Blog

Tematyka: Quadrocoptery


Nie samą pracą człowiek żyje – budujemy quadrocopter (odsłona pierwsza)

Nie samą pracą człowiek żyje – budujemy quadrocopter (odsłona pierwsza)

Podczas realizacji spotkania z blogerami (dla firmy Acer), znalazłem się w Hotelu POZIOM 511 koło Ogrodzieńca. Wizja lokalna, oglądanie miejscówek, gdzie by tu blogerów umieścić, jakie atrakcje zorganizować, itp. Wdrapaliśmy się na skałę i stwierdziłem "ale by to zajebiście wyglądało nagrane z DJI Phantom!". Szybkie sprawdzenie ile kosztuje quadrocopter, którego kilka tygodni wcześniej oglądałem na Engadget - ok, przeszło mi. Myśl wróciła dwa tygodnie później, gdy byliśmy już na faktycznej realizacji. Tym razem nie udało się jej odeprzeć. Buduję quadrocopter.

Quadrocopter, quadcopter, dron - to wszystko określenia na latający pojazd, sterowany za pomocą radia (w tym wypadku z czterema silnikami). Rodzajów jest mnóstwo. Od helikopterów, które są niszczone na drugi dzień po komunii świętej, po odrzutowe bydlaki wyposażone w wyrzutnie rakiet, spędzające sen z powiek bohaterom serialu Homeland.

Są dwa sposoby na zaczęcie przygody z quadami:

  1. Skorzystanie z zagranicznych źródeł, np. 5 Best Examples Of How To Build A DIY Quadcopter, i przejście procesu budowy od kroku nr 1 po krok nr 218, nie bardzo rozumiejąc, co się właściwie dzieje, ale i tak mając sporo frajdy.
  2. Sposób "polski", czyli zajrzenie na dowolne polskie źródło i dowiedzenie się, że jesteś szmatą dopóki nie przeczytasz 10000 stron, wątków, portali, a najlepiej i podręczników do automatyki i robotyki, zanim kupisz pierwszą śrubkę.

Wybrałem sposób będący połączeniem obu powyższych. Czyli najpierw poczytałem, przede wszystkim fora:

Teorii jednak starczyło mi na jakieś 3 tygodnie. Zabrałem się za wybieranie części. W czasie budowy drona postawiłem sobie kilka wymagań:

  • cena - nieprzekraczająca 1000 PLN wraz z aparaturą, baterią i ładowarką,
  • wytrzymałość,
  • możliwości rozbudowy - podpięcia w przyszłości GoPro, GPSa, modułu Bluetooth, telemetrii, First Person View,
  • jak najmniej lutowania, a najlepiej w ogóle.

1. Rama

Podstawą każdego quada jest rama. Im lżejsza i bardziej wytrzymała, tym lepsza. Można ją zbudować samemu, wycinając z drewna, aluminium, drukując w drukarce 3D. Można też kupić gotową, co polecam początkującym.

Po przejrzeniu ofert wielu sklepów internetowych oraz forów, wybrałem ramę, która jest zbudowana głównie z aluminium. Oznacza to, że jest dość ciężka, jak na standardy quadcoptera, ale bardzo wytrzymała. Dodatkowo, posiada w zestawie podwozie, pozwalające zmieścić pod nią GoPro z uchwytem lub gimbalem. W zestawie jest też kopuła, chroniąca podzespoły przed skutkami fikołka.

Wybór padł na Turnigy Heavy Aerial Lift w wersji 585mm.

TurnigyHAL_585mm

2. Kontroler lotu

Kontroler lotu odpowiada za wszystkie funkcje związane ze sterowaniem. Model, który wybrałem, posiada wlutowany na płytce magnetometr, żyroskop oraz barometr. Dodatkowym plusem jest też złącze microUSB, dzięki czemu nie trzeba podłączać przejściówek, żeby go zaprogramować.

Wybrałem Multiwii and Megapirate AIO Flight Controller w/FTDI (ATmega 2560) V2.0.

Dla początkujących częściej jest polecany model Hobbyking KK2.1.5, głównie ze względu na łatwość konfiguracji oraz wbudowany panel LCD, jednak chciałem mieć większe możliwości konfiguracji.

MultiwiiAndMegapirate

Warto od razu wyposażyć się w moduł Bluetooth, likwidujący konieczność każdorazowego podłączania kabla USB, przy kolejnych testach ustawień. Pozwala on również na podłączenie bezpośrednio do smartfona. No i niewiele kosztuje. Ja jeszcze nie kupiłem - żałuję.

Multiwii MWC FC Bluetooth Module Programmer

3. Silniki (motors) i śmigła (propellers, propki)

Wybór silników - temat rzeka :-). W skrócie, wybrałem te:

Turnigy Multistar 2213-980Kv - 4 szt.

Ze względu na dobre opinie i dość wysoką moc, przy atrakcyjnej cenie. Jeśli chcecie zastosować inne - droga wolna, ale wymagająca edukacji.

TurnigyMultistar2213-980kV

Śmigła im większe, tym większa siła nośna i mniejsza zwrotność. Kupiłem zarówno 9 (długość) x 4,7 (skok) jak i 10 x 4,5.

