Вот из чего состоит квадрокоптер

Ко мне в лабораторию от попал квадрокоптер фирмы DJI — легендарный первый Phantom. Он многофункциональный, но очень простой в плане сборки и ремонтопригодности. В смысле, современные коптеры от DJI имеют одну основную плату, на которой размещается абсолютно всё. И если что-то сломается, то либо менять всю плату целиком, либо чинить с высоким экспертным уровнем. А первая модель буквально собрана из комплектующих, из которых обычно и собирают самопальные квадрокоптеры. Поэтому я на примере первого фантика покажу из чего состоит квадрокоптер.

Моторы

Двигатели в квадрокоптерах обычно используются бесколлекторные (без щёток). Они чем-то похожи на шаговые по принципу действия. У них три провода и их нельзя просто подключить к батарейке. Похожие моторы (с тремя контактами) используются в жёстких дисках, а скорость там ого-го: 5400 и 7200 оборотов в минуту считаются нормой для ноутбуков и десктопов соответственно.

Регули

Три провода от каждого мотора подаются на плату регулятора оборотов. Эта плата в обиходе зовётся регулем, а по английски — ESC (electronic speed controller). Она выдаёт поочерёдно на эти три контакта импульсы, чтобы проворачивать мотор. Чем быстрее бегут импульсы, тем быстрее крутится двигатель. И если на выходе из регуля три провода на мотор, то на входе — два толстых кабеля от батареи (плюс и минус) и трёхжильный разъём от мозгов (плюс 5 В, минус и управляющий ШИМ-сигнал). Иногда на регуль не приходит пять вольт, а используется всего два контакта: сигнал и земля.

Чтобы изменить направление вращения мотора просто поменяйте местами два из трёх проводов. То есть подключите мотор не контактами 1-2-3, а 1-3-2 или 2-1-3.

Полётный контроллер

Это и есть мозги нашего коптера. В общем случае, это набор датчиков, которые отслеживают положение коптера в пространстве и дают соответствующие команды нужным моторам, чтобы выровнять (стабилизировать) коптер. На входе в полётный контроллер, разумеется, питание в 5В и кучка каналов от радиоприёмника. Можно приёмник подключать на каждый канал отдельно, по старинке, или одним проводом по типу D-Sub (цифровая передача данных по одному кабелю).

Многие мозги изначально проектируются на поддержку до восьми моторов. Можно собирать не только квадрокоптер, но и экзотические варианты. В нашем случае в мозги можно завести LED-индикацию, чтобы понимать режим работы коптера и расширение.

Расширение — это специальная шина, типа USB, к которой можно подключить компас, барометр, GPS, или даже специальную приблуду под названием DJI Ground Station, чтобы управлять коптером с айпада, задавать точки самостоятельного облёта и прочие плюшки. Сегодня эта технология устарела и более не поддерживается. А жаль.

Радиоприёмник

Это небольшой модуль, который принимает с пульта и передаёт на контроллер команды. В минимуме, для управления коптером нужно управлять четырьмя каналами:

  • THROTTLE — управление газом, это вертикальное перемещение коптера, набор или сброс высоты. За это обычно отвечает вертикальный стик слева.
  • YAW — рысканье. Отвечает за поворот коптера в горизонтальной плоскости по часовой или против часовой стрелки. Регулируется горизонтальным стиком слева.
  • PITCH — тангаж. Отвечает за перекос и перемещение коптера вперёд-назад. Регулируется вертикальным стиком справа.
  • ROLL — крен. Это для перекоса коптера влево-вправо. И регулируется горизонтальным стиком справа.

То есть блок левых стиков отвечает за высоту и ориентацию по компасу, а правых — за движение в эшелоне.

Обычно приёмник имеет несколько выходов, по количеству принимаемых каналов. Здесь используется другая схема — все данные передаются по одному кодированному каналу, поэтому проводов меньше.

Пульт управления

Это радиопередатчик и набор кнопочек-ручек-крутилок-стиков в одном флаконе. Старые модели работают в FM-диапазоне, новые — в 2.4 GHz. Отличить старую модель от новой просто: если в пульте антенна как в роутере, то это новая аппаратура (коротко, аппа — это сам пульт и приёмник), а если антенна выдвижная, длинная и телескопическая, то это старая FM-аппа. Для квадрика можно использовать любую. Сейчас все сидят на цифровых, но аналоговую FM-аппу для самодельного коптера можно купить за бесценок, рублей за 500 с приёмником — не шучу. У меня такая была и вполне себе хорошо работала.

Батарея

В фантике используется стандартная литий-полимерная батарея на трёх банках с разъёмом XT60. У неё два разъёма: один силовой, другой балансный, чтобы заряжать батарею равномерно. Здесь тоже ничего особенного, хотя в последующих фантиках батарея стала умнее: в ней появился собственный контроллер заряда, куча дополнительных датчиков и защит. Так, например, третий фантик на морозе не запустится, если не прогреть батарею в тепле. А если его оставить без присмотра на пару недель, то батарея сама разрядится до оптимального уровня для длительного хранения. Удобно, но дорого.

Вот, собственно, и всё. Общая картинка напоследок.


Лучше маленький лайк и репост, чем большое спасибо в комментах. По этой причине комментарии выключены, а кнопки репостов — вас ждут. Пользуйтесь, прошу :)