FPV-миникоптеры

Материал из Multicopter Wiki
Перейти к: навигация, поиск

FPV-миникоптеры, «миники», гоночные коптеры - как правило, квадрокоптеры небольшого размера, от 200 до 280 мм (есть тенденция к размеру 160 мм), минимум которого определяется способностью разместить на борту FPV-камеру с достаточно мощным видеолинком (также отдельно - записывающую камеру), а максимум - способностью с большим ускорением разгоняться и так же резко тормозить, делая «миники» чрезвычайно быстрыми (до 160 км/ч), маневренными и удобными для экстремальных гоночных полётов по пересечённой местности на небольшой высоте (часто - буквально сквозь препятствия).

Гоночные миникоптеры зародились как класс в 2014 году, когда моделисты начали гонять на них по паркам, стройкам, складам и автопарковкам, а уже в первой половние 2015 года перешли от стадии хобби к отдельному виду спорта со своими лигами, соревнованиями, спонсорами и т.п.

Учитывая скоростные особенности аппаратов и полёты на грани возможности управления, устраивать полёты на гоночных миникоптерах следует вдали от людей, на пустынных пространствах, либо, в случае проведения организованных мероприятий, необходимо продумать и обеспечить безопасность зрителей и пилотов.

Содержание

Готовые FPV-миникоптеры

Комплекты для сборки

Что покупать для сборки?

Общие рекомендации

Рекомендуемый сетап для входа в FPV-гонки, потянет любые акки 3s или 4s, будет летать аки ракета, примерно на таком сетапе летает половина из тех, кто гоняется по трассам.

Рекомендуется настроить телеметрию в радиоаппаратуре. Сделать это можно с помощью делителя напряжения на аналоговом входе приёмника, или с помощью поддержки телеметрии по протоколу FrSky в клинфлайте. Голосовые сообщения или хотя бы писк о садящейся батарее и полётном времени воспринимается гораздо лучше, чем OSD, на который часто нет времени смотреть.
  • Рама, одна из перечисленных ниже. Другие брать следует лишь понимая, что они либо имеют худшую прочность, либо более дорогие, либо более тяжёлые, либо менее ремонтопригодны.
    • ZMR250 (где купить). Качество можно отнести к среднему, но обычно ломаются только лучи, а центральные пластины и остальные части рамы остаются целыми. Штатная PCB негодная (разводка силовых цепей выполнена плохо, есть очень узкие места протекания тока, также возможно короткое замыкание), поэтому лучше брать версию без распредплаты, тем более она в 1.5 раза дешевле. Если использовать плату разводки, заменяющую нижнюю пластину - стоит уделить внимание её качеству.
    • ZMR250 V2 имеет толщину лучей в 4мм, пластин - 2мм. Эта рама крепче обычной ZMR250, но и заметно тяжелее.
  • Моторы. В любом случае желательно взять +1 запасной мотор.
    • Рекомендуемые характеристики
      • Для рам ~250-го размера оптимально брать моторы с размером статора 22хх.
      • 18хх имеют ту же или бо́льшую цену, но меньшую прочность и меньший момент, хотя и могут показать бо́льшую максимальную скорость полета и такую же мощность. Поэтому они более актуальны на рамах 160..200-го размера.
      • KV должно быть ~2300, как наиболее быстрые и тяговитые под 5-5.5" пропеллеры. 1900..2100kv подходят уже либо для пропеллеров 6" (даёт меньшую скорость, но больше тяги), либо для аккумуляторов 5S-6S (пока небольшой ассортимента регуляторов под такое напряжение).
    • Рекомендуемые модели
      • RCX H2206 2250Kv - недорогие, тяговитые и достаточно крепкие. С запасом хватает момента быстро менять обороты тяжёлых пропеллеров, от чего напрямую зависят динамические характеристики коптера, его маневренность и стабильность. RCX H2205 2350kv - почти такие же.
      • Cobra 2204 - всегда в лидерах тестов (возможно, из-за фактически большего размера статора и магнитов). Популярны у известных пилотов. Цена кусается, в наличии есть не всегда, но это чуть ли не лучшие по производительности моторы по состоянию на лето-осень 2015.
      • DYS 2204, T-Motor 2204, Tarot 2204, это все хорошие моторы под разный бюджет.
      • SunnySky, FPVModel, а тем более no-name моторы 2204 - в общем брать не стоит: есть жалобы на качество подшипников и намотки, иногда меньший фактический размер статора и магнитов. Стоит рассматривать только из-за низкой стоимости.
  • Регуляторы DYS SN20A или BL20A, тоже взять с запасом, могут сгорать при падениях.
  • Полётный контроллер Naze32 Acro (где купить)
  • Пищалка low voltage
  • Маяк или пищалка на отдельный канал, или в разрыв канала
  • Пропеллеры: см. соответствующий раздел.
  • Аккумуляторы 3S или 4S, токоотдача не менее 40С. Хорошо зарекомендовавшие себя бренды: ONBO, Team Orion, MultiStar Race Spec, Turnigy Nano-tech, Gens tatu. См. общие рекомендации по эксплуатации LiPo-аккумуляторов.

