Лучший квадрокоптер из ПВХ: 16 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

Если вы новичок и ищете квадрокоптер, который поможет вам замочить ноги в царапинах, или вы немного более опытны и просто ищете дешевую и надежную раму, не ищите ничего, кроме Ultimate PVC Quadcopter! Это 450-миллиметровая рама, которая чрезвычайно дешева, стоит около 12 долларов за все оборудование, и к тому же чрезвычайно прочна, моя выдерживает десятки сбоев, близких к полной, и всего лишь пара сломанных пропеллеров! Электроника на 100% защищена, либо внутри рукавов из ПВХ, либо под кожухом из лексана, что означает 1: вам никогда не придется заменять какие-либо электронные компоненты и 2: у вас будет самый летающий (без каламбура:)) выглядящий самодельный квадрокоптер. около! Эта инструкция покажет вам процесс создания этого квадрокоптера и как сделать его самостоятельно!

Шаг 1. Введение и дизайн

В детстве я любил играть с трубками и соединителями из ПВХ и использовать их для создания всего, что я мог вообразить. Много лет спустя я получил на Рождество небольшой дрон, который был очень забавным, но имел камеру с очень низким разрешением и короткое время полета. Я хотел купить более профессиональный дрон, но, будучи второкурсником средней школы, я никак не мог себе это позволить. Я решил сконструировать свой собственный квадрокоптер, чтобы он был достаточно мощным, чтобы поднимать приличную камеру, иметь более разумное время полета и, что самое главное, был экономичным. Из-за моего детского опыта работы с трубами из ПВХ я пришел к выводу, что их можно использовать для создания простой и прочной рамы квадрокоптера. Я начал делать несколько набросков и прототипов каркасов и в конце концов закончил с дизайнами, указанными выше.

В этой раме используется ПВХ Schedule 21 диаметром 1 дюйм, потому что она имеет тонкие стенки, что делает ее значительно легче, но такая же прочная, как и другие трубы того же размера, и диаметром 1 дюйм. Она достаточно широка, чтобы разместить внутри часть электроники. красивый, чистый вид. Возможность защиты электроники внутри рамы является основным преимуществом конструкции этого квадрокоптера, так как она экономит мне деньги и неудобства, поскольку мне не нужно заменять какие-либо сломанные детали в случае аварии. Для пластин для электроники и козырька я использовал поликарбонат Lexan из-за его прочности, легкости и прозрачности для эстетики. Дизайн и выбор материалов для этого квадрокоптера основаны на том факте, что я считаю, что мастеринг может быть формой искусства, и что эстетика так же важна, как и даже дополняет функциональность. На мой взгляд, этот квадрокоптер сочетает в себе идеальное сочетание простоты и сложности. Электроника, спрятанная в рукавах из ПВХ, делает квадрокоптер элегантным и простым, но оставление проводов, видимых под прозрачным лексановым кожухом, подчеркивает истинную сложность его дизайна.

Теперь, без лишних слов, приступим к строительству!

Все рисунки и схемы были созданы мной либо на бумаге, либо в Adobe Illustrator для iOS.

Шаг 2: что вам понадобится

Вот что я использовал для создания этого квадрокоптера. Я разбил его на части, необходимые для рамы и системы питания, а также на необходимые инструменты. Рамка:

• Труба ПВХ 1”, график 21
• Крестовый соединитель 1”из ПВХ
• Лист лексана 8 x 10 дюймов
• 6 x 32 3 дюйма, 4 винта с крестообразным шлицем
• 6 x 32 куполообразных гаек x 4
• Нейлоновые стопорные гайки M6 x 4
• Шайбы M6
• Винты M3
• Нейлоновые стойки 1 дюйм x 4
• Застежки-молнии
• Двусторонняя лента из вспененного материала
• скотч
• Лента на липучке и клейкие квадраты на липучке
• 4-дюймовая муфта из ПВХ для шасси

Система питания:

• Бесщеточные двигатели Aerosky 980kv x 4
• Hobbywing 20A ESC x 4
• KK2.1.5 Контроллер полета
• Комбинированный передатчик и приемник Flysky FS-CT6B
• Turnigy Nanotech 2200 mAh 45-90c 3s липо аккумулятор
• Зарядное устройство imax B6 lipo
• Сигнализация напряжения батареи Lipo
• Gemfan 10-дюймовые медленные пропеллеры (возьмите больше 4, потому что вы сломаете некоторые)
• Силиконовый провод 10 и 12 калибра
• Разъемы XT60 x не менее 5 пар
• Пулевые коннекторы 3,5 мм - не менее 12 пар
• провода сервопривода папа-папа - не менее 5
• Термоусадочные трубки
• Проволочная оплетка (необязательно)
• Разъем JST (опционально)

Инструменты:

• Резак для труб ПВХ
• Электрическая дрель
• Шестигранный ключ
• Кусачки / стриппер
• Паяльник и припой
• Тиски Grip
• Ножовка
• Тепловая пушка или плита
• Балансир винта
• Клей-пистолет
• Фломастер или фломастер

Шаг 3: Сборка рамы: выравнивание опор двигателя

На первом этапе сборки рамы нам нужно сделать место для установки двигателей. Я сплющил концы трубы, чтобы моторы могли крепиться к рычагам на плоской поверхности. Для рук я разрезал трубу из ПВХ на четыре сегмента по 8 1/2 дюймов. Затем я обозначил линию вокруг трубы на расстоянии 2 дюйма от конца. Я нагрел трубу над плитой, удерживая над горелкой только отмеченную мною 2-дюймовую область, пока этот конец не станет мягким и податливым. Пока труба была еще горячей и мягкой, я сплющил ее с помощью разделочной доски, выровняв край трубы. разделочную доску с помощью шнура, полученного ранее, и надавливая на нее, пока она не остынет и снова не станет жесткой. Я повторил этот процесс для трех оставшихся рук.

Шаг 4: Сборка рамы: пластины из лексана

Чтобы установить и защитить полетный контроллер и приемник, а также удерживать раму вместе, квадрокоптеру нужна система центральных пластин. Я разрезал лист Lexan размером 8 x 10 дюймов на два круга диаметром 4 1/2 дюйма и 4 1/4 дюйма, которые служили нижней и верхней пластинами, соответственно. Нижняя пластина используется в качестве платформы для установки контроллера полета. и ствольная коробка, а верхняя пластина представляет собой крышку для их защиты. Каждая пластина имеет 4 отверстия, просверленных в виде X, так что четыре винта 6 x 32 могут проходить через все 4 рычага и через обе пластины, чтобы скрепить все вместе. Пластины разделены нейлоновыми стойками диаметром 1 дюйм, через которые также проходят винты 6 x 32. Винты закреплены на верхней пластине куполообразными гайками.

Шаг 5: Сборка рамы: крепления двигателя сверления

Теперь, когда крепления двигателя сплющены и пластины Lexan установлены, пора просверлить отверстия для винтов двигателя. Я использовал крестовину для крепления двигателя, которая соответствовала схеме отверстий на моих двигателях, чтобы отметить, где должны быть отверстия. Отметив отверстия маркером, я просверлил два отверстия на расстоянии 19 мм друг от друга для винтов и 1 большое отверстие между ними для зазора вала двигателя.

Шаг 6: Изготовление шасси

Всегда хорошо иметь что-нибудь, на что можно посадить квадрокоптер. Для своего я сделал шасси из 4-дюймовой муфты из ПВХ. Я использовал ножовку, чтобы разрезать муфту на четыре полосы шириной примерно 3/4 дюйма, а затем положил эти полосы в кастрюлю с кипящей водой примерно на тридцать секунд, чтобы размягчить. их. Я вынул их и вручную придал им опоры. Я прикрепил шасси к рукам квадрокоптера с помощью стяжек. Пока это шасси работает очень хорошо и очень упруго, что помогает поглощать удары при жестких посадках.

