The Ultimate PVC Quadcopter: 16 Steps (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

Enten du er nybegynner og leter etter et quadcopter for å hjelpe deg med å bli våt i føttene, eller om du er litt mer erfaren og bare søker etter en billig og pålitelig ramme, trenger du ikke lete lenger enn The Ultimate PVC Quadcopter! Dette er en 450 mm ramme som er ekstremt billig, på rundt $ 12 for all maskinvare, og er også ekstremt holdbar, min tåler dusinvis av nesten full hastighetskrasj med ingenting mer enn et par ødelagte propeller! Elektronikken er 100% beskyttet, enten inne i PVC -armene eller under lexan -kalesjen, noe som betyr 1: du trenger aldri å bytte ut noen elektroniske komponenter og 2: du har den mest flygende (ingen ordspill:)) utseende DIY quadcopter rundt! Denne instruksen kommer til å vise deg etableringsprosessen for dette quadcopter og hvordan du lager det selv!

Trinn 1: Introduksjon og design

Som barn elsket jeg å leke med PVC -rør og kontakter og bruke dem til å lage alt jeg kunne tenke meg. Mange år senere fikk jeg en liten drone til jul, noe som var veldig gøy, men hadde et kamera med veldig lav oppløsning og kort flytid. Jeg ønsket å kjøpe en mer profesjonell drone, men det var ikke mulig å ha råd til å være den andre på videregående. Jeg bestemte meg for å designe mitt eget quadcopter for å være kraftig nok til å løfte et anstendig kamera, ha en rimeligere flytid og mest av alt være kostnadseffektiv. På grunn av min barndomserfaring med PVC -rør, konkluderte jeg med at de kunne brukes til å konstruere en enkel og holdbar quadcopter -ramme. Jeg begynte å lage noen skisser og innramme prototyper, og til slutt endte jeg opp med designene ovenfor.

Denne rammen bruker 1 "Schedule 21 PVC fordi den er tynnvegget, noe som gjør den betydelig lettere enn, men like solid som andre rør av samme størrelse, og med en 1" diameter, er bred nok til å passe til noe av elektronikken inni for en pent, rent utseende. Å kunne beskytte elektronikken på innsiden av rammen er en stor fordel med denne quadcopter -designet, da det sparer meg for penger og ulemper fordi jeg ikke trenger å bytte ut noen ødelagte deler i tilfelle et krasj. For elektronikkplatene og kalesjen brukte jeg Lexan polykarbonat på grunn av sin styrke, letthet og gjennomsiktighet for estetikk. Designet og materialvalget for denne quadcopter stammer fra det faktum at jeg tror tinkering kan være en form for kunst, og at estetikk er like viktig som, og til og med kompliment, funksjonalitet. For meg har dette quadcopter -utseendet den perfekte kombinasjonen av enkelhet og kompleksitet. Når elektronikken er skjult i PVC -armene, får quadcopteren til å se elegant og enkel ut, men å la noen ledninger være synlige under den klare lexan -kalesjen understreker den sanne kompleksiteten i designet.

Nå, uten videre, la oss bygge!

Alle tegninger og diagrammer ble laget av meg enten på papir eller i Adobe Illustrator for iOS.

Trinn 2: Hva du trenger

Her er det jeg brukte til å konstruere denne quadcopter. Jeg har delt den ned i deler som trengs for rammen og kraftsystemet, samt verktøyene som kreves. Ramme:

• 1”Schedule 21 PVC -rør
• 1”PVC -tverrkontakt
• 8 x 10”Lexan -ark
• 6 x 32 3”Phillips -skruer x 4
• 6 x 32 kuppelmuttere x 4
• M6 nylon låsemuttere x 4
• M6 skiver
• M3 skruer
• 1”nylonavstand x 4
• Glidelås
• Dobbeltsidig skumtape
• teip
• Borrelås og selvklebende borrelås
• 4”PVC -kobling for landingsutstyr

Kraftsystem:

• Aerosky 980kv børsteløse motorer x 4
• Hobbywing 20A ESC x 4
• KK2.1.5 Flykontroller
• Kombinert flysky FS-CT6B sender og mottaker
• Turnigy Nanotech 2200 mAh 45-90c 3s lipo-batteri
• Imax B6 lipo lader
• Lipo batterispenningsalarm
• Gemfan 10”slowfly -propeller (få mer enn 4 fordi du vil ødelegge noen)
• 10 og 12 gauge silisiumtråd
• XT60 -kontakter x minst 5 par
• 3,5 mm kulekontakter - minst 12 par
• mannlige til mannlige servotråder - minst 5
• Krympeslange
• Wire Sleeving (valgfritt)
• JST -kontakt (valgfritt)

Verktøy:

• PVC -rørskærer
• Bormaskin
• Unbrakonøkkel
• Wire cutter/stripper
• Loddejern og loddetinn
• Vise grep
• Hacksag
• Varmepistol eller komfyr
• Propellbalanser
• Limpistol
• Filtpenn eller sharpie

Trinn 3: Rammeenhet: Utflatende motorfester

For det første trinnet i rammebygningen må vi lage et sted å montere motorene. Jeg flatet ut endene på røret for å lage et fint flatt område for motorene å montere på armene. For armene kuttet jeg PVC -røret i fire 8 1/2”segmenter. Jeg merket deretter en linje rundt røret 2”unna enden. Jeg varmet opp røret over ovnen, og holdt bare det 2 området jeg markerte over brenneren til den ble myk og formbar. Mens røret fortsatt var varmt og mykt, flatet jeg det ut med et skjærebrett ved å stille kanten på kanten skjærebrett med sharpie -linjen fra tidligere, og trykke ned på det til det avkjølte seg og ble stivt igjen. Jeg gjentok denne prosessen for de 3 gjenværende armene.

Trinn 4: Rammeenhet: Lexan -plater

For å montere og beskytte flykontrolleren og mottakeren, samt å holde rammen sammen, trenger quadcopter et system med senterplater. Jeg fikk det 8 x 10 "Lexan -arket kuttet i to sirkler med diametre på 4 1/2" og 4 1/4 "for å være henholdsvis bunn- og topplater. Bunnplaten brukes som en plattform for montering av flykontrollen og mottaker, og topplaten er et deksel for å beskytte dem. Platene har hver 4 hull boret i et X -mønster slik at de fire 6 x 32 skruene kan gå gjennom alle 4 armene og gjennom begge platene for å holde alt sammen. Platene er atskilt med 1 "nylonavstand som de 6 x 32 skruene også går gjennom. Skruene er festet på toppen av topplaten med kuppelmuttere.

Trinn 5: Rammemontering: Boring av motorfester

Nå som motorfestene er flatet og Lexan -platene er installert, er det på tide å bore hullene til motorskruene. Jeg brukte et motorfeste -kryss som matchet hullmønsteret til motorene mine for å markere hvor hullene skulle være. Etter å ha merket hullene med en skarpe, boret jeg to hull 19 mm over hverandre for skruer, og 1 stort hull mellom dem for klaring av motorakselen.

Trinn 6: Lag landingsutstyr

Det er alltid en god ting å ha noe for quadcopter å lande på. For min laget jeg landingsutstyr av en 4 "PVC -kobling. Jeg brukte en baufil til å kutte koplingen i fire omtrent 3/4" brede strimler, og deretter la jeg disse stripene i en gryte med kokende vann i omtrent tretti sekunder for å myke opp dem. Jeg tok dem ut og formet dem for hånd til landingsbeina. Jeg festet landingsutstyret til quadcopterens armer med glidelås. Så langt fungerer dette landingsutstyret ekstremt godt og er veldig fjærende, noe som bidrar til å absorbere støt under harde landinger.

