Stap 3: Hoe maak je een quadcopter
Hier zijn sensoren die zijn aangesloten op een microcontroller om de beslissing over de vraag hoe om te controleren van de motoren. Afhankelijk van hoe autonome u worden wilt, worden een of meer van deze sensoren gebruikt in combinatie.
In deze sectie zal ik spreken over deze essentiële quadcopter onderdelen: Frame-de structuur die alle componenten bij elkaar houdt. Zij moeten worden ontworpen om sterke maar ook lichtgewicht. Rotors-borstelloze DC-motoren die voor de nodige strekking zorgen kunnen voor het voortbewegen van het vaartuig. Elke rotor moet apart worden gecontroleerd door een snelheidsregelaar. PropellerBattery-Power SourceIMU – SensorsMicrocontroller – The BrainRC TransmitterOptionalBefore we gaan uitleggen hoe je elke onderdelen kiezen, kan nemen wij een blik enkele quadcopters die mensen gebouwd, en de onderdelen die ze gebruikt om een ruw idee. Ik niet het opbouwen van deze vliegtuigen, dus ik kan niet dat hun prestaties garanderen. Multicopter voorbeelden pagina Frame Frame is de structuur die alle componenten bij elkaar houdt. Het Frame moet worden stijf, en kunnen om te minimaliseren van de trillingen van de motoren uit.
Een QuadCopter frame bestaat uit twee of drie delen, die niet noodzakelijkerwijs moeten worden van hetzelfde materiaal: de center-plaat waar de elektronica zijn mountedFour armen gemonteerd op de center-plateFour motor haken aansluiten van de motoren tot het einde van de beschikbare materialen van armsMost voor het frame zijn: Carbon FiberAluminiumWood, zoals triplex of MDF (Medium-density vezelplaat) koolstofvezel is meest rigide en trilling absorberende uit de drie materialen maar ook de duurste. Holle aluminium vierkante rails is het meest populair voor de QuadCopters armen vanwege de relatief lichte gewicht, de starheid en de betaalbaarheid. Maar aluminium kon lijdt motor trillingen, zoals de demping effect niet zo goed als koolstofvezel is. In gevallen van ernstige trillingen probleem, kon het sensor lezingen verknoeien. Houten bord zoals MDF platen kan worden uitgesneden voor de armen zoals ze beter zijn in het opvangen van de trillingen dan aluminium. Helaas is het hout is niet een zeer rigide materiaal en kan gemakkelijk breken in quadcopter neerstortingen. Hoewel het is niet zo belangrijk voor de armen die van de drie materiaal te gebruiken voor de center-plaat, multiplex meestal is gezien omdat is het het licht van gewicht, gemakkelijk om te werken met en goede vibratie absorberende eigenschappen. Wat betreft de lengte van de arm, wordt soms de term "motor-naar-motor afstand" gebruikt, wat betekent dat de afstand tussen het midden van een motor met die van een andere motor van de dezelfde arm in de terminologie van de QuadCopter.
De afstand van motor naar motor is meestal afhankelijk van de diameter van de propellers. Te maken hebt u voldoende ruimte tussen de propellers en ze elkaar niet raken. Borstelloze motoren een beetje achtergrond van borstelloze motor. Ze zijn een beetje vergelijkbaar met normale DC-motoren in de manier waarop spoelen en magneten worden gebruikt om te rijden de schacht. Hoewel de borstelloze motoren hebben geen een penseel op de as die zorgt voor het schakelen van de richting van de macht in de rollen, en dit is de reden waarom ze borstelloze heten. In plaats daarvan hebben de borstelloze motoren drie spoelen op de binnenste (midden) van de motor, die is bevestigd aan de montage.
Aan de buitenkant bevat het een aantal magneten op een cilinder die is gekoppeld aan het draaiende as gemonteerd. Dus de rollen worden opgelost waardoor draden kunnen gaan rechtstreeks aan hen en daarvoor is er geen noodzaak voor een borstel.
Over het algemeen Borstelloze motoren spin in veel hogere snelheid en gebruik minder kracht op dezelfde snelheid dan DC-motoren. Ook verliest Borstelloze motoren niet macht in de borstel-overgang zoals de DC-motoren doen, zodat er meer energie-efficiënt. Borstelloze motoren komen in vele verschillende rassen, waar de grootte en het huidige verbruik verschillen. Bij het selecteren van uw borstelloze motor die u zorg moeten nemen van het gewicht, de omvang, welke schroef je gaan gebruiken, dus alles wat overeenkomt met het huidige verbruik. Bij het zoeken naar de borstelloze motoren moet u de specificaties, met name de "Kv-rating" merken. De Kv-rating geeft aan hoeveel rpm (omwentelingen per minuut) de motor zal doen als voorzien van x-aantal volt. Het toerental kunnen op deze manier worden berekend: RPM = Kv * U een gemakkelijke manier om de rating van de motor u moet berekenen. Zorg ervoor dat u koopt de contra roterende om het effect van de koppel van de rekwisieten tegen te gaan. Ik heb geschreven een meer complete handleiding over hoe te kiezen voor Motor en propeller. Gemonteerd een propeller propellers op elk van de borstelloze motoren die er zijn. U misschien niet opgevallen dat op de foto's, maar de 4 schroeven zijn eigenlijk niet identiek. U zult zien dat de voorkant en de achterkant propellers zijn schuin naar rechts, terwijl de schroeven links en rechts worden gekanteld naar links. Zoals ik eerder al noemde, 2 rotoren draait in de tegengestelde richting op de andere twee om te voorkomen dat lichaam spinnen. Doordat de schroef zal paren draaien in elke richting, maar ook met tegenover kantelen, alle van hen hijs stuwkracht zonder spinnen in dezelfde richting. Dit maakt het mogelijk voor de QuadCopter te stabiliseren de yaw rotatie, die de rotatie om zich heen.
De propellers komen in verschillende diameters en standplaatsen (kantelen). U zou moeten beslissen welke te gebruiken volgens uw framegrootte, en wanneer dat besluit is gemaakt u uw motoren volgens dat moet koos. Sommige van de grootte van de standaard propeller die wordt gebruikt voor QuadCopters zijn: EPP1045 10 diameter en 4.5 toonhoogte dit is de meest populaire, goed voor middelgrote quadsAPC 1047 10 diameter en 4,7 pitch veel lijkt op de één aboveEPP0845 8 diameter en 4.5 pitch regelmatig gebruikt in kleinere quadsEPP1245 12 diameter en 4.5 worp gebruikt voor grotere quads waarvoor veel thrustEPP0938 9 diameter en 3.8 toonhoogte gebruikt in kleinere quadsAerodynamics is gewoon veel te complex voor niet-academische hobbyisten. Het is zelfs onwaarschijnlijk dat wij al dat spul theorie in een paar woorden kan uitleggen. Maar in het algemeen bij het selecteren van de propellers kun je altijd volgen deze regels: de grotere diameter en de toonhoogte het meer stuwkracht van de propeller kan genereren. Het vereist ook meer macht om te rijden, maar het zal kunnen zijn om meer gewicht te heffen. Bij gebruik van hoge RPM (omwentelingen per minuut) motoren die je moet gaan voor de kleinere of middelgrote schroeven. Bij het gebruik van lage RPM motoren die je moet gaan voor de grotere propellers als u problemen met de kleintjes niet zijnde kundig voor opheffing van de quad bij lage snelheid kunt tegenkomen. Om te leren over wat de gevolgen van het soort materiaal hebben op de prestaties van de vlucht, Controleer uit deze post. Analyse van de toonhoogte van de Propeller, Diameter, en RPM Pitch VS Diameter: de diameter betekent in feite gebied terwijl pitch effectieve gebied betekent. Dus met dezelfde diameter, zouden grotere schroef meer stuwkracht te genereren en meer gewicht tillen maar ook gebruiken meer macht. Een hogere RPM van de propeller geeft je meer snelheid en wendbaarheid, maar het is beperkt in de hoeveelheid gewicht die op zal zitten kundig voor heffen voor elke gegeven bevoegdheid. Ook de macht getrokken (en roterende macht vereist) door de motor verhoogt de effectieve ruimte van de propeller toeneemt, zodat een grotere diameter of een hogere toonhoogte een zal trekken meer macht bij de dezelfde omwentelingen per minuut, maar zal ook produceren veel meer stuwkracht, en het zal kunnen om meer gewicht te heffen. Bij het kiezen van een evenwichtige motor en propeller combinatie, hebt u om erachter te komen wat u uw quadcopter wilt te doen. Als u vliegen wilt rond stabiel met zware onderwerp als een camera, gebruikt u waarschijnlijk een motor die minder omwentelingen beheert, maar kan bieden meer koppel en een langere of hogere schuine propeller (die worden gebruikt voor meer koppel meer lucht verplaatsen om het maken van de lift). ESC – elektronische snelheidsregelaar de borstelloze motoren zijn multi-geleidelijk, normaal gesproken 3 fasen, dus rechtstreekse levering van gelijkstroom niet de motoren aanzetten zal. Dat is waar de elektronische snelheid Controllers (ESC) in het spel komt. Het ESC genereren van drie hoogfrequente signalen met verschillende maar controleerbaar fasen voortdurend te houden van de motor draaien. Het ESC is ook in staat om de bron van veel van de huidige als de motoren veel stroom trekken kunnen.
Met behulp van alleen versnellingsmeter? Met de versnellingsmeter alleen, moeten wij zitten kundig voor het meten van de oriëntatie ten opzichte van het oppervlak van de aarde. Maar de versnellingsmeter neigt te zijn zeer gevoelig en unstable soms, wanneer de motor trillingen is slecht, het kon verknoeien de afdrukstand. Daarom gebruiken we een gyroscoop dit probleem aan te pakken. Met zowel de versnellingsmeter en de gyroscoop lezingen zijn wij nu onderscheid kunnen maken tussen beweging en trilling. Gebruik alleen gyroscoop? Omdat de gyroscoop ons de roterende beweging vertellen kan, waarom we niet gewoon de gyroscoop alleen gebruiken kunnen? De gyroscoop neigt te drijven alot, hetgeen betekent dat als u beginnen met het draaien van de sensor, de gyroscoop zal de uitgang van de hoeksnelheid, maar wanneer u stopt het niet noodzakelijk Ga terug naar 0 deg/s. Als u vervolgens net de gyroscoop lezingen gebruikt krijg je een oriëntatie die blijft om langzaam te bewegen (driften) zelfs wanneer je gestopt met het draaien van de sensor. Dit is de reden waarom beide sensoren moet samen worden gebruikt voor het berekenen van de stand van een goed en nuttig. Magnetometer de versnellingsmeter niet kan voelen yaw rotatie zoals het kan met de roll en de toonhoogte, en daarom een magnetometer wordt soms gebruikt. Een magnetometer meet de richting en sterkte van het magnetisch veld. Deze magnetische sensor kan worden gebruikt om te bepalen welke richting zuiden en noorden. De paal locaties worden vervolgens gebruikt als referentie samen met de hoeksnelheid Yaw rond van de gyroscoop, een stabiele Yaw hoek berekenen. I 'm trying to de theorie en de wiskunde hier minimaal houden, en ik zal gaan in meer detail in de komende paar tutorials. Het kopen van een IMU deze drie sensoren zijn beschikbaar individueel op de markt. Maar het is makkelijker voor ontwikkeling om een IMU sensor bord met de eerste twee sensoren (6DOF) of alle drie sensoren (9DOF).
