Неорганический полимерно-кристаллический стратегический беспилотный мультироторный летательный аппарат или квадрокоптер за 10.000р.

Категорически приветствую уважаемых читателей муськи и представляю мультиобзор комплектующих для постройки квадрокоптера. Хотя на мультиобзор это возможно и не потянет и больше похоже на приключения новичка, шагнувшего в мир радиоуправляемых игрушек моделей. Но, тем не менее, мое повествование укладывается в правила сайта и есть огромное желание поделиться впечатлениями от приобретения. Кому это покажется интересным, прошу под кат.

Чуть больше года прошло с тех пор, как я приобщился к покупкам в зарубежных интеренет-магазинах. Все необходимое (лампочки, телефоны, планшеты, батарейки, фонарики, зарядники) уже было куплено(и частично продано) и все последние приобретения были сделаны либо по различным акциям(за копейки) либо по хвалебным обзорам опубликованной на любимой нами Муське.

Все началось с того, что захотелось полетать на радиоуправляемом вертолете, типа WLtoys V911, но что-то удерживало от покупки. Уж слишком игрушечным он мне казался, хотелось чего-то серьезного. Примерно в Сентябре месяце, читая очередной обзор квадрика, кто-то из комментаторов выложил ссылку на youtube с видео, снятом с борта квадрокоптера с FPV. И вот тут я понял, что я хочу.

Совместно с жабой было решено собрать максимально бюджетный квадрокоптер, но с возможностью дальнейшего наращивания системы – FPV, видеосъемка, GPS и т.д.
Теперь немного теории. Строить решил X-образный вариант квадрокоптера, просто потому, что мне такой вариант больше по душе. Блок схема электрооборудования:


Силовая установка состоит из аккумулятора, регулятора оборотов и моторов. Здесь должно соблюдаться следующее условие: Aм<Aр<Aа, где
Aм – максимальный суммарный ток моторов,
Aр – максимальный ток регулятора,
Aа – максимальный ток аккумулятора.

Например, максимальный потребляемый ток мотора 20А, ток регулятора 25-30А, ток аккумулятора 120-150А.

Подбор комплектующих начал с чтения профильных форумов и изучения HobbyKing, с которым на тот момент я уже был знаком, поскольку приобретал LSD аккумуляторы AA и AAA типоразмеров. Для расчетов пользовался калькулятором мультироторных систем http://rc-calc.com — по этой ссылке расчет именно той конфигурации квадрика, которая присутствует на видео в конце обзора. Покупки делал частями по 1000-3000р., за исключением очков для полетов FPV. По мере совершения покупок несколько раз менялся состав комплектующих — искал наиболее выгодные цены, в итоге получил такой набор:

1. Рама X525 V3 наиболее выгодный вариант цены найден на eBay $20.98 + $2(доставка)

2. Выбор полетного контроллера остановил на Hobbyking KK2.0 — $27.95 (со скидкой по Buddy коду)
2.1 ESC (регулятор оборотов) бюджетный вариант 4в1 — Q Brain 4x25A (2-4S 3A SBEC) — $28.91 (со скидкой по Buddy коду)
2.2 Карта программирования регулятора оборотов TURNIGY BESC Programming Card — $6.91 (со скидкой по Buddy коду) + $6.99 доставка (п.2, п.2.1, п.2.2)

3. 4 бесколлекторных мотора HP2812 880KV — $51.48
3.1 2 пары запасных подшипников — $1.98
3.2 2 запасных вала — $2 (которые потерялись за время доставки)
3.3 10 стопорных колец для вала — $1
3.4 10 пар коннекторов Ф3.5mm типа банан для подключения моторов к ESC – $3.99 + доставка $4.19 (п.3, п.3.1, п.3.2, п.3.3, п.3.4)

Поскольку моторы комплектовались цанговыми пропадаптерами, то посчитал разумным их не использовать и заказал Prop adapter w/ Steel Nut M6x3.2mm shaft 4шт. за $7.16

4. Аккумулятор Turnigy 3300mAh 4S 30C — $27.16 (со скидкой по Buddy коду) – накопленные баллы + 5.81 доставка

Позже был докуплен Turnigy 5000mAh 4S 25C — $47.10 с доставкой

5. Пропеллеры 8x4.5 – 2 комплекта — $1.24x2 = $2.48 + доставка $3.99

6. Пропеллеры 9x4.7 – 2 комплекта — $3.02x2 = $6.04
6.1 Пропеллеры 10x4.5 – 2 комплекта $2.65x2 = $5.30
6.2 Пропеллеры 10x4.5 – 2 комплекта $2.65x2 = $5.30 + доставка $9.99

Зачем так много пропеллеров? Ну, во-первых это расходный материал, а во-вторых нужно было определиться с размером. Теоретический расчет в калькуляторе это одно, на практике может быть другое. Например, при установке пропеллеров со слишком большой тягой могут перегреться и выйти из строя моторы.

Долго не мог определиться с аппаратурой управления. Изначально хотел заказать 9-и канальную Turnigy 9X — $60, но стоимость доставки почти в $40 не расположила меня к покупке. Поэтому, поискав альтернативные варианты, заказал 6-и канальную FlySky FS-T6 за $58.50.
Для управления квадрокоптером достаточно 4 канала. Кстати, несколько раз в интернете натыкался на информацию о том, что FlySky делает аппаратуру для Turnigy, или Turnigy копирует у FlySky (Сравнение Turnigy 9x и FlySky TH9x).

Также потребуются:
1 зарядное устройство — iMAX B6, уже много раз обозреваемый
2 балансир для пропеллеров
3 набор инструментов
4 паяльник
5 прямые руки

Помимо этого рекомендую взять 20 в 1usb Flight Simulator для отрабатывания навыков в симуляторе. Позволяет подключить аппаратуру управления к компьютеру и использовать лицензионный симулятор. Сейчас пытаюсь научиться летать и на вертолете.


К сожалению, процесс сборки рамы и навесного оборудования не снимал, но думаю, что ни для кого это не составит труда.

В виду особенности формы и размеров регулятора оборотов, его установка была произведена между центральными пластинами рамы.

Ну что ж, рама собрана, моторы установлены, пришло время произвести основные настройки. Поскольку контроллер довольно популярный и разобран вдоль и поперек, то в обзоре решил использовать видео, снятое множеством других владельцев платы.

1 Программирование регулятора оборотов.

Особенность регулятора оборотов в том, что выполнен он в одном корпусе, и это имеет свои плюсы и минусы:
+ стоит дешевле, чем 4 обычных регулятора
+ не занимает места на лучах рамы
— в случае выхода из строя одного из каналов затраты на покупку больше

Для настройки ESC воспользуемся картой программирования Turnigy. Для выполнения процедуры необходимо поочередно подключить каналы регулятора и выбрать нужные настройки на программаторе. Выбор производится кнопками вверх-вниз, влево-вправо, запись настроек по кнопке ОК. Поскольку BEC присутствует только у одного канала регулятора, то для программирования остальных каналов, BEC регулятора нужно подключить к разъему Batt. карты, соблюдая полярность.

Описание настроек:
1 – Тормоз моторов – в режиме ON моторы мгновенно остановятся при минимальном значении стика газа
2 – Тип батареи литий, никель.
3 – Отсечка при достижении минимального порога напряжении батареи.
4 – Установка порога минимального напряжения батареи.
5 – Режим запуска моторов
6 – Время подачи напряжения на обмотки мотора, High – дольше время подачи, больше мощность, больше расход аккумулятора…
7 — Музыка / Li-Po ячейки — имеют различные значения для регуляторов с/без индекса “HV”.
Для регуляторов без индекса “HV”, например “Pentium-60A”, 4 светодиода индицируют 16 возможных позиций, представляя 16 ритма (мелодии) для регулятора. Регулятор будет играть музыку при включении. Для регуляторов с индексом “HV”, например “Pentium-60A-HV”, 4 светодиода показывают количество ячеек литиевого аккумулятор.
8 – Режим, позволяющий поддерживать заданную скорость вращения вне зависимости от нагрузки.

Я использую следующие настройки:
1 — OFF
2 — Li-xx
3 — Soft-Cut
4 — Middle
5 — Soft
6 — Middle
7 — 0000
8 — ON

С регулятором разобрались, настало время контроллера.

2 Прошивка и настройка полетного контроллера.



Для обновления прошивки контроллера до последней версии нам потребуется USBasp AVR программатор. Коннектор на плате контролера для прошивки и его распиновка на изображении ниже:


Поскольку программатор имеет 10-пиновый разъем, то можно докупить переходник 10pin-To-6pin, либо просто перекинуть провода на родном 10-пиновом разъеме, что я и сделал.

Аппаратная часть у нас готова, теперь позаботимся о программной:
Драйвер программатора — usbasp-windriver.2011-05-28.zip
Программа для прошивки — KKmulticopter Flash Tool V0.76, требуется Java
Видео-инструкция о процессе прошивки.

Мною была установлена прошивка KK2.0 V1.6 by KapteinKuk.

3 Привязка приемника к передатчику.

1. Подключаем приемник к контроллеру согласно схеме:
CH1<->AIL
CH2<->ELE
CH3<->THR
CH4<->RUD
CH5<->AUX (используется для вкл./выкл. режима Self-Level — само-выравнивание (удержание горизонта))
2. К коннектору BAT в приемнике подключаем перемычку, которая идет в комплекте
3. Подключаем аккумулятор к квадрокоптеру
4. Удерживая кнопку Bind на передатчике, включаем его и дожидаемся, пока не загорится светодиод приемника. Все.

4 Калибровка регулятора оборотов.

Процедура необходима для обеспечения синхронизации оборотов всех моторов, что особенно важно при взлете. Для этого:
1. Включаем передатчик, стик газа (Throttle) переводим в верхнее положение
2. Зажимаем кнопки 1 и 4 контроллера и подключаем аккумулятор, дожидаемся, когда контроллер несколько раз «пропищит»
3. Плавно, но быстро передвигаем стик газа в крайнее нижнее положение, контроллер отреагирует на это звуком
4. Отпускаем кнопки 1 и 4

5 Небольшая доработка

Контроллер комплектуется зуммером для озвучивания нажатий кнопок, который подключается к штатному коннектору на плате, но основное его предназначение – это оповещение о разряде батареи. Для этого необходимо подпаять провод к указанному месту и соединить его с «+» батареи.
Затем нужно зайти в настройки и выставить пороговое значение напряжения. При этом следует учитывать, что напряжение задается в десятых вольта, то есть если пороговое значение напряжения 14В, то нужно ввести в настройках 140. Зуммер работает по принципу парктроника — чем ближе к заданному значению, тем чаще начинает пищать вплоть до непрерывного писка.

6 Настройка полетного контроллера KK2.0 часть 1

Особенностью данного контроллера является полная автономность при изменении настроек, то есть компьютер для этого нам не потребуется. Все изменения можно производить «на коленке» в чистом поле. Сделали корректировку, взлетели и тут же видим реакцию на изменения. Именно поэтому я, как новичок, и выбрал эту плату.

Итак, подключаем аккумулятор и заходим в настройки:



7 Установка пропеллеров

Устанавливаем пропеллеры (но не затягиваем их!!!) согласно схеме

таким образом, чтобы при вращении в указанном направлении каждый отдельно взятый пропеллер создавал положительную подъемную силу.
После этого включаем передатчик и подаем питание на квадрик, армим. Даем чуть газу, чтобы моторы начали вращение и если какой-то из моторов вращается не в ту сторону — переподключаем(меняем местами) на нем любые два коннектора из трех. После этого пропеллеры можно затянуть.

8 Настройка полетного контроллера KK2.0 часть 2

Остались два наиболее важных и трудоемких пункта настроек.
11 PI Editor — редактор настроек PID

Трудоемкие — потому, что значения подбираются индивидуально для каждого аппарата, поскольку зависят от рамы и ее размера, как общего веса квадрокоптера, так и его отдельных компонентов, расположения центра масс и др. Однако, существует масса информации по поводу настройки PID. Привожу ссылки на те источники, которыми руководствовался сам:
KK2.0 LCD
Теория настройки ПИД и руководство по конфигурированию мультикоптеров
Настройка контроллеров мультироторных систем

Видео в котором показывается как ведет себя квадрокоптер в зависимости от его настроек

12 Последний пункт, который будем настраивать — это Self-level Settings


P Gain — как быстро коптер должен вернуться в горизонтальное положение
P Limit — ограничение мощности моторов для возврата в горизонтальное положение
Также имеет смысл настроить ACC Trim Roll и ACC Trim Pitch в случае если в режиме авто-выравнивания квадрик ведет в сторону.

а) Для этого нужно включить режим авто-выравнивания по горизонту в полёте и оттриммировать пультом, чтобы никуда не тянуло.
б) Взять из меню Receiver Test значения Roll/Pitch и внести их в меню «Self-level Setting» в соответствующие позиции АСС trim
в) В Receiver Test вернуть значения в 0.
г) Повторить, если ещё немного тянет.

Поведение квадрокоптера при изменении настроек Self Level

В итоге имею результат, который можно увидеть в ролике ниже. Youtube заблокировал мое видео из-за используемых аудио треков, поэтому залил на vimeo.

Настройки контроллера еще далеки от совершенства, но для 5 вылета, считаю, что результат неплохой.

Хронология полетов:
0-й — произошел дома — не отключил аккумулятор и при настройке аппаратуры управления квадрик армировался, взлетел и разбил экран телевизора и пробил подвесной потолок, я об этом уже упоминал в одном из своих обзоров.
1-й вылет (январь) — не изолировал от внешней среды регулятор оборотов, попал снег и в итоге выгорел один канал. Пришлось покупать новый.
2-й вылет (февраль) — он летает!!! (но забыл дозарядить аккумулятор)
3-й вылет (март) — ветром снесло к зданию, не сориентировался в пространстве. Удар об стену и падение с высоты 5-го этажа. Никто, кроме квадрика не пострадал. Две ноги и три мотормаунта на замену — на восстановление около 500р.
4-й вылет (апрель) — наконец-то настроил PID и Auto-Level
5-й вылет (апрель) — на видео

PS возможно, обзор получился довольно скомканным из-за большого количества информации, а из-за проблем со свободным временем писал частями, начиная с декабря! месяца.
Я абсолютно не затронул темы настройки аппаратуры управления, поскольку это тянет на еще один обзор. Добавлять в этот или создавать новый — еще не решил.
Если вы нашли смысловую или грамматическую ошибку — отписывайтесь.