Z czego składa się multicopter (dron)

Z uwagi na powtarzające się pytania jakie czytam na forum (http://rc-fpv.pl/) odnośnie budowy modeli quadów lub hex itp. oraz jako kontynuacja tekstów o podstawach budowy platform latających dzisiaj postaram się w miarę dokładnie opisać z czego tak naprawdę składa się multicopter – popularny dron.

Podstawowe elementy multicoptera (quadrocopter, hexacopter itd)

  1. Rama – (ang: frame) jest to element nośny, na którym montowane są pozostałe podzespoły. Zwykle składa się z takich elementów jak:
    • płyta centralna  (CP – ang: center plate) do którego przymocowane są ramiona (ang: arms), częścią CP może być także płyta dystrybucyjna do zasilania (ang: power distribution board), zbudowana najczęściej z laminatu szklanego lub węglowego, składa się 2 części górnej i dolnej, warto przy wyborze wziąć pod uwagę rozstaw i ilość otworów montażowych i już na tym etapie zastanowić się na rozmieszczeniem części elektronicznych, kabli, regulatorów i baterii,
    • ramiona (ang; arms) – mogą mieć różne kształty i być wykonane z różnych materiałów (drewno, aluminium, laminat szklany, włókno węglowe / laminat węglowy – karbon, itp), mogą być mocowane na sztywno lub składane,
    • łoża silników (ang: motor mount) są zamocowane na ramionach bezpośrednio poprzez śruby lub przyklejone albo na popularnych „trytkach” (opaski zaciskowe) bądź przez tzw „boom bloki” które częściowo tłumią drgania pochodzące od silników,
    • podwozie (ang: landing gear) dobrze jak multicopter takowe posiada, sztywne lub składane (ang: retractable landing gear) – z podobnych materiałów jak ramiona, lub z wytrzymałego tworzywa sztucznego,
    • kopułka (ang: dome) element ramy zamykający elektronikę modelu od warunków zewnętrznych (piasku, trawy, słońca, wiatru),
    • pólka na zamocowanie baterii (z podobnego materiału jak płyta centralna),
    • pólka/rurki do zamocowania gimbala (mechanizmu do podczepienia kamery/aparatu),
    • pałąk do zamocowania GPS‚a – zwykle np pręta węglowego do którego przymocowane są talerzyki aluminiowe, może być oczywiście wykonany w dowolny inny sposób, warto myśleć o opcji składanej aby ograniczać gabaryty modelu w transporcie,
    • żepy, opaski – do zamocowania baterii,
    • wibroizolatory – elementy ramy izolujące część ramy z silnikami od części ramy z elektroniką, w celu eliminacji niepożądanych efektów zakłócających (drgania źle wpływają na prace żyroskopów i akcelerometrów)
    • śrubki, nakrętki, podkładki, tulejki dystansowe – galanteria, o której nie można zapomnieć i trzeba brać pod uwagę wyliczając wagę modelu, bo z paru śrubek wnet robi się spora waga, warto czasami śruby stalowe zamienić na np aluminiowe lub plastikowe (poliamidowe)
    • kable serwowe – do połączenia odbiornika z kontrolerem lotu, kable zasilające i goldy
  2. Kontroler lotu, jednostka centralna (FC, ang: Flight Controller, IMU – inertial measurement unit) – jest to urządzenie elektroniczne, które zajmuje się pomiarami i przetwarzaniem informacji o pozycji i kierunku z różnych czujników np akcelerometrów czy żyroskopu, magnetometru GPS’a itp. a także sygnałów z nadajnika oraz wysyła odpowiednie sygnały do pozostałych podzespołów jak np regulatory silników aby zapewnić odpowiednią pozycje modelu w powietrzu. Popularne kontrolery to:
    • DJI Innovations Naza, A2, WooKong
    • kfc32 http://kfc32.direk.info/ – rodzima produkcja „marbalona” , http://rc-fpv.pl