Ниже представлены эти и другие часто применяемые комплектующие для гоночных FPV-миникоптеров.

В качестве руководства по сборке можно использовать следующие материалы:

Рамы для миникоптеров

Полётные контроллеры

В принципе, любой полётный контроллер подойдёт для FPV-миникоптеров, но, учитывая размеры рамы квадрокоптеров 250-го класса (места для размещения не так уж и много), следует выбирать контроллеры с размерами не более 35x35 мм.

  • Naze32 - есть все что нужно. Полную версию с барометром и компасом стоит брать разве что ради чипа памяти на 3 минуты логов.
  • Клон Flip32 с баннгуда брать только в случае остро ограниченного бюджета - на них много жалоб (плывут гироскопы, отваливаются USB-порты и слетает бутлоадер). Недавно вышла плата REV6 с рядом изменений, но пока не поддерживается клинфлайтом.
  • CC3D - недорого, OpenPilot имеет красивую и понятную программу для настройки. Менее удобен чем Naze32 из-за отсутствия преобразователя USB-TTL на плате и отсутствия делителя напряжения батареи. Родное ПО развития уже не получит, поэтому можно сразу перешиваться в CleanFlight. При наличии преобразователя FTDI и некоторого опыта, проблем с прошивкой не будет.

В настоящее время (осень 2015) появляются новые мозги с процессорами семейства F3 и F4. Некоторые имеют более новый процессор, но с таким же объемом flash-памяти, некоторые дешевле, но не имеют на плате преобразователя USB-TTL и т.д. Остановиться стоит на SP Racing F3, в нем есть всё необходимое и должна быть хорошая поддержка CleanFlight, но ценник немаленький.

Почему Naze32 лучше CC3D

  • проект OpenPilot переживает не лучшие времена, команда опять разделилась на 2 проекта, хотя есть и альтернативные прошивки.
  • поддержка CC3D прекращена, не будет новых фишек для этого мозга
  • в CC3D можно прошить CleanFlight, но места на чипе впритык, новые версии (1.10 бета) туда уже не влезают, прошить можно только затерев родной бутлоадер через FTDI
  • в CC3D нет сенсора батарейки, а в Naze32 телеметрия батарейки на Taranis без дополнительных датчиков
  • в CC3D нет пищалки (для CleanFlight можно припаять, но очень сложно)
  • с родной прошивкой намного сложнее работать с OSD, нужно искать специальную прошивку которая не факт что дальше вообще будет поддерживаться
  • CleanFlight намного быстрее развивается и шире используется, будет легче найти настройки под похожий конфиг коптера
  • появились китайские клоны Naze32 хорошего качества и по низким ценам, полную версию можно взять за $25, acro за $20 и ниже.
  • В CC3D будет легче настроить PID по калькулятору, но Naze32 полетит хорошо в широком диапазоне PID.
  • В следующих версиях CleanFlight должны доделать g-tune (аналог PID калькулятора для CC3D).

Пропеллеры

«Обычные» пропеллеры типа gemfan 5040 5045 а тем более 5030 сейчас мало актуальны - тяга и скорость на них невыдающаяся, ломаются легко, стоимость относительно характеристик высока, но если они уже есть в наличии - летать на них вполне неплохо. No-name пропеллеры с AliExpress брать не стоит - баланс хуже некуда, пластик непонятный.

