Den ultimative PVC Quadcopter: 16 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:30

Uanset om du er nybegynder på udkig efter en quadcopter til at hjælpe dig med at få dine fødder våde i bygningen, eller om du er lidt mere erfaren og bare leder efter en billig og pålidelig ramme, skal du ikke lede længere end The Ultimate PVC Quadcopter! Dette er en 450 mm ramme, der er ekstremt billig, på omkring $ 12 for alt hardware, og er også ekstremt holdbar, min modstår snesevis af næsten fuld hastighedsulykker med intet mere end et par ødelagte propeller! Elektronikken er 100% beskyttet, enten inde i PVC -armene eller under lexan -baldakinen, hvilket betyder 1: du behøver aldrig at udskifte elektroniske komponenter og 2: du får den flyvende (ingen ordspil bestemt)) DIY quadcopter rundt om! Denne instruktive vil vise dig oprettelsesprocessen for denne quadcopter og hvordan du laver den selv!

Trin 1: Introduktion og design

Som barn elskede jeg at lege med PVC -rør og stik og bruge dem til at skabe alt, hvad jeg kunne forestille mig. Mange år senere fik jeg en lille drone til jul, hvilket var meget sjovt, men havde et kamera med meget lav opløsning og en kort flyvetid. Jeg ville købe en mere professionel drone, men da jeg kun var en sophomore på gymnasiet, var der ingen måde, jeg kunne have råd til det. Jeg besluttede at designe min egen quadcopter til at være kraftig nok til at løfte et anstændigt kamera, have en mere rimelig flyvetid og mest af alt være omkostningseffektiv. På grund af min barndomserfaring med PVC -rør konkluderede jeg, at de kunne bruges til at konstruere en enkel og holdbar quadcopter -ramme. Jeg begyndte at lave nogle skitser og indramme prototyper og endte til sidst med ovenstående designs.

Denne ramme bruger 1 "Schedule 21 PVC, fordi den er tyndvægget, hvilket gør den betydeligt lettere end, men lige så robust som andre rør af samme størrelse og med en 1" diameter, er bred nok til at passe noget af elektronikken indeni til en pænt, rent udseende. At være i stand til at beskytte elektronikken på indersiden af rammen er en stor fordel ved denne quadcopter's design, da det sparer mig penge og besvær, fordi jeg ikke behøver at udskifte ødelagte dele i tilfælde af et nedbrud. Til elektronikpladerne og baldakinen brugte jeg Lexan polycarbonat på grund af dets styrke, lethed og gennemsigtighed for æstetik. Designet og materialevalget til denne quadcopter stammer fra det faktum, at jeg tror, at tinkering kan være en form for kunst, og at æstetik er lige så vigtig som, og endda kompliment, funktionalitet. For mig har denne quadcopter udseende den perfekte kombination af enkelhed og kompleksitet. Ved at have elektronikken gemt i PVC -armene får quadcopteren til at se elegant og enkel ud, men at efterlade nogle ledninger synlige under den klare lexan -baldakin understreger dens sande kompleksitet.

Lad os nu bygge uden videre!

Alle tegninger og diagrammer blev oprettet af mig enten på papir eller i Adobe Illustrator til iOS.

Trin 2: Hvad skal du bruge

Her er hvad jeg plejede at konstruere denne quadcopter. Jeg har opdelt det i dele, der er nødvendige for rammen og elsystemet, samt de nødvendige værktøjer. Ramme:

• 1”Schedule 21 PVC -rør
• 1”PVC tværstik
• 8 x 10”Lexan -ark
• 6 x 32 3”Phillips skruer x 4
• 6 x 32 kuppelmøtrikker x 4
• M6 nylon låsemøtrikker x 4
• M6 skiver
• M3 skruer
• 1”nylonafstande x 4
• Lynlåse
• Dobbeltsidet skumtape
• tape
• Velcrobånd og klæbende velcro -firkanter
• 4”PVC -kobling til landingsudstyr

Strømsystem:

• Aerosky 980kv børsteløse motorer x 4
• Hobbywing 20A ESC x 4
• KK2.1.5 Flight Controller
• Flysky FS-CT6B sender og modtager combo
• Turnigy Nanotech 2200 mAh 45-90c 3s lipo batteri
• Imax B6 lipo oplader
• Lipo batteri spændingsalarm
• Gemfan 10”slowfly -propeller (få mere end 4, fordi du vil bryde nogle)
• 10 og 12 gauge silikontråd
• XT60 -stik x mindst 5 par
• 3,5 mm kuglestik - mindst 12 par
• mandlige til mandlige servotråde - mindst 5
• Krympeslange
• Wire Sleeving (valgfrit)
• JST -stik (valgfrit)

Værktøjer:

• PVC rørskærer
• El -boremaskine
• unbrakonøgle
• Trådskærer/stripper
• Loddejern & lodning
• Vise greb
• Hacksav
• Varmepistol eller komfur
• Propeller Balancer
• Limpistol
• Filtpen eller sharpie