    • MultiWii http://www.multiwii.com/ – sterownik, który  wykorzystywano nawet do sterowania konsolą Nintendo
    • ArduPilot APM/ArduFlyer – ciekawa i stosunkowo niedroga platforma z dobrym oprogramowaniem (latanie po wyznaczonych punktach – waypoint, misje, autopilot itp)
    • Pixhawk
    • KK
  3. Regulatory silników (ESC – ang: electronic speed control ) – odpowiada za kontrolę obrotów silnika na podstawie sygnałów z FC, powinien być odpowiednio dobrany do baterii (istotna jest ilość cel czyli napięcie pakietu) oraz rodzaju silnika (czyli ważne parametry to parametr S (ilość cel) np 3s-4s dla pakietów na ~12V i 14V oraz A (ampery)– maksymalna wartość prądu jaki może przez niego przepłynąć, z którą teoretycznie regulator powinien sobie bez problemu poradzić, np silnik 900KV może pobierać do 30A prądu wtedy regulator powinien mieć także taką wydajność lub większą 30A, 35A, 40A
  4. Silniki bezszczotkowe – (ang: brushless motor) – powinny być odpowiednio dobierane do modelu i przeznaczenia, należy zwrócić uwagę jaką mają wartość KV (obrotów na volt) na jakich bateriach mogą pracować (3S- 4S, 6S) – przykładu doboru do modeli opiszę w osobnym artykule. Zwracam także uwagę na elementy dostarczane z silnikami takie jak piasty nie wszystkie pasują do każdego rodzaju śmigieł, warto mieć to na uwadze.
  5. Śmigła (ang: proppelers) – tak jak inne elementy, śmigła muszą być dobrane do rodzaju silnika, popularne śmigła to np przy silnikach ~900kv to 1045 czyli 10 calowe śmigło ze skokiem 45 (45 oznacza zwykle też w calach drogę jaką śmigło przebyło by podczas jednego obrotu wkręcając się jak śruba np w … galaretkę (tak to sobie można wyobrazić 🙂 skok śmigła wpływa także na zachowanie koptera, szybkość wznoszenia, stabilność lotu, głośność itp.
  6. Odbiornik (RX, receiver) – element niezbędny w każdym modelu zdalnie sterowanym, odbiera sygnały z nadajnika, który zwykle trzyma w dłoni pilot na ziemi. W większości działają na częstotliwości 2,4Ghz, a dla modułów dalekiego zasięgu np na 433Mhz, Popularne odbiorniki to np:
    • Frsky
    • eLeReS (popularny na forum rc-fpv.pl nadajnik i odbiornik dalekiego zasięgu – 433Mhz)
    • Futaba
    • Spektrum
    • Sanwa
    • Graupner
    • Hitec
  7. Baterie, pakiety zasilające, lipole – bez prądu nie ma latania :). przy kupowaniu baterii trzeba się dobrze zastanowić nad ilością cel np: 3S, 4S, czy 6S, i wydajnością prądową: 30C, 40C, 70C, oraz wielkością 2200mAh, 4000mAh, 5000mAh (to tyle samo co 5Ah – odczytywać to można mniej więcej tak, że taka bateria powinna być w stanie dostarczać 5 Amperów przez godzinę) – pod uwagę należy przede wszystkim wziąć rodzaj silników i śmigieł jakie chcemy zastosować. Jak we wszystkim także i tym, trzeba zastosować zdrowy rozsądek. Należy zastanowić się nad ciężarem modelu itp. Jednym z kryteriów doboru baterii i pozostałych podzespołów może być np czas jaki chcemy aby model utrzymywał się w powietrzu.
  8. Wspomnę także o nadajniku, chociaż nie jest to element platformy latającej, to jednak bez tego ciężko ulotnić model, a należy o tym jak najbardziej pamiętać przy planowaniu budżetu.

Zawsze przy doborze parametrów pomóc nam może onlinowy kalkulator: http://www.ecalc.ch/xcoptercalc.php?ecalc&lang=pl

Jeśli czegoś brakuje, postaram się uzupełnić i dodać zdjęcia. W kolejnym artykule opiszę elementy składowe zestawu FPV.

 

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.