  • DAL 5040 - неубиваемые, но со слабой тягой и эффективностью. Подойдут для начала обучения, больше трёх комплектов лучше не покупать, потому что надоест летать на них раньше чем они закончатся.
  • Gemfan 5045 Fiberglass Nylon/Carbon Nylon - шустрые, много тяги, максимальная скорость и динамика, имеют хороший баланс. Но, одно падение или даже неосторожное приземление с вероятностью 90% сломает один или несколько пропеллеров.
  • Gemfan 5045BN - т.н. «булноузы», весьма прочные, тяговитые, но тяжёлые. Для слабых моторов и регуляторов будет сложно менять их обороты с достаточной скоростью, что скажется на качестве полёта.
  • DAL 5045BN - тоже «булноузы», неубиваемые, имеют малую массу и хорошую тягу, но по отзывам приходят разбалансированными, а также становятся таковыми после крашей, когда визуально нарушений геометрии не наблюдается.
  • KingKong 6040 - неубиваемые, тяговитые, имеют отличный баланс из коробки, после серьёзных крашей можно восстановить форму руками, и таких вибраций как с DAL не будет. Но, их необходимо вручную обрезать до 5-5.5". Также они имеют не самую высокую максимальную скорость.
  • HQProp - все пропеллеры их производства высокого качества и показывает наилучшие характеристики. Стоят дорого, в районе 3-4 евро за комплект, в зависимости от размеров и типа.

Можно сразу взять bullnose от HQprop, можно за те же деньги купить несколько комплектов 6-дюймовых и обрезать (сделать те же bullnose). Считается, что в сравнении с обычными 5", bullnose дают бо́льшую тягу, а за счет большой площади поверхности у обрезанных 6-дюймовых пропеллеров еще и эффективность лучше.

Ещё насчет того, зачем обрезают пропеллеры: у кого-то в раму влазят только 5", кто-то летает на 5" из-за возможно большей маневренности (холивар 5" vs 6"), кто-то просто принципиально ставят только 5".

  • Чемпион 2015 года Чед Новак рассказывает среди прочего про свои сетапы, что комбинации 2000kv+6045 и 2300kv+5045 имеют право на жизнь и что он выбирает нужный в зависимости от обстановки. Для акро и фристайла ему больше нравится 5045, а для гонки с большим количеством поворотов он использует сетап с 6045.
  • Видео от деда: Сравнение пропеллеров: Gemfan 5045 "bullnose" c HQ5045

Моторы для миников

Тесты тяги некоторых моторов

Самые ходовые

Самые используемые в среднем по больнице - размер 2204, Cobra или более бюджетные аналоги.

Для тяжёлых и мощных сетапов

Тяжёлых относительно 250-го класса, конечно.

Маломощные моторы

Для большинства этих моторов пропеллеры 6030 и 5040 - это максимум. Бо́льшие размеры могут перегрузить двигатель и он может сгореть.

Регуляторы

Важная характеристика - максимальный ток, который может пропускать регулятор (ESC) через мотор. Для спокойных полётов на пропеллерах 4" или 5" подойдёт и 12A, для 6" нужно уже 15-18A, для гоночных полётов выбирают 20A. Есть регуляторы и на 30-40A подходящих для миникоптеров размеров.

Самые ходовые:

  • SN20A (Существует множество клонов под другими названиями). Самые популярные регуляторы для миникоптеров. Есть отзывы как о их хорошем качестве и надежности, так и о спонтанном самосожжении, срывах синхронизации и сжигании обмоток моторов. Плюсы: лёгкие и компактные, много где продаются и легко прошиваются/настраиваются. Имеют не самые хорошие динамические характеристики, что, впрочем, не мешает многим очень хорошо на них летать.
  • BL20A
  • Hobbywing XRotor 20A - имеют драйвера полевиков и производительный чип SiLabs. За счёт этого моторы под их управлением выдают бо́льшую тягу, быстрее разгоняются и тормозят (видео). Упоминаний об их сгорании и прочих жалоб не замечено. Недостатки: большие габариты (за луч не выпирают, но заметно больше SN20A); необходимость первоначальной прошивки путем подпаивания к маленьким пятачкам возле процессора (после первой прошивки обновляются и настраиваются через сервокабель). Изначально на регуляторе стоит радиатор, его можно оставить или убрать, в зависимости от предпочтений.
  • Little Bee/Zeus 20A - по схемотехнике схожи с предыдущим, но имеет меньшие размеры и предустановленный бутлоадер BLHeli. По тяге близки к XRotor 20A. Статистики использования мало.
  • Покруче - RG20A ещё один из вариантов на чипе SiLabs, лучший из них на настоящий момент (из тех что поместятся на миник). По отзывам относительно надежны.
  • KISS 18A - один из лучших по характеристикам. Популярен у известных пилотов. Склонны к сгоранию от даже пустяковых крашей (хотя есть и другие мнения), что особенно неприятно в связи с негуманной ценой.
  • Для экстремалов - KISS 30A. Автоматическое определение OneShot (если нельзя отключить, могут быть проблемы с луптаймом меньше 1100, т.к. сигнал может быть спутан с PWM), функция работы от второго резервного мозга если сигнал от первого пропадает, всякие защиты от сгорания при превышении напряжения.

