Comment construire un micro drone imprimé 3D cool & pas cher

Les drones radiocommandés sont extrêmement populaires et vous pouvez les obtenir sous toutes les formes et tailles. Ces dernières années, un type spécifique de drone a connu une augmentation soudaine de sa popularité: micro quadcoptères. Ils tiennent dans la paume de la main, mais peuvent être alimentés par des moteurs sans balai à régime élevé et par une batterie Li-Po à deux cellules. Ils ont donc potentiellement des tonnes de puissance. Combinez-le avec transmission vidéo à la première personne et vous avez un jouet incroyable qui est presque indestructible. Et aujourd’hui, nous démontrerons que les véhicules RC et nos imprimantes 3D se marient parfaitement! Nous allons vous dire comment construire un mini quadricoptère imprimé en 3D à la fois économique et puissant convient pour le vol intérieur et extérieur grâce à sa taille diagonale de 90mm (mesurée du moteur au moteur).

Pourquoi devriez-vous le construire?

Divers magasins à travers le monde proposent un grand choix de drones. Certains sont alimentés par des moteurs à balais, d'autres sont sans balais, d'autres plus petits, d'autres plus grands… le très basique les modèles brushless peuvent aller aussi bas que 30 USD, mais ce prix ne peut être atteint qu'en faisant vraiment compromis majeurs – des moteurs de faible qualité, de mauvaise qualité, des caméras défectueuses et des accessoires manquants tels qu'un émetteur RC, des lunettes de protection FPV, des piles ou des chargeurs. De plus, si vous cassez quelque chose (généralement le cadre), obtenir des pièces de rechange peut être assez difficile – c’est pourquoi nous imprimons notre propre cadre sur l’original Prusa i3 MK3! Les cadres imprimés en 3D sont en réalité très léger et si vous les imprimez avec PETG (vous pouvez essayer Prusament PETG si vous voulez), ils peuvent supporter des manipulations brutales. Et s’ils ne le font pas, vous pouvez en imprimer des tonnes. En outre, vous pouvez utiliser toutes sortes de couleurs! Plus à ce sujet plus tard.

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Notre petit drone est prêt pour le vol en FPV intérieur et extérieur!

Revenons maintenant aux drones ARF (presque prêt à voler) ou RTF (prêt à voler). De manière générale, vous êtes plus susceptible de trouver une bonne machine dans le Gamme de 150-200 USD. Mais encore une fois, ce prix ne comprend pas un émetteur RC, des piles ou des lunettes FPV, donc les prix réels peuvent facilement atteindre plus de 400 USD pour un équipement plus ou moins raisonnable. Les pros de l'aviation vous diront probablement qu'un ensemble de bonnes lunettes de protection en FPV coûte en réalité 400 USD. Cela semble beaucoup, alors essayons de trouver une tache douce et créez quelque chose qui peut être considéré comme un bon début et qui peut être étendu si vous tombez amoureux de ce passe-temps.

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De quoi avons nous besoin?

Une majorité de quadricoptères utilisent le même ensemble de pièces, mais il peut exister de grandes différences en termes de qualité ou de caractéristiques. Voici ce que nous obtenons:

De plus, vous aurez besoin de deux liens pour assembler le cadre – mais vous en avez certainement à la maison. Vous pouvez également utiliser une cravate pour sécuriser la batterie ou un velcro collant. Inutile de dire qu’il vaut mieux acheter plus d'une batterie et un jeu d'accessoires – la batterie dure environ 4 à 5 minutes. Par conséquent, si vous souhaitez voler dehors pendant de longues périodes, il est judicieux de disposer de deux piles supplémentaires. De plus, vous allez casser quelques accessoires avant d'apprendre à contrôler le drone correctement. Ils ne coûtent pratiquement rien, alors procurez-vous quelques pièces de rechange.

