управление моторами квадрокоптера

На днях президент сверхдержавы под названием Таджикистан сообщил президенту России: «Мы хотим, чтобы нас уважали. Просьба к вам, чтобы не было политики к странам Центральной Азии как к бывшему Советскому Союзу». Потому что там «не было внимания малым республикам, малым народам», «не учитывались традиции и обычаи». Оказывается, в Советском Союзе Таджикистан не уважали. И в России его не уважают. И ладно еще раньше. Но теперь-то президент Таджикистана присвоил себе пожизненный титул «Основатель мира», а, значит, старое отношение уже не прокатит. Нужно уважать. А то у него от неуважения баран не пасется.

Но мы основателю мира не поверим и кратенько пройдемся по истории отношений СССР и России с Таджикистаном. Многие не в курсе, но никакой государственности у таджиков до советского периода не было в принципе. Это была просто территория, которая входила то в ханство, то в эмират, то в империю. А население жило в дремучем средневековье. Они не были субъектом каких-то отношений. Они были бесправным объектом. Но пришли кровавые большевики и без малейшего уважения в 24 году создали Таджикскую АССР в составе Узбекской ССР. Потом они неуважительно подождали 5 лет и преобразовали АССР в Таджикскую ССР. То есть, превратив бесправную территорию в полноценного члена СССР, стоящего на одном уровне с Россией, Белоруссией, Украиной, Арменией и т.

Но, как известно, неуважительные коммунисты никогда не приходят с пустыми руками. Поэтому туда массово поехали учителя, инженеры, врачи, и специалисты самых разнообразных профессий. Они построили каналы для орошения земель, наладили сельское хозяйство, возвели школы, библиотеки, институты, больницы, заводы, фабрики, дороги. Внезапно выяснилось, что при неуважительных большевиках можно больше не умирать с голоду. А если заболел, то не обязательно сразу идти на кладбище. Можно пойти в больницу и кровавый коммунистический врач тебя вылечит. А неуважительный коммунистический учитель обучит тебя и твоих детей всему на свете. А потом твои дети смогут поступить в институт и стать врачами, учеными, инженерами и вообще кем угодно.

Многие не понимают, но для людей того времени это натурально было чудом и наступлением царства Божия на земле. Еще 10 лет назад ты был полуголодным забитым средневековым существом, которого за человека не считали. Бай тебя мог убить по своей прихоти. Ты не то, что в школе не учился, ты читать и считать не мог. А теперь ты полноценный гражданин, у тебя есть права. Никто тебя пальцем тронуть не может. Твой ребенок учится в школе. А через 5 лет он поступит в институт. А еще через 5 лет станет врачом. То есть, натурально небожителем. Для нас сегодня это кажется обычным, но тогда это был полный разрыв шаблона.

Шли годы, а СССР неуважительно вливал миллионы в экономику Таджикистана. Чтобы у людей там была работа, чтобы они были здоровы, обучены и счастливы. Туда ехали тысячи молодых русских, украинских, белорусских специалистов, чтобы помогать таджикам строить хозяйство, учить их.

Наступил 92 год и Таджикистан осознал, что все вот это сделал он сам, а русские ему только мешали и сосали из него все соки. И начался классический геноцид и резня, грабежи и изнасилования. Под рассказы о том, что «час расплаты наступил, пусть кровь смоет русскую грязь» (с). Люди бежали в Россию, побросав все. И тем, кто успел убежать, еще крупно повезло. Я рекомендую поискать в интернетах рассказы беженцев. Там зверства нацистов просто отдыхают.

Прошло несколько лет и, внезапно, выяснилось, что на «русской грязи», которую смыли русской кровью, все и держалось, а без них страна вновь скатилась в дремучее коррупционное средневековье: производства уничтожены, работать негде, работать некому. И граждане Таджикистана сперва ручейками, а теперь и полной рекой ломанулись в Россию, к этой самой «русской грязи». А Россия их радостно принимает, дает работу, не депортирует за преступления, постоянно вводит новые амнистии, строит им мечети и осыпает с ног до головы разнообразными благами. Я уже выкладывал на личной страничке фотографии рекламных баннеров с оказанием услуг для граждан Таджикистана, которыми уставлена вся Москва. Им в метро вешают таблички на их языке, чтобы им комфортно у нас было. А еще Россия выделяет Таджикистану кредиты под мизерные проценты и постоянно рассказывает, что мы вместе, мы едины, мы партнеры. А чем же отвечает Таджикистан? Так проведением учений с НАТО.

И после этого президент Таджикистана что-то говорит про неуважение? Да они всей страной должны на коленях до России ползти и умолять простить их за то, что устроили в девяностых. Они должны половину с каждой зарплаты платить беженцам, которых выгоняли десятками тысяч. Они должны всей страной каяться за тот жесточайший геноцид. А вместо этого они требуют еще больше уважения и возмущаются, что в СССР их не уважали. Вам дали государственность, вам создали экономику, вас обучили, в вас вваливали миллионы, чтобы вам жилось хорошо. А вы убили тех, кто это делал. И заявили, что они делали это без уважения.

Все совпадения, как всегда, случайны, текст про вымышленные события, людей и страны, никого не дискредитирует и ненависть не возбуждает.

После того, как я опубликовал видео пилота FinalGlideAus, вопросы про гоночные квадрокоптеры просто таки посыпались.

Я постарался ответить на все, но ещё пообещал сделать пост о том, как же эти маленькие проворные негодяи устроены.

Обещал — делаю!

В первой части мы рассмотрим рамы, моторы, регуляторы скорости и пропеллеры. Во второй части я расскажу про полётные контроллеры. Третью часть хотелось бы посвятить FPV-оборудованию, а в четвёртой я расскажу про LiPo-аккумуляторы.

