С камерой в облака. Часть 2

Всем привет, это — продолжение моего поста про полеты по камере или FPV.

Спасибо каждому, кто читал и комментировал первую часть. Благодаря вам, продолжение будет еще интереснее. Если еще не читали — рекомендую это сделать. Там мало текста, и есть классные видео.

Изначально планировалось, что эта часть будет завершающей. Но, для удобства попадания в скролл, сейчас остановимся лишь на этих вопросах:

• Тренировки. Вырабатывание летных навыков.
• Выбор модели: самолет, вертолет или мультикоптер?
• Выбор конкретной конструкции и размера
• Моторы и ESC
• Полетный контроллер

Как обычно, сразу к делу.

Думаю, что каждый из нас, прежде чем собрать что-то большое и дорогое, хочет убедиться в том, что он сможет на этом летать. А еще, тренировка поможет решить — ваше это хобби вообще или нет.

В принципе, есть 2 пути, которыми можно пойти. Первый — это симулятор. Этот способ отлично подходит тем, кто собирается пилотировать планер или летающее крыло.

Симулятор в комплекте с тренировочным пультом стоит денег. А покупать хороший пульт, совместимый с симуляторами, нет смысла, пока вы твердо не решили собирать большую модель. Если ваша цель — FPV, летать на симуляторе может быть еще и скучно.

Если же вы ориентируетесь на полеты на мультикоптере, то имейте в виду, что разные полетные контроллеры обеспечивают столь различное управление аппаратом, что универсальный симулятор вам не поможет.

Второй способ — значительно более увлекательный. Рекомендую выделить 2-3 тысячи рублей и купить микровертолет. Получается дешевле симулятора, а для мультикоптера подготовит вас просто отлично.

Почему не микрокоптер? Во-первых, микрокоптеры не имеют тех режимов, которые вы будете использовать на большом аппарате, а во-вторых, навыка полетов на вертолете хватает с небольшим избытком, что придаст вам большей уверенности в своих силах. Если вертолет не придется по вкусу, попробуйте все же симулятор с планером. Может крылья — это как раз ваше.

Почему именно микровертолет? Он подходит как для полетов в комнате, так и для уличных экспериментов при малом ветре. Это удобно для тренировок. Хороший микрокласс действительно сложно сломать. Научиться делать круг или восьмерку на таком аппарате можно за несколько дней, после чего мультиротор покажется вам просто детской забавой.

Если вы знаете что такое 4-х канальная классика и фиксированный/коллективный шаг, мотайте вниз до выбора FPV-модели, а если нет – почитайте какой именно вертолет вам подойдет.

Этот обзор содержит довольно подробную техническую информацию о принципах полета вертолета, что также может пригодиться в дальнейшем.

Чего избегать? Что такое канал управления?

Для начала скажу то же, что и многие до меня. Вам категорически не подходят 2-х и 3-х канальные модели. Это — не вертолеты, а летающие вентиляторы.

Канал управления — это возможность плавного или дискретного изменения уровня какого-либо управляющего сигнала. Очень приблизительно можно сказать, что у автомобиля их 2: управление скоростью и направлением (реально их больше из-за коробки передач и разделения газа и тормоза).

2-х канальные системы

А теперь представьте вертолет с 2-мя каналами? Что вообще он может? Он либо летит всегда вперед с возможностью изменения высоты и поворота носа, либо не умеет поворачивать, зато может изменять скорость.

3-х канальные системы

3-х канальные вертолеты недалеко ушли от 2-х канальных. Как правило, они соосные, но бывают двухроторные или под классику. Классический 3-х канальный вертолет выглядит так:

Такая модель летает вперед и назад за счет заднего винта, приподнимая и опуская хвост. Нормальные же офисные вертолеты делают это за счет основного винта, предоставляя пилоту возможность управления еще и креном (раскачивание по продольной оси, позволяющие скользить вправо-влево), но об этом позже.

Управление высотой полета здесь достигается изменением скорости обоих основных винтов. В более серьезных моделях изменяется не только скорость вращения лопастей, но и их шаг, то есть их угол наклона по отношению к плоскости вращения (установочный угол, угол атаки).

Поворачивает этот вертолет, изменяя скорость одного из винтов. Они вращаются в противоположных направлениях на одной оси. Какой закрутился быстрее, туда и летим.

Один из признаков, выделенных на верхней иллюстрации, обязательно присутствует в плохом вертолете. Не дайте себя обмануть, что бы ни было написано на коробке (или на лице у продавца).

Инфракрасный пульт управления

Пульт у таких “пропеллероидов”, как правило, инфракрасный, требует отражения от стен, что ограничивает его применение в принципе.

У нормального вертолета пульт обязательно имеет свободный ход стиков в любых направлениях, хоть по диагонали – это и есть реализация 4-х канального управления с возможностью ручного микширования.

Нормальные соосники

Обычно новичкам рекомендуют 4-х канальный соосник. Соосная схема подразумевает наличие сразу двух винтов на оси, как и в предыдущей группе. Но теперь у нас есть управляющие тяги, идущие от винта в корпус машины. Если говорить точнее, они крепятся к аппарату перекоса, управляющему углом атаки лопастей (циклическим шагом). Обычно, такая система называется фиксированный шаг, так как лопасти поворачиваются только обе вместе и не имеют возможности поворота относительно друг друга. Выглядит это следующим образом.

