Руководство для начинающих по FPV гонкам на квадрокоптерах с дронами: 16 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Если вы наткнулись на эту статью, то (надеюсь) вы заинтересованы в этом новом явлении, известном как полет FPV. Мир FPV - это мир, полный возможностей, и как только вы преодолеете иногда разочаровывающий процесс создания / полета FPV дрона в первый раз, преимущества намного перевешивают эти разочарования. Эта короткая статья знакомит новичка с основными аспектами FPV-полетов и с дроном в целом и дает вам хорошую базу знаний, из которой вы можете строить (буквально…).

Эта статья изначально была опубликована на dronetrest.com и размещена здесь с разрешения автора (кто это я!)

Шаг 1. Что такое FPV?

Итак, обо всем по порядку, FPV означает вид от первого лица. Короче говоря, вы устанавливаете камеру на летающий дрон, вы получаете прямую трансляцию с этой камеры через пару очков (или монитор), и вы управляете дроном через эту прямую трансляцию. FPV предлагает вам возможность увидеть свой мир с высоты птичьего полета - это совершенно новая точка зрения, которой вы просто не можете насытиться! Помимо того, что вы являетесь настоящим пилотом, это самый захватывающий опыт полета, с которым вы столкнетесь, и я не могу его больше продвигать. Вы чувствуете, что физически находитесь внутри дрона, как если бы вы были птицей, несущейся мимо деревьев, выступая и петляя по воздуху… хотя, конечно, вы твердо стоите ногами на земле.

Есть три основных типа полета FPV; фристайл, гонки и фотография, каждый из которых описан ниже.

FPV Freestyle (Фристайл FPV) Это тип полета FPV, с которым вы, скорее всего, сталкивались раньше, если наблюдали любой полет FPV на YouTube. Летит без ограничений по тому, куда лететь; вы можете летать низко, вы можете летать высоко и можете исследовать любое новое захватывающее место, которое найдете. Это арена, на которой вы можете выполнять трюки и сальто и впечатлять своими навыками любого зрителя! Фристайлисты - акробаты мира дронов, и им не нравится, когда их сдерживают такие вещи, как гоночные трассы, деревья или здания … Фристайл - это поиск лучших маршрутов через препятствия и вокруг них, выполняя при этом несколько сальто, чтобы отлично выглядеть для YouTube видео.

FPV Гонки

Никаких призов за угадывание - здесь группа пилотов FPV собирается вместе и участвует в гонках на своих дронах. Будет какая-то гоночная трасса, на которой будут сочетаться как естественные, так и искусственные препятствия (например, деревья, ворота и флаги). Тот, кто финишировал первым, побеждает. Это не обязательно связано со скоростью и мощностью, но на самом деле проверяет ваши рефлексы и маневренность. Здесь нужна большая точность …

Аэрофотосъемка

Опять же, это именно то, что написано на банке - это искусство фотографировать и снимать видео с высоты птичьего полета, о которой мы говорили ранее. Технология, используемая в дронах, позволила легко добраться до небес, и теперь обычные люди, такие как вы и я, могут любоваться потрясающими пейзажами с высоты. Тип дронов и оборудования, используемых в этом типе полета, сильно отличается от фристайла и гонок. Здесь плавный и легкий полет превалирует над скоростью и маневренностью, поскольку важна плавность съемки. С этой целью на дроне для аэрофотосъемки используются стабилизаторы камеры, а также высококачественная камера HD для получения плавного видео. Итак, это в двух словах - полет FPV. У вас есть дрон, вы прикрепляете к нему камеру и управляете им, просматривая прямую трансляцию. Простой. Теперь, если вам интересно, я собираюсь перейти к некоторым более техническим частям (но не слишком техническим!) Того, из чего состоит дрон.

Шаг 2: Как работает дрон (мультикоптер)

Это будет краткий раздел о «науке», лежащей в основе дронов. Во-первых, «дрон» - это технически нечто, что может летать автономно, но стало общим термином для всего летающего электронного оборудования. В увлечении FPV мы часто используем слово «квадрокоптер» или «мультикоптер». Мультикоптер - это транспортное средство с несколькими «роторами», то есть двигателями, и наиболее распространенный из них, который вы увидите в небе, - это квадрокоптер - мультикоптер с 4 двигателями.

Так как же управлять мультикоптером? Мультикоптер имеет 4 точки управления; крен, тангаж, рыскание и тяга. Если у вас есть опыт работы с самолетами / вертолетами, вы будете знать, что это такое, но для тех, кого вы не знаете, вот простое упражнение, чтобы разобраться с ними. Держите руку вверх ладонью к земле - теперь ваша рука является мультикоптером.

