|
FPV-мультикоптеры | Моторы и винты: подъём тяжестей
Корректная работа электроники – первый шаг на пути к полёту, но
В настоящее время выбор моторов практически полностью ограничен так называемыми бесщёточными моделями. Они обеспечивают минимальные фрикционные потери. Цилиндрическая оболочка магнитов вращается на прецизионных подшипниках вокруг ядра, имеющего плотную и аккуратную обмотку витым проводом. Пропеллер закрепляется на вершине мотора. Многие читатели
Моторы имеют различные спецификации, самой весомой из которых является рейтинг Kv. В данном случае Kv не означает киловольт. Это постоянная скорость вращения, отражающая количество оборотов в минуту (RPM), которые выполняет мотор, когда разница потенциалов 1 В подаётся при нулевой нагрузке – то есть количество оборотов (RPM) на вольт. Величина Kv важна, так как определяет полётные характеристики мультикоптера в зависимости от других спецификаций, таких как напряжение батареи и взлётная масса.
Также важен выбор винтов. Вариантов здесь, возможно, больше, чем у любых других компонентов, которые мы затрагиваем: материалы, размеры и цена охватывают исключительно широкий диапазон. Как правило, недорогие винты производятся с более грубыми допусками и более склонны к образованию вибраций.
В особенности это относится к относительно крупным винтам, тогда как с уменьшением их размера при сборке небольших летательных аппаратов различия играют меньшую роль. Повторимся: определённый уровень вибрации является допустимым, в связи с чем не стоит списывать со счетов менее дорогие винты. Но если вы планируете снимать с помощью
Стоит отметить, что большинство воздушных винтов разрабатывалось для моделей самолётов, хотя мы встречаем всё больше винтов, оптимизированных для
Следует брать во внимание три простых величины. Первая – длина. Чем выше Kv ваших моторов, тем компактнее должны быть винты. Винты небольшого размера обеспечивают более высокую скорость, но снижают эффективность. Конфигурацию с винтами большого размера (и, соответственно, моторы с более низким значением Kv) проще заставить стабильно летать, она расходует меньше энергии, позволяет поднять большую массу.
Честно говоря, лучший способ подобрать сочетание моторов и винтов – обратиться к рекомендациям производителей, если за основу был взят комплект ARTF. В противном случае можно взять за основу конфигурацию, собранную более опытными коллегами.
Вторая величина – шаг лопасти – менее важна, хотя и заинтересует более опытных энтузиастов. Размеры винта обычно указываются в формате 9x4,7 дюйма (цифры взяты в качестве примера). Первое значение относится к длине винта, которую мы только что рассмотрели. Вторая цифра – шаг, то есть расстояние, на которое винт выдвинется вперёд за один полный оборот (по аналогии с вворачиваемым в дерево шурупом). Чем больше шаг, тем выше тяга и требования к мощности мотора. Как правило, в
Наконец, третья величина – размер отверстия в центре винта. Здесь всё просто: отверстие должно быть совместимо с выбранным мотором. Доступны адаптеры, позволяющие понизить размер отверстия винта. Кроме того, некоторые винты, в частности, выпускающиеся компанией T-Motor, используют систему прямого монтажа, когда воздушный винт прикрепляется непосредственно к голове мотора посредством шурупа.
FPV-мультикоптеры | Регуляторы оборотов и аккумуляторы
Электронные регуляторы оборотов (Electronic speed controller, ESC) используются во многих областях авиамоделирования. Они преобразуют сигнал для питания мотора. В
Частота обновления ESC-регуляторов различается. Для любого
По сути, речь идёт о программируемых микроконтроллерах, в которых за определение и выполнение задачи отвечает прошивка. В мире
Другой важной характеристикой, которую необходимо учитывать, является максимальная сила тока, который подводится к каждому мотору. Как правило, для средних/крупных
Очевидно, что это достаточно высокая сила тока, но такова природа мультикоптера. Гексакоптер средних размеров может легко потребовать 40 А на крутых виражах. Как результат, необходим ёмкий аккумулятор, способный обеспечить приемлемое время полёта.
Стандартом считаются литий-полимерные (LiPo) аккумуляторы. Относительно лёгкие, компактные и обеспечивающие высокую ёмкость, такие аккумуляторы оптимально подходят для использования в
Готовы к следующей подборке спецификаций? Существуют три характеристики, важные при выборе LiPo аккумулятора.
Первая – напряжение. Одна ячейка обеспечивает номинальное напряжение 3,7 В (4,2 В при полной зарядке). Каждая дополнительная ячейка, подключённая последовательно, добавляет 3,7 В к общему номинальному напряжению. Число ячеек обозначается в названии аккумулятора цифрой перед буквой S. Следовательно, для аккумулятора с маркировкой 4S, состоящего из четырёх ячеек по 3,7 В, суммарное номинальное напряжение составляет 14,8 В.
Наборы батарей LiPo имеют также C-рейтинг, отражающий максимальную скорость токоотдачи, с которой аккумулятор может быть разряжен. Набор с маркировкой 20С способен отдать ток, в 20 превышающий его ёмкость.