Аппарат перекоса позволяет вертолету совершать “скользящие движения” в любом направлении, и вправо, и вперед, и по диагонали. При этом можно не менять курс, то есть положение носа. Это максимально приближает управление вертолетом к управлению мультикоптером.

Как это работает? Каждая лопасть по мере движения по кругу изменяет угол атаки. Чем резче наклонить ее к плоскости вращения, тем сильнее она будет стремиться наверх, то есть поднять вертолет. Поскольку лопасти этого винта имеют жесткую продольную сцепку (так называемый фиксированный шаг, fixed pitch, FP), в то время как на одной стороне винта угол атаки увеличивается, на другой стороне он уменьшается. Туда, где он меньше, и перевешивает вертолет.

Поворот вертолета вокруг оси осуществляется по-прежнему за счет изменения скорости одного винта относительно скорости другого. Хвостовой винт здесь вообще не нужен, но иногда его ставят без привода для красоты. В Китае, видимо, не видели настоящих соосных вертолетов, и им кажется, что винт сзади нужен для реалистичности.

В результате имеем 4 канала управления:

1. Скольжение вперед-назад (тангаж)
2. Скольжение влево-вправо (крен, roll)
3. Выше-ниже (газ, throttle)
4. Поворот носа (рысканье, rude, yaw)

Пульт уже, как правило, радио. Бывают мегагерцовые и гигагерцовые. Первые с длинной выдвижной антенной, вторые без. 2.4 ГГц самое то.

Если честно, мне не понравился соосник. Да, на нем можно летать по офису. Но как-то все топорно происходит. Может, конечно, мне не повезло с моделью. Это была “Стрекоза Мини”. Она постоянно ломалась, и с нее слетал флайбар (стабилизирующая палка с грузиками на макушке).

Но думаю, что дело не в модели, а в классе самом по себе. Соосник очень устойчив, и на нем хорошо получается висеть на месте. Он может сделать какую-то фигуру. Но сделать это как-то неестественно, не как вертолет, а скорее как мультикоптер в недостаточном, замкнутом пространстве.

Еще один досадный недостаток заключается в том, что соосник не может бороться с ветром. Его верхний винт неуправляем, и на ветру по-сути становится парусом, уносящим вертик вдаль. А ведь рано или поздно захочется полетать на улице, прочувствовать – как оно вообще.

Если вы почему-то все-таки хотите такой, из качественных рекомендую Blade mCX2.

Подходящие модели

Когда я купил микровертолет классической схемы, в магазине сказали, что я и через 2 недели на нем не взлечу. Это оказалось не так. Через пару дней на нем смог взлететь не только я, но и все кто за это брался.

Чем же он отличается от соосника? Да по-сути только тем, что второй (рулящий) винт у него сзади на хвосте, как положено. Настоящие соосные вертолеты имеют оба управляемых винта, а игрушки — только нижний (верхний, как я писал, это — парус). А вот классическая игрушечная схема уже мало чем отличается от настоящей. В результате мы получаем более “вертолетный” вертолет. Вот как он выглядит:

Обратите внимание на аппарат перекоса и задний вертикальный винт. Такой вертолет доставит вам массу удовольствия, когда вы в первый раз сможете полетать вокруг люстры или комнаты. Мне достался WLtoys V911, и я не пожалел. Что с ним ни делали, заменить пришлось только батареи (цена 200 рублей). При этом V911 стоит около 2500 рублей вместе с пультом. Прямо как те вентиляторы, из первой категории.

Уже после приобретения, видел пару постов в интеренете с рекомендациями именно этого вертолета, и я на 100% с ними согласен. На видео мы специально полетали для вас (сорри за качество, теперь вы знаете как снимает 5s в темноте):

Врагов у этого вертолета не обнаружено. А вот он является врагом ЖК-телевизоров и автомобилей, так что летайте свободно, но все же будьте аккуратны.

Если использовать терминологию — это вертолет классической схемы с фиксированным шагом и флайбаром. В продаже есть и более шустрые бесфлайбарники с фиксированным шагом. Роль палки с грузиками там играет компьютер. Отсутствие флайбара делает модель более устойчивой к ветру. С другой стороны, у них более массивные лопасти, которые вращаются намного быстрее. Так что испортить что-нибудь в квартире или офисе шансы увеличиваются.

Из качественных опять-таки рекомендую Blade. На этот раз это модели mSR X без флайбара и mSR с флайбаром. Хотя, если ваша цель — FPV, зачем вам качественный микровертолет, V911 не разочарует на время тренировки точно.

Больше, чем достаточно

Для справки, раз уж нас занесло в микрокласс, есть модели еще круче. Но! Они не подходят для квартиры. Они созданы для пилотов, которые хотят попробовать себя в 3D-полетах, а не в FPV. Это — микровертолеты с коллективным шагом. Обычно, обозначаются как CP (Collective Pitch). Тарелка перекоса у таких вертолетов управляется не двумя, а тремя серво-приводами.