• Roll - качайте рукой из стороны в сторону - это ваш ролл.
• Шаг - наклоняйте руку вверх-вниз - это ваша подача.
• Рыскание - держа ладонь вниз, вращайте ha влево и вправо - это ваш рыскание.
• Thrust / Throttle - поднимите руку и получите толчок.

Вы используете эти 4 контрольные точки в тандеме друг с другом, чтобы ваш мультикоптер двигался в любом направлении. Он летает так же, как вертолет. Чтобы двигаться вперед, вам нужна комбинация шага и тяги.

Если вы хотите почувствовать полет FPV без риска разбить дрон, отличное место для начала - это симулятор полета FPV.

FPV - это не только для квадрокоптеров. FPV с использованием квадрокоптеров, безусловно, является самым популярным способом управлять FPV, но есть много пилотов с неподвижным крылом, которые прикрепляют камеры к более традиционным самолетам с радиоуправлением. Но в этом руководстве мы рассмотрим основы FPV с точки зрения квадрокоптера, поскольку это то, с чего большинство людей начинают.

Шаг 3: Сделайте свой собственный или купите готовый к эксплуатации?

Я выделил этому вопросу отдельный раздел, поскольку это очень важный вопрос; вы построите свой собственный квадрокоптер или купите готовый, готовый к полету (RTF) квадрокоптер FPV? Сразу скажу, что я предвзято отношусь к строительству - это не только хорошее развлечение, но и чувство успеха, когда вы поднимаете свой собственный квадроцикл в воздух. Это не означает, что покупать комплект RTF неправильно - вы можете получить несколько отличных комплектов, которые будут фантастически работать, и я уверен, что вы будете довольны своим решением.

Суть проблемы для меня в том, что вы вылетите - много, много раз. Некоторые из этих сбоев не приведут к каким-либо катастрофическим последствиям, и вам потребуется всего лишь заменить пару опор. Однако некоторые из этих сбоев (особенно когда вы начинаете набираться смелости!) Приведут к более серьезным повреждениям. Возможно, вам потребуется заменить мотор, видеопередатчик или полетный контроллер самого квадроцикла. В таких ситуациях, если вы не построили машину самостоятельно, вы не обязательно будете знать, как ее исправить. Поэтому вам, возможно, придется снова покупать весь комплект - это может очень быстро стать дорогим. Однако если вы построили его с нуля, вы знаете все тонкости работы квадроцикла и, следовательно, сможете определить проблему и довольно легко ее решить.

Итак, мой совет? Строить. Если это вам понравится, я перейду к перечислению анатомии дрона, и вы можете начать развивать эти знания о дронах …

Шаг 4: Анатомия гоночного дрона для FPV

Итак, давайте подробнее рассмотрим, из чего состоит дрон с квадрокоптером. Все основные компоненты типичного FPV дрона показаны на изображении выше.

Дрон FPV можно разбить на три основные «части»; система полета, система питания и система FPV.

• Система полета состоит из частей, которые заставляют квадрокоптер летать, таких как двигатели и контроллер полета.
• Система питания состоит из частей, которые обеспечивают питание вашего дрона, таких как аккумулятор и распределительный щит.
• Система FPV состоит из частей, используемых для видеопотока, включая камеру, видеопередатчик и очки.

Мы обсудим каждую из этих систем более подробно на следующих этапах.

Шаг 5: рамка

Перво-наперво, три системы на дроне должны быть прикреплены к чему-то, известному как рама. Это каркас дрона, который обеспечивает не только прочность мультикоптера в целом, но и окончательный вид дрона. Существует так много разных стилей и вариаций рам мультиротора, что невозможно сосчитать, но все они имеют одни и те же общие характеристики. Все они хотят быть как можно более сильными, но при этом как можно более легкими (поскольку это, очевидно, лучшая комбинация). Вот почему часто используют углеродное волокно, поскольку оно обычно прочное, но легкое.

Рамки также делятся на категории, но их размер. Когда я говорю о размере рамы, я имею в виду колесную базу, которая представляет собой длину диагонали (в мм) от середины одного мотора до середины мотора, расположенной прямо по диагонали к нему. Большинство кадров FPV имеют колесную базу 220 мм и меньше, поскольку технология становится все умнее и меньше.

Дополнительная литература: Полное руководство по покупке рамы для квадрокоптера FPV

Шаг 6: система полета

Система полета содержит все, что нужно мультиротору для полета. Сюда входят полетный контроллер, двигатели, электронные регуляторы скорости (ESC), радиоприемник и пропеллеры.

Система полета работает следующим образом:

• Пилот перемещает ручки на контроллере дистанционного управления, это передается на приемник по беспроводной сети.
• Приемник R / C отправляет команды джойстика пилоту на полетный контроллер.
• Контроллер полета интерпретирует эти команды и вычисляет, с какой скоростью должен двигаться каждый двигатель, и отправляет этот сигнал на ESC.
• ESC преобразует этот сигнал в напряжение, которое он отправляет на двигатель.
• Двигатель - это то, что создает тягу для движения дрона.