Trinn 7: Strømsystem: Oversikt

Nå som rammen er fullført, går vi videre til quadcopter's power system. Kraftsystemet består av motorer, elektroniske hastighetskontrollere (ESC), ledningsnett, flykontroller, sender, mottaker og batteri. Som vist i diagrammet ovenfor, kobles motorene til ESC -ene, ESC -ene kobles til ledningsnettet og ledningsnettet kobles til batteriet. Senderen (TX) sender et signal trådløst til mottakeren (RX), som sender det signalet til flykontrollen gjennom mannlige til mannlige servotråder. Flykontrolleren oversetter dette signalet og sender det til ESC -ene gjennom ESCs servotråder. ESC -ene konverterer deretter signalet til elektriske pulser som strømmer gjennom motorenes faseledninger og snur motorene. Nå som vi vet hvordan alt fungerer, kan vi komme i gang med kraftsystemet.

Trinn 8: Motorer og ESC

Vi må forberede motorene og ESC -ene til å koble til hverandre og ledningsnettet. Jeg loddet mannlige 3,5 mm kulekontakter til hver av motortrådene slik at de kunne plugges inn i ESC -ene og forseglet dem med varmekrymping. Jeg lagde en liten loddejigg ved å bore hull i en treplank for å holde kulekontaktene mens jeg loddet. Jeg festet motorene til armenes motorfester med M3 -skruer og skrudde dem inn med en unbrakonøkkel.

Siden ESCene kom med hunkulekontakter som allerede var installert, loddet jeg nettopp mannlige XT60 -kontakter til batterienden (røde og svarte ledninger) på hver ESC, slik at den kunne plugges inn i ledningsnettet.

Trinn 9: Ledningsnett og elektronikkinstallasjon

Ledningsnett

En av de viktigste elektriske komponentene er ledningsnettet eller batterisplitteren. Dette fordeler strøm fra batteriet til alle fire ESC -er og motorer. For å lage ledningsnettet loddet jeg et sett (jeg refererer til et par røde og svarte ledninger som et sett) med 10 gauge ledning til en mannlig XT60 -kontakt og strippet den andre enden av ledningene til omtrent en halv tomme. Jeg klippet og fjernet deretter fire sett med 12 gauge wire, og loddet dem til settet med 10 gauge wire. Jeg loddet kvinnelige XT60 -kontakter til endene på de 12 gauge -ledningene, og isolerte alt med varmekrymping. Jeg har også lagt til en JST -kontakt til ledningsnettet for en ekstra strømledning, i tilfelle jeg ønsker å legge til annen elektronikk som FPV -utstyr eller LED -lys i fremtiden. "varm" ende, eller siden som strømmen vil strømme ut fra. Mannlige kontakter brukes i motsatte ender hvor strømmen strømmer inn. Husk også å skyve varmekrympingen over ledningene før du lodder XT60 -kontakter på dem. Hvis du glemmer det, må du kanskje avlodde kontakten, skyve på varmekrympingen og lodde kontakten igjen, noe som kan være en skikkelig smerte. Tro meg, jeg vet. Elektronisk installasjon Etter å ha gjort ledningsnettet plugget jeg motorene inn i ESC -ene, koblet ESC -ene til ledningsnettet og satte ESC -er og ledningsnettet inne i rørrammen. Jeg boret også hull i armene for at batteripluggen fra ledningsnettet og ESCs servoledninger skulle komme ut. For å forhindre at ESC -ene overopphetes inne i rammen, boret jeg tre hull i armene i nærheten av motorfestene for å fungere som ventiler for å kjøle ESC -ene. Luften presset ned av propellene vil strømme gjennom hullene og inn i røret for å avkjøle elektronikken. Jeg har også boret et hull under motorfeste for å være et inngangspunkt til innsiden av røret for motorenes faseledninger for å koble seg til ESC -ene.

Trinn 10: Tilkoblinger til flykontroller og mottaker

Jeg monterte flykontrolleren og mottakeren på lexan bunnplaten ved hjelp av dobbeltsidig skumtape. Skumbåndet fungerer utmerket både ved å holde komponentene på og filtrere vibrasjoner før de når flykontrolleren. Deretter koblet jeg ESC -servoledningene til flykontrolleren.