Таким образом, она свободно перемещается в 3-х измерениях. То есть она может иметь не только любой наклон, но и позиционироваться на различном расстоянии от винта, приподнимаясь или опускаясь чуть ниже по оси вала.

Такая конструкция позволяет сохранить всю функциональность вертолетов из предыдущей группы, добавив возможность изменения угла между лопастями. То есть здесь можно управлять не только циклическом шагом (подъемной силой на какой-либо стороне винта), но и общим (суммарной подъемной силой винта). А это, в свою очередь, приводит к управлению высотой полета без изменения скорости вращения винта, кроме того, позволяя перевернуть подъемную силу винта для 3d-пилотажа. То есть вертолет может летать “вниз головой”.

Управление таким вертолетом сложнее, так как он не стабилизируется сам. То есть, если вы наклонили его вперед, он будет продолжать движение даже после возвращения ручки на пульте в центральное положение. Чтобы зависнуть, придется совершить противоположное компенсирующее движение ручки.

Из версий, которые еще могут летать в помещении, есть Blade CPX nano. Аппарат привлекательный, но отзывы о нем не очень. Двигатели быстро горят.

Blade mCPX v2 чуть больше, и является очень удачной моделью. Но ему самое место в спортзале или на улице. У нас стоит около 7000 рублей без ДУ.

Есть еще более заряженная версия на бесколлекторных двигателях, которую я собственно и заказывал, впоследствии отказавшись от нее в пользу квадрокоптера. Назвается Blade mCPX BL. Единственный минус — в квартире или офисе ну совсем нельзя, опасно. Цена около 9000 рублей в магазинах без пульта ДУ.

Есть также китайские аналоги, например WLToys М922. 6500 рублей с ДУ.

Выводы о микроклассе. Немного о пульте ДУ.

В общем, для тренировок вертолеты с коллективным шагом не нужны. Достаточно классики с флайбаром и фиксированным шагом. Если же вы выбираете сложный путь, приобретайте лучше сразу нормальный пульт на 8 каналов или более, чтобы можно было в дальнейшем приспособить его для управления подвесом и кронштейном видеокамер вашей FPV-системы. По максимуму: 7 каналов нужно для полетного контроллера + 2 для курсовой камеры + 3 для подвеса с HD-камерой и всякими фонариками. Всего — 12 каналов.

Есть, правда, один нюанс. Для вертолетов Blade подходят пульты Spectrum. Большинство же FPV-шников летает на Futaba, так что подумайте. Подробно о пульте ДУ будет отдельный раздел в следующей части.

Коптер, вертолет или самолет? Перед тем, как приступить к этому разделу, пришлось серьезно подумать. Таблицы сравнения здесь не годятся, это все равно, что сравнивать мотоцикл и катер. Навязывать свое мнение тоже не хочется, так как оно не может быть объективным.

В общем, для полноценного FPV и съемки интересных роликов нужен как самолетик или летающее крыло, так и мультикоптер.

Венеция. Съемки с участием квадрокоптера и летающего крыла.

Решайте сами с чего начать. Планер дешевле и более романтичный, а мультикоптер более технологичный, и немного похож на НЛО.

Лично меня подкупили возможности мультикоптера зависать на месте (планер-то всегда в движении), исследовать высокие вертикальные объекты, совершать облет объекта по кругу камерой к нему. Да и потом, после микровертолета переходить на него как-то проще.

Планеры и летающие крылья более зависимы от ветра, но не подвержены вибрациям, и имеют большую дальность полетов и скорость. Ими тяжело управлять на малых высотах, но у кого-то это получается прекрасно:

Летающее крыло на малых высотах

На видео – летающее крыло TBS CAIPIRINHA за $265 без приемника и ДУ. Есть версия помасштабнее — TBS ZEPHYR от $1300. В комментариях к первой части появилась ссылка на доступный и популярный планер Bixler за 2000 руб. без регулятора оборотов, приемника, передатчика и батареи.

Вертолет для FPV и съемки подходит только большой и стабильный. Управлять им очень сложно. Это — коллективный шаг, со всеми вытекающими. Если вы новичек — вертолетное FPV будет крайне опасным.

Сейчас предлагаю остановиться на мультикоптере. Про планеры же пообщаемся как-нибудь в другой раз. Скажу лишь, что летающее крыло отличается от классического самолетика или планера тем, что не имеет киля, то есть руля. Функции поворота у него замикшированы с управлением креном. То есть, по сути, вы имеете только 3 канала управления.

Минимальный размер мультикоптера для полетов в облака — 450 мм по диагонали без учета винтов. Если вы желаете ограничиться полетами во дворе или в парке, а пульт еще не купили, рекомендую присмотреться к готовому квадрокоптеру DJI Phantom и установить на него цифровую камеру GoPro Hero (подробно о ней в следующей части). Вместе с пультом он стоит 26000 рублей. Это очень качественная вещь от мирового лидера.

На YouTube можно найти великое множество видео с этим квадрокоптером по запросу “phantom fpv”. Ниже размещаю архив тренировок неизвестного мне автора.