De sensor van de ruwe planken kunnen communiceren met de microcontroller via I2C of analoog. Digitale borden dat steun I2C eenvoudiger en sneller voor ontwikkeling, maar de analoge die is zijn goedkoper. Er zijn zelfs complete IMU units met processor beschikbaar. De processor is meestal een kleine 8-bit microprocessor die berekeningen een soort algoritmen uit te werken de Pitch, Roll en Yaw loopt. De berekende gegevens zal vervolgens worden verpakt die op een seriële bus of soms ook beschikbaar door I2C of SPI. De keuze van IMU gaat om een beperking van wat voor soort controller boord die u kunt gebruiken. Dus vóór de aankoop van een IMU planken u informatie over de controller planken uitzoeken moet. Sommige boards controller wordt zelfs geleverd met ingebouwde sensoren. Sommige verkrijgbare IMU sensoren boards:
Sparkfun 9DOF stickSparkfun 6DOF combo boardFreeIMUIMU met processor: Sparkfun 9DOF RazorMongoose 9DOF (10DOF) ArduIMUFlight Controller-Controlling electronics kunt kopen een controller boord die is speciaal ontworpen voor quadcopter of alle onderdelen kopen en zelf monteren. Sommige van de controller planken bevatten al de vereiste sensoren, terwijl andere vereist u om deze op een apart bord te kopen. Hier vindt u een uitgebreide lijst van klaar om te gaan vlucht controller planken: http://robot-kingdom.com/best-flight-controller-for-quadcopter-and-multicopter/ The AeroQuad MEGA Shield The AeroQuad board is een schild voor de Arduino, de Arduino UNO of de Arduino MEGA. De AeroQuad van bestuur vereist de Sparkfun 9DOF stick die aan het schild zit soldeerder. Het ArduPilot-bord bevat een ATMEGA328, hetzelfde als op de Arduino UNO. Net als het schild van de AeroQuad bevatten niet dit board hetzij alle sensoren. U zou moeten kopen van de ArduIMU en het verbinden van de Raad van bestuur om het te gebruiken. De OpenPilot is een meer geavanceerde board waarin een 72MHz ARM Cortex-M3 processor, de STM32. Het bord bevat ook een 3-assige versnellingsmeter en de 3-as gyroscoop. Samen met het bestuur komt een groot stuk van software voor de PC om te kalibreren, tune en vooral waypoints voor uw QuadCopter ingesteld als u een GPS-module die ik meer over in de volgende sectie praten zal hebt geïnstalleerd. Maak je eigen Quadcopter Controller Board als alternatief u kunt ook algemene doel microcontroller, zoals Arduino, om te bouwen van je eigen vlucht controller. RC zender QuadCopters kan worden geprogrammeerd en gecontroleerd op veel verschillende manieren, maar de meest voorkomende door RC zender in beide tarief (acrobatische zijn) of stabiele modus. Het verschil is de manier waarop die de controller boord de oriëntaties feedback samen met uw RC zender joysticks interpreteert. Rate modus alleen de gyroscoop worden waarden gebruikt om te controleren de quadcopter. De joysticks op uw RC zender worden vervolgens gebruikt om te controleren en instellen van de gewenste rotatiesnelheid van de 3 assen, hoewel als u de joysticks loslaat het niet automatisch opnieuw sluitend. Dit is handig wanneer doen acrobatiek met uw quadcopter als u kunt een beetje kantelen naar rechts, uw joysticks release, en vervolgens uw quadcopter die houden zal positie instellen. Voor de beginners de prijs modus mogelijk te moeilijk, en je moet beginnen met de stabiele modus. Alle sensoren worden gebruikt voor het bepalen van de quadcopters oriëntatie in de stabiele modus. De snelheid van de 4 motoren zal automatisch worden aangepast en constant om te houden van de quadcopter evenwichtig. U controleren en wijzigen van de hoek van de quadcopter met elke willekeurige as met behulp van de joystick. Bijvoorbeeld om vooruit te gaan, dat kunt u gewoon een van de joysticks aan het veranderen van de hoek van de toonhoogte van de quadcopter kantelen. Wanneer het vrijgeven van de joystick, de hoek zal worden teruggesteld en de quadcopter zal opnieuw worden afgewogen. Klik hier voor een meer gedetailleerde RC zender artikel.
Optionele onderdelen na het kopen van alle de benodigde onderdelen, en u bent nog steeds niet brak, kunt u overwegen andere populaire optionele componenten zoals GPS modules, ultrasone sensoren, barometers enz. Ze kunnen verbeteren van de prestaties van uw quadcopter, en brengen meer functies. Een GPS-module praat met de satelliet en ophalen accurate locatiegegevens. We kunnen deze informatie gebruiken voor het berekenen van de snelheid en het pad. Dit is vooral handig voor autonome quadcopters die moet weten de exacte positie en welke weg te vliegen. Een ultrasone sensor meet de afstand tot de grond, dat wil zeggen de hoogte. Dit is handig als u wilt bewaren uw quadcopter een bepaalde afstand van de grond zonder aan te passen de hoogte het vliegt naar voortdurend jezelf. De meeste van deze sensoren heeft een bereik tussen 20cm tot 7m. Wanneer u hogere krijgt, zou u wilt gebruiken een barometer. Deze sensor meet vochtigheid en druk uit te werken de hoogte, zodat wanneer de quadcopter is dicht bij de grond (waar deze twee factoren verandert niet veel), het ineffectief wordt. Daarom is het ook gemeenschappelijk gebruik van beiden op hetzelfde moment.
