РЕКЛАМА
ИНФОРМАЦИЯ
ПОЛЕЗНЫЕ ССЫЛКИ
FPV-мультикоптеры: обзор технологии и "железа"

Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru

ПЕРИФЕРИЯ

FPV-мультикоптеры: обзор технологии и "железа"
Краткое содержание статьи: Беспилотные летательные аппараты регулярно попадают в сводки новостей. Большинство СМИ преподносит их как спорное оружие, несущее смерть и разрушения. Намного меньше вопросов вызывают любительские беспилотники, или дроны. Сейчас наблюдается всплеск интереса к технологии, позволяющей дистанционно управлять небольшим летательным аппаратом, наблюдая через очки виртуальной реальности картинку, которую передаёт камера на борту беспилотника. Если у вас есть желание обзавестись любительским дроном с технологией First-Person View, предлагаем ознакомиться с нашим обзором. Мы рассмотрим основы технологии и комплектующие, которые вам потребуются.

FPV-мультикоптеры: обзор технологии и "железа"


Редакция THG,  25 июня 2014
Назад
Вы читаете страницу 3 из 4
1 2 3 4
Далее


FPV-мультикоптеры | Моторы и винты: подъём тяжестей

Корректная работа электроники – первый шаг на пути к полёту, но FPV-мультикоптер не сдвинется с места без старой доброй физики, толкающей его вверх. Ваш выбор моторов играет ключевую роль в успешности собранной конфигурации. Кроме того, на данном этапе спецификации становятся весьма запутанными. Вам предстоит проделать определённые расчёты, чтобы выбрать правильную конфигурацию для квадрокоптера. Кроме того, моторы недёшевы, что делает ещё более ответственным выбор на данном этапе конфигурации.

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 THG наверняка знают, как устроен электромотор, но для любителей мультикоптеров знать внутреннее устройство необязательно. При соблюдении разумной осторожности и чистке подшипников от загрязнения бесщёточные моторы порадуют вас своей надёжностью.

FPV-мультикоптеры: тест и обзор

Бесщёточный мотор Tiger Motor MT-1306-10 Kv 3100

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 FPV-мультикоптера качественное видео, то не следует экономить на винтах.

FPV-мультикоптеры: тест и обзор

Воздушный винт Graupner E-Prop 8x5

Стоит отметить, что большинство воздушных винтов разрабатывалось для моделей самолётов, хотя мы встречаем всё больше винтов, оптимизированных для FPV-мультикоптеров. Большинство энтузиастов отдаёт предпочтение марке Graupner и линейке винтов E-Prop, спроектированных для электрических моторов. Также популярностью пользуются такие марки, как Gemfan, APC, T-Motor и RCTimer.

FPV-мультикоптеры: тест и обзор

Винты Gemfan 5x3

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 FPV-мультикоптерах используются винты с шагом в диапазоне от 3 до 5 дюймов. Чем меньше шаг, тем выше эффективность, но в этом случае коптер приобретает более спокойный стиль полёта.

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 FPV-мультикоптерах каждый мотор имеет собственный ESC-регулятор, а каждый регулятор, в свою очередь, подключён к полётному контроллеру. После того как полётный контроллер определяет подключённые входы, каждый регулятор настраивает скорость вращения мотора в соответствии с режимом полёта.

FPV-мультикоптеры: тест и обзор

Набор регуляторов оборотов TBS Bulletproof 30 A

Частота обновления ESC-регуляторов различается. Для любого FPV-мультикоптера, с учётом ключевой роли, которую играет баланс между несколькими моторами для обеспечения стабильного полёта, высокая частота обновления важнее, чем во многих других областях авиамоделирования.

По сути, речь идёт о программируемых микроконтроллерах, в которых за определение и выполнение задачи отвечает прошивка. В мире FPV-мультикоптеров признанным лидером прошивок для ESC считается SimonK, создающий оптимизированные версии прошивок для мультикоптеров, лишённые ненужных функций и имеющие высокую частоту обновления (400 Гц и выше). ESC могут быть прошиты с помощью оптимизированного ПО от SimonK либо приобретаются с уже предустановленной оптимизированной прошивкой.

Другой важной характеристикой, которую необходимо учитывать, является максимальная сила тока, который подводится к каждому мотору. Как правило, для средних/крупных FPV-мультикоптеров используются регуляторы оборотов с рейтингом 30А, а для небольших квадрокоптеров достаточно 10-12 А.

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 FPV-мультикоптерах.

FPV-мультикоптеры: тест и обзор

LiPo аккумулятор Turnigy Nano-tech (2200 мАч, 3S 35C)

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-мультикоптер может свалиться на землю. Некоторые полётные контроллеры имеют механизм защиты, позволяющий предотвратить чрезмерную разрядку.

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.

FPV-мультикоптеры: тест и обзор

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.

FPV-мультикоптеры: тест и обзор

Экшн-камера Mobius

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 FPV-мультикоптера. Как и многие другие компоненты, которые мы затрагивали, выбор достаточно велик. Некоторые камеры лучше приспособлены для какой-то узкой специфики, но большинство подходит для использования.

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.

FPV-мультикоптеры: тест и обзор

FPV-камера TBS 59

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.

FPV-мультикоптеры: тест и обзор

Аудиовидеопередатчик ImmersionRC (5,8 Гц 600 мВт)

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.
Назад
Вы читаете страницу 3 из 4
1 2 3 4
Далее


СОДЕРЖАНИЕ

FPV-мультикоптеры. Отзывы в Клубе экспертов THG [ 6 отзывов] FPV-мультикоптеры. Отзывы в Клубе экспертов THG [ 6 отзывов]


РЕКЛАМА
РЕКОМЕНДУЕМ ПРОЧЕСТЬ!

История мейнфреймов: от Harvard Mark I до System z10 EC
Верите вы или нет, но были времена, когда компьютеры занимали целые комнаты. Сегодня вы работаете за небольшим персональным компьютером, но когда-то о таком можно было только мечтать. Предлагаем окунуться в историю и познакомиться с самыми знаковыми мейнфреймами за последние десятилетия.

Пятнадцать процессоров Intel x86, вошедших в историю
Компания Intel выпустила за годы существования немало процессоров x86, начиная с эпохи расцвета ПК, но не все из них оставили незабываемый след в истории. В нашей первой статье цикла мы рассмотрим пятнадцать наиболее любопытных и памятных процессоров Intel, от 8086 до Core 2 Duo.

ССЫЛКИ
Реклама от YouDo
erid: LatgC7Kww