Ты наверняка видел на YouTube (да и тут, на Пикабу) видео, где маленькие дроны несутся на бешеных скоростях сквозь деревья, окна разрушенных зданий и колонны парковок. И ты наверняка задавался вопросом, как же эти квадрики устроены.

Пришло время приоткрыть завесу тайны!

Если вдруг у тебя в процессе прочтения поста возникнут какие-то вопросы — не стесняйся, задавай. Я с удовольствием постараюсь тебе на них ответить 🙂

По сути, в устройстве квадрокоптера нет ничего сложного. Он состоит из таких основных элементов:

• Регуляторы скорости

• Полетный контроллер

• Приёмник радиоуправления (и его антенна)

Есть такое направление полётов, когда пилот видит то, что “видит” его квадрокоптер. Такая штука в RC-хобби называется FPV (First-person view). Она требует некоторых своих независимых компонентов, а именно:

• Передатичка видеосигнала

• Приёмника видеосигнала

• Видео-очков/виде-шлема или монитора

Давайте детально рассмотрим анатомию гоночного квадрокоптера. Чтобы ты смог лучше ориентироваться, я сделал небольшую схему, где постарался отделить основные компоненты квадрика. Их мы сегодня и рассмотрим.

В гоночных квадрокоптерах используются рамы 280-130 размера.

Что такое «размер рамы»? Это расстояние в миллиметрах между осями двух противоположных моторов. Соответственно, рама 250 размера будет иметь диагональное расстояние между осями моторов в 250мм.

Сейчас особо популярны так называемые «мелколёты» — квадрики на раме 180 размера и меньше. Такие квадрики очень лёгкие, и, как следствие, нужно намного меньше мощности для поднятия их в воздух. В следствие чего уменьшается вес моторов и аккумулятора.

В гоночном коптеростроении фигурируют четыре основных материала: карбон, стекловолокно, алюминий и нейлон.

Рамы, в основном делают из первых двух: карбона или стекловолокна. Основное отличие между ними в прочности и, соответственно, цене — карбоновые рамы прочнее и дороже. Есть также комбинированные рамы, где некоторые детали выполнены выполнены из более прочного карбона, а всё остальное — стекловолокно.

Вторые два материала (алюминий и нейлон) используются для изготовления проставок и стоек для рамы. Разница, очевидно, в весе — нейлон намного легче. Однако нейлон может погнуться или вовсе сломаться.

Наиболее популярные рамы на данный момент:

Lumenier QAV280/QAV250/QAV210/QAV180, ImpulseRC Alien 5″, ZMR250, Lantian LT-130, а также их всевозможные китайские реплики и модификации.

В хобби радиоуправляемых моделей на электрической тяге используются бесколлекторные (БК) электродвигатели. Гоночные квадрики — не исключение.

Основное отличие БК-моторов от коллекторных в отсутствии щёток, поэтому их ещё иногда называют «бесщёточными».

Просто так их крутиться не заставишь — нет понятия «плюс» и «минус». На выходе три провода, а для управления таким двигателем нужен контроллер, который называется «ESC».

Принцип работы БК-моторов — попеременное включение обмоток двигателя, что создаёт магнитную силу и притягивает к обмоткам постоянные магниты, расположенные на внешнем корпусе двигателя, тем самым вращая его.

Основные характеристики моторов:

• Напряжение питания. Указывается в «баночном эквиваленте» — количестве банок LiPo-аккумулятора, которые сможет «переварить» мотор. Одна банка — 3. 7 вольт.

• KV-число. Количество оборотов на вольт. Чем выше этот параметр у моторов — тем более резким получится квадрокоптер. Типичные числа для гоночных квадрокоптеров — 2000-2400KV.

• Максимальный ток.

На гоночных квадрокоптерах используют моторы типоразмеров 1806-2206. Такие маленькие моторчики (размер всего 27*14мм, вес — 26 грамм) способны выдавать колоссальную мощность в 500 Вт и тягу до 1100 грамм на один мотор. Обороты тоже не менее колоссальны: 32000 об/м.

Наиболее популярные моторы:

DYS BE1806 2300KV, Emax RS2205 2300KV (Racing Edition), Cobra CM-2204/28 23KV, Lumenier RX2206 2350KV.

Регуляторы скорости (ESC)

Немного отступим от нумерации, потому что этот пункт связан с моторами намного теснее, чем  пункт про пропеллеры.

Регулятор скорости (ESC, Electronic Speed Controller) — устройство, регулирующее обороты и, как следствие, мощность двигателя. Представляет из себя плату с силовыми транзисторами, микроконтроллером и его обвязкой.

Основной задачей ESC является коммутация подаваемого напряжения таким образом, чтобы заставить ротор вращаться. Регулятору нужно определить положение ротора (благодаря эффекту Холла) и переключать напряжение на обмотках двигателя таким образом, чтобы ротор вращался. Это полноценный микрокомпьютер.

Основными характеристиками ESC есть:

• Максимальный коммутируемый ток.

• Максимальное напряжение (в «баночном» эквиваленте)

• Тип процессора и его частота

• Наличие и характеристика BEC-а

• Прошивка регулятора.

Если с первыми двумя пунктами всё понятно, то с процессором, BEC-ом и прошивкой не всё так однозначно. Давайте разбираться.

Первые регуляторы скорости управлялись чипами компании ATMEL: как правило, ATMega8. Современные же, «топовые», регуляторы начали делать на базе процессоров SiLabs: они попросту быстрее, что на таких оборотах несомненно идёт на пользу — регулятор способен быстрее коммутировать нагрузку и реагировать на изменение обстановки.

BEC — встроенный стабилизатор напряжения для питания бортового оборудования квадрокоптера (например, полётного контроллера). Имеет напряжение 5V и ток до 2A. Топовые регуляторы, как правило, им не оснащаются. Сам же регулятор питается сам от себя.

