В статье описывается процесс создания работоспособной модели квадрокоптера.
Ключевые слова: дрон, мультикоптер, ротор, квадрокоптер, беспилотные летательные аппараты.
Дрон — беспилотный летательный аппарат (БПЛА), изначально разработанный для выполнения военных, главным образом разведывательных, задач [1]. Дрон — понятие, объединяющее все беспилотные аппараты, то есть аппарат без экипажа на борту. БПЛА является отличным решением для выполнения различных задач, из-за их маневренности и управляемости [2].
На сегодняшний день, дроны используют для съемки видеофильмов, транспортировки вакцины в страны Африки, в спасательных миссиях, и для развлечений в общественных местах. Мультикоптеры становятся важным инструментом в повседневной деятельности людей.
Беспилотный летательный аппарат обладает разными степенями автономности: от дистанционно управляемых до полностью автоматических [1].
Изучив все типы квадрокоптеров, для разработки собственного беспилотного аппарата был выбран квадрокоптер среднего размера, для того чтобы устройство могло справиться с большим количеством поставленных задач, держа заряд как можно дольше. Конструкция включает в себя бесколлекторные моторы, вид расположения лучей был выбран «удлинённый x», так как этот вид даст больше простора для работы.
Детали, которые использовались для создания БПЛА, представлены в таблице 1.
Таблица 1
Перечень элементов
|
Наименование |
Характеристики |
|
Рама QAV250 |
Вес: 155г Колёсная база: 350 мм |
|
Моторы RS 2205 2500Kv |
Максимальная тяга: 1204 г Вес: 30 г |
|
Регуляторы скорости 20А ESC F3 |
Напряжение: 2–4 S Lipo 45A: непрерывный ток 35A, пик 45A/10s Вес: 4 г |
|
Аккумулятор MJX R/C Bug |
Напряжение: 7,4 В Ёмкость: 2800 мАч Мощность: 10 С Вес: 414 г |
Рама изготовлена из качественного стекловолокна и карбона. Предварительно были подготовлены резьбовые латунные рукава для всех болтов рамы. Также на нижней пластине основной рамы присутствуют большие монтажные вкладки для легкого крепления камеры.
На первом этапе сборки квадрокоптера были залужены все контакты на материнской плате, для дальнейшей работы с проводами. Залудить контакты можно с помощью пайки. Предварительно необходимо нанести на контакты флюс.
После обработки контактов плату необходимо присоединить ко второму «этажу» рамы. После этого необходимо присоединить все детали рамы при помощи гаек, а также закрутить на концах лучей моторы.
После всех проделанных действий необходимо спаять вместе материнскую плату и регуляторы скоростей. Это также можно сделать при помощи флюса и паяльника. При пайке важно соблюдать соотношение полей. После можно закрепить регуляторы скорости при помощи двустороннего скотча или стяжек перед моторами.
Следующим действием нужно спаять вместе регуляторы скоростей и моторы. Контакты, которые находятся на концах регуляторах скоростей, нужно сначала залудить. Процесс пайки происходит без каких-либо особенностей.
Аккумулятор нужно присоединить к материнской плате при помощи спаянных проводов и переходника. В процессе пайки важно не забывать про соотношение полей. Схема подключения материнской платы показана на рисунке 1.
Рис. 1. Схема подключения материнской платы
Результат подключения представлен на рисунке 2.
Рис. 2
Далее, к полетному контроллеру подключаются регуляторы скоростей.
Если требуется прошивка контроллера, нужно подключить его через USB порт к компьютеру и использовать программу OpenPilot. Далее, используя переходник, нужно подключить USB провод к Main порту и использовать программу CleanFlight — Configurator. Используя эту же программу, контроллер подключается к компьютеру напрямую через USB порт, и прошиваем контроллер [3].
В результате работы был сконструирован дрон, который можно увидеть на рисунке 3.
Для завершения работы над прототипом необходимо провести тестовые запуски и устранить неполадки при их появлении.
Рис. 3. Прототип дрона
В процессе самостоятельной разработки дрона был изучен теоретический материал, разработан собственный прототип, а также проведено экспериментальное подтверждение работоспособности дрона.
Полученная модель успешно выполнила серию тестовых запусков. Дополнительная наладка оборудования не потребовалась.
В данной статье был представлен опыт разработки рабочего прототипа дрона, выбор оптимальной конструкции и комплектующих для его создания. Проект показывает важность БПЛА в современном мире и легкость их сборки.
Литература:
- Квадрокоптер «Орион». — Москва: СИНТГЕТ, 2006. — 132c.
- Квадрокоптер «От Винта!». — Москва: Машиностроение, 2009. — 242c.
- Мартин, Догерти Дроны. Первый иллюстрированный путеводитель по БПЛА / Догерти Мартин. — М.: Эксмо, 2017. -510c
