Выбор квадрокоптера в 2017 arduino+

Выбор квадрокоптера по самым важным параметрам

На выбор квадрокоптера влияет ряд параметров – размер, наличие камеры, мощность и другие параметры.

Коптеры, дроны, квадрокоптеры – это 100% наше будущее и пройти эту тему мимо совершенно нельзя, тем более что с использованием Ардуино она расширяется очень прилично.

О квадрокоптерах

В настоящее время все чаще и чаще можно услышать о новых моделях квадрокоптеров, которые могут быть использованы в различных целях. От простого развлечения, до профессиональной съемки на высоте, которая пользуется популярностью в создании кино, слежке за кем-нибудь, сопровождении грузов.

В интернет-магазинах представлено большое разнообразие данных устройств, а поэтому сделать выбор среди них очень сложно. Особенно человеку, который впервые сталкивается с таким спектром предложений.

Безусловно, главным критерием выбора квадрокоптера является его цена. Ведь именно от неё зависит, какими функциями будет обладать дрон. Если ваш бюджет на это устройство в районе 10000 рублей, то не стоит рассчитывать, что квадрокоптер можно будет использовать в профессиональной деятельности.

Дальность полета будет небольшая, да и камера будет установлена не из лучших. Такой дрон больше подходит в качестве игрушки для любителей электроники. Стоимость профессиональных моделей будет начинаться от 50000 рублей, заряда аккумулятора будет хватать на несколько километров полета, качество съемки тоже будет на высоте.

Основные отличия квадрокоптеров

1. По размерам

По размерам квадрокоптеры условно можно разделить на 3 класса:

Малый класс – такие дроны легко поместятся на ладони, в полете очень нестабильны, так как любое сильное движение воздуха сносит их в сторону. В основном используются как игрушка, камерами практически не оснащаются.

Средний класс – достаточно популярный вид среди пользователей. Оснащены такие устройства полупрофессиональными камерами, в полете ведут себя стабильно. Прекрасно подходят для снятия любительских видеороликов. Переносить их можно в небольшой сумке.

Большие дроны – являются профессиональными летательными аппаратами, с установленными камерами высокого разрешения. Эти квадрокоптеры предназначены для людей, не воспринимающих их как простое увлечение, а использующих в своей профессиональной деятельности. Они могут перевозить на дальнее расстояние солидный груз. Оснащаются дополнительными аккумуляторами.

2. Количество двигателей

В основном оснащены четырьмя, но бывают и дроны с двумя, шестью и даже восьми моторами.

Количество двигателей на дроне напрямую влияет на их скорость и стабильность полета, но не стоит забывать, что чем больше двигателей, тем быстрее происходит процесс разряжения аккумуляторной батареи.

3. Присутствие камеры

Не на всех квадрокоптерах установлена камера. Да и базовые, входящие в комплектацию, не отличаются высокой производительностью, речь идет о 0,3 до 4 мегапикселей, что достаточно только для любительской съемки.

Профессиональные пользователи дронов устанавливают свои камеры.

4. Управление

Новейшие модели управляются при помощи смартфонов и планшетов, это очень удобно, ведь поднятие аппарата в воздух, его посадка и сам полет осуществляется посредством удобнго интерфейса. Но при таком управлении один существенный недостаток: дрон не может отлететь от пользователя больше чем на несколько десятков метров.

На профессиональных квадрокоптерах используется дистанционный пульт управления, дальность полета с ним увеличивается до нескольких километров.

5. Аккумуляторы

Ещё одним важным критерием выбора гидрокоптера является емкость аккумулятора, от которого питаются его двигатели. Ведь от этого напрямую зависит дальность полета дрона и способность снимать видео. Современные устройства на встроенном аккумуляторе, при полном заряде способно держаться в воздухе 10-15 минут.

Многие устройства имеют возможность установки дополнительной батареи.

Как собрать и настроить квадрокоптер на базе Ардуино (Arduino)?

Здравствуйте, наши уважаемые читатели. В этой статье мы поговорим про то, как собрать квадрокоптер на Ардуино. Это не самая простая, хотя и очень увлекательная задача, результатом решения которой станет появление небольшого беспилотника, спроектированного, собранного, и настроенного собственными руками. Сразу оговоримся, что речь идет о максимально дешевом дроне из наиболее доступных по цене комплектующих.

Необходимые детали и узлы

Прежде чем приступить к сборке квадрокоптера своими руками, необходимо обзавестись всеми необходимыми деталями. Мозгом нашей самоделки станет полетный контроллер Arduino Uno. Его возможностей более чем достаточно для того, чтобы управлять беспилотником.

Помимо микроконтроллера, нам понадобятся:

  • Аккумулятор (лучше несколько) на 3.7В
  • Плата MPU-6050 (на ней установлены гироскоп и акселерометр)
  • Транзистор ULN2003A
  • Коллекторные двигатели с полым ротором 0820
  • Провода

Необходимо сделать несколько замечаний. Так как мы собираем дешевый самодельный дрон, то наш выбор пал на коллекторные движки с полым ротором (так называемые coreless motors). Они далеко не так надежны, как бесколлекторные двигатели, но зато гораздо дешевле стоят. Кроме того, можно обойтись без дополнительных контроллеров скорости.

Зато невозможно обойтись без гироскопа и акселерометра. Гироскоп необходим для того, чтобы квадрокоптер мог удерживать заданное направление движения, тогда как акселерометр используется для измерения ускорения. Без этих устройств управлять коптером было бы гораздо сложнее (если вообще возможно), так как именно они предоставляют данные для сигнала, регулирующего скорость вращения винтов.

Мы не указали в списке необходимых деталей раму. Ее можно приобрести, а можно распечатать на 3D принтере каркас, лучи и крепления для двигателей. Второй вариант нам кажется более предпочтительным, тем более, что в интернете можно без труда найти проекты квадрокоптера.

Распечатанная на принтере рама окажется не только легкой, но и прочной. Но если доступа к 3D принтеру нет, раму можно заказать.

Пошаговая инструкция по сборке

Как напечатать раму и крепеж

3D принтеры можно найти во многих университетах, лабораториях, коворкингах. Зачастую доступ к ним бесплатный. Модели для печати можно создать самостоятельно, используя для этого, например, Solidworks. А можно воспользоваться уже готовыми решениями, при необходимости изменив параметры.

Как настроить акселерометр гироскопа

Для настройки акселерометра-гироскопа (I2C)мы рекомендуем использовать следующую библиотеку. Ни в коем случае не подключайте плату к напряжению 5В, иначе вы моментально ее испортите.

Вкратце расскажем, чем интересна плата I2C с датчиками. Она заметно отличается от обычной платы акселерометра с тремя аналоговыми выходами для осей X, Y, Z. I2C представляет собой интерфейсную шину, обеспечивающую передачу значительных объемов данных через логические цифровые импульсы.

Аналоговых выходов на плате не много, и в этом большой плюс I2C, ведь в противном случае нам бы пришлось использовать все порты на Arduino, чтобы получить данные от гироскопа и акселерометра.

Схема подключения к Arduino

Прежде чем плата I2C сможет обмениваться данными с Arduino, ее необходимо подключить к контроллеру.

Схема следующая:

  • VDD -3.3v
  • GND — GND
  • INT- digital 2
  • SCL — A5
  • SDA — A4
  • VIO – GND

Еще раз обращаем внимание на то, что для питания необходимо использовать необходимо именно 3.3В. Подключение платы к 5В скорее всего приведет к ее поломке (спасти может только регулятор напряжения, но он далеко не всегда присутствует на плате).

Если на плате присутствует контакт AD0, он подключается к земле (GND).

В библиотеке, на которую мы дали ссылку выше, используются перечисленные каналы.

Скетч для Arduino

Преимуществом выбранного для сборки дрона микроконтроллера является относительная простота работы с ним. Вам не придется читать специальные книги, документы и техническую документацию. Достаточно знать основы программирования Arduino, которые, как вы сейчас убедитесь, не так сложны.

Подсоединив плату MPU-6050 к контроллеру, включите его и перейдите по ссылке.

Нас интересует скетч I2C scanner code, вернее, его код.

Скопируйте программный код, вставьте в пустой скетч, после чего запустите его. Убедитесь, что подключение установлено к 9600 (для этого запустите Arduino IDE через Tools-Serial Monitor). Должно появиться устройство I2C с адресом 0×68 либо 0×69. Запишите или запомните адрес. Если же адрес не присвоился, скорее всего проблема в подключении к электронике Arduino.

Затем нам понадобится скетч, умеющий обрабатывать данные гироскопа и акселерометра. В интернете есть множество вариантов, и найти подходящий не проблема. Скорее всего, он будет в заархивированном виде. Разархивируйте скачанный архив, отройте Arduino IDE и добавьте библиотеку (sketch-import library-add library). Нам понадобятся папки MPU6050 и I2Cdev.

Открываем MPU6050_DMP6 и внимательно просматриваем код. Никаких сложных действий производить не придется, но если был присвоен адрес 0×60, то необходимо расскоментировать строку в верхней части (ее можно найти за #includes) и написать верный адрес. Изначально таv указан 0×68.

Загружаем программу, открываем окно монитора через 115200 и просто следуем инструкции. Через несколько мгновений вы получите данные с гироскопа/акселерометра. Затем следует провести калибровку датчиков.

Установите плату на ровную поверхность и запустите скетч MPU6050_calibration.ino (легко ищется в интернете). Просмотрите код, по умолчанию в нем указан адрес 0×68. После запуска программы у вас появится информация по отклонениям (offset). Запишите ее, она нам понадобится в скетче MPU6050_DMP6.

Все, вы получили функционирующие гироскоп и акселерометр.

Программа для Arduino

По ссылке вы сможете скачать программу для Arduino, с помощью которой коптер будет стабилизирован в полете и сможет зависнуть над землей. В дополнение к программе обязательно скачайте библиотеку с Arduino PID по ссылке.

Программа поможет вам управлять дроном. Алгоритм, используемый для стабилизации, основан на двух PID-контроллерах. Один предназначен для крена, другой – для тангажа.

Разница в скоростях вращения пары винтов 1 и 2 равна разнице в скоростях пары винтов 3 и 4. Тоже самое справедливо и для пар 1, 3 и 2, 4. PID-регулятор производит изменение разницы в скорости, после чего крен и тангаж становятся равными нулю.

Обратите внимание на цифровые пины Arduino для моторов и не забудьте изменить скетч.

Подключение к контроллеру

Для того, чтобы управлять коптером, нам необходимо получить контроль над моторами, подключив их к Arduino. Контроллер дает на выходе лишь небольшое напряжение и силу тока, поэтому подключение двигателей напрямую лишено смысла. Вместо этого можно поставить несколько транзисторов, позволяющих увеличить напряжение.

Для составления схемы нам необходимы:

Все это собирается на монтажной плате и соединяется коннекторами.

На первом этапе следует подсоединить 4 ШИМ выхода (обозначены

) к транзистору. Затем подсоедините коннекторы к движкам, подключенным к питанию. В нашем случае мы используем аккумулятор на 5В, но подойдет и аккумулятор на 3-5В.

Транзисторы должны быть заземлены, а земля на плате Arduino должна быть подключена к земле аккумулятора. Двигатели должны вращаться в правильном направлении, то есть работать на подъем коптера, а не на его крен.

Переключив контакт двигателя с напряжения 5В на транзистор, вы увидите, что ротор изменит направление вращения. Единожды совершив настройку, больше возвращаться к изменению направления вращения ротора не придется. Теперь нас интересует скорость.

Запустив и проверив акселерометр, мы устанавливаем нашу схему на ProtoBoard. За ее неимением, можно использовать и обычную монтажную плату, предварительно напаяв на ней рельсы для контроллера.

Перед тем, как припаивать акселерометр к плате, необходимо выполнить его калибровку на горизонтальной поверхности. Это поможет добиться более точной работы сенсора в будущем.

Как еще можно модернизировать квадрик

Узким местом коптера являются его коллекторные движки. Если поискать, можно найти чуть более крупные и более мощные моторы, чем предложены в нашей статье, но значительного выигрыша в характеристиках не произойдет.

Впрочем, у нас была цель собрать недорогой квадрокоптер своими руками, и именно поэтому использовались дешевые моторы. Бесколлекторные двигатели заметно дороже, но зато они дадут вам заметно большую мощность и надежность. К ним придется докупить еще и контроллеры скорости, но это действительно эффективная модернизация.

Выбор платы Arduino Uno обусловлен тем, что с нее можно довольно легко снять чип и поставить его на ProtoBoard. Это позволяет уменьшить вес дрона на 30 грамм, но придется включить в схему дополнительные конденсаторы. Подойдет и плата Arduino Pro Mini.

Что касается программы Arduino, то ее можно сравнительно легко изменить и дополнить новыми функциями. Главное, что с ее помощью дрон способен в автоматическом режиме стабилизовать свое положение.

На квадрокоптер могут быть установлены дополнительные модули, например, плата приемника, что позволит организовать дистанционное управление дроном.

На этом мы завершаем статью о создании беспилотника на Arduino. Подписывайтесь на наши обзоры и делитесь полезными материалами в социальных сетях. До новых встреч.

Квадрокоптер на Arduino

Главная задача, которую поставил перед собой автор самоделки – сделать недорогой квадрокоптер, полет которого будет стабилизироваться за счет Arduino. Еще квадрокоптер имеет автономное питание. Итоговая стоимость такой самоделки порядка 60$.

Если есть более солидная сумма, то перспективнее оснастить самоделку моторами без щеток с соответствующими контроллерами.

Для стабилизации полета используется гироскоп и акселерометр. Гироскоп нужен для того, чтобы определить угол наклона квадрокоптера относительно земной гравитации. Акселерометр нужен для того, чтобы вычислять ускорение.

Материалы и инструменты:
– литиевые аккумуляторы (на 3.7 В);
– провода;
– транзистор ULN2003A Darlington Transistor (можно использовать и более мощные транзисторы);
– двигатели типа 0820 Coreless Motors;
– микроконтроллер Arduino Uno;
– плата MPU-6050 (это одновременно и гироскоп и акселерометр);
– наличие 3D-принтера или доступ к нему;
– необходимые инструменты.

Шаг первый. Создаем корпус квадрокоптера
Корпус делается очень быстро и просто. Он распечатывается с помощью 3D-принтера. Создание каркаса, таким образом, хорошо тем, что он выходит легким, все это благодаря печати «сотами». Проектирование деталей происходило в программе Solidworks. С помощью этой программы можно отредактировать параметры корпуса, внести в него свои изменения, если это нужно.











Чтобы Arduino могла управлять двигателями, понадобятся транзисторы, благодаря ним можно будет подавать большое напряжение на двигатели. Более подробно увидеть, как подключаются все элементы, можно на схеме.

Шаг третий. Скетч для Arduino
После того как MPU-6050 будет подключен к Arduino, его нужно включить и загрузить скетч I2C scanner code. Далее нужно скопировать код программы и вставить его в пустой скетч. После этого нужно открыть серийный монитор Arduino IDE (Tools->Serial Monitor) и убедится в том, что подключен 9600.
Если все сделано верно, будет обнаружено устройство I2C, ему будет присвоен адрес 0x68 или же 0x69, его нужно записать.
Далее загружается скетч, который обрабатывает информацию с гироскопа и акселерометра. Их в интернете есть много, но лучше всего использовать вот этот .

На заключительном этапе нужно будет откалибровать значения гироскопа и акселерометра. Для этого нужно найти плоскую поверхность и поставить на нее MPU6050. Далее запускается скетч для калибровки, полученные данные отклонения записываются и используются затем в скетче MPU6050_DMP6 .

Шаг четвертый. Программа для Arduino
благодаря программе, которая выложена здесь , квадрокоптер стабилизируется и зависает в стабильном состоянии. Далее с помощью этой программы происходит управление квадрокоптером.

Чтобы конструкция была легче, лучше всего использовать контроллер Arduino Uno, с нее можно снять уже прошитый чип микропроцессора и затем поставить его непосредственно на ProtoBoard. В итоге получится выиграть около 30-ти грамм веса, что довольно неплохо. В качестве альтернативного варианта можно использовать Arduino Pro Mini.

Программа, которая была создана для управления самоделкой, может быть легко расширена. Но самая главная задача – стабилизация квадрокоптера в полете, на этом этапе была полностью решена. Чтобы управлять самоделкой удаленно, можно использовать модуль bluetooth или же присмотреться к трансмиттерам/ресиверам.

Собираем простейший квадрокоптер своими руками

Ввиду развития технического прогресса фотографы, видеографы и блогеры все чаще используют в своем арсенале квадрокоптеры. При этом цены на нормальную модель начинаются от 30 000 руб. Кроме того пользователи часто желают установить на него свою камеру, а не далеко не все подвесы популярных моделей это позволяют. Поэтому актуальным остается вопрос, как сконструировать квадрокоптер своими руками. Сделать это несложно, если у вас есть хотя бы базовые знания в электрике, но нужно знать определенные нюансы и тонкости. Пошаговую инструкцию по сборке квадрокоптера своими руками читайте далее в статье.

Квадрокоптер на Arduino

Сегодня среди моделистов часто встречается слово Arduino. Что это значит, и какое отношение имеет к квадрокоптеру своими руками? Микроконтроллер Arduino Uno представляет собой электронное устройство небольшого размера, управляющее акселерометром, гироскопом и другими датчиками, передающее и принимающее информацию и т.д. Оно состоит их системы устройств, отвечающих за определенную функцию. «Мозг» Ардуино это микроконтроллер. Он имеет память и способен выполнять несложные задачи. Сравнить его можно с однокристальным миникомпьютером. Следующей составляющей являются электрические выводы, которые находятся по периметру платы. Они выполняют роль рук для адруино. В завершении есть аналоговые или цифровые выводы, необходимые для управления.

Итак, нужно сделать квадрокоптер своими руками и обеспечить его базой, которая позволит коптеру взлететь в воздух и выполнять необходимые задачи. Ею и становится контроллер Arduino Uno для квадрокоптера, который обеспечит стабильность и управляемость в полете. Собирая квадрокоптер своими руками вы сэкономите до 15 000 руб., при этом создав вполне функциональный дрон.

Выбор датчиков.

Для управления квадрокоптером необходим акселерометр и гироскоп. Этого будет достаточно, если вы стоите устройство с простой конструкцией для полетов на небольшое расстояние. Для постройки сложного аппарата с множеством модулей, функций, поддержкой GPS придется установить дополнительные датчики. Для первой модели мы рекомендуем выбрать плату MPU-6050 — она содержит все необходимые датчики.

Комплектующие

Детали для сборки квадрокоптера своими руками можно заказать на Aliexpress, или же распечатать некоторые из них на 3D принтере. Основные комплектующие:

  1. Рама.
  2. Винты.
  3. Полетный контроллер.
  4. Литиевые аккумуляторы (2x 3.7В)
  5. Пульт управления.
  6. Набор датчиков.
  7. Транзистор
  8. Болтики, соединительные провода.
  9. Зарядное устройство.
  10. Моторы для винтов.
  11. Инструменты для работы.

Если от старого компьютера осталось 4 одинаковых вентилятора (кулера), то моторчики от них годятся для сборки коптера. При первом опыте лучше отказаться от сборки квадрокоптера с камерой своими руками. Сначала разберитесь с управлением, а только потом крепите камеру, чтобы при падении не лишиться одновременно и квадрокоптера и камеры. При сборке рекомендуется сделать широкое основание между лучами беспилотника. Тогда подвесить камеру можно будет без лишнего труда. Простым вариантом также является квадрокоптер на 3d принтере своими руками. Для этого еще лишь нужно распечатать, скачав необходимые детали.

Выбираем тип и размер квадрокоптера

При сборке квадрокоптера выберите подходящий размер аппарата. Бывают такие:

  • Мини квадрокоптер – маленькая модель, с небольшим радиусом действия. Помещается в ладонь, подходит для полетов в помещениях.
  • Трикоптер — модель беспилотника,у которого только три пропеллера. Это делает его легче и маневреннее, однако теряется крутящий момент. Вместо этого используется механизм наклона заднего ротора. Сложно сделать своими руками.
  • Обычный квадрокоптер – простой и недорогой беспилотник. Диагональный размер в среднем 35 см (без пропеллеров). Состоит из минимального набота деталей с целью уменьшения веса устройства. Характеризуется большой скоростью передвижения и маневренностью.
  • Складной квадрокоптер берут в поездки, путешествия, когда важен размер и вес устройства. Складная рама облегчает транспортировку устройства. В самостоятельном изготовлении сложен.
  • Большой квадрокоптер – самый дорогой и тяжелый тип беспилотника. Способен летать на дальние расстояния, оборудован емким аккумулятором, несет сложное фото- и видеооборудование. Делайте самостоятельно только если уже владеете навыками изготовления подобных устройств.

Схема проводки

Собранная своими руками модель квадрокоптера требует правильного подсоединения проводки, иначе устройство вряд ли взлетит в воздух. Сначала сделайте параллельное соединение четырех проводов питания. Понадобятся разъемные соединения в месте подключения батареи к проводам. Во всех остальных местах необходимо сделать спайку. Детали потребуется затянуть при помощи термоусадки, иначе в дальнейшем из-за вибрации во время полета они отсоединятся.
Далее займитесь управляющей платой, подключите провода драйверов. С этого момента приступайте к проверке полетного контроллера для устранения возможных проблем.

Сборка

Прежде всего, подготавливаем и соединяем лучи и раму. Если нет возможности напечатать раму на 3D принтере, то вместо нее используйте обычную фанеру. В месте соединения деталей рамы установите силовую плату. Закрепить ее следует внизу в центральной части. К корпусу закрепите ее с двух сторон пластиковыми ремешками, у которых регулируется длина. При этом плата может двигаться, смещаться, но, тем не менее, будет выполнять свое предназначение, а беспокоиться о том, что она слетит, не стоит.

Далее установите полетный контроллер сверху. Очень важно, чтобы он был размещен точно по центру, поэтому лучше всего замерить место, где он будет находиться. Крепить эту деталь стоит саморезами нужного размера. Затем закрепите приемник и передатчик, для этого подойдет суперклей. Также подготовьте площадки на концах лучей. Они нужны для установки двигателей и пропеллеров. Подключить двигатели можно тремя силовыми проводами. От их расположения зависит направление вращения винтов.

Следующим шагом идет установка батареи. Используйте два аккумулятора Zippy Compact по 3700 мА·ч. Крепить их необходимо по диагонали сразу к двум лучам. Используйте для этого широкий пластиковый ремешок и скотч. Крестовина в центральной части также подойдет для установки аккумуляторов. Между крестовиной и контрольной панелью имеется пространство, туда просуньте ремешок для крепления аккумуляторов. Батареи положите друг на друга, сверху положите губку, использующуюся для перевозки бьющихся предметов. Закрепите их с помощью ремешка, а сверху наклейте скотч, чтобы аккумуляторы не скользили.

В завершении собираем и устанавливаем винты на концах лучей на специальные площадки. Остается только подключить провода и можно приступить к первым полетам. Лучше всего для начала засечь время полета, чтобы успеть сделать мягкую посадку. Это особенно важно, если на сделанный своими руками беспилотник не было прикреплено шасси.

Учимся летать

Самодельные квадрокоптеры нуждаются в настройке прошивки. Скачайте и установите программу. Дальше потребуется выполнить предложенные инструкции для правильной настройки программы. Теперь приступайте к полету. Для начинающих управлять дроном не так просто, как кажется на первый взгляд. Однако при желании и терпении вы быстро научитесь. Установите квадрокоптер на расстоянии 10-12 метров от себя. Для взлета рычаг газа наклоните вниз и вправо. Ваш беспилотник взлетит. Дальше уже дело техники и тренировок.

Источники:

http://drongeek.ru/profi/kvadrokopter-na-arduino

http://usamodelkina.ru/6824-kvadrokopter-na-arduino.html

http://geekgadgets.ru/kvadrokoptery/sobiraem-prostejshij-kvadrokopter-svoimi-rukami

http://arduinoplus.ru/whirlwind-xk-x251-obzor/

Ссылка на основную публикацию