For å koble ESC -ledningene til flykontrolleren, tar du servokabelen fra hver ESC og kobler den til de tilsvarende pinnene på flykontrolleren. For eksempel er den fremre venstre motoren Motor 1, så ESC -servokabelen fra den motoren kobles til det første settet med pinner på høyre side av brettet. Motor 2s ESC servokabel kobles til det andre settet med pinner, Motor 3 er det tredje, og Motor 4 er det fjerde. Det er 8 sett med pins for ESC -servotråder på KK2 -flykontrolleren, men fordi dette er et quadcopter med bare 4 motorer og ESC -er, vil bare de første 4 settene med pins brukes.

Motor 1 = foran venstre, Motor 2 = høyre foran, Motor 3 = høyre bak, Motor 4 = venstre bak

Deretter koblet jeg kanalene til mottakeren til flykontrollens. På KK2 Flight Controller er mottakerpinnene på venstre side av brettet og kanalpinnene er Aileron, Heis, Throttle, Rudder og Auxiliary i den rekkefølgen, fra forsiden til baksiden på brettet. Jeg koblet de tilsvarende kanalene mellom flykontrolleren og mottakeren med mannlige til mannlige servotråder.

Tips: Pinnene nærmest innsiden av flykontrollkortet er signalpinnene, så de hvite/gule ledningene må koble til disse.

Trinn 11: Programmering av flykontrolleren

GØR DETTE TRINN UTEN PROPELLERE

Før flyging må flykontrolleren programmeres og kalibreres. Dette er et av de enkleste trinnene, men kan potensielt være det farligste. Pass alltid på at propellene ikke er installert før du konfigurerer flykontrolleren for å unngå skade. På KK2 -kortet er det første du må gjøre er mottakertesten. Dette sikrer at hver pinne på senderen endrer riktig verdi på flykontrolleren. Hvis du finner ut at en pinneinngang gjør en bakoverutgang på kontrolleren, (for eksempel venstre på aileron -pinnen vises som en høyre aileron -inngang på flykontrolleren), kan du reversere denne kanalen på senderen.

Deretter velger du motoroppsettet. Gå til KK2s hovedmeny og velg "Last inn motoroppsett". Fordi denne dronen har 4 motorer, med 2 foran og 2 bak, velger du "QuadroCopter X -modus". Flykontrolleren vil da vise motoroppsettet og retningen motorene skal snurre. Motor 1 foran til venstre skal snurre med klokken, Motor 2 mot klokken, Motor 3 med klokken og Motor 4 mot klokken.

Kalibrer deretter ESC -ene.

1. Koble fra batteriet og slå av senderen
2. Skyv gassen helt opp på senderen mens den er slått av.
3. Slå på senderen
4. Koble batteriet til quadcopter
5. Trykk og hold knappene 1 og 4 umiddelbart på KK2 -kortet
6. Når skjermen viser "Throttle Passthrough", tar du gassen helt ned på senderen, mens du fortsatt holder knappene 1 og 4 inne.
7. ESC -ene piper for å indikere at alle 4 ESC -er er kalibrert.

Kontroller deretter motorens spinnretning. For å gjøre dette, slå på og tilkoble quadcopter ved å plugge inn batteriet, slå på senderen og bringe gasspaken til nedre høyre hjørne. Brettet vil pippe for å indikere at quad er bevæpnet, noe som betyr at motorene er frie til å snurre. FORSIKTEN IGJEN OM PROPELLØRENE ER AV. Skru opp gassen og observer hvilken retning motorene snurrer. Å sette et stykke tape på siden av motorene kan hjelpe med dette trinnet. Motorene skal spinne i henhold til motoroppsettet. Hvis en motor snurrer i feil retning, er det bare å koble fra og bytte to av kulekontaktene på motorens faseledninger som kobles til ESC, og motorens spinn vil reverseres.

Til slutt kalibrerer du brettets akselerometer.

1. Plasser quadcopter på en flat overflate
2. Gå til hovedmenyen på KK2 -kortet og velg "ACC Calibration"
3. trykk på fortsett og la brettet kalibrere seg selv

Flykontrolleren er nå kalibrert og klar for flyging!

Trinn 12: Balansering av propeller

Vi er nesten ferdige, men før du installerer propellene må de balanseres. Det er mange fordeler med å balansere propeller, for eksempel økt motorlevetid, "jello" eller forvrengningsfri video, og til og med et roligere quadcopter. Fordi mange rekvisitbalanserere er dyre, bestemte jeg meg for å lage min egen. Min prop balanser består av en treramme, noen Neodymium magneter og en "Fingertip Prop Balancer" jeg kjøpte for et par dollar på Amazon. Trerammen har to bommer som er omtrent 6 "høye som gjør at den kan passe opptil 12" propeller. På endene av bommene er to neodymmagneter varmlimt til rammen. Fingertuppsbalansen passer inn mellom magnetene, berører bare den ene, men holdes på plass av den andre magnetens kraft, noe som resulterer i en ekstremt sensitiv og nøyaktig propbalanser.

Balanseringskniv

1. Klem propellen med fingertuppsbalansen
2. Plasser fingertuppsbalansen og propellen mellom de to magnetene og sett propellen horisontalt
3. Uansett hvilken side av rekvisitten faller er den tunge siden, så tape bør legges til det motsatte bladet for å balansere det ut
4. Plasser bladet horisontalt igjen, og hvis bladet faller til siden, fjern eller påfør tape. Propellen vil kunne holde seg horisontal når bladene er balansert.

Balansering av navet

1. Sett propellen vertikalt mellom de to magnetene
2. Uansett hvilken side som faller er den tunge siden av navet, og varmt lim bør tilsettes på motsatt side av navet for å balansere det

Hvis propellen kan holde seg i hvilken posisjon den er plassert i uten å falle, er den skikkelig balansert og klar til å installeres.

Trinn 13: Installere propeller

Det siste trinnet før flyging er å installere propellene. Ved å bruke motoroppsettet, installerte jeg propeller med klokken på de roterende motorene med klokken og omvendt. Propeller med klokken har et "R" trykt på dem ved siden av størrelsen og stigningen (dvs. 1045R), mens propellene mot klokken ikke gjør det. Jeg satte to grønne propeller foran og to hvite bak for å hjelpe meg med å holde oversikt over quadcopterets orientering.

I stedet for å bruke standardklokkene som fulgte med motorene for å holde propellene (du kan like godt kaste dem fordi de VILLE slukke under flyging og få deg til å krasje), sikret jeg propellene mine med nylon låsemuttere. Låsemutrene har en spesiell nylonring inne i dem som sikrer at propellene aldri kan løsne under flyging. For å stramme låsemutrene brukte jeg et skrittgrep. Under låsemutrene installerte jeg en skive for å fordele trykket fra mutteren på propellen jevnere.

Rammen er satt sammen, elektronikken er installert, flykontrolleren er programmert og propellene er balanserte og klare, så det er bare en ting å gjøre. Ta av!

Trinn 14: Batteri- og spenningsalarm

Batteriet holdes på undersiden av quadcopter med en borrelåsstrimmel, som er klemt mellom Lexan bunnplate og PVC -tverrkontakten.

Batterispenningsalarmen er festet til rammen med en borrelås. Før jeg tar av, kobler jeg batteriets balansekontakt (hvit kontakt) til batterispenningsalarmen. Når batteriets spenning faller under 10V under flyging, går alarmen og forteller meg å lande.

Trinn 15: Ta fly

Hvis du ikke har begynt å fly, vær redd! Her er en rask guide til hvordan du tar av og mer med ditt nye quadcopter.

1. Koble til batteri og spenningsalarm, og slå på senderen.
2. Arm quadcopter ved å bringe gasspaken (venstre pinne på de fleste sendere) til nedre høyre hjørne.
3. Trekk gassen sakte opp til quadcopter er noen få centimeter fra bakken, og land den deretter umiddelbart. Gratulerer! Du har fullført hoppetesten.
4. Fortsett å hoppe til du føler deg komfortabel i luften.
5. Hopp høyere og bli i luften lenger og lenger hver gang.
6. Få en følelse av din yaw, pitch og roll autoritet også mens du hopper.
7. Øv på å flytte quadcopter fremover, bakover, venstre og høyre mens du svever.
8. Når du har de grunnleggende bevegelsene nede, trener du på å bruke gjevpinnen og å kontrollere rorbevegelsene dine.

Uansett hva du gjør, ikke vis deg frem, eller prøv å gjøre noe du er usikker på. Med tiden vil kontrollene dine bli en annen natur for deg, men bare hold deg til det grunnleggende for nå å unngå å krasje.

Trinn 16: Konklusjon

Avslutningsvis kan jeg definitivt si at jeg oppnådde målet mitt om å lage et kostnadseffektivt, holdbart quadcopter med en rimelig flytid! Denne bygningen kostet meg bare rundt $ 300 (sannsynligvis enda mindre uten å måtte kjøpe deler til prototyping), noe som er ekstremt billig sammenlignet med de fleste andre droner av denne størrelsen på markedet. Med dette oppsettet kan jeg få rundt 11 minutter flytid, noe som er en enorm forbedring fra flytiden til min forrige drone. Rammen viste seg også å være ekstremt robust, og har tålt utallige krasjer, noen med nesten full hastighet på siden av huset mitt eller rett i bakken etter å ha forsøkt å snu, med den eneste skaden som noen gang var et par ødelagte propeller. For flyfoto og video kan denne quadcopter enkelt bære et videokamera, som henger fra min diy kameraskuff som består av et bibliotekskort med et kamerafeste festet til det. Denne quadcopter tillot meg å ta bildene vist ovenfor.

Jeg hadde ikke mange store problemer, eller gjorde noen store feil i løpet av dette prosjektet, ettersom jeg ganske enkelt kom med et design, og fortsatte å forbedre det til det ble så godt jeg kunne gjøre det. Imidlertid lærte jeg noen få ting som jeg vil dele med deg for å hjelpe deg med å unngå mulige problemer i fremtiden.

1. Ikke gå for de billigste tingene du kan finne

Ordtaket "du får det du betaler for" kommer virkelig til å tenke på akkurat nå. Ikke kjøp de billigste tingene mulig, for alt du trenger å gjøre er å bruke mer penger senere. For eksempel begynte jeg med et super billig loddejern på 8,99 dollar og trodde det ville spare meg penger, bare for å måtte kjøpe et nytt, dyrere loddejern senere da det billige sluttet å fungere.

2. Ikke vær en perfeksjonist

Selv om det kan virke som om å være helt perfekt er avgjørende for å bygge et godt quadcopter, så stol på meg på dette, alt perfeksjonisme vil gjøre er å få deg til å bruke ekstra penger, ta lengre tid å fullføre bygget ditt og gi deg unødvendig stress. Selvfølgelig er det å være absolutt nøyaktig og perfekt med alt, men quadcopters er smarte nok til å fly helt fint selv om bygningen din bare er "god nok".

3. Ikke haste

Å bygge et quadcopter er en veldig spennende ting, men pass på at du ikke blir for spent og hopper inn for tidlig. Planlegg bygget ditt grundig først, slik at du ikke ender med å kjøpe massevis av deler du kanskje ikke engang trenger i det lange løp. (med mindre du prototyper derimot, hvor det er uunngåelig å kjøpe deler du ikke vil bruke på sluttproduktet)

4. Heng på der

Å bygge en drone fra bunnen av er definitivt en skremmende oppgave, og til tider vil du kanskje bare gi opp, men vær så snill, ikke gjør det. Gjør undersøkelsen, be om hjelp på nettet hvis du er forvirret, ta en pause, men uansett hva du gjør, ikke gi opp, for det er ingenting mer givende enn å se noe du bygde sveve rett foran øynene dine.

Takk for at du leste

Jeg setter stor pris på at du stakk innom for å lese denne Instructable, og jeg håper det inspirerte deg til å bygge denne dronen, eller til og med designe din egen! Hvis du har spørsmål, kan du spørre meg i kommentarene nedenfor!

God flyging!

Første pris i Drones -konkurransen 2016