Для збирання дрону квадрокоптера своїми руками перерахуємо комплектуючі запчастини. Незалежно від розміру квадрокоптера загальний принцип конструкції та базовий набір комплектуючих для збирання у всіх дронів однаковий. Метою цієї статті є систематизація даних про складові компоненти квадрокоптера загалом та їх призначення. Чи планується маленький гоночний FPV квадрокоптер чи великий професійний мультикоптер, базовий принцип збирання дронів – однаковий. Характеристики комплектуючих для різних типів мультикоптерів будуть різними, але базовий набір компонентів для збирання дрону збігатиметься. Необхідно підбирати комплектуючі за їх характеристиками, орієнтуючись на призначення квадрокоптера. Яке буває призначення у квадрокоптера: наприклад, FPV дрон для відеоспостереження, коптер для аерофотозйомки під важку дзеркальну камеру або інший вантаж; тип навігації квадрокоптера: ручне керування з пульта керування в межах видимості радіокерованої моделі, FPV - за інформацією з курсової відеокамери або дрон керуватиметься автопілотом. При проектуванні свого квадрокоптера важливо заздалегідь спланувати весь список необхідних запчастин, правильно їх підібрати, прорахувати вагу, розмір, параметри силової установки (мотори, регулятори, акумулятори, польотні контролери), гвинтомоторні групи, FPV системи і т.д. по кожному вузлу для досягнення бажаних характеристик дрону.
Рама квадрокоптера - це жорстка основа квадрокоптера (мультикоптера), на яку кріпляться всі комплектуючі та запчастини дрону. Раму можна порівняти зі скелетом, платформою чи каркасом. Завдання рами – забезпечити міцність конструкції дрону та захист дорогих комплектуючих при жорстких посадках та падіннях. Карбонова рама - найоптимальніший варіант каркасу для складання легкого, але при цьому міцного квадрокоптера.
Мотори для квадрокоптера - це безколекторні електричні двигуни циліндричної форми для дрону. Округла форма моторів обумовлена особливостями конструкції та рами квадрокоптера. Завдання моторів обертати пропелери, тим самим створювати підйомну силу (тягу), щоб підняти та утримувати квадрокоптер у повітрі. Чим швидше мотори обертають пропелери, тим більша підйомна сила і тим вища швидкість польоту квадрокоптера. Гвинтомоторна група підбирається залежно від призначення дрона: вантажопідйомний дрон – повільний та плавний; гоночний дрон для дрон рейсингу - маневрений, різкий та швидкий; квадрокоптер для зйомок - потрібна безкомпромісна стабільність та значний час польоту, але не потрібна швидкість, FPV дрон тощо.
Пропелери для квадрокоптера - це гвинти у гвинтомторній групі квадрокоптера. Без пропелерів двигуни не зможуть створити підйомну силу. До підбору пропелерів можна переходити після того, як вибрано мотори для квадрокоптера. Розміри пропелерів повинні відповідати не тільки моторам, а й розмірам рами, тому в назві пропелера є інформація, для якої рами підійдуть ці пропелери.
Регулятор швидкості - це електронний контролер швидкості (electronic speed controller, скорочено esc) і відповідно з назви регулює швидкість обороту двигуна в залежності від команд, що передаються польотним контролером. Регулятори в дронах поперемінно передають струм на різні ділянки обмотки моторів, тому що на трифазні електричні двигуни не можна просто передати напругу безпосередньо з акумулятора. Регулятори швидкості повинні відповідати напруги моторам, акумулятору, а також сумісні з протоколом польотного контролера. За допомогою протоколу польотний контролер передає керуючі сигнали регуляторам швидкості - збільшити або знизити швидкість моторів на квадрокоптері.
UBEC - універсальний блок стабілізації напруги. BEC перетворює напругу від акумулятора на рівень 5В для живлення приймача, польотного контролера, сервоприводу (або на інший рівень напруги, що підходить для вузла бортової електроніки дрону) та забезпечує стабільну вихідну потужність струму до 10 Ампер. Регулятори швидкості найчастіше вже з вбудованим BEC, але це може бути окремий винесений компонент.
Політний контролер - це мікропроцесорний пристрій з платою та набором навігаційних датчиків, який, збираючи інформацію з датчиків та розраховуючи її, програмно керує дроном. Контролер можна порівняти з мінікомп'ютером із вбудованим ПЗ із призначенням бути комп'ютерним мозком дрону. Політний контролер може отримувати команди дистанційно з пульта, декодуючи на програмному рівні сигнали радіокерування, або може бути автопілотом і керувати дроном самостійно за заданими алгоритмами польоту - за заданою траєкторією, на заданій висоті, із заданою швидкістю. У будь-якому польотному контролері є базовий набір датчиків, які відповідають за стабілізацію дрону в повітрі при командах на прискорення, крен. За наявності датчиків (вбудованих або зовнішніх) політний контролер відповідає за автоматичний політ за маршрутом по координатних точках, в режимі стеження за метою, за ведення логів польоту, запис на SD-карту, передачу телеметрії, OSD, барометр - утримання висоти, GPS-функції утримання позиції в точці, повернення. Політний контролер може бути із закритим програмним кодом із заздалегідь заданою функціональністю або з відкритим вихідним кодом, що дозволяє самостійно перепрограмувати команди, які керують дроном.
Телеметрія для квадрокоптера - це датчик або модуль з набором датчиків, який відповідає за збір поточних параметрів польоту з дрону, передачу показань наземному приймачеві та виведення на екран пульта радіокерування, FPV дисплей, FPV окуляри на екран ноутбука. Модуль телеметрії дозволяє оператору дрона в режимі реального часу віддалено дізнатися про швидкість руху дрона, температуру, висоту польоту, напрям, координати по GPS, рівень радіосигналу, відстань від точки зльоту, ємності акумулятора, що залишилася. Апаратура управління також може мати обмежені функції телеметрії, якщо апаратура підтримує двосторонній зв'язок між приймачем та передавачем. Приймач також може надсилати передачу (пульту) дані (наприклад, про те, що акумулятор розряджений), але повноцінна телеметрія виноситься у зовнішній окремий модуль. Плата телеметрії входить у ланцюг вузла: політний контролер – відеопередавач – fpv камера.
ОSD для квадрокоптера - це плата (розшифровується on screen display - інформація на екрані) відповідає за виведення стандартизованого меню з характеристиками польоту та накладання їх на відео з FPV екрану для спостереження за параметрами польоту квадрокоптера в реальному часі. Це може бути плата, вбудована в польотний контролер або незалежна окремо винесена плата, яка увійде до ланцюга вузла: політний контролер - відеопередавач - fpv камера - інші навігаційні датчики. ОSD може входити у відеопередавач або FPV камеру, але функціонал буде мінімальним (таймер, дані акумулятора). Повноцінне меню з OSD виводить дані, які обробляє польотний контролер і збирають зовнішні навігаційні датчики: координати дрону, швидкість, висота з GPS, лінія горизонту з акселерометра, режим польоту та таймер, датчик струму, попередження про низький заряд акумулятора, потужність радіосигналу.
GPS для дрона - це той же GPS модуль, GPS трекер, датчик геопозиціонування, GPS приймач. При появі GPS дрон наділяється функціями: політ по точках, політ у вказане місце, автоповернення в точку зльоту, утримання позиції навіть у вітряну погоду, обліт мети, політ над певною територією, моніторинг переміщення об'єкта, Follow me – прямування за пілотом. GPS захищає дрон від втрати. GPS приймач відповідає за збір сигналів від системи супутників, що обертаються навколо Землі та перетворення їх у координати для розрахунку швидкості та висоти дрона (від Global Positioning System – Глобальна Система позиціонування, супутникова система навігації, що визначає місце розташування у всесвітній системі координат WGS 84). GPS підключають у ланцюг до польотного контролера, який використовує координати для керування рухами дрону: обробляє дані для визначення положення дрона та керує швидкістю моторів дрону.
Компас для дрона - це датчик магнітометр, який дозволяє дрону дотримуватися курсу, орієнтуючись щодо магнітного поля Землі. Компас – це обов'язковий компонет системи навігації дрону, якщо запланований політ поряд з лініями електропередач або високими будинками. Компас може входити до GPS-модуля.
IMU для дрона - це датчик (інерційний вимірювальний блок), який, вимірюючи прискорення, відповідає за орієнтацію дрона, утримання його положення в просторі та дотримання курсу. IMU – це один із компонентів вузла GPS. GPS-приймач та IMU передають дані радіопередавачеві, який відправляє команди від польотного контролера на мотори дрону.
FPV - це в перекладі First Person View означає вид від першої особи. дрона, бачачи зображення з камери в реальному часі, може керувати польотом за допомогою пульта радіопровід або просто стежити за виконанням дроном заданої місії.
Антени для дронов - приймають, посилюють і стабілізує передачу сигналу від передавача (трансмітера) до приймача (ресиверу). 2 антени - передає і приймає комплект FPV антен правильно, можна значною мірою збільшити дальність і підвищити якість відеосигналу. в залежності від завдань, які покладені на дрон: висока спрямованість та дальність зв'язку, точність, вага та розмір, перешкодостійкість, рівномірне покриття певного сектора, частотний діапазон, сумісність з іншими комплектуючими дрона, бюджет та надійність виробника.
Трекер для антени - це наземна частина, поворотний механізм на сервоприводах, який відстежує положення моделі та автоматично націлює антену на дрон, з метою посилення сигналу.
Камери для дронов бувають курсові, цифрові, аналогові, тепловізійні, HD або FullHD Камера вибирається в залежності від задачі, яку виконує дрон. аналогові або цифрові, сумісність з відеопередавачем та іншими комплектуючими дрона, розмір і вага, кут огляду, чутливість до світла, роздільна здатність, тип сенсора, затримка сигналу, чутливість до радіоперешкод та шумів, кольоровість, бюджет та надійність бренду.
Підвіска для камери для дрону - це механізм кріплення камери до квадрокоптера. квадрокоптерів для професійної аерозйомки.
Акумулятор в дроні забезпечує живлення всіх електронних компонентів. У дронах використовуються або літій-полімерні акумулятори або літій-іонні. необхідно враховувати вагу, розмір, форму, надійність виробника і відповідність заявленим характеристикам: ємність (mAh), кількість банок (1S - 6S), сумарна напруга (V), струмовіддача (С). менш маневрений дрон. Наприклад, невеликий FPV дрон просто не зможе злетіти з надто важким акумулятором.
Плата розподілу живлення - це розподільна плата в квадрокоптері, яка призначена для розподілу напруги від акумулятора та зручного підключення до нього всіх дротів живлення від електронних компонентів дрону: регулятори швидкості, польотний контролер та навігаційні датчики, камери, відеопередавачі.
Зарядний пристрій для акумулятора повинен відповідати типу акумуляторів на дронах: Li-ion, LiPo, LiHV, LiFe. акумуляторі, чи важлива компактність, вбудований або окремий блок живлення, безпека та надійність виробника.
Провід, термоусадка, стяжки, ремені з липучкою, конектори - це з'єднувачі електроніки в дроні.
Апаратура управління - це аксесуар до дронів і складається з пульта (передавача) та приймача. Оператор дрона за допомогою апаратури керування забезпечує контроль над квадрокоптерами під час ручного керування польотом радіокерованої моделі. Оператору дрона важливо вибрати ергономічний зручний пульт управління з інтуїтивно зрозумілими стиками та кнопками, який сумісний з електронікою дронів.
ОТРИМАТИ ПРОПОЗИЦІЮ ВІД ОПТОВОЇ КОМПАНІЇ РАДІОКЕРОВАНИХ МОДЕЛЕЙ "ПРЯМІ ДИСТРИБУЦІЇ"