Прошивка ESC — программа, управляющая всеми функциями регулятора. Помимо того, что она должна быстро реагировать на изменение сигнала от полетного контроллера, молниеносно меняя скорость вращения двигателя, современные прошивки обладают рядом интересных возможностей:

• Активное торможение. Если просто уменьшить ток, подаваемый на моторчик, он по инерции некоторое время ещё будет крутиться на прежней скорости, постепенно сбрасывая её до заданной. На гоночных квадриках с молниеносной реакцией это не нужно. Поэтому контроллер попросту притормаживает ротор, некоторое время подавая ток только на одну обмотку. Электромагнитная сила притягивает постоянные магниты ротора, и он сбрасывает обороты намного быстрее.

• Изменение направления вращения двигателя «на лету». Таким образом можно летать вверх ногами. А почему бы и нет? Используется для 3D-пилотажа.

• Поддержка протокола Oneshot125. Это когда полётный контроллер не посылает PWM-сигнал постоянно, а посылает команду управления ESC только тогда, когда нужно изменить обороты двигателя.

Наиболее популярные прошивки: BLHeli и SimonK Firmware.

Наиболее популярные регуляторы скорости: KISS 12A/20A (BLHeli), DYS BL20A (BLHeli)/DYS SN20A (SimonK), FVT LittleBee.

То, что создаёт подъёмную силу. То, благодаря чему квадрокоптер и летает.

Изготавливают их из нейлона, из композита (стекловолокно и пластик) и из карбона. Последние самые прочные, но не самые лучшие по лётным характеристикам (большой вес и проблемы с балансировкой).

Пропеллеры — расходный материал. Практически каждое падение заканчивается сломанным пропеллером. Часто, даже не одним.

Имеют три основные характеристики: материал, размер и угол атаки. Если с материалом всё понятно, то с размером и углом атаки не очень.

Размер: длина от края до края пропеллера в дюймах. Угол атаки — угол, под которым плоскость лопастей пропеллера наклонена относительно поверхности.

Записываются эти характеристики так: 5×4. 5 (проп размером 5 дюймов и углом атаки 4. 5), или так: 6030 (проп размером 6 дюймов и углом атаки 3).

Больше размер — больше тяга, но также больше нагрузка на двигатель. Соответственно, чем больше пропеллер, тем более мощный двигатель нужен. Больше угол атаки — больший объём воздуха выталкивает пропеллер, но опять-таки, больше нагрузка. Переборщите с нагрузкой — сгорит сначала двигатель, а потом и регулятор.

Также большие пропеллеры несовместимы с большими оборотами — пропеллер более 7 дюймов на моторе 2300KV просто сломается.

В гоночных квадрокоптерах используются пропеллеры 4030, 4045, 5030, 5045, 6030 и даже 6045. Из производителей стоит отметить Gemfan и HQProps.

Например, мотор Cobra CM-2204/28 2300KV с пропеллером 6х4. 5 (6045) на аккумуляторе 4S (14. 8в) на максимальных оборотах выдаёт мощность 480Вт, тягу более 1 кг и «жрёт» 30А.

Также сейчас популярны пропеллеры типа «Bullnose» — со срезанными окончаниями. Это уменьшает вихревые потоки и увеличивает эффективность.

На сегодня всё. Спасибо большое всем, кто дочитал пост до конца.

Если у вас есть какие-то вопросы — смело задавайте их в комментариях, я постараюсь на них ответить.

Также буду рад любой критике поста и прислушаюсь ко всем советам.

Принцип полета и управления дронами

Выделим два вида квадрокоптеров: классический и FPV. Различаются они управлением и способом визуального контроля.

Для управления стандартным дроном используется специальный пульт, через который вы контролируете полет, а еще смартфон или планшет, куда выводится изображение с камеры и данные о полете.

FPV — это система управления полетами от «первого лица» — First Person View. Так же, как и в классическом дроне, для управления используется пульт, но картинка с камеры квадрокоптера приходит уже не на смартфон или планшет, а на специальные очки.

Режимы полета коптеров

Классический квадрокоптер имеет два типа режимов полета: стандартные и интеллектуальные.

Стандартные режимы полета классического дрона

• Режим позиционирования. Он же P-Mode. Основная его суть — лететь стабильно, плавно, обходя препятствия, что позволяет GPS.
• Спортивный режим. Предназначен для предельных скоростей полета. GPS продолжает помогать в позиционировании дрона, но оптические датчики в этом режиме уже не работают.
• Режим ориентации. В этом режиме GPS отключен. Для удержания высоты дрон использует внутренний барометр. А вот зависнуть на одной точке самостоятельно в таком режиме коптер уже не может. Если подует ветер, он полетит вместе с ним.

Интеллектуальные режимы полета классического квадрокоптера

В классические дроны встроены программы управления с готовыми сценариями съемки. Это и есть интеллектуальные режимы. Например, преследование движущегося объекта, облет по орбите, следование по заранее заданному маршруту и даже полностью автоматическая съемка объекта, который вы выделяете в приложении на смартфоне.

Режимы полетов квадрокоптеров FPV

• Режим Angle (режим самовыравнивания). Дрон автоматически возвращается в горизонтальное положение — определенный угол ограничен настройками.
• Режим Horizon (режим самовыравнивания). Доступен автоматический возврат дрона в горизонтальное положение. Угловое движение ограничено не полностью, поэтому коптер может сделать переворот.
• Режим Acro (акробатика).
  При таком режиме требуется ручной возврат дрона в горизонтальное положение. Угол наклона квадрокоптера при движении определяется скоростью вращения дрона вокруг оси.

Советы по выбору первого квадрокоптера

У него три программы, он может зависать в воздухе и следовать за вами. Пульт дистанционного управления идет в комплекте. Камера может снимать видео в 2К-формате, фото — с разрешением до 2 Мп.

Если мы говорим про классические квадрокоптеры, то интересные варианты есть у компании DJI. Это может быть серия AIR или MINI.