Trin 3: Ramme: Fladning af motorophæng

Til det første trin i rammebygningen skal vi lave et sted at montere motorerne. Jeg fladede enderne af røret for at skabe et dejligt fladt område for motorerne at montere på armene. Til armene skar jeg PVC -røret i fire 8 1/2”segmenter. Jeg markerede derefter en linje omkring røret 2”væk fra enden. Jeg opvarmede røret over komfuret og holdt kun det 2 område, jeg markerede over brænderen, indtil den ende blev blød og formbar. Mens røret stadig var varmt og blødt, fladede jeg det med et skærebræt ved at stille kanten af kanten af skærebræt med sharpie -linjen fra tidligere, og trykke ned på det, indtil det afkøledes og blev stift igen. Jeg gentog denne proces for de 3 resterende arme.

Trin 4: Rammemontage: Lexan -plader

For at montere og beskytte flyvekontrolleren og modtageren samt holde rammen sammen, har quadcopteren brug for et system med midterplader. Jeg havde det 8 x 10 "Lexan -ark skåret i to cirkler med diametre på 4 1/2" og 4 1/4 "til at være henholdsvis bund- og topplader. Bundpladen bruges som en platform til montering af flyvekontrollen og modtager, og toppladen er et dæksel for at beskytte dem. Pladerne har hver 4 huller boret i et X -mønster, så de fire 6 x 32 skruer kan gå igennem alle 4 arme og gennem begge plader for at holde alt sammen. Pladerne er adskilt af 1 "nylon afstandsstykker, som de 6 x 32 skruer også går igennem. Skruerne er fastgjort oven på toppladen med kuppelmøtrikker.

Trin 5: Ramme: Boring af motorophæng

Nu hvor motorophængene er flade, og Lexan -pladerne er installeret, er det tid til at bore hullerne til motorens skruer. Jeg brugte et motormonteret kryds, der matchede hulmønsteret på mine motorer til at markere, hvor hullerne skulle være. Efter at have markeret hullerne med en skarpe, borede jeg to huller 19 mm på tværs af hinanden til skruer og 1 stort hul mellem dem for at frigøre motorakslen.

Trin 6: Lav landingsudstyr

Det er altid en god ting at have noget, som din quadcopter kan lande på. Til min lavede jeg landingsudstyr ud af en 4 "PVC -kobling. Jeg brugte en hacksav til at skære koblingen i fire cirka 3/4" brede strimler og lagde derefter disse strimler i en gryde med kogende vand i cirka tredive sekunder for at blødgøre dem. Jeg tog dem ud og formede dem i hånden til landingsbenene. Jeg fastgjorde landingsudstyret til quadcopterens arme med lynlåse. Indtil videre fungerer dette landingsstel ekstremt godt og er meget fjedrende, hvilket hjælper med at absorbere stød under hårde landinger.

Trin 7: Strømsystem: Oversigt

Nu hvor rammen er færdig, går vi videre til quadcopterens elsystem. Strømsystemet består af motorer, elektroniske hastighedsregulatorer (ESC'er), ledningsnet, flyvekontroller, sender, modtager og batteri. Som vist i diagrammet ovenfor tilsluttes motorerne til ESC'erne, ESC'erne tilsluttes ledningsnettet, og ledningsnettet tilsluttes batteriet. Senderen (TX) sender et signal trådløst til modtageren (RX), som sender dette signal til flyvekontrollen gennem han- til han -servotråde. Flyvekontrolløren oversætter dette signal og sender det til ESC'erne gennem ESC'ernes servotråde. ESC'erne konverterer derefter dette signal til elektriske impulser, der strømmer gennem motorernes faseledninger og drejer motorerne. Nu hvor vi ved, hvordan alt fungerer, kan vi komme i gang med elsystemet.

Trin 8: Motorer og ESC'er

Vi er nødt til at få motorerne og ESC'erne forberedt på at forbinde til hinanden og ledningsnettet. Jeg loddet han 3,5 mm -kuglestik til hver af motortrådene, så de kunne tilsluttes ESC'erne og forseglede dem med varmekrympning. Jeg lavede en lille loddejig ved at bore huller i en planke af træ for at holde kuglestikkene, mens jeg lodde. Jeg fastgjorde motorerne til armenes motorophæng med M3 -skruer og skruede dem fast med en unbrakonøgle.

Da ESC'erne kom med kvindelige kuglestik allerede installeret, lod jeg lige hanlige XT60 -stik til batterienden (røde og sorte ledninger) på hver ESC, for at den kunne sættes i ledningsnettet.