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Le marché est en fait inondé de toutes sortes de pièces de drones. Les contrôleurs de vol se déclinent en des dizaines de variantes, les régulateurs prennent en charge tout type de batterie, d’une pile à une cellule, à huit cellules, des moteurs impossibles à imaginer il ya quelques années. pas cher et disponible partout. Comme d'habitude, il est assez difficile de trouver les bonnes pièces dans les boutiques en ligne chinois. Il n’existe souvent pas de tableaux de compatibilité ni de fiches techniques appropriées, alors comment êtes-vous censé trouver les bons éléments? Eh bien, nous devons passer par la partie ennuyeuse…

La théorie (pas si ennuyeuse)

Qu'est-ce qui fait voler un quadricoptère? Un ensemble de quatre moteurs. Deux d'entre eux tournent dans le sens des aiguilles d'une montre, les deux autres dans le sens contraire des aiguilles d'une montre. Chaque paire de moteurs a un ensemble différent d'hélices à pousser / tirer (généralement appelé «accessoires»). Dans l’idéal, ces quatre moteurs devraient générer une poussée au moins deux fois supérieure au poids de la machine. cependant, le vrai plaisir commence à 1: 3 et les quads de course appropriés vont beaucoup plus haut que cela.

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Ces minuscules moteurs ont un diamètre de 11 mm, mais chacun d'eux peut générer plus de 70 grammes de poussée!

Voici la partie la plus délicate: Pour alimenter les moteurs, vous avez besoin d’une batterie. Si tu veux faire tourner les moteurs plus vite ou plus longtemps, vous avez besoin d’une batterie plus grosse. Cependant, une batterie plus grosse pèse plus, vous avez donc besoin de moteurs plus puissants avec de plus grands accessoires, ce qui nécessite à son tour plus de "jus" de la batterie, de sorte qu'ils la vident plus rapidement. C’est une boucle infinie de recherche de le meilleur rapport poids / puissance.

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Avec les micro-quadruples, nous sommes généralement limités aux batteries de un à trois cellules, marquées 1S / 2S / 3S. 1S est assez faible, 3S est un peu excessif pour les nouveaux pilotes. La tension d’une batterie 2S (deux cellules) est de 7,4 V et elle est parfait pour ce projet. Voyons ce qu’une batterie Li-Po 2S peut faire avec un moteur de notre choix, le Racerstar BR1103B 8000kV.

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Sur la base de cette feuille de calcul, il est clair que le BR1103B 8000kV peut fournir 60g de poussée lorsqu'il est associé à une batterie 2S et 3020 hélices – c’est une hélice de 3 pouces. Multipliez-le par quatre et vous pouvez atteindre un total poussée maximale de 240 grammes. Le poids de notre machine ne doit pas dépasser 80 grammes, soit un tiers de la poussée maximale. Il y a un piège, cependant. Nous allons utiliser des accessoires de deux pouces (2035) pour des raisons de taille. Cependant, nous ne devrions pas perdre trop de temps là-bas. De plus, notre objectif pour l’AUW (poids total) va être moins de 70 grammes, Nous avons donc une marge de sécurité.

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J'y suis arrivé!

Un autre aspect délicat de la configuration consiste à obtenir des pièces compatibles avec la tension de la batterie. La tension d’une batterie 2S sera comprise entre 6 et 8,4 volts, donc assurez-vous que les pièces que vous achetez ne seront pas frites une fois que vous les aurez raccordées.

Les moteurs sont généralement compatibles avec une gamme de tensions plus étendue, tandis que les composants électroniques (contrôleur de vol, contrôleurs de vol, caméras) sont généralement plus limités. Alors, quel contrôleur de vol devriez-vous choisir? Notre construction est limité par les trous de montage 20x20mm, donc ça le réduit un peu. Nous voulons un conseil avec un OSD (affichage sur écran) intégré, prise en charge du port microUSB et logiciel BetaFlight. La marque HGLRC est un bon choix, car elle produit à la fois des contrôleurs de vol et des cartes ESC, qui peuvent être connectés avec une jolie petite prise.

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Un système OSD peut vous fournir de nombreuses informations utiles

Et quel est un Conseil ESC? Il contient des régulateurs pour les quatre moteurs, ce qui signifie il contrôle leur vitesse de rotation et leur direction sur la base des informations fournies par le contrôleur de vol. Basé sur le tableur ci-dessus, nos moteurs dessiner des courants d'environ 5A. Gardez cela à l’esprit lors du choix de votre détendeur 20x20mm 2S. Celui que nous avons choisi (HGLRC Micro 13A 4in1) supporte 13A par moteur, nous sommes donc en sécurité.