Квадрокоптер DJI Mini SE Fly More Combo White

Практически любой человек, хорошо изучивший инструкцию, сможет безопасно запустить дрон с первого раза. Инструкция должна быть изучена от и до. В квадрокоптерах компании DJI есть режим пилота-новичка, который поможет разобраться в тонкостях пилотирования, будет давать подсказки и ограничит дальность и высоту полета.

С FPV-квадрокоптерами ситуация обстоит сложнее — с ними новичкам сложно. Перед первым полетом нужно долго тренироваться в симуляторе, например DCL или Liftoff.

Цифровая версия игры THQ-NORDIC DCL — The Game (PC)

Это, по сути, компьютерные игры. Подключаешь джойстик от коптера — и учишься «летать». Лучше всего сразу учиться в режиме Acro: это самый сложный режим, но все профессионалы используют именно его. Если научитесь управлять квадрокоптером в этом режиме, то с остальными справитесь на раз-два.

Если хотите сразу сильное, более профессиональное и технологичное устройство, отличным вариантом станет DJI FPV FD1W4K 8GB.

Квадрокоптер DJI FPV FD1W4K 8GB

Качество видео здесь заметно выше: 4К. Это уже готовый комплект со всем необходимым, в том числе с полностью настроенным пультом. Ничего программировать не надо: покупаете, открываете коробку, и сразу можно «взлетать».

Пульты управления дроном

Управление разных моделей классического дрона обычно устроено одинаково, поэтому пульт такого устройства можно назвать универсальным.

Научиться управлять квадрокоптером легко. Перемещение левого стика вверх и вниз отвечает за набор и снижение высоты, а если стик перемещать вправо или влево, то дрон будет вращаться по часовой стрелке или против. Правый стик отвечает за перемещение коптера относительно носовой части вперед, назад, вправо и влево.

На пульте есть функциональные клавиши, рычаги и колесики, но их расположение и назначение зависит от модели. Стандартно даже у простых моделей есть колесо, управляющее наклоном камеры, рычаги переключения режимов полета и клавиши, отвечающие за умный возврат домой, запись фото и видео и остановку задачи. Еще обычно есть несколько клавиш, с помощью которых пилот может сам запрограммировать квадрокоптер на какую-нибудь функцию, например центровку камеры по оси или включение подсветки. Если очень хочется, то в любой программе назначения клавиш и стиков можно изменить.

Специальный пульт FPV — это полностью программируемое устройство, каждый пилот подстраивает его под себя. Есть рычаг запуска и выключения двигателя, рычаг переключения режимов полета, рычаг возвращения домой, рычаг для включения поискового маячка и клавиша записи видео.

Также независимо от того, на каком дроне вы летаете, на каждом пульте есть антенна, отвечающая за передачу данных. Если это классический дрон, то антенн обычно две и они отвечают не только за контроль над управлением дрона, но и за передачу изображения с камеры на смартфон. Смартфон обычно подключается к пульту через провод USB. В FPV-дроне пульт отвечает только за контроль управления, а изображение принимают очки через установленные на них антенны.

Правила управления пультом

Есть два основных способа хвата пульта. Первый — управление стиками указательным и большим пальцами рук. Этот метод еще называется «щипком». Пользователь как бы «щипает» стик. При этом средние и безымянные пальцы находятся на передней грани пульта и могут нажимать располагающиеся там кнопки.

Второй метод предполагает управление стиками пульта большими пальцами. Указательные и средние пальцы находятся на передней грани пульта и тоже могут нажимать на рычаги и кнопки.

Если пульт довольно увесистый, то производители предусматривают кольцо для крепления ремешка. Это очень удобно, чтобы руки не уставали и вы могли сосредоточиться на полете.

Первый запуск коптера

Первый полет лучше проводить в чистом поле. Так вы сможете снизить вероятность крушения дрона и не причините ущерб другим людям и их имуществу. Поверхность взлетной площадки должна быть ровной, без пыли или грязи. Некоторые модели дронов допускают запуск и посадку прямо с ладони, но в первый раз лучше так не экспериментировать.

Для FPV-дрона рекомендуемые условия для первого полета абсолютно такие же, что и для стандартного.

Как управлять квадрокоптером

Чтобы правильно, легко и безопасно управлять квадрокоптером, всегда читайте инструкцию, даже если вы уже опытный оператор. У разных моделей устройство и управление могут сильно различаться.

Взлет и посадка

Сначала разберемся со стандартными моделями. Чем больше размер дрона, тем больше должна быть дистанция между пилотом и квадрокоптером при взлете и посадке. Это важно, чтобы избежать рисков в непредвиденных случаях.

• Проверьте, что пропеллеры надежно закреплены. Включите дрон, пульт и запустите программу на смартфоне или планшете. Последовательность этих действий обычно не важна.
• Если пульт не привязан к дрону, то, следуя инструкции, сопрягите их. Проверьте, что приложение не выдает никаких ошибок, ловит больше 8 спутников и дает вам разрешение на взлет. Большинство моделей дронов запускают моторы путем сведения стиков: левый нужно повернуть как на циферблате на 5 часов, правый — как на 7 часов.
• Производится запуск двигателей. Плавно начните поднимать правый стик вверх. Коптер начнет подниматься ровно вверх. Не взлетайте сразу высоко. Убедитесь, что дрон ведет себя как положено, и только после этого поднимайтесь выше.
• Некоторые дроны могут взлетать автоматически. Для этого в приложении есть специальные пункты управления.

Большинство современных дронов обладают сенсорами, которые помогают пилоту посадить дрон. На высоте около метра от земли квадрокоптер зависнет: он проверит поверхность и решит, годится ли она для посадки. Продолжайте держать стик опущенным, и дрон плавно приземлится и выключит моторы. Второй вариант посадки — в полете зажать кнопку умного возврата домой. Тогда дрон приземлится на то же место, откуда взлетел.

