Подробности

Категория: Полезно знать о мультироторах

Опубликовано: 18 мая 2016

В сильный ветер (6-7 мс) крупный, тяжелый коптер не стоит запускать, но порывы ветра могут Вас поджидать и при слабом ветре, на высоте. Я обратил внимание, что даже в сильный ветер квадрокоптер весом 1800 гр. стабильно (режим Stabilization) держит позицию, но бывают случаи, когда без особых причин он может резко наклониться, в любую из плоскостей, на 30-40 градусов и так же резко вернуться в горизонтальное положение. Наблюдая такое появляется мысль "а что если в следующий раз он не вернётся в горизонт?", начинаешь понимать, что дрон может упасть в любой момент.

В общем для коптера размером 450мм - 600мм ненужна излишняя маневренность, я готов ею пожертвовать.

Любой коптер это не очень аэродинамически устойчивый летательный аппарат, он летает благодаря полетному контроллеру, который берет данные своих датчиков барометр, акселерометр, гироскоп и д.р. обрабатывает как PID регулятор, усредняет, выявляет и пропускает ошибки согласно отданным ему инструкциям через программное обеспечение. Ошибки glitch (глич, глюк) - нормальное явление в работе контроллера, их не может не быть, их количество может расти, а может уменьшаться, но никогда не равно 0. Пример ошибки барометра (Baro glitch): барометр дает данные о высоте, на плате полетного контроллера можно найти маленькую металлическую радиодеталь с небольшим отверстием, чувствительный элемент преобразует давление воздуха, "давящее" через отверстие, в цифровые данные в виде давления, которые преобразуются в данные о высоте, ошибка же выглядит следующим образом, когда полет на высоте 5 метров, колеблется в плюс и минус метр, но спонтанно барометр дает значение 4000 или -10м - этот резкий скачек и зовут glitch - Глюк. Процессор пропускает глюк и ждет "правильных" данных.

Первым делом для стабильного полета увеличиваем стабильность работы полетного контроллера APM 2.5 2.6 2.7.

Для этого "накрываем" датчик барометра, на плате, поролоном. Далее для увеличения стабильности работы гироскопа и акселерометра устанавливаем полетный контроллер на антивибрационную подставку.

Барометр на плате обведен красным.

Впаиваем конденсатор наибольшей ёмкости (чтоб крышка закрылась) на внутреннюю шину питания APM для сглаживания пульсаций (шумов) по питанию приходящие из Power Module.

Калибровку акселерометра производим при помощи строительного уровня и линейки угольника, на ровном столе находящимся строго в горизонтальном уровне.

Пример на видео:

Далее, на стабильность полета влияет центр тяжести, пример видео:

Подробности

Категория: Полезно знать о мультироторах

Опубликовано: 28 марта 2016

Сегодня мультироторные дроны, квадрокотперы, гексакоптеры – не только развлечение в небесах, но и способ записать уникальное и очень красивое видео с любой высоты в самых недоступных местах. Однако не так просто разместить на дрон экшн камеру GoPro, SJ4000, Xiaomi. Вибрация рождающаяся от работы нескольких двигателей превращает картинку в так называемое «желе» или Jello, по-английски.

Производители квадрокоптеров давно заметили данную неприятность и выпускают различные приспособления для снижения искажений. Обычно это силиконовые подставки (anti vibration damper) и затемняющие поляризационные светофильтры.

Силиконовые антивибрационные подставки не всегда спасают на 100%, а затемняющий поляризационный светофильтр для камеры снижает качество записываемого видео, кроме того, русская зима с минусовой температурой ниже -20 делает силикон менее эластичным. Поэтому умельцы со всего мира объявили рукодельную борьбу с вибрацией и неприятному эффекту "Желе". Силиконовые подставки заменяется обычно стальным тросом в 2 мм, свернутым буквой «Ззю». Он также неплохо пружинит, и не боится серьезных морозов.

Существуют несколько способов борьбы с неприятным дефектом видео полета. Кто-то меняет саму камеру, кто-то экспериментирует с частотой кадров (предполагается, что съемка желируется при 25/30 кадрах, а на 60 пропадает), режимами съемки и разрешением видеозаписи. Причина желе очевидна - вибрация, возникающая в результате недостаточной балансировки пропеллеров и двигателей. Вопрос балансировки весьма философский, тщательно от балансированный двигатель и пропеллер стоят больших денег, но и это не дает полной отсутствии вибрации. Можно сколь угодно балансировать, но это процесс медленного движения к нулевой вибрации, успехов на этом поприще добились только государственные аэро-космические технологии. У обычного же производителя двигателей (и пропеллеров), для авиамоделей, в арсенале имеются максимум динамические системы балансировки, а в худшем (дешевый двигатель, пропеллер) случае балансировка не делается вообще. Поэтому купив новые пропеллеры необходимо их от балансировать.

Ситуацию улучшает наличие темного фильтра, например, такого как Neutral Density. Он смягчает поток световых волн и, отчасти, улучшает картинку. Яркость уменьшается, удлиняется выдержка камеры в последовательном сканировании сенсора. На аппаратах, снабженных global shutter-ом, проблемы с Jello и роллинг шаттером не беспокоят. Но основное внимание народные умельцы уделяют снижению вибрации камеры в полете.

Также в продаже имеются антивибрационные подкладки из латексной пены.

Они мало эффективны, если не комбинировать их с другими способами борьбы. Вообще такие антивибрационные подкладки помогают при мелкой тряске и применяются для лёгких частей коптера: полетный контроллер, курсовая камера и т.д. Некоторым старателям удается выиграть хорошую картинку после тщательной работы с балансировкой моторов и пропеллеров, но это требует опыта и терпения. Для новичков же, советуют приобретать брендовые пропеллеры, которые нуждаются в меньшей балансировке.
Основные же способы борьбы с желе – амортизация камеры и уменьшение вибрации от двигателей. Чего только не используют в этом качестве! Камеру кутают в пенопласт, мягкий поролон, изношенные посудомоечные губки, даже просто в вату. Создаются подвесы и подставки из самых немыслимых материалов, дерева, пластмассы, металла, резины, ПВХ, даже LEGO-конструктора.
Пытается народ использовать физическое свойство большей массы, поскольку с ее увеличением, сложнее передать телу вибрацию, утяжеляя коптер аккумуляторными батареями и другой полезной нагрузкой.
В качестве самого действенного кустарного изобретения умельцы предлагают крепление состоящее из двух пластиковых (также дерево, стеклотекстолит, алюминий и д.р.) площадок, между которыми, виброизолирующим элементом выступает стальной трос.

Площадка берется под размер камеры, между ними (через подготовленные отверстия) продевается "дугой" трос. Трос берется из нержавеющей стали от 1 мм до 1,6 мм (например велосипедный), в зависимости от тяжести камеры. Удобно использовать велосипедный тросик, т.к. легко найти в продаже, а в зависимости от тяжести камеры уменьшить толщину троса можно убрав одну или несколько жил.

Такая антивибрационная платформа используется, как "подушка", с крепление камеры сверху, так и подвес с креплением камеры снизу.

Для легких камер (ниже 60 грамм) используется не только стальной трос, но и нейлоновые стяжки, силиконовые трубки.

Другой вариант исполнения используется для тяжелых камер. Вместо одной пары пластин платформ используются несколько маленьких.

Подведем итог. Для того чтоб видео с квадрокоптера было ровным, плавным и чётким необходимо выполнить следующие действия:

1. Первым делом вибрацию минимизируем на пропеллерах, т.е. балансируем их;

2. бывают случаи когда необходимо от балансировать двигатель;

https://vimeo.com/37033730 - здесь видео о том как "руками" без сложных электронных средств от балансировать колокол двигателя.

На этом видео более простой способ, но не менее эффективный, с лазерной указкой и зеркалом:

3. следующий шаг в минимизации вибрации - это установка самых различных антивибрационных систем, здесь первым делом рассматриваем идею установки двигателей на антивибрационные крепления;

4. заключительный шаг - установка антивибрационных систем для основной камеры.

Подробности

Категория: Полезно знать о мультироторах

Опубликовано: 11 марта 2016

Виды квадрокоптеров: технически, основные различия квадрокоптеров заключаются в балансе веса и маневренности и самое важное - цель его применения.

Для новичков квадрокоптеры делятся на:

1. покупные - брендовые (или не брендовые), готовые к полету - "достал из коробки и полетел" (RTF - ready to fly);
2. покупные комплекты - "собрал и полетел" (ARF);
3. покупные комплекты  - "комплект" для сборки без радиоуправления.

1. Брендовые квадрокоптеры - удобны тем, что достав из коробки он готов к запуску. Коптер настроен, откалиброван, батарея имеет свое фиксированное место, центр тяжести не смещен. Единственный минус - это высокая цена, а также высокая цена запасных частей и аккумуляторов. "Полноценная" модель, как правило, оснащена камерой на стабилизационном подвесе, разумеется видео транслируется "на землю", имеет возможность осуществлять навигацию по GPS (или Глонасс) для полета по заданным точкам, маршрутам, возврат в место запуска (автопилот). Транслируемое видео так же содержит данные о высоте, скорости, "путь домой", уровень заряда батареи, прогноз длительности полета и д.р.

Главный из популярнейших брендов на сегодняшний день DJI:

Но есть и другие бренды: Walkera

Существует множество брендов:

2. Комплект для сборки (ARF - almost ready to fly) - комплект "почти готов к полету" представляет собой частично собранную или частично подключенную модель. Выражение "Частично" варьируется от того, что необходимо докупить комплект аппаратуры радио-управления и установить приемник, до вполне готового - установить пропеллеры, посадочные "ноги", подвес для камеры (если нужно или если есть) и в полет. Не забудьте, что на борту всё должно быть надежно закреплено, особенно тяжелая батарея.  Такого типа комплекты обычно дешевле красивых готовых брендовых мультикоптеров, выглядят примерно так:

3. Комплект для сборки (KIT) - обычно такой комплект включает в себя только самое необходимое: рама, двигатели, ESC контроллер вращения двигателей, пропеллеры (плюс запасная пара) и различные мелочи для монтажа. Такие комплекты не продают с FPV комплектом, т.е. с камерой и передатчиком, чтоб на земле принимать видео в реальном времени, т.к. установка такого оборудования требует "немного" знаний и "минимальной" квалификации в области антенн и волновой теории.

Цели и применение квадрокоптеров:

1. "Пустой" квадрокоптер с камерой для "спокойных полетов";
2. fpv квадрокоптер - тоже самое, что и первое. FPV - это first person view - вид от первого лица, т.е. Вы видите стоя на земле изображение, как будто Вы летите на квадрокоптере;
3. квадрокоптер с камерой для "быстрых полетов" - Гоночный дрон;
4. квадрокоптер для перевозки грузов;

1. "Спокойный полет" - имеется ввиду, что Вы просто летаете - без трюков, без переворотов "вверх ногами" и не превышаете скорость 70 км/ч. "Пустой" - это значит, что он не содержит в себе ничего лишнего (т.е. без видео, GPS, камеры и т.д.). Имейте ввиду, что на "Пустом" кводрокоптере есть возможность выполнять различные трюки если есть запас по мощности.

Пример "безумной езды" на коптере, но на видео скоростной дрон.

2. Квадрокоптер с камерой для полета от первого лица - отличается от обычного "пустого" тем, что несет на борту видео передатчик, курсовую камеру, GPS модуль, OSD (on screen display) система наложения данных о высоте, скорости, батареи на видео передающееся на землю. Так же может быть бесколлекторный подвес и камера для аэрофотосъемки.  Эти компоненты сильно увеличивают вес летательного аппарата, в следствии чего теряется маневренность и увеличивается энергопотребление.

	Бесколлекторный подвес		Видео приемник и передатчик
	OSD модуль		Видео очки для FPV
	OSD на видео		Видео монитор для FPV
	GPS модуль		Видео шлем

3. Racing drone - Гоночный дрон - это коптер размером около 250 мм, с высоко оборотистыми двигателями и маленькими пропеллерами позволяющие развивать скорость свыше 100 км/ч. Может быть оборудован "облегченным" FPV комплектом: слабый видео передатчик без корпуса для снижения веса, курсовая камера, отсутствует OSD и GPS т.к. цель этого аппарата развивать большую скорость и сохранять маневренность.

Для продвинутых лётчиков классификация квадорокоптеров основывается на балансе веса летательного аппарата и используемой винтомоторной группы. Чем тяжелее коптер, тем большего размера пропеллеры. Чем больше размер пропеллера и меньше его шаг тем экономичнее расход батареи, но теряется маневренность. Чем сильнее увеличиваем шаг винта возвращает маневренность, но увеличиваем энергопотребление. Чем меньше размер пропеллера тем выше максимальная скорость, увеличивается маневренность, но теряется экономия расхода энергии.

Размер устанавливаемого пропеллера ограничивается размером рамы квадрокоптера, поэтому существуют общепринятые стандарты размеров рам. Измеряется рама по диагонали в миллиметрах - измеряется расстояние между осями двигателей. Существуют следующие, популярные в продаже, размеры: 250, 330, 350, 450, 500, 550, 600, 650, 800. Могу сказать, что для рамы 450 максимальный пропеллер - 12 дюймов,  поэтому в зависимости от цели использования квадрокоптера (именно квадро) винтомоторная группа может варьироваться:

- общий вес 1500 гр - 2200 гр - пропеллер 12х6 - двигатель достаточной мощности и оборотами 700-900 КV - питание 4S

- общий вес 1000 гр - 1500 гр - пропеллер 12х4.5 - двигатель достаточной мощности и оборотами 700-900 КV - питание 3S - экономичен, низкая максимальная скорость, долгое время при зависании

- общий вес 1000 гр - 1500 гр - пропеллер 10х5 - двигатель достаточной мощности и оборотами 700-900 КV - питание 4S - маневренный

Тяжелый квадрокоптер как правило делается не маневренным т.к. маневренность требует существенной мощности от аккумуляторной батареи. Тяжелым принято считать вес от 2.5 кг и выше, такой летательный аппарат строится из 4 - 6 - 8 двигателей, чем больше двигателей тем устойчивее в полете. Двигатели для таких коптеров принято выбирать много полюсные низко-оборотистые (300 - 500 kV), цена таких двигателей намного выше, но энергопотребление существенно ниже (для много полюсных не каждый регулятор подойдет), питание 4S - 5S -6S. Рама от 800 миллиметров (максимальное расстояние между осями двигателей). Пропеллеры 15" и больше.

Средний квадрокоптер, размером рамы 300 - 550 миллиметров, обычно рассчитывается на вес от 1 кг до 2.5 кг, сочетает маневренность и грузоподъемность, в своих рамках. Двигатели оборотами 650 - 1000 kV питаются 3S-4S.

Маленький коптер - в иностранном интернете часто зовется Racing Copter (гоночный коптер). Размер рамы 250 мм. Вес 0.5 - 0.8 кг. Обладает высокой маневренностью. Моторы оборотами 2200 kV питаются 2S-3S. Высокие обороты и маленькие пропеллеры позволяют разгонять коптер свыше 120 км/ч. Можно найти в интернете гонки, соревнования на подобных коптерах в лесу.

Мини квадрокоптер - это маленький, размером с ладонь или помещающийся на ладони, мультироторный летательный аппарат, с маленьким радиусом действия. Рассчитан для запуска в помещении, зале, комнате.