В предыдущей части я описывал источник своего вдохновения.
Теперь настала очередь рассказать как я проектировал квадрокоптер. В наших краях есть несколько моделистов, которые создали и успешно используют коптеры в коммерческих целях. Я нашел их на форуме Modelka. Но таких людей немного и обширного распространения идей квадрокоптеров пока нет. Зато на европейских и американских форумах уже есть много наработок в этой области. Есть и готовые решения как для развлекательных целей (например ar parrot drone) так и для коммерческих нужд. Цена квадрокоптера в сборе может колебаться от $200 до $5000 в зависимости от степени выполняемых задач. Идея купить готовый аппарат меня не очень интересовала, поскольку интересно было собрать самому и разобраться в тонкостях его работы. Заодно попрактиковаться в полетах на дешевой модели. Не очень хочется за 10 секунд разбить дорогую модель и заказывать потом новую за бешеные деньги.

Электроника.
Я нашел достаточно хороший американский проект AeroQuad. Ребята сделали несколько вариантов электроники и ведут open-source разработку прошивок. На сайте есть Wiki с подробной информацией по деталям, сборке, пайке, прошивке и т.д. За основу я взял бюджетный вариант AeroQuad на контроллере Arduino Mega и с платой расширения на которую устанавливаются инерционные датчики (гироскоп, акселерометр), магнитный компас и барометр. Прелесть этого решения заключается в том, что комплектующие достаточно доступны по адекватным ценам и есть хороший запас на развитие проекта. Платформа позволяет подключать видеокамеру с сервостабилизацией и наложением на видеосигнал некоторой информации с самого контроллера (высота, направление, расход энергии т.д.). Можно подключить GPS и реализовать автоматическое пилотирование по заданной траектории. Также есть возможность подключения датчиков расстояния и реализовать возможность автоматического взлета и посадки.
С электроникой определились. Теперь дело за механикой и шасси.

Конфигурация.
Для создания подъемной силы можно использовать множество вариантов конфигураций — от 3-х до 8-и двигателей, размещенных треугольником, крестом, звездой и даже соосно. Я выбрал Х-образную конфигурацию с четырьмя двигателями.

Рама.
Для установки двигателей я пытался использовать фанерную раму с Хоббикинга, она оказалась ненадежной и я от нее отказался. Позже отдельно отпишусь почему. Пришлось самостоятельно сделать другую раму. На радиорынке купил несколько кусков текстолита, а в строительном магазине алюминиевый профиль квадратного сечения. Несколько часов с лобзиком и дрелью и рама готова.

Двигатели.
Сейчас хобби-промышленность выпускает огромное количество бесколлекторных двигателей для разных типов моделей — авто, авиа, лодок и т.д. Какие использовать на квадрокоптере — это вопрос довольно сложный. Слишком много переменных. Основные характеристики — напряжение питания, сила тока в рабочем режиме и в пиках, размещение ротора, тип крепления, диаметр и длина вала, количество обмоток и витков на обмотках, количество оборотов на вольт. Я выбрал turnigy 2830, но это не самый лучший вариант. В отдельной статье опишу свой опыт работы с бесколлекторными двигателями.

Регуляторы хода.
Или ESC. У регуляторов тоже множество параметров и требований по совместимости, но с выбором меньше всего проблем. Основные параметры — рабочий ток, пиковый ток, возможность управления бесколлекторным двигателем. Я взял дешевый вариант — hobbyking 30A esc и программатор к нему. Пока что мне его вполне хватает.

Аккумуляторы.
Я взял пару аккумуляторов. Один малой емкости для питания микроконтроллера и один на 3Ач для питания двигателей. К аккумуляторам нужно зарядной устройство и источник напряжения. Я рассчитывал сэкономить на блоке питания и использовать автомобильную зарядку, но с ней не очень хорошо получается заряжать из-за особенностей её работы. Сейчас я держу дома старый свинцовый аккумулятор от источника бесперебойного питания и использую его для зарядка аккумуляторов квадрокоптера.

Всякая полезная мелочь.
Для соединения всей электроники между собой нужно бесчисленное количество переходников, соединителей, разъемов, проводов, термоусадки и др. Я дополнительно заказывал пачку 5мм буллет коннекторов для аккумулятора, пачку 3,5мм буллет коннекторов для подключения двигателей и регуляторов, несколько термоусадочных трубок для изоляции и газовую горелку для пайки контактов. Также мне понадобилось некоторое количество velcro стяжек для разборного крепления аккумуляторов и некоторых деталей, несколько десятков пластиковых стяжек 3М для жеского крепления проводов к раме. Нужен еще пенопласт или плотный поролон для зашиты некоторых частей коптера и пластиковые пищевые коробки для защиты электроники. Ну и скотч (всмысле липкая лента).



Ссылки на другие посты по теме:

Все посты про квадрокоптер: