Твой первый квадрокоптер: теория и практика

Кроме того, в цифровых сервомашинках естественным образом реализуется последовательный протокол S.Bus/S.Bus2 или аналогичный. Благодаря этому можно каждой сервомашинке присвоить свой уникальный адрес и соединить их все одной последовательной сигнальной шиной. Также к достоинствам цифровых сервомашинок можно отнести высокое быстродействие и точность, т. к. аналоговая схема считывает положение вала потенциометра и управляет двигателем только по приходу управляющего импульса, а цифровая схема делает это намного чаще. Недостатками цифровых сервомашинок являются более высокая цена и необходимость программировать их при помощи специального программатора.

Важно иметь в виду, что цифровые сервомашинки питаются от более высокого напряжения, чем аналоговые: 6 или 7,4 В вместо 5 В. Попытка включить обычную машинку вместо цифровой приведет к выходу аналоговой машинки из строя. Потенциометр сервомашинки подвержен механическому износу, истиранию резистивного слоя в районе центрального положения, поэтому по мере эксплуатации возрастает погрешность сервомашинки и джиттер. Но это становится заметно по прошествии минимум десяти часов непрерывной эксплуатации. Как правило, раньше происходит разрушение пластикового редуктора машинки вследствие аварии. Сервомашинки, рассчитанные на повышенные механические нагрузки, делают с металлическими редукторами.

Часть II. ПРАКТИКА

Глава 4. Подготовка к изготовлению квадрокоптера

Прежде всего, необходимо определиться с размером конструкции, который принято выражать в расстоянии между осями моторов по диагонали. При изготовлении самого первого коптера лучше избегать крайних проявлений — наладонных нанокоптеров или конструкций с диагональю более 700 мм и весом более 2 кг. Размер диагонали рамы самых распространенных коптеров для обычного любительского применения лежит в пределах от 250 до 600 мм.

Типоразмер 450 мм оптимален с точки зрения экономичности компонентов и простоты изготовления. В свою очередь, коптеры размером 600 мм более стабильны в полете, способны нести больше полезной нагрузки и дают больше возможностей для развития конструкции в перспективе, ими легче управлять визуально, потому что они крупнее. Рамы размером менее 450 мм нежелательно использовать для обучения пилотированию "с нуля", т. к. неопытному пилоту сложно визуально определить положение небольшого коптера в пространстве.

Важным фактором в подборе компонентов коптера являются финансовые возможности пилота, поэтому дать универсальный рецепт невозможно. Мы будем исходить из скромных возможностей школьника или студента, а читатель может масштабировать меру своих затрат самостоятельно.

Примечание

С точки зрения экономии средств и времени обычно выгоднее покупать узлы и компоненты в виде целевых наборов: набор для сборки рамы, набор моторов и регуляторов, набор из передатчика и приемника и т. д. Как правило, наборы стоят на 20–30 % дешевле, чем при покупке компонентов по отдельности.

На основе опыта автора и обсуждений на тематических форумах можно предложить следующий экономичный алгоритм построения и развития конструкции в условиях ограниченных средств.

1. Если нет возможности за один сезон закупить полный комплект дополнительного оборудования — видеокамеры, видеоканал, OSD, GPS, то имеет смысл приобрести с прицелом на будущее качественный полетный контроллер, хорошие регуляторы оборотов на рабочий ток не менее 30 А, комплект аппаратуры радиоуправления не менее, чем на 8 каналов (лучше на 12) и построить первую раму размером 450 мм. Оснастить эту раму недорогими двигателями и пропеллерами.

2. После успешного обучения, к следующему сезону приобрести более мощные двигатели, пропеллеры и батареи, построить раму размером 600 мм и переставить на нее уже имеющиеся контроллер, регуляторы и приемник радиоуправления. Если будет возможность, то оснастить эту раму приемником GPS и видеооборудованием.

Подбор силовых компонентов

К силовым компонентам конструкции относятся все узлы и детали, непосредственно участвующие в создании тяги, позволяющей коптеру оторваться от земли: двигатели и пропеллеры (винтомоторная группа, ВМГ), регуляторы оборотов, силовая батарея. Они требуют тщательной взаимной оптимизации параметров, не допуская при этом выхода за рамки допустимых значений тока и температуры.