На FPV-дронах запуск и глушение двигателя происходит с помощью специальной клавиши или рычага управления, который вы назначаете сами. Взлет и посадку можно делать в полном ручном режиме. Для этого при взлете добавляйте газ, а при приземлении снижайте, отключая двигатель. На некоторых FPV-дронах есть функция возврата домой, но она может и, скорее всего, будет работать нестабильно. Так что на FPV-дронах надо делать все руками.

Направленное движение и зависание

Стандартные современные дроны очень легки в управлении. Они все оборудованы датчиками препятствий и программами ухода от столкновения. Если вы хотите зависнуть на месте, вам достаточно отпустить все стики, и коптер остановится. Если дрон выполнял какое-то интеллектуальное задание, то просто нажмите клавишу паузы, и он зависнет в воздухе. Учтите: для этого должен быть включен режим полета, использующий спутники.

Большинство FPV-дронов либо не оборудованы GPS, либо не используют его для позиционирования. Для зависания в воздухе вам придется надеяться только на собственные навыки, но даже так может случиться небольшой дрейф.

Управление квадрокоптером с камерой

Все современные дроны оборудованы камерами. Некоторые модели имеют даже две и более камер. Стандартные квадрокоптеры прямо во время полета позволяют регулировать наклон подвеса, менять настройки камеры, начинать и останавливать запись. Более продвинутые модели могут передавать картинку высокого разрешения для прямой трансляции.

Ситуация с FPV-коптерами немного иная. В большинстве случаев FPV-дрон имеет одну курсовую камеру, помогающую пилоту управлять дроном. Да, на них можно производить запись, но качество картинки весьма сомнительное. Как раз качеством приходится жертвовать ради скорости передачи данных от квадрокоптера к очкам пилота. Исключение — модель DJI FPV, так как его камера и отвечает за управление, и пишет картинку в хорошем качестве.

Для записи четкого видео устанавливают вторую камеру. Как правило, это экшен-камеры, такие как GoPro или более тяжелые и профессиональные камеры RED.

В таком случае параметры записи устанавливают еще до полета, так как в полете что-то поменять уже невозможно. Старт и стоп записи происходят на земле.

Основные правила использования дронов

• Первое, что вы должны сделать, — это досконально изучить инструкцию.
• Изучите карту местности, где вы летаете: нет ли поблизости аэродромов, военных частей или других режимных объектов. Зачастую (особенно у стандартных дронов) есть встроенная карта, ограничивающая полеты в той или иной зоне. Но не все объекты отмечены на картах, так что будьте ответственны.
• Не забывайте узнавать перед полетом местное законодательство. Иногда несоблюдение правил может обернуться крупным штрафом или даже конфискацией вашего дрона.
• Берегите дрон от воды и пыли. Сейчас есть продвинутые специальные дроны с высокой степенью защиты, но это скорее исключение, чем правило. Замыкание или износ деталей могут привести к падению дрона.
• И, конечно, лишний раз не летайте над людьми.

Где нельзя использовать квадрокоптер?

Минтранс ограничивает зоны полетов дрона, причем на одни зоны наложен полный запрет, а в других снимать все же можно, но при согласовании с человеком или организацией, в интересах которых эти запреты были установлены.

Запрещено летать над районами аэродромов, тюрьмами, военными базами, местами проведения публичных и официальных спортивных мероприятий.

Хочется предостеречь новичков от полетов в крупных городах. Обычно в таких местах установлены разные виды глушилок. Некоторые просто глушат ваш GPS, некоторые нарушают связь между дроном и пультом, а некоторые просто перехватывают управление вашим дроном. Если вы все же собираетесь летать в таких местах, всегда заранее проверяйте карты полетов и разрешения.

Советы и типичные ошибки

• Помните! Квадрокоптер — это не телевизор, который можно просто подключить к розетке и он заработает. Это сложный технический аппарат, полет на котором всегда связан с рисками. Поэтому инструкция, видеогайды, мануалы — все к вашим услугам.
• Вторая ошибка — это излишняя самоуверенность. Всегда нужно оценивать свои возможности. Обучайтесь постепенно, каждый раз ставьте себе более сложную задачу и, пока не отработаете ее, не переходите к следующей.
• Следите за количеством спутников и качеством сигнала. Если вы видите малейшие намеки на то, что дрон работает не так стабильно, как работал до этого, то немедленно возвращайтесь.
• Дроны весом от 250 граммов до 30 килограммов нужно регистрировать в Росавиации. Если документов нет и дрон перехватили, вам будет грозить штраф.

• Устройство и принцип работы квадрокоптера
• Небольшое разъяснение понятий
• Общие принципы построения
• Как это летает
• Основные функциональные элементы
• Умная начинка
• Средства управления коптером
• Популярные квадрокоптеры 2019 года
• Устройство квадрокоптера. Из чего состоит.
• Контроллер
• Моторы
• Аккумулятор
• Пропеллер
• ESC — Electronic Speed Control (Электронный регулятор скорости)

Устройство и принцип работы квадрокоптера

Сегодня понятие дрон уже знакомо огромной молодежной аудитории. Эти функциональные устройства используются в разнообразных профессиональных сферах деятельности. В частности, сегодня дроны применяются при съемке телевизионных шоу, заменяя дорогие роботизированные подвесы для камер. Но как же устроен такой аппарат? Проведем краткий ликбез для тех, кто не совсем понимает, как устроен квадрокоптер, как он летает, и в чем его предназначение.

Небольшое разъяснение понятий

Четырехугольная конструкция механически прочна и может быть сделана из легких материалов. А общее снижение массы коптера означает, что его аппаратную платформу можно сделать экономичнее, автономнее, улучшая функциональность аппарата. Сегодня это наиболее простая с точки программирования движения и технического построения схема.

Общие принципы построения

Квадрокоптер с камерой или самая простая модель строится на силовой раме. Это основная часть конструкции. На ее углах расположены ноги с крепящимися на них двигателями. Для удобства пользователей, на некоторых квадрокоптерах применяются поворотные блоки. Такие колена в основании ног обеспечивают электрический контакт и одновременно предлагают удобства владельцу механизма: дрон можно компактно сложить для легкости переноски.

Для облегчения посадки на раме снизу крепятся полозья. Их конструкция может быть самой разной. Дорогой квадрокоптер выглядит как вертолет, с прочными, металлическими полозьями. Дешевые модели могут оснащаться только тонкими насадками из резины, наклеенными прямо на раме.

Силовая рама выполняет и декоративную функцию. Именно она является самой видимой частью конструкции. Форма рамы создает общий облик квадрокоптера. Каждый производитель старается, чтобы его устройство было не только функциональным, но и выглядело стильно, красиво, и хорошо продавалось при первом взгляде на фото. Поэтому рамы делаются самых разных форм, иногда с размерами, которые никак не говорят о габаритах внутренней начинки.

Как это летает

Принцип работы квадрокоптера достаточно прост: четыре двигателя на вынесенных ногах создают подъемную силу. Есть несколько стандартных режимов работы:

• подъем с одновременным пуском двигателей;
• наклон в стороны с изменением оборотов левой и правой пары двигателей;
• спуск при подъемной силе меньше веса конструкции;
• набор скорости по прямой изменением режимов работы передней и задней пары двигателей.

Уже по перечисленным пунктам понятно, что квадрокоптер работает по вертолетной схеме. Только вместо наклона вала лопастей, как это делается в крылатой машине, для формирования бокового вектора силы используется разница в показателях воздушных потоков по бокам дрона.

Сложнее понять, как квадрокоптер вращается на месте. Здесь снова поможет большой вертолет. Его основная лопасть, вращаясь в одну сторону, передает момент на корпус в обратном направлении. Чтобы компенсировать паразитное вращение, большой вертолет имеет лопасть на хвосте.

Коптер использует тот же принцип формирования обратного момента для собственного вращения. Его четыре винта работают парами. Двойки лопастей вращаются в разные стороны. При одинаковых оборотах возникающие моменты компенсируются. Когда нужно повернуть дрон вокруг оси — уменьшаются обороты двигателя одной из пар. Возникающий момент вращает всю конструкцию.

Основные функциональные элементы

Квадрокоптер достаточно прост по конструкции. Внутри декоративного корпуса на силовой раме расположены:

• литий-ионная батарея;
• электронная начинка;
• радиомодули, трансмиттеры для работы с сигналами дистанционного управления;
• блок датчиков;
• блоки преобразования напряжения (уровня или частоты).

Главные, самые заметные узлы квадрокоптера распложены на выносных ногах. Это электродвигатели. В зависимости от класса модели это могут быть бесколлекторные частотно управляемые изделия. В простых коптерах применяются классические коллекторные двигатели. На их валах устанавливаются лопасти, формирующие нисходящий воздушный поток.

Умная начинка

Как гласит распространенное мнение в среде специалистов по аэродинамике, заставить летать сегодня можно даже кирпич. И квадрокоптер точно соответствует данному утверждению. Модель полностью управляется электроникой. Без нее добиться предсказуемого поведения летающей конструкции в воздухе было бы невозможно.

Главную роль в работе электронной системы управления квадрокоптером играет гироскоп. Именно этот датчик определяет крен в воздухе. На основании его показаний регулируется работа двигателей для стабилизации коптера в полете. Современные гироскопы способны определить изменение позиции конструкции в 6 степенях свободы.

Немалую роль играют и другие датчики системы. Именно они обеспечивают удобство управления летающей машиной и полезный функционал.

• Акселерометр. При помощи контроля ускорения дрон отслеживает свое смещение. Это дает возможность машине зависать в заданной оператором точке, поддерживая высоту. Дорогие модели способны отслеживать смещение ветром, возвращаясь на исходную позицию.
• Барометр. Очень полезный датчик для устройств с хорошей высотой подъема и автономностью. Оператору достаточно задать высоту полета (минимум или максимум) или зависания.
• Сонар. Пара из ультразвукового излучателя и приемника, устанавливаемая в дорогих моделях, значительно снижает аварийность. Дрон может самостоятельно контролировать процесс автоматизированной посадки, обходить препятствия, останавливаться перед стенами. Сонар может работать в паре с акселерометром, помогать соблюдать точную высоту зависания.
• GPS модуль. Присутствует в моделях специального назначения или дорогих развлекательных устройствах. По сигналам этого датчика дрон определяет свое местоположение. Оператор может задать траекторию полета, формировать модель патрулирования и многое другое.
• Камера. Сегодня популярность такого оснащения непрерывно растет. Современные камеры при малом энергопотреблении могут предложить хорошее качество картинки. В зависимости от стоимости коптера, предлагается разный функционал. Камера дрона может смотреть только вперед или оснащаться поворотным и фокусирующим механизмом.

Все данные, поступающие с датчиков, обрабатываются центральным процессором. Большинство солидных производителей коптеров создают собственные решения. В дешевых дронах устанавливаются простые чипы, вся программа в которые записывается без возможности изменения.

Дорогие модели строятся с использованием флеш памяти. Владелец в некоторой степени может программировать коптер, задавая модели поведения, схемы движения и многое другое.

Средства управления коптером

Когда уже понятно, как такая штука, как квадрокоптер, устроена и летает, необходимо остановиться на операторе. Ведь летающей машинкой нужно управлять. И желательно это делать комфортно, удобно и точно. Сегодня оператору предлагается несколько вариантов.

• Пульт управления, работающий по радиоканалу. Такое устройство не предусматривает обратной связи с дроном. С его помощью регулируют высоту и повороты в полете. Для этого на пульте установлены два отдельных джойстика. Один предназначен для уменьшения и увеличения высоты, другой — для плавного управления поворотами. На пульте также размещаются несколько функциональных кнопок. Например, зависание, автоматическая посадка, разворот. Главное достоинство радиопульта в большой дальности работы, а недостаток – сигнал можно перехватить или заглушить.
• Смартфон. Управлять дроном с мобильного телефона можно только в пределах действия WiFi трансмиттера. Для обычных смартфонов дальность составляет до 100 метров без преград на пути сигнала. Если в области полета есть устойчивый прием беспроводной сети глобальных провайдеров интернета, дальность управляемого полета дрона может быть неограниченной. Программы управления со смартфона могут также получать видеосигнал с камеры квадрокоптера.

Важно! Для дронов специального назначения создаются собственные программные комплексы. Они предусматривают максимальную обратную связь. Можно не только составить график полета и описать выполнение задач, но и получать данные в реальном времени об их исполнении. Конечно, такие программные комплексы отображают картинку с камеры коптера.

Сегодня в розничной продаже легко купить дрон любого класса. Это может быть недорогая игрушка размером с ладонь для развлечений в помещении. И даже такой маленький квадрокоптер сегодня оснащается веб-камерой, общается со смартфоном и умеет зависать. Легко приобрести и дорогую, грузоподъемную и функциональную модель. Главное — правильно очертить круг ее задач и приготовиться к денежным тратам.

Устройство квадрокоптера. Из чего состоит.

Это главная деталь, к которой присоединяются все детали и элементы квадрокоптера. Если вы надумаете сделать квадрокоптер самостоятельно или собрать из готовых деталей то можете приобрести готовую раму от одного из производителей, так и сделать её самому.

Рама должна соединить в себе такие критерии как прочность, и лёгкость. В ней, как правило, есть необходимые отверстия для прокладки проводов. Они характеризуются такими критериями как вес, расстояние между моторами, диаметр труб, максимальный взлетный вес,материал рамы. Большинство рам складные, для удобства транспортировки.

Основные материалы из которых делается рама это карбон, алюминий, стекловолокно.

Контроллер

Одной самой важной деталью устройства квадрокоптера является его контроллер. К нему с помощью шлейфа подключаются барометр ,GPS, акселерометр и все моторы. Контроллер обеспечивает функцию координации, управления, стабилизации квадрокоптера в полёте и управление им.

Чем большей функциональностью напичкана плата тем более разнообразен будет полёт квадрокоптера. Наилучшими считаются Naza от компании DJI.

Моторы

Моторы крепятся к раме квадрокоптера, всего 4 мотора. Функция моторов крутить пропеллеры, и лётные характеристики напрямую зависят от тяги мотора. Они имеют различные габариты, потребляемую мощность, то есть ток. Двигатели квадрокоптера бывают коллекторными и бесколлекторными.

При выборе необходимо выбирать 2 левосторонних и 2 правосторонних мотора.

Моторы коллекторного типа устанавливаются в большинстве своём для простых квадрокоптеров, они являются недорогими и подходят для лёгких аппаратов, так как им не хватает тяги. Мало того они быстро выходят из строя.

Моторы коллекторного типа с редуктором устанавливаются на большие квадрокоптеры и готовы выдерживать аппараты потяжелее. Способны поддерживать хорошую тягу и мощность. Они часто перегреваются и шестерни выходят из строя.

Бесколлекторные моторы. Устанавливаются на дорогие модели. Обеспечивают отличную тягу, долгую производительность, хорошую управляемость и стабильность полёта. Стоимость и размеры двигателей превосходят коллекторные типы моторов.

Аккумулятор

При выборе аккумулятора квадрокоптера нужно учитывать его вес и отдачу. Но, как правило, чем меньше вес тем меньше ёмкость. И наоборот. Поэтому нужно найти компромисс. Сначала нужно определить токоотдачу, а после уже выбирать вес, чтоб не получилось так что квадрокоптер не сможет подняться.

Большим успехом пользуются литий-полимерные (LiPo) аккумуляторы. Отличаются они низким уровнем саморазрядки, возможностью пользования в большом диапазоне температур и стабильным разряжением.

Пропеллер

Это самая расходная деталь квадрокоптера. Он преобразовывает энергию мотора в подъёмную силу. Пропеллеры бывают двух видов, как и моторы, против часовой стрелки и по часовой стрелке. Самое главное учитывать при выборе их размер и угол наклона лопасти. Так же они бывают двухлопастные и трёхлопастные. КПД у первых намного лучше.

Советуем взять несколько разных комплектов пропеллеров, ведь показатели будут разные.

ESC — Electronic Speed Control (Электронный регулятор скорости)

Функцией регулятора служит передача оборотов на мотор. Стоит обратить внимание на алгоритмы быстрого отклика. Точная и быстрая реакция на команды полетного контроллера приводят к улучшению стабильности и управляемости мультикоптера, особенно при ветре.

Стоит учитывать: Рекомендованное напряжение питания, максимальный ток, тип аккумулятора, длина, ширина, вес.

Будем рады, если нажмете на любую из кнопок:

Всех приветствую на своем сайте. Мое хобби — дроны. Здесь я описываю модели, их характеристики, делюсь новостями, выкладываю инструкции. Вступай в наше сообщество любителей дронов в Контакте.

Определение

Регуляторы оборотов — в англоязычном сообществе называются — Electric Speed Controller (электронный контроллер скорости) или сокращенно — ESC. Основная задача ESC – передача энергии от аккумулятора к бесколлекторному мотору. Потребность в их применении возникла вследствие некоторых особенностей БК — мотора. Вкратце говоря, аккумулятор отдает постоянный ток, а бесколлекторный мотор принимает трехфазный переменный ток.

Связь с остальными компонентами мультикоптера.