Шаг 7: Система питания: обзор

Теперь, когда рама готова, мы переходим к системе питания квадрокоптера. Система питания состоит из двигателей, электронных регуляторов скорости (ESC), жгута проводов, полетного контроллера, передатчика, приемника и аккумулятора. Как показано на схеме выше, двигатели подключаются к ESC, ESC подключаются к жгуту проводов, а жгут проводов подключается к батарее. Передатчик (TX) отправляет сигнал по беспроводной сети на приемник (RX), который отправляет этот сигнал на полетный контроллер через штекерные провода сервопривода. Контроллер полета преобразует этот сигнал и отправляет его в ESC через серво провода ESC. Затем ESC преобразуют этот сигнал в электрические импульсы, которые проходят через фазные провода двигателей и вращают двигатели. Теперь, когда мы знаем, как все работает, мы можем приступить к работе с энергосистемой.

Шаг 8: двигатели и регуляторы скорости

Мы должны подготовить двигатели и ESC для подключения друг к другу и к жгуту проводов. Я припаял штекерные 3,5-миллиметровые коннекторы к каждому из проводов двигателя, чтобы они могли подключаться к ESC, и запечатал их термоусадкой. Я сделал небольшой паяльник, просверлив отверстия в деревянной доске, чтобы удерживать соединители пули во время пайки. Я прикрепил моторы к опорам мотора оружия винтами M3 и прикрутил их шестигранным ключом.

Поскольку ESC поставляются с уже установленными гнездовыми коннекторами, я просто припаял штекерные разъемы XT60 к концу батареи (красный и черный провода) каждого ESC, чтобы его можно было подключить к жгуту проводов.

Шаг 9: Установка жгута проводов и электроники

Жгут проводов

Одним из наиболее важных электрических компонентов является жгут проводов или разветвитель аккумуляторной батареи. Это распределяет питание от батареи на все четыре регулятора скорости и двигатели. Чтобы сделать жгут проводов, я припаял набор (я имею в виду пару красно-черных проводов как набор) проводов 10-го калибра к штекеру XT60 и зачистил другой конец проводов примерно на полдюйма. Затем я отрезал и снял четыре комплекта проводов 12-го калибра и припаял их к набору проводов 10-го калибра. Я припаял женские разъемы XT60 к концам проводов 12-го калибра и изолировал все термоусадочной изоляцией. Я также добавил соединитель JST к жгуту проводов для дополнительного провода питания на тот случай, если я захочу добавить в будущем любую другую электронику, такую как оборудование FPV или светодиодные фонари. «горячий» конец, или сторона, с которой будет течь мощность. Штекерные разъемы используются на противоположных концах, куда будет поступать питание. Также не забудьте надеть термоусадочную пленку на провода перед тем, как паять на них разъемы XT60. Если вы забудете об этом, вам, возможно, придется отсоединить разъем, надеть термоусадочный элемент и снова припаять разъем, что может быть настоящей болью. Поверьте мне, я знаю. Установка электроники После изготовления жгута проводов я подключил двигатели к ESC, подключил ESC к жгуту проводов и поместил ESC и жгут проводов внутрь каркаса трубы. Я также просверлил отверстия в рычагах для вывода разъема аккумуляторной батареи от жгута проводов и проводов сервопривода ESC. Чтобы предотвратить перегрев ESC внутри рамы, я просверлил три отверстия в рычагах рядом с креплениями двигателя, чтобы они служили вентиляционными отверстиями для охлаждения ESC. Воздух, выталкиваемый пропеллерами, будет проходить через отверстия в трубу для охлаждения электроники. Я также просверлил отверстие под креплением двигателя, чтобы быть точкой входа внутрь трубы для подключения фазных проводов двигателей к ESC.

Шаг 10: Подключение полетного контроллера и приемника

Я установил полетный контроллер и приемник на нижнюю пластину из лексана с помощью двусторонней ленты из вспененного материала. Лента из пеноматериала отлично удерживает компоненты и фильтрует вибрации до того, как они достигнут полетного контроллера. Затем я подключил сервоприводы ESC к контроллеру полета.

Чтобы подключить провода ESC к полетному контроллеру, возьмите провод сервопривода от каждого ESC и подключите его к соответствующим контактам на полетном контроллере. Например, передний левый двигатель - это двигатель 1, поэтому провод сервопривода ESC от этого двигателя подключается к первому набору контактов на правой стороне платы. Провод сервопривода ESC двигателя 2 подключается ко второму набору контактов, двигатель 3 - к третьему, а двигатель 4 - к четвертому. На полетном контроллере KK2 имеется 8 наборов контактов для серво проводов ESC, но поскольку это квадрокоптер только с 4 двигателями и ESC, будут использоваться только первые 4 набора контактов.

Двигатель 1 = передний левый, двигатель 2 = передний правый, двигатель 3 = задний правый, двигатель 4 = задний левый

Затем я подключил каналы приемника к каналам полетного контроллера. На контроллере полета KK2 контакты приемника находятся на левой стороне платы, а контакты канала - это элероны, руль высоты, дроссельная заслонка, руль направления и вспомогательные в указанном порядке, спереди назад на плате. Я подключил соответствующие каналы между полетным контроллером и приемником с помощью серво проводов папа-папа.

Совет: контакты, расположенные ближе всего к внутренней части платы управления полетом, являются сигнальными контактами, поэтому белые / желтые провода должны подключаться к ним.

Шаг 11: Программирование полетного контроллера

УБЕДИТЕСЬ, ЧТО ДЕЛАТЬ ЭТОТ ШАГ БЕЗ ВИНТОВ

Перед полетом необходимо запрограммировать и откалибровать полетный контроллер. Это один из самых простых шагов, но потенциально может быть самым опасным. Перед настройкой полетного контроллера всегда проверяйте, не установлены ли пропеллеры, чтобы избежать травм. На плате KK2 первое, что нужно сделать - это проверить приёмник. Это гарантирует, что каждая ручка на передатчике изменяет правильное значение на контроллере полета. Если вы обнаружите, что вход джойстика производит обратный выход на контроллере (например, левый стик на стике элеронов отображается как вход правого элерона на полетном контроллере), вы можете изменить этот канал на передатчике.

Далее следует выбор схемы двигателя. Перейдите в главное меню KK2 и выберите «Load Motor Layout». Поскольку у этого дрона 4 двигателя, 2 из которых спереди и 2 сзади, выберите «Режим QuadroCopter X». Затем полетный контроллер покажет схему двигателя и направление, в котором они должны вращаться. Двигатель 1 спереди слева должен вращаться по часовой стрелке, двигатель 2 - против часовой стрелки, двигатель 3 - по часовой стрелке, а двигатель 4 - против часовой стрелки.

Затем откалибруйте ESC.

1. Отключите аккумулятор и выключите передатчик.
2. Полностью нажмите на дроссельную заслонку на передатчике, когда он выключен.
3. Включите передатчик
4. Подключите аккумулятор к квадрокоптеру
5. Сразу нажмите и удерживайте кнопки 1 и 4 на плате KK2
6. Как только на экране отобразится «Throttle Passthrough», полностью опустите дроссельную заслонку на передатчике, продолжая удерживать кнопки 1 и 4.
7. ESC издадут звуковой сигнал, показывая, что все 4 ESC откалиброваны.

Затем проверьте направление вращения двигателя. Для этого включите и включите квадрокоптер, подключив аккумулятор, включив передатчик и переместив ручку газа в правый нижний угол. Плата издаст звуковой сигнал, указывающий на то, что квадроцикл поставлен на охрану, а это означает, что моторы могут свободно вращаться. Опять же, УБЕДИТЕСЬ, ЧТО ГРЕБНЫЕ ВИНТЫ ВЫКЛЮЧЕНЫ. Увеличьте дроссельную заслонку и посмотрите, в каком направлении вращаются моторы. На этом этапе может помочь приклеить кусок ленты сбоку от двигателей. Моторы должны вращаться согласно схеме расположения моторов. Если двигатель вращается в неправильном направлении, просто отключите и переключите любые два коннектора на фазных проводах двигателя, которые подключаются к ESC, и вращение двигателя изменится на противоположное.

Наконец, откалибруйте акселерометр платы.

1. Положите квадрокоптер на ровную поверхность.
2. Перейдите в главное меню платы KK2 и выберите «Калибровка ACC».
3. нажмите продолжить и позвольте плате откалибровать себя

Теперь полетный контроллер откалиброван и готов к полету!

Шаг 12: балансировка гребных винтов

Мы почти закончили, но перед установкой гребных винтов их нужно сбалансировать. Балансировка пропеллеров дает много преимуществ, таких как увеличенный срок службы двигателя, "желе" или видео без искажений и даже более тихий квадрокоптер. Поскольку многие балансиры стоят дорого, я решил создать свой собственный. Мой балансир стойки состоит из деревянной рамы дюбеля, нескольких неодимовых магнитов и «балансира стойки для пальцев», который я купил за пару долларов на Amazon. Деревянная рама имеет две стрелы высотой около 6 дюймов, что позволяет устанавливать на нее гребные винты диаметром до 12 дюймов. На концах стрелы два неодимовых магнита приклеены к раме горячим способом. Балансир винта на кончике пальца помещается между магнитами, касаясь только одного из них, но удерживается на месте за счет магнитной силы другого, в результате чего получается чрезвычайно чувствительный и точный балансир винта.

Балансирующие лезвия

1. Зажмите пропеллер с помощью балансира стойки на кончике пальца.
2. Поместите балансир и пропеллер между двумя магнитами и установите пропеллер горизонтально.
3. Какая бы сторона опоры ни падала, это тяжелая сторона, поэтому на противоположное лезвие следует наклеить ленту, чтобы сбалансировать ее.
4. Снова поместите лезвие горизонтально и, если лезвие упадет в сторону, удалите или примените ленту соответственно. Пропеллер сможет оставаться в горизонтальном положении, когда лопасти уравновешены.

Балансировка концентратора

1. Установите пропеллер вертикально между двумя магнитами.
2. Независимо от того, какая сторона падает, это тяжелая сторона ступицы, и на противоположную сторону ступицы следует добавить горячий клей, чтобы сбалансировать ее.

Если гребной винт может оставаться в том положении, в котором он находится, и не упасть, значит, он правильно сбалансирован и готов к установке.

Шаг 13: Установка гребных винтов

Последний шаг перед полетом - установка пропеллеров. По схеме расположения двигателей я установил на двигатели, вращающиеся по часовой стрелке, пропеллеры по часовой стрелке и наоборот. На гребных винтах по часовой стрелке рядом с размером и шагом (например, 1045R) напечатана буква «R», а на гребных винтах против часовой стрелки - нет. Я установил два зеленых пропеллера спереди и два белых сзади, чтобы помочь мне отслеживать ориентацию квадрокоптера.

Вместо того, чтобы использовать стандартные колокола, которые идут в комплекте с двигателями, для удержания пропеллеров (с таким же успехом вы можете выбросить их, потому что они БУДУТ оторваться в полете и привести к аварии), я закрепил пропеллеры нейлоновыми контргайками. Стопорные гайки имеют внутри специальное нейлоновое кольцо, которое гарантирует, что пропеллеры никогда не оторвутся во время полета. Чтобы затянуть контргайки, я использовал тиски. Под контргайками я установил шайбу, чтобы более равномерно распределять давление гайки на гребной винт.

Рама собрана, электроника установлена, полетный контроллер запрограммирован, пропеллеры сбалансированы и готовы, так что остается только одно. Снять!

Шаг 14: Аварийный сигнал батареи и напряжения

Батарея удерживается на нижней стороне квадрокоптера с помощью липучки, которая зажата между нижней пластиной Lexan и поперечным соединителем из ПВХ.

Сигнализатор напряжения батареи прикреплен к раме с помощью клейкого квадрата на липучке. Перед взлетом подключаю балансировочный разъем аккумулятора (белый разъем) к сигнализатору напряжения аккумулятора. Как только во время полета напряжение батареи упадет ниже 10 В, сработает сигнализация, и я должен приземлиться.

Шаг 15: Взлет

Если вы новичок в полете, не бойтесь! Вот краткое руководство о том, как взлетать и многое другое с вашим новым квадрокоптером.

1. Подключите аккумулятор и сигнализацию напряжения и включите передатчик.
2. Включите квадрокоптер, переместив ручку газа (левый джойстик на большинстве передатчиков) в нижний правый угол.
3. Медленно увеличивайте газ до тех пор, пока квадрокоптер не окажется на высоте нескольких дюймов от земли, затем немедленно приземлите его. Поздравляю! Вы выполнили прыжковый тест.
4. Продолжайте подпрыгивать, пока не почувствуете себя комфортно в воздухе.
5. Подпрыгивайте выше и с каждым разом оставайтесь в воздухе все дольше и дольше.
6. Во время прыжка также почувствуйте власть рыскания, тангажа и крена.
7. Потренируйтесь перемещать квадрокоптер вперед, назад, влево и вправо во время зависания.
8. После того, как вы опустите базовые движения, потренируйтесь использовать джойстик рыскания и контролировать свои движения руля направления.

Что бы вы ни делали, не выставляйте напоказ и не пытайтесь делать то, в чем вы не уверены. Со временем ваши элементы управления станут для вас второй натурой, но пока просто придерживайтесь основ, чтобы избежать сбоев.

Шаг 16: Заключение

В заключение могу с уверенностью сказать, что я достиг своей цели по созданию экономичного, надежного квадрокоптера с разумным временем полета! Эта сборка обошлась мне всего в 300 долларов (вероятно, даже меньше, без необходимости покупать детали для прототипирования), что чрезвычайно дешево по сравнению с большинством других дронов такого размера на рынке. С этой настройкой я могу получить около 11 минут полета, что является огромным улучшением времени полета моего предыдущего дрона. Рама также оказалась чрезвычайно прочной и выдержала бесчисленное количество столкновений, некоторые почти на полной скорости врезались в сторону моего дома или прямо в землю после попытки переворота, единственное повреждение - пара сломанных пропеллеров. Для аэрофотосъемки и видео этот квадрокоптер может легко носить с собой видеокамеру, которая висит на моем лотке для самостоятельной работы, состоящем из библиотечной карты с прикрепленным к ней креплением для камеры. Этот квадрокоптер позволил мне сделать фотографии, показанные выше.

У меня не было много больших проблем или серьезных ошибок во время этого проекта, так как я в значительной степени просто придумал дизайн и продолжал улучшать его, пока он не стал настолько хорош, насколько я мог его сделать. Тем не менее, я узнал несколько вещей, которыми хотел бы поделиться с вами, чтобы помочь вам избежать возможных проблем в будущем.

1. Не покупайте самые дешевые вещи, которые только можете найти

Поговорка «вы получаете то, за что платите», действительно приходит на ум прямо сейчас. Не покупайте самые дешевые вещи, потому что все это заставит вас потратить больше денег позже. Например, я начал с супер дешевого паяльника за 8,99 долларов, думая, что это сэкономит мне деньги, только для того, чтобы мне пришлось покупать новый, более дорогой паяльник позже, когда дешевый перестанет работать.

2. Не будьте перфекционистом

Хотя может показаться, что абсолютное совершенство необходимо для создания хорошего квадрокоптера, поверьте мне, весь перфекционизм заставит вас потратить дополнительные деньги, потратить больше времени на завершение сборки и доставить вам ненужный стресс. Конечно, быть абсолютно точным и идеальным со всем - это хорошо, но квадрокоптеры достаточно умны, чтобы летать отлично, даже если ваша сборка просто «достаточно хороша».

3. Не торопитесь

Создание квадрокоптера - это очень увлекательное занятие, но убедитесь, что вы не слишком взволнованы и не прыгаете слишком рано. Сначала тщательно спланируйте свою сборку, чтобы в конечном итоге не купить тонну деталей, которые могут даже не понадобиться в долгосрочной перспективе. (однако, если вы не создаете прототип, покупка деталей, которые вы не будете использовать в конечном продукте, неизбежна)

4. Держитесь там

Создание дрона с нуля - определенно непростая задача, и временами вы можете просто сдаться, но, пожалуйста, не делайте этого. Проведите исследование, попросите помощи в Интернете, если вы запутались, сделайте перерыв, но что бы вы ни делали, не сдавайтесь, потому что нет ничего более полезного, чем увидеть, как что-то, что вы построили, парит прямо у вас на глазах.

Спасибо за прочтение

Я очень ценю, что вы заглянули, чтобы прочитать это руководство, и я надеюсь, что оно вдохновило вас на создание этого дрона или даже на создание собственного! Если у вас есть вопросы, задавайте их в комментариях ниже!

Счастливого полета!

Первый приз конкурса дронов 2016