Твой первый квадрокоптер: теория и практика

Большие токи, протекающие в силовых проводах питания, порождают магнитное поле вокруг проводников. Это магнитное поле сбивает показания магнетометра — электронного компаса на плате полетного контроллера. Если компас не используется, то магнитными наводками можно пренебречь. Но в большинстве случаев компас необходим при полетах по FPV для указания направления возврати домой, для автовозврата по GPS и для полета по заданным точкам. Компас также необходим в режиме Headfree, когда контроллер автоматически отслеживает по компасу курсовое положение рамы и вычисляет условное направление "вперед".

Если компас будет подвержен наводкам, то алгоритм контроллера все равно отработает прибытие в заданную точку по координатам GPS, но скорость и траектория полета будут далеки от оптимальных. Ситуацию усугубляет то, что магнитные помехи не постоянны, а пропорциональны оборотам несущих винтов.

Для компенсации мощных магнитных наводок самым эффективным решением является вынос микросхемы магнетометра на штанге длиной около 15 см вверх над рамой. Существуют готовые модули, которые состоят из антенны GPS и магнетометра на одной плате, и модули, которые содержат только магнетометр. При наличии радиолюбительского опыта можно отпаять магнетометр с платы контроллера и поместить его на выноснук) плату. Магнетометр соединяется с контроллером по шине I²С, поэтому при использовании внешнего контроллера потребуется настроить адрес магнетометра на шине I²С и в некоторых случаях перерезать проводник, идущий к микросхеме на плате. Это зависит от версии платы и прошивки.

При сборке коптера особое внимание следует уделить правильной укладке силовых проводников. Их длина должна быть минимально возможной; при этом длина положительной и отрицательной шин питания должна быть одинаковой и пролегать они должны параллельно и только рядом, для максимальной взаимной компенсации магнитных полей. Скручивание силовых проводов между собой незначительно уменьшает наводки.

Внимание!

Категорически запрещается укладывать монтажный запас силовых проводов кольцом (рис. 4.11)!

Рис. 4.11.Правильная (а) и неправильная (б) укладка излишка силового провода

Некоторые звукоизлучатели в индикаторах разряда батареи или поисковых маячках содержат очень мощные магниты. Поэтому звукоизлучатели следует монтировать как можно дальше от платы контроллера.

Решение, следует ли выносить магнетометр на штангу, зависит от величины магнитных помех в собранном коптере. В разделе, посвященном интерфейсу настройки коптера, будет рассказано, как проверить величину помех исходя из показаний компаса. Если при пиковом увеличении рабочего тока компас отклоняется не более, чем на 3–5 градусов, то это нормально, и можно больше ничего не предпринимать.

Поскольку через силовую батарею протекает суммарный ток от всех моторов, она тоже является проводником, порождающим магнитное поле вокруг себя. Иногда изменение расположения батареи относительно платы контроллера существенно снижает магнитные наводки.

Глава 5. Сборка и настройка квадрокоптера

Изготовление рамы

Прежде всего, вы должны определиться, имеет ли для вас смысл изготовление самодельной рамы. Готовый набор, состоящий из центральной текстолитовой части, четырех моторам, металлических лучей и необходимого крепежа, можно заказать в Китае по цене 18–20 долларов с бесплатной доставкой. Покупка материалов для самодельной рамы вряд ли обойдется дешевле. Плюс потраченное на работу время, пыль, шум и прочие бытовые неудобства. Но если вам работа с конструкторскими программами, станком ЧПУ и слесарными инструментами доставляет удовольствие — тогда запасайтесь материалами и приступайте к изготовлению. Пока по почте доставляют ранее выбранные вами моторы, регуляторы, полетный контроллер и прочие компоненты, работа над рамой будет завершена.

При изготовлении первой рамы рекомендуем воздержаться от ненужного "изобретательства" и "рационализаторства", а также от излишней замысловатости технических решений. Поверьте, в конструкции начального уровня все уже придумано и испытано до вас. Все возможные ошибки уже совершены, обсуждены и учтены тысячами энтузиастов-любителей. Стандартная базовая конструкция такова, потому что она действительно оптимальная. Она недорогая, простая, как топор, прочная и ремонтопригодная.

Пример популярной конструкции стандартной рамы схематически показан на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Пример конструкции стандартной рамы