Le récepteur fonctionne généralement avec l’un des trois protocoles préférés – FrSKY, FlySky ou DSM-X. Les émetteurs RC moins chers utilisent souvent le protocole FlySKY, laissez-nous donc nous en tenir à celui-là. Le récepteur devrait pouvoir communiquer avec le contrôleur de vol à l'aide d'un SBUS ou IBUS interface monofil.

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FrSky XM + récepteur pour radios compatibles FrSky

Et la dernière chose – l'appareil photo. Vous pouvez obtenir toutes sortes de minuscules caméras, certaines ne sont que des caméras de base, d'autres peuvent enregistrer des vidéos sur une carte SD, d'autres disposent même d'un fil supplémentaire pour la vidéo – et c'est tout. exactement ce dont nous avons besoin. Pour utiliser pleinement le Fonction OSD de notre contrôleur de vol, nous aurons besoin d’une caméra à quatre fils: Tension, masse, sortie vidéo, entrée vidéo. Si vous n'avez pas besoin d'un système OSD, n'hésitez pas à utiliser l'un des produits de la gamme Eachine – ils sont peu coûteux et raisonnablement bons. N'oubliez pas que dans de nombreux pays, la puissance d'émission est limitée

Donc, ce sont les composants principaux. Ensuite, vous avez besoin d'un 2S batterie, idéalement une 300mAh li-po, ce qui nous donnera un peu plus de 4 minutes de temps de vol. 400mAh devrait fonctionner aussi bien, gardez un œil sur le poids!

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Turnigy 2S 300mAh Li-Po batterie offre un peu plus de 4 minutes de vol

Qu'en est-il des lunettes de protection émetteur et FPV?

Bonne question. Il y a de nombreuses radios RC sur le marché, il est donc presque impossible de choisir le meilleur. Vous pouvez obtenir un bon radio RC débutant à partir de 39 USD pour un modèle simple à 6 canaux (ce qui convient parfaitement pour notre micro quad pas cher) ou 50 USD pour un modèle à 10 canaux. Le prix est égal à la qualité. Si vous pensez que vous pourrez utiliser un meilleur émetteur à l'avenir, n'hésitez pas à vous procurer FrSky Taranis Q X7 et FrSky XM + au lieu des éléments que nous avons suggérés dans la liste d'achats ci-dessus. Le prix total des deux articles s'élève actuellement à environ 130 USD, donc si vous voulez économiser le plus d'argent possible, procurez-vous quelque chose d'au moins décent Nous avons choisi un Flysky i6, ce qui est une bonne option bon marché pour les débutants absolus. Les pilotes plus avancés devraient s'en tenir aux émetteurs et récepteurs FrSky.

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Flysky FS-i6 et un récepteur compatible

En ce qui concerne la Lunettes de protection FPV, nous pouvons appliquer la même règle de base ici: plus d'argent vous donne un meilleur kit FPV. La solution la moins chère est d’acheter un récepteur vidéo USB, de le brancher sur votre téléphone Android et de le placer dans l’un de ces kits «VR» bon marché – qui est essentiellement une boîte vide pour votre téléphone – pensez à Google Dreamview, mais à un prix inférieur. Cette solution n’est pas mauvaise du tout, mais l’appareil doit convertir un signal analogique en numérique, ce qui introduit un léger décalage de ca. 100ms. Pour les débutants, ce ne sera probablement pas un problème majeur, mais des pilotes expérimentés ne seront pas heureux. Aller analogique est la bonne façon. Eachine fabrique des lunettes de protection FPV plutôt bonnes, tandis que Fatshark est le choix cher (et meilleur).

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Faire un FPV super bon marché n’est pas la meilleure option

Pour ce projet, nous avons sélectionné une caméra FPV dotée d’un émetteur vidéo intégré qui envoie une image analogique sur la fréquence de 5,8 GHz. Presque tous les masques FPV ont un bouton de balayage automatique. Donc, une fois que vous allumez le drone, l'appareil photo commencera à transmettre l'image sur une fréquence sélectionnée. Utilisez la fonction de balayage automatique des lunettes FPV pour accorder sur la même fréquence et recevez l'image de l'appareil photo.

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Caméra micro FPV avec transmetteur vidéo intégré.