На вход ESC подается напряжение с аккумулятора и сигналы от полетного контроллера, а на выход регулятор отдает управляющее напряжение для привода. Соответственно регулятор должен обеспечивать:

• Совместимость с полетным контроллером.
• Максимальный ток для мотора (рассчитывается из спецификаций мотора и пропеллера) плюс 20 – 30%.
• Потребление тока меньше, чем ток, отдаваемый аккумулятором поделенный на количество ESC.

*Простейшая схема подключения.

Какие регуляторы бывают?

Дополнительно к основной функции, регуляторы оборотов могут так же передавать питание к другим узлам дрона: полетному контроллеру, сервоприводам и так далее. Это достигается внедрением в регулятор блока исключения батареи — Battery Eliminator Circuit (далее как — BEC).

Использование BEC значительно упрощает конструкцию дрона, однако такая схема обладает рядом минусов. Блок исключения батареи может перегреваться при больших перепадах напряжения и больших нагрузках. К тому же регуляторы оборотов с BEC, как правило, стоят дороже, чем регуляторы без блока.

Согласитесь, логичнее и дешевле было бы сделать отдельно ESC и отдельно один BEC. Такое решение есть и называется оно универсальный блок исключения батареи (Universal Battery Eliminator Circuit, далее как — UBEC).

Преимущества UBEC

UBEC — подключается напрямую к аккумулятору и питает нужный узел дрона. Преимущества такого подхода весьма существенны:

• Регуляторы оборотов будут меньше перегреваться, поскольку из них будет исключен BEC
• UBEC обладают большим коэффициентом полезного действия
• Следовательно из предыдущих двух пунктов UBEC способен отдавать больший ток с меньшим риском
• Отсутствие переплаты за несколько лишних BEC, располагающихся в ESС. Для некоторых полетных контроллеров крайне не рекомендуется подключать больше одного ESC BEC
• Меньший вес регуляторов

Виды BEC и их преимущества

BEC бывают двух видов: линейные (LBEC) и импульсные (SBEC).

• Линейный преобразует энергию в тепло, а при перегреве отключается. Что может приводить к неприятным результатам: в лучшем случае коптер не сможет взлететь, а в худшем — неконтролируемое падение. В связи с чем стал применяться в сборке с сервоприводами, которые в свою очередь не потребляют много тока, не позволяя блоку перегреваться.
• Импульсный регулирует напряжение быстрым включением и выключением питания, такой подход исключил перегрев, повысил выходную мощность, и позволил достигать КПД 90%, а также импульсные BEC выигрывают у линейных в весе. Возникающие в цепи помехи, которые отрицательно сказываются на работе радио аппаратуры, исключаются добавлением LC — фильтра.

Учитывая то, что многие производители устанавливают на свои UBECLC фильтры (а, если фильтра все-таки нет, то его можно дешево купить и легко установить), профессионалы используют в своих коптерах именно регуляторы SBEC.

Программное обеспечение ESC

Поскольку регулятор оборотов выполняет некоторые преобразования с высокой частотой и может быть настроен на различные режимы работы для него пишут отдельный софт, называемый прошивкой. Это позволяет исправлять прошлые ошибки в алгоритмах управления, создавать более совершенные прошивки (и тем самым, например, уменьшать расходы аккумулятора на среднем газу) и производить гибкие настройки. В коптерах известных компаний типа DJI смена ПО регулятора происходит автоматически при помощи полетного контроллера.

Внимание! Перезапись ПО для регуляторов скорости может повлечь за собой поломки дрона различного характера, а так же снятие с гарантийного обслуживания! Помните, что вы делаете это на свой страх и риск!

Как сменить ПО?

Сменить программное обеспечение регулятора можно несколькими способами:

• Используя специальную плату управления
• Используя полетный контроллер
• Используя ASP программатор

Третий вариант проще и в настоящее время активно внедряется в новые модели.

Выбор регулятора оборотов

Исходя из всего вышеперечисленного, можно выделить особые критерии выбора регулятора оборотов для дрона:

• Совместимость с полетным контроллером. Полетный контроллер должен поддерживать BEC и прошивку ESC.
• Совместимость со спецификациями мотора и аккумулятора.
• Наличие или отсутствие BEС и его тип (LBEC или SBEC).
• Теплоотвод и герметичность.

Как выбрать регулятор скорости для гоночного квадрокоптера

В этой статье мы расскажем, что такое регуляторы скорости (ESC), покажем по каким критериям нужно их выбирать. Будет подробное описание всего что касается регуляторов для гоночных дронов, это должно помочь новичкам влиться в наше сообщество.

ESC значит Electronic Speed Controller — регулятор хода или скорости. Как видно из названия — они нужны для регулировки скорости вращения моторов (например, в гоночных дронах). ESC получает сигнал (уровень газа) от полетного контроллера и управляют бесколлекторным мотором, меняя его скорость вращения за счет управления мощностью. Качественные регуляторы позволят избежать множества проблем и дадут полностью насладиться полетом.

Я собрал характеристики всех регуляторов в одной таблице, так что их легко и просто сравнить между собой.

Какое приложение нужно для Квадрокоптера?

DroneDeploy — программа для дронов DJI, Propeller Aero — приложение для детального изучения местности, Raptor Maps — универсальное приложение , что будет работать с многими дронами, Wi-Fi UFO — позволяет управлять дроном с мобильного

Что означают кнопки на пульте Квадрокоптера?

Назначение левого и правого стиков: Левый стик – отвечает за взлёт и снижение дрона, а так же за вращение вокруг своей оси. Throttle Up – газ, увеличивает обороты моторов (при перемещении вверх дрон взлетает). Throttle Down — тормоз, уменьшает обороты моторов (при перемещении вниз дрон снижается)

Для чего нужна калибровка Квадрокоптера?

У владельца возникает вопрос, как настроить квадрокоптер , чтобы вернуть его точность, реакцию, прыть. Процесс восстановления также называют калибровкой , главная цель – заставить оборудование работать в том режиме, который был предусмотрен производителем