Aviacom

dron BSP UAV budowa drona

Kompendium wiedzy na temat BSP oraz FPV

Chcesz rozpocząć swoją przygodę z dronami ale nie wiesz od czego zacząć? Poszukujesz elementów do budowy swojego drona FPV, ale nie wiesz co wybrać?

Ten poradnik pomoże Ci w wyborze wszystkich podzespołów!Jesteś nowicjuszem, osobą początkującą bądź jeśli miałeś już styczność z dronami i potrzebujesz odświeżyć swoją wiedzę – to ten poradnik jest właśnie dla Ciebie!

Zaczynamy!
W pierwszej kolejności należy określić przeznaczenie – racing lub freestyle, w tym loty long range, bando i inne. Po określeniu typu drona można przejść do kolejnego, najważniejszego etapu – BUDOWY.
Do samodzielnej budowy wymagana jest podstawowa wiedza z zakresu techniki – jest dużo lutowania (polecamy lutownicę TS100), skręcania, sklejania i konfigurowania w dedykowanych programach komputerowych. Przydatna jest również znajomość języka angielskiego ze względu na anglojęzyczne poradniki i dokumentacje, a przede wszystkim dlatego, że program do konfiguracji jest w języku angielskim.
Poniżej przedstawimy poszczególne elementy wraz z ich charakterystyką.
1. Rama

Od tego, jaką wykorzystamy ramę będzie zależał wybór pozostałych elementów.Chcesz się ścigać między bramkami, czy latać z kamerą HD i nagrywać emocjonujące filmy? Dobierz odpowiednio ramę by czerpać przyjemność z lotu.

W typie racing bardzo ważna jest kompaktowość ramy i jej waga. W ramach tego typu jest mało miejsca, dość często w celu ograniczenia wagi stosowany jest rozstaw montażowy stack (kontrolera lotu) 20×20 zamiast standardowego 30×30.

Natomiast dla typu freestyle waga, chociaż też ważna, ma drugorzędne znaczenie. Najważniejsza jest możliwość montażu kamery HD i wszystkich elementów osprzętu – przykładowo przy lotach long range warto zainwestować w moduł GPS, który – w przypadku awarii połączenia – powinien ściągnąć naszego drona w okolice miejsca startu. Zazwyczaj te ramy mają konstrukcję typu „autobus”.

2. Akumulatory – napięcie pracy

W celu odpowiedniego dobrania elektroniki, musimy w pierwszej kolejności określić rodzaj akumulatorów. Najczęściej wybieranymi są akumulatory 4S i 6S. Dawniej używane były 3S, natomiast 5S jest nietypowym wyborem. Na podstawie wyboru napięcia akumulatora dobieramy parametr kV silników. Im wyższe kV przy tej samej baterii tym silniki będą się szybciej kręcić – więc teoretycznie ich prędkość maksymalna będzie większa. Jednostka kV określa prędkość obrotową silnika w zależności od napięcia.

  • dla akumulatorów 4S wybieramy silniki z zakresu 2300-2600 kV,
  • dla akumulatorów 6S wybieramy silniki z zakresu 1600-1900 kV.

Możemy również zastosować silniki np. 1900 kV dla akumulatorów 4S – jednak mocy będzie odczuwalnie mniej. Wybór w drugą stronę, tj. akumulatory 6S z silnikami 2300 kV jest niebezpieczny i może doprowadzić do spalenia elektroniki, czy też silnika. W takiej kombinacji ESC (elektroniczny kontroler obrotów silnika) musi dostarczać dużo więcej prądu – więc łatwo przekroczyć jego limit, a silnik również będzie się mocniej grzał.

3. Silniki

Po wyborze odpowiedniego akumulatora i zakresu kV przechodzimy do wyboru silników. Dawniej dodatkowym parametrem przy silnikach był kierunek gwintu – CW lub CCW (prawy lub lewy). Można jeszcze spotkać tego typu silniki, jednak aktualnie stosuje tylko silniki z gwintem prawym (CW). Warto też mieć na uwadze że niektórzy producenci podawali jako CW/CCW raz kierunek gwintu, a innym razem dedykowany kierunek obrotu.

Musimy zadecydować o rozmiarze naszego silnika. Wymiary oznaczane są czterema cyframi zapisanymi w postaci XXYY, np. 2205. Dwie pierwsze cyfry – XX – oznaczają średnicę, natomiast ostatnie dwie cyfry YY określają wysokość.

Przykładowo dla najpopularniejszych dronów 5-calowych do niedawna jeszcze stosowało się silniki 2205, aktualnie coraz częściej stosowane są 2207 i 2306.

Teoretycznie, im większa średnica silnika tym większa moc w niższym zakresie obrotów, a im wyższy silnik tym wyższa jego prędkość maksymalna – jednak różnice są często na tyle znikome, że nawet podczas ślepych testów nie byliśmy w stanie stwierdzić czy sterujemy dronem z silnikami 2207 czy 2306.

4. Regulatory ESC

Po wybraniu konkretnych silników należy teraz zdecydować się na odpowiednie regulatory. Musimy podjąć dwie ważne decyzje:

  1. Jakie oprogramowanie drona zastosujemy – BlHeli_S czy BlHeli_32?
  2. Czy wybieramy cztery niezależne regulatory, czy jeden zintegrowany (4in1)?

Cztery niezależne regulatory będą więcej ważyć, ale w momencie gdy spalimy/uszkodzimy wymieniamy tylko jeden co wychodzi nas taniej. Przy składaniu drona dużo wygodniejszy jest natomiast montaż 4in1, gdzie lutowanie jest ograniczone do podłączenia przewodów zasilających, a komunikacja z kontrolerem lotu odbywa się przez dedykowany przewód 8pin, gdzie przy czterech niezależnych musimy doprowadzić i przylutować przynajmniej 3 przewody do każdego regulatora.

Oprogramowanie dla osoby początkującej nie będzie robić większej różnicy – BLHeli_32 jest dostępne tylko na szybszych procesorach, co daje dodatkowe możliwości jak np. obsługę protokołu DShot1200, gdzie BLHeli_S pozwala na komunikację maksymalnie z użyciem DShot600. Liczba przy nazwie DShot oznacza prędkość komunikacji – czyli częstotliwość z jaką regulator ESC jest w stanie odbierać informację o prędkości od kontrolera lotu.

Jednocześnie BLHeli_32 obsługuje również telemetrię – czyli dodatkowy kanał zwrotny informacji dla kontrolera lotu. Przy użyciu programu komputerowego BetaFlight w wersji co najmniej 4.1 umożliwia to włączenie dodatkowego filtrowania, w efekcie pozwalając na płynniejszy lot – dostajemy też w ten sposób do kontrolera lotu informacje takie jak aktualna prędkość silników, czy temperatura ESC, które mogą się przydać w sytuacjach awaryjnych. Równocześnie jednak przy użyciu Betaflight w wersji 4.1 tracimy możliwość użycia protokołu DShot1200.

5. Kontroler lotu

Serce naszego układu musi być bezawaryjne i wytrzymałe. To na nim jest przymocowany najważniejszy układ naszego wielowirnikowca – żyroskop, który określa położenie drona w powietrzu, jest on miniaturowym i precyzyjnym urządzeniem zawierającym w sobie części mechaniczne.

Wybór ramy narzuca rozstaw montażowy kontrolera lotu (stack). Coraz częściej na rynku pojawiają się ramy zawierające zarówno otwory montażowe w rozstawie 30×30, jak też 20×20. Można również zastosować adapter, jednak polecamy wybrać kontroler w rozstawie odpowiadającym otworom ramy.

Podstawową cechą kontrolera jest procesor – aktualnie używane są procesory F4 i F7. Poprzednia generacja F3 wychodzi już powoli z użycia. Na rynku widuje się jeszcze starsze kontrolery, jednak odradzamy ich stosowanie, w szczególności przy świeżo budowanych konstrukcjach.

Oprogramowaniem stosowanym w kontrolerach lotu jest OpenSource, który rozdzielamy na BetaFlight, który jest podstawowym wyborem oraz iNAV, który dedykowany jest do lotów autonomicznych – głównie z użyciem GPS i po zaplanowanej wcześniej trasie.

W zależności też od zastosowanego rodzaju ESC – czy to będzie 4in1, czy cztery niezależne regulatory – lepiej jest wybrać odpowiednio kontroler w wersji standardowej lub AIO. Standardowy kontroler nie posiada czterech niezależnych wyjść na silniki, tj. zasilania i sygnału (wymagana jest wtedy dodatkowa płytka rozdzielająca zasilanie, coraz rzadziej korzysta się z tego typu rozwiązań).

6. Kamera FPV

Kamera FPV to urządzenie, od którego będzie zależeć, w jakich warunkach oświetleniowych będziemy coś widzieć i kontrolować odpowiednio lot.

Wybór ramy ogranicza maksymalny rozmiar kamery, jaki możemy zastosować. Aktualnie na rynku dostępne są kamery w rozmiarach Nano (14×14), Micro (19×19), oraz Standard (28×28). Istnieją również kamery w formacie Mini (21×21), jednak nie są one często stosowane. W przypadku wyboru mniejszej kamery można ją zamontować w miejscu przeznaczonym na większą przy użyciu dodatkowego adaptera. Dużo ram na rynku w dalszym ciągu ma mocowanie na kamerę typu Standard, natomiast większość kamer od dłuższego czasu jest w rozmiarze Micro, więc adapter jest elementem niezbędnym do zamontowania kamery.

Jednym z głównych parametrów kamery FPV, który warto wziąć pod uwagę jest minimalne oświetlenie potrzebne do rejestrowania obrazu. Im jest ono mniejsze, tym kamera lepiej będzie się sprawować w niskim oświetleniu.

Do niedawna również były odczuwalne różnice pomiędzy kamerami z sensorami CCD oraz CMOS – ze względu na sposób działania na korzyść tych pierwszych, jednak aktualnie przy nowoczesnych kamerach nie ma to już znaczenia.

Producenci prezentują też informacje na temat rozdzielczości kamery, podawanej w jednostce TVL – czyli ilość linii która jest rejestrowana przez kamerę. Teoretycznie większa ich ilość powinna poprawić jakość obrazu, lecz w przypadku użycia w dronach jest ona pomijana, gdyż maksymalna rozdzielczość z którą przesyłają obraz aktualne VTX to 600TVL. Bardzo często budżetowa kamera 1200TVL będzie miała dużo gorszą jakość niż markowa 600TVL.

7. Nadajnik VTX

Jest to urządzenie, które przesyła obraz do naszych gogli lub ekranu. Na rynku jest szerokie spektrum nadajników, lecz za najlepsze uchodzą nadajniki marki TBS (Team BlackSheep) oraz ImmersionRC, które również są dopuszczone do użytku na zawodach. Markowy nadajnik pozwoli też na bezproblemowe latanie jednocześnie z innymi pilotami dronów – są one odpowiednio wystrojone, aby nie powodować szumów na sąsiednich kanałach. Im większa moc nadawania (mW) tym większy zasięg – jednak ze względu na to, że nie nadajemy kierunkowo, a w zakresie 360 stopni – w pewnym momencie zwiększenie mocy tylko nieznacznie poprawi zasięg, a istotniejsze będą dobrej jakości anteny.

W sprzedaży dostępne są różne nadajniki, o mocach od 25mW do nawet 1200mW, polecamy natomiast celować w markowe nadajniki z zakresu 250-800mW. Dużo nadajników, pomimo tego że w specyfikacji ma informację np. „1000mW” w testach wykazuje, że ich faktyczna maksymalna moc jest dużo mniejsza (zazwyczaj mniej niż 300mW).

Stacja kontroli naziemnej dalekiego zasięgu.

Zasięg do 40km plus możliwość dołożenia anteny kierunkowej, która znacząco zwiększa dystans.
8. Anteny

Zamiast zwiększać moc nadawania VTX lepiej zainwestować w markowe anteny. Przy konstrukcjach 5-calowych spokojnie można zamontować antenę z określoną polaryzacją – w szczególności poprawi to jakość odbioru w zamkniętych pomieszczeniach. Do wyboru na rynku są anteny z polaryzacjami LHCP i RHCP. Nie ma znaczenia którą wybierzemy, jednak musimy posiadać tego samego typu anteny zarówno w nadajniku jak i w odbiorniku – naszych goglach lub ekranie.

Anteny na dronie powinny być odsunięte od ramy i reszty elektroniki, jednak powoduje to większą podatność anteny na uszkodzenia. Dostępne są też na rynku anteny typu „Stubby”, które są zintegrowane z wtykiem, lecz przez ich brak odsunięcia od całości elektroniki będą narażone na większe zakłócenia, co w efekcie zmniejszy zasięg.

Należy pamiętać również, że złącze w antenie musi pasować do złącza w naszym nadajniku VTX! W innym wypadku wymagana będzie przejściówka/pigtail. Dość często stosuje się złącze u.FL lub MMCX w nadajniku, do tego pigtail/przejściówkę z tego złącza na SMA, i dopiero do tego adaptera przykręca się antenę. Musimy również zwrócić uwagę na różnice pomiędzy złączami SMA i RP-SMA – pomimo takiej samej średnicy są to różne złącza.

9. Odbiornik

Odbiornik do naszego drona dobieramy wg posiadanej marki i protokołu naszej aparatury. Najpopularniejszymi systemami używanymi na rynku wielowirnikowców są FlySky i FrSky oraz TBS. Odpowiednio dla FlySky polecamy odbiornik X6B, natomiast dla aparatur FrSky – odbiornik R-XSR. Są to systemy działające na częstotliwości 2,4GHz, i nadające się do latania w odległości nie większej niż 200-500m od siebie. Do lotów na duże odległości, lub w celu zwiększenia pewności komunikacji z dronem polecane są systemy działające na niższych częstotliwościach, takie jak np. TBS Crossfire, czy FrSky R9.

10. Śmigła

Bez nich nasz model się nie uniesie w powietrze. Śmigła mają dwa typy oznaczeń, które są po prostu innym ich zapisem.

Śmigło 5040-3 inaczej można zapisać jako 5,0 x 4,0 x 3.

Oznaczenie to kolejno wskazuje:

  • 50 – rozmiar śmigła – 5 cali
  • 40 – skok śmigła 4 cale/obrót
  • 3 – ilość płatów/ramion

Dodatkowo, śmigła są oznaczane jako CW i CCW – czyli kierunku w którym pracują.

  • CW (Clockwise) – zgodnie z ruchem wskazówek zegara (prawoskrętne)
  • CCW (Counter clockwise) – przeciwnie do ruchu wskazówek zegara (lewoskrętne)

W dronie 4-silnikowym potrzebujemy do uniesienia dwóch śmigieł CW oraz dwóch CCW. W większości śmigła są pakowane w komplety – 2x CW oraz 2x CCW.

Przy ramie 5-calowej polecamy korzystać ze śmigieł 5 cali, 3 ramionach i kącie natarcia od 4,0 do 4,5. W zależności od naszych odczuć możemy następnie wymienić śmigła na model z mniejszym skokiem (gdy uważamy że lot jest zbyt dynamiczny), lub z większym skokiem (gdy chcemy dodać dynamiczności lotu). Im większy skok śmigła, tym większy jest też pobór prądu i krótszy czas lotu.

Po dobraniu wszystkich elementów można usiąść w zaciszu domu, po czym spokojnie skręcając i lutując zbudować swojego wielowirnikowca!

Leave a Comment

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.