FPV на Phantom

Если у вас уже есть пульт или вы все-таки хотите летать дальше, быстрее и выше, может и не стоит брать Phantom. Я собрал кое что помощнее. И я не жалею.

Итак, мультикоптеры бывают разных типов:

Для FPV подходит X4, то есть квадрокоптер. +4 не годится, так как луч спереди будет мешать камере. X6 (гексакоптер) может нести большую нагрузку на борту и не падает в случае поломки одного из моторов. Но поломки случаются редко, а зеркальную камеру для FPV возить с собой не обязательно. X8 (октокоптер) собирают для чего-то совсем тяжелого, типа RED-EPIC или полноформатной зеркалки. А еще к нему можно приделать захват или такую руку для жестикулирования окружающим:

Из качественных X6 и X8 опять-же DJI или складные рамы от Tarot. Конечно, такой аппарат тяжелый, большой и дорогой, но видео получается совсем другого качества.

Видео с октокоптера и гексакоптера

Есть еще трикоптер. У него всего 3 луча. Он очень маневренный, но сложный по конструкции (мотор на заднем луче меняет угол наклона). Скорее, представляет собой экзотику, но крайне интересную. Как первый аппарат — пожалуй, очень смелый шаг, но преимущества его такие:

• Самое комфортное снижение среди всех мультироторов
• 120-градусный угол между передними лучами позволяет снимать широкоугольное видео без винтов в кадре
• Высокая скорость разворота обеспечивает возможность съемки быстродвижущихся объектов
• Интересное управление и ощущение полного контроля модели

Вернемся же к самой распространенной FPV-схеме — X4. Из качественных рам для квадрокоптеров имеются DJI F450 и ее FPV-мод TBS Discovery. Первая от производителя упомянутого выше Phantom, а вторая от известной FPV-команды Black Sheep.

В чем же преимущества платформы TBS Discovery и почему она так популярна?

• Передние лучи разнесены на больший угол по сравнению с симметричной конструкцией F450, что позволяет с легкостью разместить широкоугольную камеру не захватывая в картинку винты
• На раме выполнена разводка под монтаж основной электроники. Это не просто аккуратно и эстетично, но еще и облегчает модель
• В TBS Discovery используются стандартные лучи от платформы F450, которые можно купить в любом специализированном магазине даже в России
• К этой платформе вполне подходят различные распространенные моторы и регуляторы оборотов (ESC)
• Команда Blask Sheep продает не только раму, но и множество проверенных и оптимизированных комплектующих и аксессуаров для FPV
• Можно сказать, что TBS Discovery — это модно. Особенно в сочетании с их фирменным жилетом.
• Рама имеет места крепления для 2 камер — курсовой и записывающей. Также есть возможность крепления pan/tilt ServoCity DDT500 Direct Drive Tilt и 2D-подвеса Tarot (есть даже версия рамы вместе с интегрированным фирменным подвесом)
• Аккумулятор размещается между пластинами рамы, что обеспечивает надежность его крепления и хороший внешний вид хорошую аэродинамику

Недостатки тоже есть:

• Модель имеет разные характеристики полета вперед-назад и вправо-влево, она не похожа на НЛО, если ее крутить вокруг оси в полете.
• Модель не складывается. Это — существенный недостаток. В противовес предлагают стильный, но огромный кейс для транспортировки.
• Продуманность готовой конструкции может несколько ограничить спящего в вас “Кулибина” (и уж тем более, не спящего). Не представляю, как можно разместить на этой раме что-то дополнительное, кроме подвеса.
• Считаю их цены приемлемыми, но есть варианты и дешевле. Есть даже клоны, причем разные. Мазератти или заряженный Ссанг-Йонг, решать только вам, но разница в цене тут совсем другая. Так, оригинальная рама стоит $75, а клон $30. Причем, оригинал имеет разводку на плате.
• Придется либо долго ждать посылку, либо искать в России с наценкой 30% + расходы на доставку. Иногда производитель не может отгрузить товар вообще.

Плюсов все же больше, чем минусов, и TBS Discovery — пожалуй, единственное, что я могу рекомендовать с чистой совестью. В первой части вы уже видели зрелищное видео из Лондона. Вот еще несколько роликов. Они менее эффектные, зато позволяют лучше понять, как это будет на самом деле:

Возможности TBS Discovery с подвесом для камеры

Очень уверенное FPV с забавной аварией в конце

Вид со стороны, настройка электроники и тестовый полет

Если найдете DJI F450 в наличии где-то рядом, можно собрать сначала его с расчетом на замену рамы от Black Sheep, когда придет посылка, и если появится желание. К тому же, вы успеете получить кое какой опыт. Платформа F450 тоже неплохая, вот видео

Возможности DJI F450

В заключение этого раздела скажу, что рама не так уж важна. Вы можете сделать ее даже сами. Мне вообще продали Hornet 460 по причине моей неопытности в этом вопросе. Профессионалы уверяли, что я должен выбросить его. Поскольку вразумительно ответа на вопрос — почему — не последовало, я не выбросил, а сделал из него хороший коптер. Меньше мусора нашей родине.

Квадрокоптер, как правило, летает на 4 винтах без управления шагом, то если никакие автоматы перекоса ему не нужны. Подъемную силу на краях можно регулировать просто изменяя скорости вращения моторов относительно друг-друга. Разумеется, используются электрические двигатели. Для полноты картины, правда, размещу видео с некоторыми исключениями:

Нитрокоптер с коллективным шагом (видео скучное)

Изменяемые плоскости вращения винтов для управления наклоном корпуса (весело)

Но это так, понятное дело, для справки. Обойдемся без оружия в нашем FPV. Моторы для коптеров используются бесколлекторные и различаются по размеру, мощности, диаметру вала и величине kV. Конечно, у мотора есть еще и масса.

Для Discovery подходящий размер — это 22×12 мм. (Ø28×26-28 мм.) или 22×16 мм. (Ø28×30-34 мм.) (рекомендуются). Если будете собирать другой коптер — без труда сориентируетесь в подходящих типоразмерах.

kV — это теоретическое количество оборотов, выдаваемое мотором на каждый подающийся на него вольт, при работе без нагрузки (винта). Вообще, Discovery нормально летает на моторах от 700 до 900kV, как и любой соразмерный коптер. Можно попробовать и большие значения, например 1200kV.

В сущности, мотор с низким kV имеет больше витков более тонкой обмотки. Он будет работать с меньшим напряжением большего тока, и давать больший крутящий момент. Это позволит использовать большие винты, позволяющие достичь большего ускорения. Высокий показатель kV будет работать с меньшими винтами, обеспечивая, может быть, меньшее ускорение, но большую скорость.

Я, уж было, совсем запутался со связкой kV, напряжением батареи, силы тока и размером винтов, пока не представил наглядную модель с коробкой передач автомобиля.

Представьте, что kV — это передача, передаточное число. На 1 передаче мы быстро трогаемся, но также быстро и упираемся в предел скорости. На 3 передаче мы можем разогнаться быстрее, но трогаться будем медленно.

В отличие от автомобиля, коптер не имеет коробки передач, и нам нужно выбрать передаточное число раз и навсегда. В автомобиле мы бы руководствовались мощностью, оборотами двигателя и полной массой. Например, обычный двигатель с рабочими оборотами, скажем, 3000 в минуту, при 90 лошадиных силах и весе автомобиля 1 тонну — всегда вторая передача, 1.5 тонны — первая, а 400 сил на 2 тонны — третья. В коптере вместо мощности двигателя у нас ток с аккумулятора, вместо оборотов — напряжение сети, а вместо веса — винты. Поэтому, мотор с большим значением kV может не подойти для больших винтов (на высокой передаче много веса не разгонишь). Теоретически, к нему можно было бы подключить высоковольтный аккумулятор (аналог оборотистого двигателя) с большой мгновенной отдачей тока (аналог большой мощности), но мотор может выйти из строя (поломка коробки передач). Надо также понимать, что ресурс батареи ограничен, и использование большей передачи будет требовать больше тока, что приведет к меньшему полетному времени, хотя полетаете вы и интереснее.

Никогда не включайте бесколлекторный мотор без нагрузки, kV — это исключительно теоретическая величина. С винтом оборотов будет меньше.

Понятно, что все аналогии в тексте выше условны, но иначе просто невозможно описать взаимные влияния элементов конструкции друг на друга. Если пост читают профессионалы, предложите что-нибудь в комментариях, пожалуйста.

Для работы бесколлекторного двигателя нужен еще и регулятор оборотов (ESC, иногда просто: контроллер, регуль). Напрямую к батарее мотор не подключить, так как он трехфазный и имеет 3 контакта, а не 2. ESC различаются по максимальному току, с которым они в состоянии работать. Самые распространенные — 30А, но можно использовать и менее мощные вплоть до 18А (об этом ниже). Рабочая частота нормального ESC — 400 мГц.

Здесь стоит добавить, что регулятор управляет оборотами мотора дискретно. Так, чем меньше kV, тем более точная регулировка обеспечивается. Это как воображаемый дискретный газ в автомобиле — чем ниже передача, тем более точный контроль изменения скорости.

Если диаметр вала на моторе меньше, чем нужно для винта, можно использовать адаптер. Если больше — тоже можно адаптировать.

Для Discovery производитель рекомендует моторы 750KV. Их фирменные моторы, это на самом деле брендированные RCTimer A2830-14 750KV 185W с валом 3.175 мм и адаптером под винты на вал 5 мм. Может, найдете где-то в России такое. Что написано на моторчике все равно издалека не видно.

Для более динамичных полетов и уменьшения вибрации в продаже у Black Sheep имеются моторы 900KV с улучшенными ESC TBS BULLETPROOF 30A в комлекте. На самом деле — это моторы Tiger Motors MT2216-10 / MT2216-11 900KV 210W с валом 5 мм и переклеенными этикетками. Но нужно понимать, что в случае с этими моторами лучше использовать оригинальные ESC TBS Bulletproof.

Если оригинальных ESC ждать не хочется, вам в помощь:

• HobbyKing F-20A/F-30A BEC программируемые ESC с прошивкой SimonK/WiiESC
• DJI OPTO 30A no-BEC brushless speed controller

На моторах 750KV можно летать 10-12 минут с батареей 4S 3.3Ah. На 900KV — 6-8 минут с той же батареей, и до 11 минут с 4.5Ah 4S.

Подробнее о батареях и монтаже ESC я напишу в следующей части.

Если вы не хотите ограничиваться проверенными и оптимальными вариантами, можете рассчитать коптер самостоятельно, вот инструменты:

• eCalc multicopter — подбор оптимальных винтов
• eCalc — подбор комбинации мотор-винт
• Adamone motorcalc — подбор комбинации мотор-винт

Почему выбор контроллера так важен? Дело в том, что управление и характеристики вашего квадрокоптера в большей степени зависят от электроники и моторов, чем от рамы. Причем, моторы влияют на летные качества аппарата, а контроллер — на его управление.

Вообще, компания DJI, выпускающая платформу F450, на базе которой сделан TBS Discovery, по счастливой случайности выпускает еще и один из лучших контроллеров для мультикоптеров. Есть любительская серия под названием Naza и профессиональная — Wookong/A2. Нам профессиональная ни к чему совершенно, будем юзать Naza.

Справедливости ради отмечу, что Black Sheep также не против установки на TBS контроллера OpenPilot CopterControl. Но, во-первых, его замучаешься настраивать, а во-вторых, он подходит для акробатики, а не для чайника “за рулем”.

Naza выпускается в варианте для бедных (Lite) и богатых (V2). Для наших задач вариант для богатых ставится под сомнение. Если какой-то продавец начнет объяснять вам, что у него у самого V2 за 16000 рублей вместо Lite за 8000 рублей, что она точнее приземляется и имеет лучшие летные качества, заткните уши — это заметно только при профессиональной видеосъемке для которой Discovery, в принципе – не лучший вариант.

Упрощенно, можно сказать так: Naza Lite для квадрокоптера; Naza V2 для гексакоптера; Wookong/A2 для октокоптера.

Автопилот сажает коптер с Naza Lite не с точностью 15 метров, как заявляют некоторые профи, а с точностью 0,5-1,5 метра, в зависимости от ветра. Специально для поста сегодня записал видео с посадкой в режиме автопилота на обочину дороги. В точности туда же, откуда взлетел.

Реальное отличие в том, что V2 может летать по точкам на карте и подключается к фирменной системе DJI OSD (полетная информация на вашем экране). Проблема в том, что TBS Discovery тоже имеет фирменную OSD. И ни одна ни вторая OSD нам не пригодится. Позже я опишу более информативную, легкую и дешевую OSD от китайцев.

Если вы хотите поиграть в автопилот с точками на карте, берите полную версию (V2), но в случае с FPV лучше на сэкономленные деньги купить билет до острова Санторини и полетать там среди красивых видов.

GPS. Назы бывают с ним и без него. Нам — только с ним. В чем суть вопроса: к полетному контроллеру добавляется такой блинчик на палочке, в котором расположены приемник GPS и магнитный компас.

При подключении этого девайса к контроллеру появляется режим GPS Attitude, в котором электроника стабилизирует как высоту полета коптера, так и его положение в пространстве. То есть, если вы устали, приближается автомобиль, лошадь или красивая девушка, вы можете отпустить ручки (стики) на пульте, и коптер просто зависнет в воздухе до тех пор, пока ситуация не изменится. Если вы не знаете как приземлить его, вы можете просто выключить пульт и он сядет сам туда, откуда вы его запустили (читайте инструкцию).

Рекомендую всегда проводить калибровку компаса перед полетами. Даже если вы летаете на том же поле, что и в прошлый раз. Ниже видео неудачной авто-посадки из-за пренебрежения этим правилом.

Режим GPS Atti будет полезен вам на протяжении нескольких недель полетов. Постепенно, на безопасной высоте, вы станете отключать его, привыкая к более шустрому режиму Attitude (только контроль высоты). Например, максимальная скорость моего коптера в режиме GPS Atti – 65 км/ч, а в режиме Attitude — 80 км/ч. Это веселее. Naza имеет еще и экстремальный режим Manual — но это совсем страшно, можно реально куда-нибудь врезаться.

Пожалуй, я не буду здесь приводить инструкцию по настройке Naza — это весьма качественный продукт, имеющий даже видеомануалы на сайте. Скажу лишь о паре нюансов:

ПРЕЖДЕ ЧЕМ ЗАПУСКАТЬ КОПТЕР ХОТЬ НА МИНУТУ, УСТАНОВИТЕ РЕЖИМ ВЫКЛЮЧЕНИЯ МОТОРОВ INSTANT! INTELLEGENT MODE МОЖЕТ ПРИВЕСТИ К КРОВАВЫМ ПОСЛЕДСТВИЯМ ПРЯМО В КВАРТИРЕ — ВЫ ПРОСТО НЕ СМОЖЕТЕ ВЫКЛЮЧИТЬ МОТОРЫ, ЕСЛИ ЧТО-ТО ПОЙДЕТ НЕ ТАК. МНЕ ПОВЕЗЛО – МОЙ ПРИЯТЕЛЬ СРАЖАЛСЯ С МОДЕЛЬЮ ГОЛЫМИ РУКАМИ ДО ПОБЕДНОГО КОНЦА.

СДЕЛАЙТЕ КАЛИБРОВКУ ESC ПЕРЕД ПРОВЕРКОЙ КОПТЕРА. КАЖДЫЙ ESC ПОДКЛЮЧАЕТСЯ ПРЯМО К ПРИЕМНИКУ ДУ И КАЛИБРУЕТСЯ. БЕЗ КАЛИБРОВКИ НИКАКАЯ НАЗА НЕ СПАСЕТ, И КОПТЕР ПЕРЕВЕРНЕТСЯ ПРИ ЗАПУСКЕ. GOOGLE В ПОМОЩЬ.

Если первые 2 предупреждения обработаны, запуская моторы, проверьте, в каком направлении они вращаются. Должны вовнутрь с каждой стороны по направлению движения аппарата вперед-назад. В инструкции к контроллеру есть картинка как это должно выглядеть. Также можете увидеть правильный вариант на иллюстрации сверху, с типами коптеров. Нос там смотрит вверх.

Проверьте, что форма винтов соответствует их направлению вращения. Винты должны быть разные. 2 пары по 2 винта — прямые и обратные. При вращении винт должен тянуть коптер вверх, а не вниз.

При установке модуля GPS удостоверьтесь, что стрелочка на нем указывает на нос модели, равно как и стрелочка на корпусе самого контроллера, в противном случае произойдет неуправляемое крушение коптера через некоторое время после его запуска уже на летном поле.

Когда все готово, сделайте калибровку гироскопов и акселерометров с помощью Naza Assistant, там есть такой раздел.

В Naza Assistant есть еще и раздел настройки резкости управления электроники. По-умолчанию цифры не очень соответствуют нормальным для TBS Discovery. Вот варианты более подходящих комбинаций:

• Моторы 750KV: 134/109/93/198 и 183/143
• Моторы 900KV: 166/135/131/179 и 188/176

Расширенный список настроек в зависимости от ваших целей на английском NAZA gains database

Рекомендую также настроить каналы X1 и X2 на управление колесиками на пульте и на регулировку указанных выше параметров, чтобы подстроить электронику в тестовом полете.

Полезно будет настроить еще и Forced FailSafe на какой-либо тумблер, чтобы для возврата домой не приходилось выключать пульт. При этом обязательно настройте FailSafe на возврат домой + посадка, а не просто — посадка. Ниже несколько видео о настройке различных пультов. К сожалению, на английском.

Настройка Forced FailSave для Futaba T10CAP

Настройка Forced FailSave для Futaba 8FG

В инструкции по Naza есть раздел о настройке 1-го и 2-го уровней защиты при разрядке аккумулятора. Отнеситесь к этой процедуре внимательно, иначе коптер может упасть от внезапной потери тока или, наоборот, ложного срабатывания системы защиты.

Для защиты 1-го уровня указываете как напряжение без нагрузки, напряжение полностью заряженного аккумулятора, вычитая из него 1 вольт. Нагрузку ставите 0 — и летаете до срабатывания предупреждения. Запоминаете остаточное напряжение аккумулятора. Разница между установленным вами в настройках и реальным остаточным напряжением аккумулятора — это и есть потеря напряжения при нагрузке. Обычно, около 0.5 В. Записываете ее в соответствующее поле.

Аналогично поступаете и с защитой второго уровня. Там можно указать напряжение без нагрузки как номинал вашей батареи или чуть ниже. У меня для 3S-батареи установлено не на 11.1 В (номинал), а на 10.9 В — 0.6 В потерь при нагрузке. То есть коптер надо сажать при напряжении в 10.3 В под нагрузкой обязательно, иначе он сделает это сам.

Некоторые советы для TBS Discovery и не только:

1. Для уменьшения вибрации используйте хорошие винты и балансируйте их
2. Для увеличения продолжительности полетов используйте моторы с низким KV в сочетании с большими винтами. При этом отслеживайте потребление тока.
3. Чтобы винты не попадали в кадр, для широкоугольных объективов используйте размер 8 дюймов, для среднего угла — 10 дюймов.
4. 25A ESC более чем достаточно для этой платформы. Максимальный газ — это по 15A на мотор, а в среднем 10A.
5. Для надежной установки ESC припаяйте 3.5 мм разъемы моторов прямо к платам регуляторов.
6. Стандартные моторы DJI имеют вал 8 мм. Винты APC сделаны под 6 мм. и должны быть адаптированы. Винты Graupner встают как надо.
7. Запрограммируйте ESC так: Break off, Battery type NiMh (для отключения функции остановки моторов с LiPo из-за низкого напряжения батареи), Cut-off type: soft cut, Cut-off voltage low, Aircraft type airplane, Start mode normal, Timing/response mode high (400 Hz), Governor off и все остальное тоже off
8. Откалибруйте каждый ESC отдельно, подключая его к приемнику и упирая газ в верхний и нижний пределы до звуковых сигналов. Имейте в виду, что не подключенные к моторам ESC пищать не будут, т.к. не имеют встроенного динамика и пищат на самом деле моторами (как в детстве через моторчик у некоторых радио играло).
9. Тяга винта влияет только на то, сколько он может тянуть, но не с какой скоростью. Таким образом, тяга влияет на ускорение, а kV на скоростные характеристики.
10. Используйте только BEC на одном ESC для подключения 5-ти вольт, не используйте красный провод остальных трех ESC.
11. Результаты в eCalc должны показывать «over power». Поскольку винтов в мультикоптере много, нагрузка будет распределяться равномерно, и моторы будут предельно нагружаться только в пиковые моменты пилотажа.
12. Если моторы глохнут, увеличьте напряжение в системе, например, вместо 3S- используйте 4S-батареи для увеличения крутящего момента моторов. Не спалите при этом ничего.
13. Отбалансируйте моторы с помощью смартфона или другим известным способом.
14. Настройте кривую газа таким образом, чтобы в среднем положении стика добиться некоторого пологого участка для упрощения контроля высоты полета.
15. Ограничьте кривую газа 90% при верхнем положении стика. Это поможет контроллеру корректировать ваши действия даже на полном ходу аппарата, ведь остается 10%-ный резерв для автоматики.
16. Чтобы сделать стики менее чувствительными ближе к центру, в режиме attitude используйте 30%-ную экспоненту для крена и тангажа, 10% для поворотов на вашем пульте ДУ, в rate mode используйте 50% для крена и тангажа, 20% для поворота
17. Центр тяжести (CG, CoG) нужен для баланса распределения нагрузки на моторы
18. Полетный контроллер необязательно должен размещаться в точке центра тяжести модели, на TBS Discovery закрепите его, как показано в инструкции
19. Вы можете разместить полетный контроллер где пожелаете, а потом в его настройках компенсировать это недоразумение
20. Если вы планируете летать внутри воздуховодов, добейтесь ювелирной точности управления при калибровке стиков в Naza Assistant. Перед калибровкой, установите предел хода стиков на пульте ДУ не 100%, а 140%. Это обеспечит большую разрешающую способность управляющего сигнала.
21. Вы можете приспособить какой-нибудь тумблер на пульте для переключения между разными наборами пределов хода стиков. Например, 50%-ное управление креном и тангажом обеспечит значительно более плавный полет при условии, что при калибровке вы использовали пределы 100% или даже 140%.
22. Заклейте места пайки чем-нибудь, чтобы в полете не закоротило.
23. Для долгой службы литий-полимерных батарей установите предупреждение о разряде таким образом, чтобы оно срабатывало в момент падения напряжения на каждой ячейке до номинала 3.7 вольта, для 3S это 11.1 В. Для — 4S 14.8 В
24. Если при просмотре записи видео вы наблюдаете эффект “Желе”, положите что-то мягкое между камерой и моделью.
25. Если на видео при полете вы видите горизонтальные линии, подложите что-то другое, но тоже мягкое, под vTX (видео-передатчик на модели).
26. Центр тяги находится на 15 см ближе к носу, чем центр тяжести модели.
27. Если нос слишком тяжелый — это плохо, вас ушатает при полете по прямой, если хвост — это тоже плохо.
28. Заклейте корпус контроллера Naza черной лентой по бокам, чтобы на ярком солнце модель не проседала по высоте, когда солнечные лучи проникают прямо внутрь.
29. Если винты видно в кадре на камере GoPro, необязательно их подрезать, подложите 1.5 см. под камеру сзади.
30. Если вы разорвали термоусадку на ESC для его программирования, наденьте на него новую. Подойдет 20-миллиметровая.
31. Винты APC ведут себя также же, как на размер большие Graupner
32. Следите за напряжением во время полета. В идеале совершать посадку при достижении номинального напряжения аккумулятора.

Дополнительную справку на английском языке можно получить здесь.

Вот и подошла к завершению вторая часть моего поста. Вопросы, которые предстоит еще осветить, в основном касаются видео. Полный перечень того, что планирую в следующей части, такой:

• Подбор пульта управления и приемника его сигналов
• Механическая часть (винты)
• Аккумуляторы и зарядка
• Видео. Количество и тип видеокамер.
• Видео. Подвесы и кронштейны для камер.
• Видео. Передатчик и приемник.
• Видео. Очки и мониторы.
• Полетная информация на экране. Телеметрия. OSD.
• Поиск улетевшей модели. GPS-трекинг.
• Монтаж. Термоусадка, фильтры, экранирование и ферритовые кольца.

Обращение к профессионалам

Буду благодарен за дельные комментарии и замечания к материалу. Если вы имеете опыт в постройке мультироторных систем, робототехнике, FPV, видеомонтаже или занимаетесь звуковым оформлением, при наличии хотя бы какого-то свободного времени, пожалуйста, пишите в личку. Кто знает, что из этого получится. По крайней мере, сделаем более интересной следующую часть.

Благодарности

Выражаю персональную благодарность пользователям:

alexraven
Brick85
out0f0rder
SovGVD
Alter_Ego
Spin7ion
iffgeniy
valiorik

Вы помогли мне комментариями, ссылками и добрыми словами. Собираюсь духом, чтобы написать продолжение.