Gemfan 9x4,7 - mnóstwo sztuk ;-)

TAROT 10x4,5 - mnóstwo sztuk ;-)

Rodzajów śmigieł jest bardzo dużo. Na początek polecam zwykłe, najtańsze, gdyż i tak je złamiecie.

Podczas zakupu propków należy pamiętać o dwóch rzeczach:

  • do kopterów są potrzebne 2 pary (w sumie 4 propki) śmigieł przeciwbieżnych, gdyż 2 silniki obracają się w prawo, a 2 w lewo,
  • trzeba kupić dużo par, gdyż i tak je złamiecie; jeden zapas to za mało, polecam od razu 4-6 kompletów.

4. ESC

ESC to elektroniczne regulatory prędkości obrotowej silników. Otrzymują sygnał z kontrolera lotu, a następnie odpowiednio dobierają napięcie, w celu zwiększenia lub zmniejszenia prędkości obrotowej silnika. Muszą być w stanie dostarczyć odpowiednie natężenie prądu. Jeśli przyjrzycie się specyfikacji silnika, zauważycie, że max current wynosi 15A. To oznacza, że tyle prądu musi dostarczyć w trybie ciągłym ESC. Przy wybieraniu ESC należy mieć zapas, dlatego regulatory dla tego typu silnika muszą mieć amperaż wynoszący co najmniej 25A.

Najbardziej popularnym wyborem jest zakup 4 osobnych ESC, z czego przynajmniej jeden musi być typu BEC. W skrócie oznacza to, że musi być w stanie zasilić płytkę kontrolera lotu. Sprowadza się to po prostu do niewielkiej różnicy w złączce.

ESC kupuje się osobno na wypadek awarii. Łatwo je wtedy wymienić. Dodatkowo, przy maksymalnym obciążeniu, prąd przepływający przez nie sumarycznie ma natężenie około 100A, co powoduje rozgrzanie się układów. Osobne ESC lepiej odprowadzają ciepło.

Ja podszedłem do tego jak Urban do pogrzebu Jaruzelskiego i kupiłem QBrain 4x 25A. Z dwóch powodów - niższa cena i łatwość podłączenia. Co się później okazało, wtyczki do podłączenia baterii trzeba lutować. Więc z tą łatwością trochę przestrzeliłem.

Qbrain4x25a

5. Bateria

Bateria musi spełnić trzy warunki:

  • zapewnić odpowiednią ilość prądu na założony czas lotu,
  • być wystarczająco lekka, żeby kopter ją uniósł,
  • zapewnić odpowiedni discharge rate, czyli amperaż<./li>

Kupiłem baterię o pojemności 3300mAh i amperażu 25C-50C (C = nominalna wartość natężenia prądu baterii, w tym wypadku 3300mA = 3,3A, czyli od 83A do 165A). 3S oznacza ilość "celi", czyli komórek akumulatora. Ma to znaczenie przy ładowaniu.

Wybór padł na Turnigy nano-tech 3300mAh 3S 25~50C.

Bateria ta ma złącza typu gold 4mm, więc należy pamiętać, żeby kupić takie do przylutowania, do ESC. Należy wyposażyć się także w rzep dwustronny, aby przymocować baterię do ramy.

6. Aparatura

Aparatura to wymyślna nazwa na pilot do koptera. Tańsze aparatury składają się z dwóch części:

  • aparatury z nadajnikiem - to ta duża część wyglądająca jak gamepad,
  • odbiornika - maleństwo z anteną podłączane do kontrolera lotu.

HK-T4AV2-M2

Drogie aparatury składają się z:

  • aparatury,
  • nadajnika działającego na określonym zakresie fal, np. 2,4GHz,
  • odbiornika,
  • akumulatora,
  • wyświetlacza LCD do telemetrii.

Graupner

Tutaj trzeba uważać, bo nie wszystkie są sprzedawane w zestawach i często czeka przykra niespodzianka po otworzeniu pudełka w domu.

Na początek wystarczy aparatura wyposażona w 4 do 7 kanałów. Ja zakupiłem FlySky FS-CT6B, gdyż jest jedną z tańszych, które posiadają opcję programowania.

Podsumowując:

W sumie: 1008 PLN

Zakupów dokonałem w większości, w sklepie HobbyKing, głównie ze względu na dobre ceny. Jest to chiński sklep z filią w Europie. Ja zamówiłem z oddziału europejskiego, ponieważ wysyłka kosztuje 7 Euro i czeka się na nią niecały tydzień.

International warehouse to innymi słowy oddział w Chinach. Ceny są jeszcze niższe, ale na wysyłkę czeka się nawet 2-3 miesięcy. Dodatkowo, dochodzi podatek VAT 23%. Cła nie doliczają, gdyż produkty modelarskie nie są nim objęte.

W części drugiej pokażę proces składania quada. W trzeciej części przejdziemy proces konfiguracji oraz wstępnego przygotowania do lotu.


Ilustracje

TurnigyHAL_585mm Graupner HK-T4AV2-M2 Qbrain4x25a TurnigyMultistar2213-980kV MultiwiiAndMegapirate TurnigyHAL_585mm

Autor wpisu

Jan Trzupek

Jan Trzupek