Этот процесс происходит сотни раз в секунду. Давайте рассмотрим каждый компонент более подробно.

Шаг 7: ПДУ и приемник

Радиоконтроллер - это устройство, которое пилот держит в руках с двумя джойстиками, которое используется для управления дроном. Радиоприемник - это небольшое электронное устройство, которое устанавливается на дрон (и подключается к контроллеру полета). Контроллер отправляет радиосигналы на приемник, а затем приемник передает информацию на полетный контроллер. Когда дело доходит до выбора пульта дистанционного управления и приемника, существует множество вариантов. Прямо сейчас радиостанции Frsky Taranis, безусловно, самые популярные в сообществе FPV.

Шаг 8: Контроллер полета

Как следует из названия, это оборудование управляет полетом, поэтому его можно рассматривать как «мозг» дрона. Контроллер полета принимает данные с двух входов и использует их, чтобы поддерживать устойчивость мультикоптера и управлять дроном. Эти два ввода данных поступают от датчиков, встроенных в контроллер полета, и от пилота через контроллер дистанционного управления. Датчики сообщают диспетчеру полета такие вещи, как ориентация и высота, а пилот сообщает диспетчеру полета, в каком направлении он хочет, чтобы мультикоптер двигался.

В зависимости от того, насколько глубоко вы хотите зайти, вы также можете настроить и запрограммировать свой полетный контроллер в соответствии с вашими точными характеристиками - точно так же, как в случае с гоночным автомобилем. Таким образом, вы получите от своего дрона все самое лучшее.

Дальнейшее чтение:

Руководство по покупке полетного контроллера FPV Racing

Шаг 9: Электронные регуляторы скорости (ESC)

ESC - это компоненты, которые принимают команды от полетного контроллера и преобразуют их в мощность для двигателей. ESC приказывает двигателю вращаться быстрее или медленнее в соответствии с инструкциями пилота. Таким образом, каждый двигатель имеет специальный ESC, поскольку каждый двигатель в любой момент времени движется с другой скоростью, чем другие.

Тип и размер ESC, который подходит для вашего дрона, зависит от того, какую систему питания вы используете и какие двигатели используете.

Дальнейшее чтение

Что следует учитывать при покупке регулятора скорости для вашего мультикоптера

Шаг 10: двигатели

Двигатели являются движущей силой мультикоптера и обеспечивают тягу (вместе с пропеллерами). Самая важная вещь, которую нужно знать о двигателях FPV для дронов, - это классификация двигателей.

У вас много разных двигателей разных размеров, но что они означают? Что ж, давайте в качестве примера возьмем двигатель ChaosFPV CF2205 2300Kv PRO. Это двигатель 2205 с номинальной мощностью 2300 кВ. Цифра 2205 относится к габаритам мотора; Двигатель имеет диаметр 22 мм и высоту статора 5 мм. Чем выше двигатель (больше высота статора), тем быстрее он может реагировать, в то время как двигатели большего диаметра дают больше крутящего момента и мощности, но реагируют медленнее. Номинальное значение KV определяется как число оборотов в минуту (об / мин) на вольт. Типичные двигатели с более низким KV лучше всего использовать с более крупными стойками.

Дальнейшее чтение:

Бесщеточные двигатели - как они работают и что означают цифры

Шаг 11: пропеллеры

Винты прикреплены к двигателям и обеспечивают необходимую тягу. На рынке представлено множество различных типов пропеллеров, от традиционных 2-лопастных пропеллеров до 5-лопастных. Опять же, пропеллеры называются стандартным образом, например: 5x3x3. Это просто означает, что у вас есть пропеллер 5 дюймов с шагом 3 дюйма и 3 лопастями.

Шаг 12: Энергетическая система

Система питания дрона состоит из частей, которые обеспечивают питание и подводят его ко всей электронике. В типичном квадрокоптере FPV всего два компонента: плата распределения питания (PDB) и аккумулятор.

PDB Плата распределения питания просто берет энергию от батареи и распределяет ее по соответствующим источникам. В простейшей форме это отдельная плата, к которой вы подключаете аккумулятор и к которой вы подключаете другие компоненты системы полета (например, ESC). Иногда PDB также включает в себя некоторые регуляторы напряжения, которые будут выдавать стабильные 5 или 12 В на выходе для питания другой вашей электроники. Вы также обнаружите, что полетные контроллеры также имеют встроенную PDB, что означает, что вы подключаете батарею (и ESC) непосредственно к полетному контроллеру. Чтобы узнать больше, проверьте

Батарея

Теперь мы переходим к компоненту, который обеспечивает питание вашего мультикоптера - батарее. Дроны обычно питаются от литий-полимерных (LiPo) батарей, которые состоят из нескольких «ячеек». Каждая ячейка имеет напряжение 3,7 В, и, добавляя больше ячеек, вы добавляете больше напряжения. Например, батарея с 3 ячейками (обозначенная как 3S) имеет напряжение 11,1 В. Как упоминалось в разделе «Двигатели», скорость вращения двигателя напрямую связана с подаваемым напряжением. Итак, чтобы ваш мотор вращался быстрее, вам нужно больше напряжения. Однако, к сожалению, вы не можете просто разрядить аккумулятор из 10 ячеек в своем дроне, чтобы он работал быстрее - при выборе подходящего аккумулятора всегда существует точный баланс между весом и мощностью.