Аккумуляторы

Липучки для крепления аккумуляторов.

На место куда кладётся аккумулятор приклеивают подложку чтобы не скользил, варианты:

  • Одну часть липучки приклеить на раму, вторую часть - на аккумулятор. После установки аккумулятора - прихватить его липучкой в обхват.
  • Коврик для ящика на кухне из икеи/хозмага
  • Специальный коврик
  • Поролон на скотче (отлично держит, стяжка прижимает мягкий поролон и аккумулятор в крашах остаётся на месте).

См. общие рекомендации по эксплуатации LiPo-аккумуляторов.

FPV

FPV-камеры

Видеопередатчики

Полезно ознакомиться с практическими замерами мощностей видеопередатчиков (раздел «Ссылки»).


Приёмники

Антенны

FPV очки и мониторы

OSD

Для гоночных миников нужен простейший OSD – отображение текущего уровня напряжения батареи и таймер.

Полезное

  • Фильтр питания для FPV
  • LC-фильтр против помех. С нанотеком 1300 3S 45C после установки фильтра стало гораздо лучше летать за деревьями. Зато появилась проблема с zippy compact 1500 3S 35С. С ним не могу далеко отлететь даже в прямой видимости, метров 150-200 и появляются сильные помехи и картинка вообще может пропасть на пару секунд. [1]

Прочие комплектующие

PCB

Распредплаты, платы распределения питания и сигналов.

  • Защитные оплёточные трубки, в которые вставляются провода от моторов к регуляторам - гуглить по словам «змеиная кожа». В Хоббикинге - Wire Mesh

Подсветка

  • Под питание 3S 4S

Аварийное оборудование

Материалы

  • Состав КПТД для заливки регуляторов, OSD и прочей электроники. Альтернатива «жидкой изоленте». Паста эластична и является отличным диэлектриком, но главное отличие - паста очень теплопроводна и может использоваться для отвода тепла и его распределения. Есть некоторое неудобство - состав двухкомпонентный. С другой стороны, это и преимущество: при намазывании достаточно жидкий, можно спокойно намазать все что нужно, прежде чем начнёт застывать. Совершенно не воняет.

FAQ

Можно ли одновременно подключать полётный контроллер к USB и подавать на него питание?

CC3D, Naze32, Flip32 без последствий подключаются. Иначе и не настроить.

Поддерживает ли полётный контроллер S-BUS?

CC3D сразу поддерживает, для Naze32 нужен будет либо кабель-инвертор, либо можно применить простой хак (всего один пин откусить и припаять проводок от пина к контактной площадке рядом).

Особенности режима Acro+

Можно иметь довольно низкие расходы (rates) стиков для лучшей управляемости при попытках пролететь через какую-нибудь дыру или в ворота, но одновременно с этим, при сильных отклонениях стика квадрик может быть полностью безумным и вертеться с той скоростью, на которую способна ВМГ квадрика (или, с другой стороны, реакция пилота). При использовании такого режима можно отключить экспоненты в пульте.

Что такое настройка cmix?

Микс моторов по сути это таблица, которая индивидуализирует величину силы тяги, отдаваемую каждым мотором коптера. Для квадро форм-фактора X4, каждый мотор выдает 100% мощности по всем 3 гиро осям потому что рама симметрична по 3 осям. Multiwii, BaseFlight, CleanFlight и т.п. имеют предварительные настройки для разных типов рам, tricopter, hexacopter, octocopter и т.д.