Cadre imprimé en 3D

Voici notre prise sur un micro quad, parfois appelé un minuscule Whoop. J'ai construit quelques minuscules quadcoptères au cours des dernières années et il y avait toujours des problèmes avec les cadres disponibles. Certains étaient trop fragiles, d’autres étaient dépourvus de protège-accessoires et trouvaient le bon cadre imprimé en 3D pour Electronique 20 × 20mm et moteurs 1103 n’était pas facile. De plus, ceux que j'ai trouvés nécessitaient généralement un certain nombre de petites vis et écrous. Une fois que vous avez heurté un obstacle trop fort et que le plastique a craqué, il a fallu du temps pour démonter le drone et le réparer. Un autre problème est que de nombreux modèles ne tiennent pas compte de la batterie. Par conséquent, si vous la placez sous le cadre, le quad est un peu instable lors du décollage ou de l’atterrissage.

C'est ce que je suis venu avec – un cadre pour moteurs 1103, étais de 2 pouces et électronique 20 × 20mm. Il a un support pour appareil photo et la batterie est placée sur le dessus. Tout est tenu ensemble avec spièces de centre en filaments coupés et attaches – Oui, vous avez bien entendu. Malgré le manque de vis (il n’y en a que pour les moteurs), la construction est assez solide et il n’ya aucune oscillation. Démontage et remontage prend juste une minute.

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TELECHARGEZ LES FICHIERS STL DE FRAME DE THINGIVERSE

Tout peut être imprimé sans support et comme il y a plus de pièces, vous pouvez utiliser des filaments de Couleurs différentes vraiment personnaliser et personnaliser votre drone. Il n'y a pas de bouclier d'antenne pour le moment, mais, à vrai dire, après plusieurs crashs durs, les seules pièces fissurées étaient les protections. L’ensemble du cadre ne pèse que 16 grammes, il est donc parfait dans notre cas. Vous pouvez économiser 3 à 4 grammes de poids total supplémentaire en enlevant les protège-hélices. Et le avantage d'un cadre imprimé en 3D est évident – si vous l'endommagez, vous pouvez eAsily imprimer un autre. Il n’est donc jamais mauvais de transporter quelques pièces supplémentaires dans votre sac lorsque vous volez en FPV

Vous pouvez consulter la première partie du processus d'assemblage dans la galerie ci-dessous.

Propulsé par BetaFlight

Une fois toutes les pièces soudées, vous pouvez passer à la procédure de reliure. Consultez le guide ci-dessous:

Ensuite, il est temps de configurer le logiciel. Notre solution préférée est BetaFlight.

BetaFlight est un puissant outil gratuit pour configuration des caractéristiques de vol d'une large gamme de machines volantes. La configuration de base est incroyablement simple: commencez par placer le drone sur une surface plane et calibrez l'accéléromètre.

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Ensuite, sélectionnez le protocole de votre carte ESC. Dans notre cas, nous avons décidé d'aller chercher DSHOT600 ESC, car ils nous permettent de faire de très bonnes choses, comme changer le sens de rotation des moteurs à l’aide d’une configuration logicielle. Certains d’entre vous se souviennent probablement encore de la nécessité d’ajouter des connecteurs bananes aux fils du moteur afin de pouvoir les permuter afin d’inverser la direction du moteur. Pas plus!

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Une fois les ESC configurés, l’étape suivante consiste à configurer le protocole de l'émetteur – nous utilisons un récepteur série, qui communique via un réseau Interface SBUS. La dernière étape consiste à activer le port série du récepteur – généralement UART1.

Ensuite, nous devons dire au drone comment réagir à la commandes de l'émetteur. BetaFlight présente une interface facile à utiliser qui vous permet de mapper l’armement et le passage du mode de vol à un seul commutateur AUX1 (mais vous pouvez bien entendu utiliser un commutateur pour armer et un autre pour les modes de vol). Vous pouvez utiliser les curseurs pour assigner une action donnée aux entrées de l'émetteur. par exemple. Le commutateur AUX1 en position par défaut fait que le drone reste en mode «Désarmé». Positionnez les bras deux et trois du drone (les accessoires commencent à tourner à basse vitesse). Vous pouvez maintenant ajouter deux modes de vol aux positions deux et trois. Gardez à l’esprit que lorsque vous appuyez sur le commutateur AUX1 en position (supérieure) par défaut, les moteurs immédiatement désarmé – même en plein vol!