Дополнительная информация: LiPo батареи - как выбрать лучшую батарею для вашего дрона.

Шаг 13: Система FPV

Система FPV состоит из камеры, видеопередатчика, который транслирует видеосигнал обратно на ваши видеочасы на земле. Чтобы понять систему FPV, самая простая аналогия - подумать о том, как работает телевидение, поскольку это почти то же самое, только в гораздо меньшем масштабе. На вашем дроне есть камера, которая снимает видео. Этот сигнал отправляется на видеопередатчик, который передает сигнал по беспроводной сети (как в телестудии). Очки FPV на вашем квадрокоптере похожи на телевизор, который принимает сигнал. Но если быть точным, видеоприемник улавливает сигнал и отображает его на экране внутри очков. Большинство очков FPV имеют встроенный видеоприемник или их можно подключить через отсек для модулей.

Камера FPV

Камера FPV, пожалуй, самый важный компонент любого дрона FPV, поскольку это часть оборудования, с помощью которой вы переноситесь на платформу FPV. Камеры FPV начинались как камеры видеонаблюдения, но по мере развития хобби многие производители создают специальные камеры, специально разработанные для FPV. Это означает, что камеры FPV разработаны так, чтобы иметь минимально возможную задержку (время, необходимое для захвата кадра и его отправки вам). Однако большинство камер FPV НЕ обеспечивают вывод HD, так как это увеличивает задержку передачи, что губительно для полета FPV. Когда вы путешествуете со скоростью более 80 миль в час, каждая миллисекунда задержки имеет значение.

Шаг 14: передатчик видео (VTX)

Без видеопередатчика, подключенного к вашей камере, камера совершенно бесполезна. Это компонент, который передает видеосигнал с камеры по беспроводной сети обратно на ваши очки FPV на земле.

Передатчики FPV бывают разных размеров, мощностей и функций, но в основном они классифицируются по мощности передачи (в милливаттах, мВт). Двумя основными мощностями являются передатчики 25 мВт и 200 мВт - 200 мВт наиболее распространены среди FPV-полетов.

Вы также должны отметить, что существуют некоторые правила относительно того, сколько мощности вы можете использовать с вашим передатчиком FPV. В пределах ЕС максимальная мощность, которую вы можете использовать на законных основаниях, составляет 25 мВт. Если вы хотите использовать более высокую мощность передачи сверх этого, вам необходимо получить разрешение на это.

Дополнительная литература: все, что вам нужно знать о передатчиках видео FPV

Направляющая антенны FPV

Шаг 15: очки FPV

Вы просматриваете прямую видеотрансляцию со своего дрона в очках FPG. Технически видеоприемник принимает сигнал, а экран внутри очков отображает его. Но в настоящее время приемник FPV встроен или прикреплен практически к каждому FPV-очку, поэтому мы обычно считаем это единым целым.

Прямая трансляция видео отображается на маленьком экране внутри очков, и, как и в виртуальной реальности, вы видите то, что видит камера, и переноситесь в небо! Как и в случае с любым другим компонентом в конструкции мультикоптера, существует множество различных типов, стилей и марок очков FPV. Если у вас есть средства, вы можете выбрать действительно высококачественную пару с великолепным качеством экрана, двумя приемниками для лучшего приема и специальными функциями, такими как возможность DVR (что означает, что вы можете записывать то, что видите). Тем не менее, вы также можете заполучить очень прочные очки за небольшие деньги, которые отлично справятся со своей работой для новичка.

Дополнительная информация: Руководство по покупке очков FPV

Шаг 16: Подведение итогов

Таким образом, полет FPV - это просто полет вашего FPV дрона с прикрепленной камерой, в то время как вы смотрите живые кадры и соответственно пилотируете свой дрон. Вы можете принять участие в этом занятии в одиночку (хотя, если вы новичок, рекомендуется пойти с опытным пилотом) или в группе. Вы можете установить свой собственный гоночный курс и соревноваться друг с другом, чтобы узнать, кто лучший пилот FPV. Это дает вам совершенно другой взгляд на мир вокруг вас и позволяет развить новый навык, одновременно погружаясь в отличный опыт.