Но если рама имеет нестандартный дизайн (отсутствует симметрия по одной из осей, или моторы имеют выкос), нормальный полет с настройками по умолчанию возможен, но моторы могут выдавать тяги больше или меньше необходимой. Установив правильные параметры cmix снижается необходимость дополнительной коррекции пидами.

См. также: [2] [3]

Мнения:

  • Очень сомнительно использование функции кастомных миксов моторов в ZMR250 и аналогах. Они симметричны относительно горизонтальной оси, симметричны относительно вертикальной, этого достаточно, поскольку пиды pitch и roll не связаны. Пиды учитывают не только разницу в длине лучей, но и разницу в моменте инерции рамы относительно разных осей. Для "автобуса" с длинной и узкой центральной частью, где сосредоточена основная масса, пиды ролл и питч в любом случае будут отличаться, и смысла менять миксы моторов нет - рама симметрична. Смысла учитывать разные плечи у моторов относительно двух осей - мало, т.к. они и так учитываются пидами.
  • Другое дело, если геометрия рамы не симметрична по одной из оси, например в такой раме (не симметрична относительно горизонтальной оси). Передние моторы стоят уже задних (чтобы передние пропеллеры не попадали в кадр). Здесь кастомные миксы бы очень даже пригодились, поскольку, например, поворот по yaw, рассчитываемый по обычным формулам, приводит к наклону по roll. Контроллеру при этом приходится также компенсировать наклон по роллу, с использованием своих миксов моторов этого бы не требовалось. [4]

Нужно ли устанавливать экспоненты в пульте?

В пульте экспоненты можно не настраивать, оставить стандартные настройки.

Но считается, что полезно уменьшить расход канала газа до 90%, чтобы остался запас в 10% тяги «на нужды стабилизации», т.к. иначе при полном газе у моторов не останется физической возможности стабилизировать коптер по командам полётного контроллера и коптер может сильно раскачиваться. В CleanFlight это уже предусмотрено, так что в этом случае опять же лучше оставить стандартные настройки пульта.

Что тогда ковырять в мозгах квадрика?

Что такое «тилт» и зачем он нужен?

Тилт в контексте гоночных FPV-миникоптеров - это наклон камеры и/или моторов относительно горизонтального положения. Служит для компенсации наклона корпуса квадрокоптера при скоростном полёте. Тилт как правило фиксированный (около 10°-20°), т.к. по наклону камеры (наклону горизонта в кадре) определяется положение и наклон квадрокоптера в пространстве: в быстрых полетах с ручным режимом это очень важный источник информации для пилота, а при применении активной стабилизации камеры по горизонту (например, с помощью сервомашинки) этот источник информации для управления будет потерян.

Без тилта камеры или моторов быстро летать не получится (камера «утыкается в землю», не видно куда лететь). Почти все, кто быстро летают, используют тилт либо моторов, либо камеры, либо и того и другого.

Погнул вал, что делать?

Выпрямить в домашних условиях нереально - будет биение. Изготовить можно из сверла подходящего диаметра и дремеля с тонким отрезным диском. Но вал у мотора сложной формы и выточить без токарного станка маловероятно. Проще заказать валов и подшипников в ЗИП и менять по ситуации.

Вал со стороны пропмаунта (если смотреть на мотор сбоку, будет видно маленькое отверстие) зафиксирован маленьким винтиком, вал в этой части имеет паз. Вытаскивается после извлечения винта всё равно с усилием. Следует заодно проверить и подшипники, с большой долей вероятности их тоже придётся менять.

Потерял крышку клевера, чем заменить?

При падениях немудрено потерять пластиковый корпус антенны с круговой поляризацией типа «Клевер». Заменить можно:

  • капсулой от киндер-сюрприза (такие жёлтые, обычно), целиком или половинкой. Чтобы не раскрывалась можно скотчем обернуть линию разделения.
  • шарик для настольного тенниса (стоит копейки). Также целиком (сначала разделить, а когда антенна внутри, закрепить скотчем или широкой термоусадкой). Можно использовать и половинку с любой жёсткой, но лёгкой подложки (что-то вроде ламинированного пенокартона или тонкой сэдвич-панели), но тут больше колхоза.

Ссылки

Обсуждения

Источник — «http://multicopterwiki.ru/index.php?title=FPV-%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D1%82%D0%B5%D1%80%D1%8B&oldid=7916»
Личные инструменты
Пространства имён
Варианты
Действия
Навигация
Инструменты
Группа ВКонтакте