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Je n’expliquerai pas ici tous les modes de vol. Ils sont trop nombreux et vous pouvez trouver la description complète sur le site Web de BetaFlight. Les débutants devraient commencer dans Mode Horizon (mise à niveau automatique), les pilotes plus avancés préféreront probablement Mode d'angle ce qui permet un contrôle plus direct du drone.

Maintenant, vous pouvez enfin finir le reste du cadre. Les instructions étape par étape sont dans la galerie ci-dessous:

Tu me tournes tout autour…

On a presque tout est prêt pour le décollage. Cependant, il est temps pour la partie la plus importante – tester les moteurs et attacher les accessoires. Chacun des moteurs doit tourner dans un direction spécifique générer de la poussée. La même chose s'applique aux accessoires.

Branchez la batterie puis connectez le drone avec un câble microUSB à votre PC. Ouvrez BetaFlight, allez à la section Moteurs et activez le mode test. Assurez-vous qu'il n'y a pas d'accessoires sur votre drone, sinon vous risquez des blessures (ou des dommages à votre drone). Utilisez les curseurs pour tester les quatre moteurs et observez leur rotation. Ils ont besoin de correspondre à l'illustration ci-dessous. Si certains tournent dans le mauvais sens, ne vous inquiétez pas. Il peut être corrigé en utilisant Application BLHeli Configurator.

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Le bon sens pour la rotation du moteur

L'utilisation de BLHeli Configurator est assez simple. Arrêtez BetaFlight, laissez le drone connecté avec un câble microUSB, lancez BLHeli config et appuyez sur le bouton situé dans le coin inférieur droit pour lisez les valeurs. Vous verrez la direction de chacun des moteurs. Changer ceux qui tournent dans le mauvais sens et sauvegarder les valeurs. Retournez ensuite à BetaFlight et vérifiez à nouveau les moteurs.

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Enfin, il est temps de ajoutez les accessoires. Encore une fois, les accessoires doivent être attachés dans un ordre spécifique. Il y a deux types: Accessoires dans le sens horaire et anti-horaire. Consultez le schéma ci-dessous pour savoir comment les placer correctement.

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Le placement correct des supports dans le sens horaire (CW) et dans le sens anti-horaire (CCW)

Une fois que cela est fait, vous pouvez trouver un espace vide, placez le drone sur le sol, armez-le et doucement lever les gaz. Le décollage devrait se produire à environ 30% de la manette des gaz. Si le drone bascule ou ne décolle pas du tout, ses moteurs tournent probablement dans la mauvaise direction ou des supports mal placés. Vérifiez tout, corrigez les erreurs possibles et réessayez.

Voler à basse altitude, rester en sécurité

Voler des micro-drones modernes peut donner l’impression de jouer à un jeu PlayStation. Ces petits quadricoptères sont incroyablement agile et ils réagissent à une entrée minimale avec une grande précision. Les nouveaux pilotes ont tendance à pousser les bâtons vers l’arrière parce qu’ils ne s’attendent pas à autant de puissance dans un appareil aussi petit. Alors… commencez lentement, sans lunettes de protection FPV. Apprenez comment le drone réagit à de minuscules augmentations de vitesse, de lacet ou de tangage. Apprenez comment l’accélération et l’inertie affectent le drone et, bien sûr, Éloignez-vous des personnes, des animaux domestiques ou des zones inaccessibles (et restreintes). Ce drone peut être léger, mais les accessoires tournent à grande vitesse.

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Les pièces que nous avons sélectionnées ont un joli "effet secondaire": elles peuvent fonctionner sur une batterie 3S et les moteurs peuvent faire tourner des hélices plus grandes que celles choisies pour la 2035. Cela signifie qu'une fois que vous en aurez assez, ce petit drone vous permettra de votre jeu et montez ces pièces sur quelque chose plus gros avec beaucoup plus de puissance.

Mais cela prendra probablement un certain temps. En attendant, nous espérons que vous vous amuserez avec cette petite bête. Nous avons certainement fait

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Et laissez-nous savoir si vous souhaitez en savoir plus sur les plus gros drones imprimés en 3D (pensez à la taille de DJI) avec un bon appareil photo, car le plaisir ne se termine pas avec de minuscules quadricoptères!

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