrdude: або вибрати в програмульці для прошивки, вона скачає сама.

«Quadrocopter Firmware flash» v4.7 від Kaptein Kuk у мене заробила некоректно, тому не раджу її. Відключаємо від програматора, виконуємо налаштування за інструкцією (пункти 1, 2, 4 та 8, решта за бажанням). Всі, полетіли 🙂 Злітати раджу повільно та дуже обережно. Спочатку поставте коптер стрілкою від себе, потрібно спробувати підняти коптер газом, якщо нахиляється або обертається, тримуємо його, щоб він злітав без перекосу (спробуйте акуратно похитати стиками елеронів і тангажу, буквально торкаючись їх, поки він щена землі, щоб переконатися, що всі канали працюють правильно, якщо ні, інвертуйте потрібні, у мене це канал Elevator). Потім якщо він похитується стиками правильно, трохи додайте газу, щоб злетів на пару сантиметрів, і опускайте назад. Ну і далі вчимося літати 🙂 (Я поки визначив що до чого, зламав 2 пропелери об стіну - глюк прошивки v4.7, а потім ще в процесі налаштування коефіцієнтів посилення гіроскопів зламав ще пару - коптер розгойдувався і зачепив диван, вдома тісно, тому вдома більше не літаю). Якщо не впевнені чи страшно — одягніть захисні окуляри і одягніться, пропелери б'ють відчутно, мені не попадало по руках, але вони гострі та обертаються дуже швидко! Як освоїте цю платформу, можна ставити свій контролер або писати прошивку, додавати акселерометри, барометр, компас, сонар, GPS, телеметрію, LPS лазер і робити з платформи робота. Але спочатку отримуємо задоволення, від гвинта, ми злетіли! Вдалих вам польотів!

UPD: Сьогодні вітер стих до прийнятних близько 3 м/с, трохи підсохло після дощу і я начепивши важче батарею вийшов випробувати на вулиці. Поводиться досить стабільно: