Drone fai da te: Lezione 5. Assemblaggio..

Contenuti

Introduzione

Ora che hai selezionato tutti i componenti principali per il tuo UAV, puoi iniziare ad assemblare. Questa guida tratterà gli errori comuni durante l'assemblaggio di un UAV multi-rotore, insieme ad alcuni suggerimenti utili per la messa a punto. Questa lezione non riguarderà elementi come una fotocamera/sistema FPV, dispositivi a lungo raggio o altri accessori (ne parleremo in 7 lezioni).

Componenti che devi avere in questa fase:

  1. Telaio (acquistato o realizzato a mano)
  2. Motori, ESC, eliche, batteria, dispositivo di ricarica
  3. Scheda/cablaggio di distribuzione dell'alimentazione
  4. Controllore di volo e dispositivo di comunicazione (proposto radiocomando)

Propulsione

Per raggiungere gli obiettivi di questa lezione, il sistema di propulsione del tuo UAV includerà i seguenti componenti:

  • Motori
  • ESC
  • Power Distribution (scheda o cablaggio)
  • Batteria
  • Controllore di volo

Notare che le eliche non sono elencate. Non installare le eliche in questa fase! Le viti principali verranno collegate solo nella sesta lezione. Trattandosi del tuo primo drone, ti consigliamo di effettuare un collegamento elettrico “frameless” prima di installare tutto sul telaio; al fine di verificare tutti i collegamenti ed eliminare i guasti individuati.

Batteria. Distribuzione dell'energia

Il collegamento tra la batteria e il sistema di distribuzione dell'energia dovrebbe essere relativamente semplice se entrambi hanno lo stesso tipo di connettore. In tal caso, procedere al passaggio successivo. Se i connettori sono diversi, in nessun caso tagliare i fili della batteria per separare il connettore; questo può causare un corto circuito e una spiacevole scossa elettrica! Invece, puoi prendere un adattatore e usarlo tra il connettore sulla batteria e il connettore sulla scheda di distribuzione dell'alimentazione. Un'altra opzione potrebbe essere quella di cercare un connettore di accoppiamento al connettore della batteria e acquistarlo; quindi tagliare il connettore esistente dal distributore di alimentazione e saldare il ricambio acquistato, assicurandosi prima che non ci sia connessione tra i pin positivo e negativo.

È importante notare che la maggior parte degli UAV multi-rotore non ha un interruttore di accensione/spegnimento, quindi l'alimentazione viene fornita e scollegata collegando e scollegando la batteria principale dal connettore del distributore di alimentazione, quindi i loro connettori devono essere saldamente fissati e i fili/punti di saldatura sono ben isolati con guaina termorestringente e/o nastro isolante.

Scollegare la batteria dal distributore di corrente prima di procedere.

Motore. ESC. Distribuzione dell'alimentazione

La scheda di distribuzione dell'alimentazione (PDP) o distribuzione cablata serve principalmente a distribuire l'energia dalla batteria principale a ciascun ESC. La tensione viene fornita all'ESC "così com'è", quindi non è necessario aumentare (aumentare) o diminuire (diminuire) la tensione. Se il tuo drone ha quattro motori, dovresti avere quattro ESC e quindi la tua scheda di distribuzione/distribuzione dei cavi dovrebbe eventualmente dividere la batteria principale in quattro connessioni. Se il tuo PRP ha sei connessioni e stai costruendo un quadricottero, semplicemente non hai bisogno di collegare le ultime due. Se stai costruendo un esacottero, il tuo PDP dovrebbe distribuire l'energia dalla batteria principale a sei connessioni. L'ESC include i seguenti fili:

  • Un nastro a 3 fili da 0,1 pollici con connettore R / C, di cui il pin nero è solitamente messo a terra, quello rosso fornisce un'uscita 5V (tramite BEC*) e giallo/bianco è l'ingresso del segnale.
  • Tre fili separati si collegano ai tre fili su un motore CC senza spazzole (solitamente fornito con connettori a proiettile femmina che sono già saldati o inclusi).
  • Due connettori di ingresso per il collegamento della batteria al PDB (alcuni includono connettori saldati con saldatura, alcuni sono inclusi e talvolta non lo sono affatto).

*Gli ESC di solito hanno un circuito di eliminazione della batteria integrato (o BEC) che converte la tensione della batteria principale a 5 V per alimentare il ricevitore e il controller di volo. 5V viene solitamente fornito tramite il connettore RC dall'ESC (di solito il pin centrale / rosso). Hai solo bisogno di un BEC per alimentare il controller di volo.

Se la scheda di distribuzione dell'alimentazione utilizza connettori che non corrispondono ai connettori dell'ESC o della batteria, sarà necessario acquistare adattatori (adattatori) o acquistare nuovi connettori e sostituirli su ESC o PRP. Il vantaggio rimane con la scheda di distribuzione dell'alimentazione, i cui connettori corrispondono a quelli della batteria e dell'ESC. Molto spesso, una batteria ai polimeri di litio di un UAV può avere connettore DEANSXT60EC3

Se si desidera alimentare elettronica a bassa corrente aggiuntiva (illuminazione a LED, pendente, ecc.) ma non ci sono connessioni di riserva sulla scheda di distribuzione dell'alimentazione, è possibile utilizzare il cavo di ricarica della batteria. Il connettore di ricarica bianco di solito ha un pin per la messa a terra e un pin per ogni cella (1S, 2S, 3S, ecc.) utilizzata nel gruppo batteria LiPo. Sebbene questo connettore sia in realtà solo per caricare la batteria, può fornire una tensione di uscita di 3,7 V da ciascun pin e può essere utilizzato per alimentare l'elettronica a bassa corrente come un cablaggio o LED.

  1. Rimuovere il cavo rosso da ogni connettore R/C a 3 pin del cruise control tranne uno. Si consiglia di eseguire questa operazione in modo tale da poterli sempre ricollegare se necessario. Avvolgere l'estremità di ciascun filo escluso con del nastro isolante o utilizzare una guaina termorestringente per l'isolamento in modo che in seguito non possano entrare in contatto con altri componenti elettronici. L'unico filo rosso rimasto intatto alimenterà il controller di volo utilizzato nell'assieme.
  2. Collegare i due fili di alimentazione di ogni ESC al quadro di distribuzione, facendo attenzione che il filo rosso vada al positivo () e il filo nero al negativo (-).
  3. Se la scheda di distribuzione dell'alimentazione che stai utilizzando ha i suoi connettori R/C, in questo caso sta a te collegare i pin R/C di ciascun ESC ai connettori R/C su questa scheda o collegarli direttamente al controllore di volo.
  4. Collegare ciascuno dei tre connettori del motore ai tre connettori ESC. Al momento, l'ordine di collegamento di questi connettori non è importante (se influisce sul senso di rotazione, verrà corretto se necessario in seguito).

Si noti che se si decide di rimuovere o nascondere il cablaggio in questa fase, potrebbe essere necessario in seguito accedere ad alcune connessioni secondo la procedura descritta nella Lezione 6, in particolare, scambiare il collegamenti tra l'ESC e un motore in modo che il motore ruoti nella direzione opposta.

ESC. Controllore di volo.

È ora possibile collegare gli ingressi R/C dei cruise controller al controller di volo. Il controller di volo che scegli dovrebbe avere un diagramma che mostra quali pin del controller sono collegati ai motori del tuo gruppo multi-rotore. Questo diagramma dovrebbe anche mostrare la direzione di rotazione di ciascun motore, ma ancora una volta, non è necessario considerare la direzione per ora.

  1. Vedere lo schema di collegamento tra i motori/ESC e il controller di volo nel manuale di istruzioni del PC.
  2. Collegare i connettori R/C di ogni ESC ai pin corrispondenti sul controller di volo, assicurarsi che il filo di terra (solitamente nero) si colleghi al pin di terra del controller di volo e al pin del segnale (bianco o giallo) si collega al pin del segnale sul controller di volo...
  3. Solo uno dei connettori RC avrà ancora il pin rosso (alimentazione).

Comunicazione

Ricevitore. Controllore di volo.

Supponiamo che in questa lezione abbiate fatto la scelta a favore del radiocomando come dispositivo di input. Se si desidera utilizzare WiFi, Bluetooth o altri metodi di input, leggere il manuale del controller di volo e cercare l'input seriale; Questa sezione descriverà come/dove collegare il dispositivo di input seriale al controller di volo. Molto probabilmente dovrai trovare e connettere i pin di trasmissione (Tx), ricezione (Rx), tensione (5V) e GND dal dispositivo wireless al trasmettitore, consentendo Rx da uno all'altro Tx e viceversa.

Il trasmettitore RC deve essere dotato di un ricevitore RC appropriato. Il ricevitore deve essere collegato al trasmettitore in modo da poter rimuovere il ponticello di collegamento dal ricevitore (se presente). Il kit può anche includere un portabatteria AA, progettato per alimentare il ricevitore, ma non lo useremo poiché il BEC alimenterà sia il ricevitore che il controller di volo. Per scoprire quali canali del ricevitore RC si collegano a quali pin sul controller di volo, è necessario consultare il manuale utente sia del controller di volo che del sistema RC.

Il manuale del controller di volo indicherà le posizioni dei seguenti pin da abbinare e collegare al ricevitore:

  • Throttle
  • Pitch
  • Imbardata
  • Rollio
  • Interruttori ausiliari 1, 2, 3, ecc.

Ora è possibile effettuare le seguenti connessioni:

  1. Leggere il manuale del controller di volo per vedere quale pin di ingresso R / C è collegato con quale delle funzioni di cui sopra.
  2. Leggere il manuale del trasmettitore per quale canale è associato a ciascuna funzione.
  3. Alcuni trasmettitori RC possono essere riprogrammati per modificare la funzione di ciascun contatto. Se decidi di cambiare qualsiasi ingresso (joystick o interruttore), fallo solo dopo esserti assicurato di sapere quale canale del ricevitore corrisponde a quale funzione. Throttle, Pitch, Yaw e Roll dovrebbero essere sempre associati a due stick/joystick, non a interruttori o pulsanti.
  4. Collegare il canale Throttle sul ricevitore all'ingresso Throttle sul controller di volo.
  5. Collegare il canale Pitch sul ricevitore all'ingresso Pitch sul controller di volo.
  6. Collegare il canale Yaw sul ricevitore all'ingresso Yaw sul controller di volo.
  7. Collegare GND sul controller di volo (di solito la terza fila di pin) a GND sul ricevitore (di solito la terza fila di pin).
  8. Se verrà utilizzato l'ingresso ausiliario, collegare Aux 1 sul ricevitore a Aux 1 sul controller di volo e così via.

È possibile utilizzare cavi servo a 3 pin per ciascun canale, ma solo uno dei canali (può essere qualsiasi) deve avere tensione e massa; il resto ha solo bisogno di un cavo di segnale. Tutte le connessioni possono essere da GND a GND, sebbene ne sia richiesta solo una. Ancora una volta, il ricevitore non ha bisogno di una batteria separata poiché sarà alimentato dal controller di volo, che è alimentato dal BEC di uno degli ESC.

Assemblaggio del telaio

Se stai costruendo il tuo telaio, puoi assemblarlo in questa fase. Se hai acquistato un kit telaio, segui le istruzioni di montaggio. Si prega di notare che potrebbe essere necessario smontare alcune aree per facilitare il collegamento o rimuovere (nascondere) gli elementi elettrici. L'obiettivo è garantire che nulla sia allentato, che tutti i cavi siano fissati saldamente e che nulla possa cadere dal telaio o impigliarsi.

Installazione

Posizione della batteria.

La batteria utilizzata per l'alimentazione è spesso l'elemento più pesante su un UAV e può variare da 1/4 a 1/2 del suo peso totale. Pertanto, il luogo della sua installazione è molto importante. La posizione ideale per la batteria principale dovrebbe essere al centro dell'aereo, in modo che tutti i motori possano sopportare all'incirca lo stesso carico. Se la batteria è posizionata più vicino alla parte posteriore del velivolo, i motori posteriori dovranno fornire una spinta maggiore rispetto ai motori anteriori e quindi la spinta totale massima sarà limitata (quando i motori posteriori sono a piena spinta, non ci sarà spinta sui motori anteriori). Considerando che, il solito approccio nella progettazione multi-rotore è di mantenere l'aereo simmetrico rispetto a una linea centrale (o almeno un asse), quindi la batteria dovrebbe essere posizionata lungo quella linea centrale piuttosto che sfalsata su un lato o sull'altro...