Наконец, третьим важным фактором является ёмкость аккумулятора. Она выражается в миллиампер-часах (мАч). Предположим, что батарея с рейтингом 20С имеет ёмкость 4000 мАч. С учётом того, что мы уже знаем о С-рейтинге, мы можем вычислить и определить максимальную отдачу энергии – 80000 мА или 80 А. Как и в случае ESC-регуляторов, максимальная отдача должна быть выше, чем суммарный расход энергии моторами.
При параллельном соединении LiPo-аккумуляторов увеличивается ёмкость, а не напряжение. В свою очередь, индикатор S в маркировке изменяется. Например, батарея с маркировкой 3S2P состоит из двух аккумуляторов по три ячейки, соединённых параллельно.
Аккумуляторы не вечны и различаются по цене. Более дорогие LiPo-батареи, как правило, обеспечивают больше циклов разрядки, чем более дешёвые. Как только аккумулятор исчерпывает свой срок службы, он превращается в бесполезный кусок пластика. Чрезмерный нагрев после использования – ещё один плохой признак.
Лучший способ продлить жизнь LiPo-аккумулятора – следовать правилу 80%. Следует избегать разряда аккумулятора более 80% от ёмкости согласно спецификации (например, не выше 4000 мАч для аккумулятора 5000 мАч).
Кроме того, проверяйте напряжение во время полёта и приземляйтесь до того, как оно снизится до 3,3 В на каждую ячейку. Напряжение падает быстрее по мере разрядки аккумулятора, и при значении 3 В на ячейку
FPV-мультикоптеры | Видеосистемы: камеры и радиооборудование
Конфигурация летательного аппарата с системой управления FPV определяется видеосистемой на борту. Камера – ядро данной конфигурации, и существуют различные варианты, которые можно рассматривать. Некоторые энтузиасты заходят столь далеко, что устанавливают сразу две камеры. Первая из них, разумеется, служит для управления полётом. Вторая представляет собой обычную HD-камеру, которая обеспечивает высокое качество записи видео во время полёта. Великолепные видеопейзажи, снятые с квадрокоптеров, которые можно встретить в Интернете, получены не с той камеры, которая используется для управления полётом.
Всегда остаётся возможность захвата видео с FPV-камеры, используя видеовыход приёмника, но качество и управление яркостью страдает по сравнению со специализированной камерой. С другой стороны, если перед вами не стоит задача фиксировать ваши открытия на видео, есть смысл ограничиться одной камерой. Ваша конфигурация в большей мере зависит от личных предпочтений и имеющегося бюджета.
GoPro – бренд, которому отдаёт предпочтение большинство энтузиастов при выборе камеры для записи. Модель Hero3 обеспечивает высокое качество изображения, обилие опций записи и имеет компактный форм-фактор, что делает её идеальным решением для большинства конфигураций. Но всё же есть и несколько альтернативных решений. Рынок экшн-камер стремительно растёт, и сегодня не представляет проблему отыскать сходную по функциональности и размерам камеру.
Одно из интересных и не столь раскрученных решений предлагается под китайским брендом Mobius. Это компактные, доступные по цене экшн-камеры имеют достойные характеристики, хотя до уровня high-end-устройства от GoPro Mobius всё же не дотягивает. Тем не менее, китайские камеры лёгкие и отличаются простотой в установке. Не следует их недооценивать.
По сравнению с камерами для записи, FPV-камеры с CCD-матрицей обеспечивают низкий уровень контрастности и более динамичную реакцию на резкие изменения в яркости. Иными словами, они предназначены специально для того, чтобы помочь вам лучше видеть и уверенно управлять полётом
Возможно, лучшей отправной точкой могут стать рекомендации производителя. Обратите внимание на количество ТВ-линий, которое фактически означает разрешение. Большее число линий означает более высокое качество, хотя и при большей стоимости.
Все FPV-комплекты по своей природе включают камеру и передатчик, а приёмник и дисплей находятся на земле. Видео транслируется через радиосвязь. В определённых границах вы можете выбирать частоты, на которых осуществляется трансляция, что абсолютно необходимо с точки зрения сохранения жизнеспособности вашего оборудования: и с целью увеличения дальности полёта, и по причине того, что разные материалы по-разному пропускают радиоволны.
Обратите внимание, что мы говорим о радиочастотах во множественном числе. Мультикоптеры с управлением FPV используют одну частоту для передачи видео, а другую – для команд управления. Не получится ограничиться одной частотой, так как в этом случае будут наблюдаться взаимные помехи.
Более низкие частоты гораздо лучше проникают через препятствия и требуют меньше энергии для передачи на одно и то же расстояние. Вы обнаружите, что низкие частоты зарезервированы с учётом того, что приоритет имеют дистанция и проникающая способность радиосигнала, который служит для управления (а не видеопотока). Более высокие частоты имеют несколько преимуществ: небольшой размер антенны, более высокая резкость транслируемого изображения и, в некоторых случаях, доступность частотного диапазона.
Наиболее часто FPV используют следующие частоты: 900 МГц, 1,2 ГГц, 1,3 ГГц, 2,4 ГГц и 5,8 ГГц, причём последние два варианта выбирают наиболее часто. Другие частоты также могут использоваться, но редко можно найти "железо", которое бы их поддерживало.