Successivamente, dovrai decidere a quale altezza posizionare la batteria. Ci sono diversi posti dove può essere installata la batteria:

  1. Sotto il telaio (l'aereo sarà pesante sotto, più stabile e meno acrobatico).
  2. Direttamente sotto i motori (di solito all'interno del telaio); forse uno dei posti migliori.
  3. Alla stessa altezza dei motori o dei rotori (ad es. montati sulla parte superiore del telaio).
  4. Sopra le eliche (l'UAV sarà più pesante sopra e più incline a capovolgersi).

Per prestazioni ottimali, idealmente la batteria dovrebbe essere posizionata nella posizione 3 sopra. La posizione 4 crea l'effetto di un pendolo invertito e se l'UAV si inclina oltre un certo angolo, il drone tenderà a capovolgersi. La posizione 1 creerà una piattaforma abbastanza stabile che per sua natura tende a rimanere in piano, ma è estremamente inadatta per le acrobazie. Pertanto, la maggior parte dei progettisti sceglie la posizione 2 e posiziona la batteria direttamente sotto il telaio o al suo interno. Questo approccio libera spazio sotto il telaio per carichi utili come il sistema di sospensione e spazio sopra per il controllore di volo e altri dispositivi elettronici per essere il più accessibile possibile.

Montaggio della batteria

Esistono molti modi comuni per fissare la batteria al telaio, tra cui:

  • Fascette in velcro
  • Velcro autoadesivo (un lato è incollato alla batteria e l'altro al telaio)
  • Nel telaio

I cinturini in velcro sono più comuni per i medi “ droni personalizzati di dimensioni standard” Mentre la recinzione del telaio si trova più comunemente sui droni commerciali, i telai di tali UAV sono concepiti sotto pressione e lasciano spazio all'interno appositamente per una batteria specifica. Il velcro dovrebbe idealmente essere usato solo se la batteria è relativamente leggera; invece di una breve sezione al centro, si consiglia di incollare una striscia lungo l'intera lunghezza della batteria. Se si utilizzano cinghie in velcro e si scopre che la batteria tende a fuoriuscire a causa della mancanza di aderenza, si consiglia di aggiungere strisce di gomma nei punti in cui la batteria entra in contatto con le cinghie. Non è consigliabile utilizzare la colla per fissare la batteria al telaio. Se non si utilizza un UAV, rimuovere la batteria e conservarla in una borsa LiPo o in un serbatoio di ceramica.

Ricarica della batteria

È molto probabile che tu abbia scelto una batteria ai polimeri di litio (LiPo) o un'altra batteria al litio. La maggior parte delle batterie LiPo oltre i 3,7V ha un cavo di ricarica separato con un connettore multipin per la ricarica, mentre il cavo di alimentazione può essere identificato dalla presenza di un connettore a due pin con fili più grandi in grado di sopportare elevate correnti di scarica. Un connettore di ricarica di solito ha un contatto per ogni banco di batterie, oltre a un contatto di terra comune.

A causa dei pericoli associati alle batterie LiPo (idrogeno ed elettricità), è pratica comune rimuovere completamente la batteria dal drone quando non è in uso e riporla in una borsa LiPo Safe. La stessa borsa viene utilizzata per caricare la batteria (collegare la batteria al caricabatteria, inserire la batteria nella borsa (lasciando il caricabatteria fuori dalla borsa) e chiuderla (di solito ha un lembo in velcro).

Posizionamento e montaggio del controller di volo

Idealmente, il controller di volo dovrebbe essere posizionato al centro del drone alla stessa altezza dei motori. Se ciò non è possibile, è possibile posizionare il controller leggermente più alto o più basso.direzione a sinistra oa destra, ed evitare di montarlo in avanti o indietro. Se hai acquistato un telaio per un UAV, spesso questi hanno fori di montaggio per il controller di volo, che si trovano nella posizione ottimale. Il volo il controller può essere fissato in uno dei seguenti modi di base:

  • Viti / Dadi / Montanti (di base)
  • Nastro biadesivo (assicurarsi che sia sufficientemente resistente)
  • Nastro biadesivo in schiuma (per ottenere effetto di smorzamento)
  • Boccole di smorzamento in gomma (per un elevato smorzamento)

Alcuni controllori di volo hanno o possono avere una custodia protettiva opzionale.

A questo punto dovresti avere un UAV completamente assemblato e connesso, escluse le eliche. La lezione 6 include la configurazione e il test del trasmettitore, il software del controller di volo, il controllo pre-volo e il primo volo.

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