Trin 9: Ledningsnet og elektronikinstallation

Ledningsnet

En af de vigtigste elektriske komponenter er ledningsnettet eller batterisplitteren. Dette fordeler strøm fra batteriet til alle fire ESC'er og motorer. For at lave ledningsnettet lodde jeg et sæt (jeg henviser til et par røde og sorte ledninger som et sæt) med 10 gauge ledning til et han -XT60 -stik og fjernede den anden ende af ledningerne til omkring en halv tomme. Jeg klippede og fjernede derefter fire sæt 12 gauge wire og loddet dem til sæt med 10 gauge wire. Jeg loddet kvindelige XT60 -stik til enderne på de 12 gauge -ledninger og isolerede alt med varmekrympning. Jeg tilføjede også et JST -stik til ledningsnettet til en ekstra strømledning, hvis jeg i fremtiden ville tilføje anden elektronik som FPV -gear eller LED -lys. "varm" ende, eller den side, som strømmen strømmer ud fra. Hanstik bruges i de modsatte ender, hvor strømmen strømmer ind. Husk også at skubbe varmekrympningen over ledningerne, før du lodder XT60 -stik på dem. Hvis du glemmer det, skal du muligvis aflodde stikket, glide på varmekrympen og lodde stikket igen, hvilket kan være en rigtig smerte. Tro mig, jeg ved det. Elektronisk installation Efter at have lavet ledningsnettet sluttede jeg motorerne til ESC'erne, tilsluttede ESC'erne til ledningsnettet og satte ESC'erne og ledningsnettet inde i rørrammen. Jeg borede også huller i armene for at batteristikket fra ledningsnettet og ESCs servotråde skulle komme ud. For at forhindre, at ESC'erne overophedes inde i rammen, borede jeg tre huller i armene nær motorophængene for at fungere som ventilationsåbninger til afkøling af ESC'erne. Luften presset ned af propellerne vil strømme gennem hullerne og ind i røret for at afkøle elektronikken. Jeg borede også et hul under motorophænget for at være et indgangspunkt til rørets inderside, så motorernes faseledninger kunne tilsluttes ESC'erne.

Trin 10: Tilslutninger til flyvekontroller og modtager

Jeg monterede flyvekontrolleren og modtageren på lexan bundpladen ved hjælp af dobbeltsidet skumtape. Skumbåndet fungerer godt til både at holde komponenterne på og filtrere vibrationer, før de når flyvekontrolleren. Dernæst tilsluttede jeg ESC -servoledningerne til flyvekontrolleren.

For at forbinde ESC -ledningerne til flyvekontrollen skal du tage servokablet fra hver ESC og tilslutte den til de tilsvarende ben på flyvekontrollen. For eksempel er den forreste venstre motor Motor 1, så ESC -servotråden fra den motor tilsluttes det første sæt stifter på højre side af brættet. Motor 2's ESC servotråd tilsluttes det andet sæt af ben, Motor 3 er den tredje, og Motor 4 er den fjerde. Der er 8 sæt pins til ESC servotråde på KK2 flight controller, men fordi dette er en quadcopter med kun 4 motorer og ESC'er, vil kun de første 4 sæt pins blive brugt.

Motor 1 = venstre forrest, Motor 2 = højre foran, Motor 3 = højre bagud, Motor 4 = venstre tilbage

Derefter tilsluttede jeg modtagerens kanaler til flyvekontrollerens. På KK2 Flight Controller er modtagerstifterne på venstre side af brættet, og kanalstifterne er Aileron, Elevator, Throttle, Rudder og Auxiliary i den rækkefølge, forfra og bag på bordet. Jeg forbandt de tilsvarende kanaler mellem flyvekontrolleren og modtageren med mandlige til mandlige servotråde.

Tip: Stifterne tættest på indersiden af flyvekontrolkortet er signalstifterne, så de hvide/gule ledninger skal tilsluttes disse.

Trin 11: Programmering af flyvekontrolleren

GØR DETTE TRIN UDEN PROPELLERE

Før flyvning skal flyvekontrolleren programmeres og kalibreres. Dette er et af de letteste trin, men kan muligvis være det farligste. Sørg altid for, at propellerne ikke er installeret, før flyvekontrolleren konfigureres for at undgå personskade. På KK2 -kortet er det første, man skal gøre, modtagertesten. Dette sikrer, at hver pind på senderen ændrer den korrekte værdi på flyvekontrolleren. Hvis du opdager, at en pindindgang laver en bagudgående udgang på controlleren, (f.eks. Vises venstre på aileron -pinden som en højre aileron -indgang på flyvekontrollen), kan du vende denne kanal på senderen.

Næste er at vælge motorlayoutet. Gå til KK2s hovedmenu, og vælg "Indlæs motorlayout". Fordi denne drone har 4 motorer, med 2 foran og 2 bagpå, skal du vælge "QuadroCopter X -tilstand". Flyvekontrollen viser derefter motorens layout og den retning motorerne skal dreje. Motor 1 foran til venstre skal dreje med uret, Motor 2 mod uret, Motor 3 med uret og Motor 4 mod uret.

Kalibrer derefter ESC'erne.

1. Tag batteriet ud, og sluk for senderen
2. Skub gashåndtaget helt op på senderen, mens den er slukket.
3. Tænd for senderen
4. Sæt batteriet i quadcopter
5. Tryk straks på knapperne 1 og 4 på KK2 -kortet
6. Når skærmen viser "Throttle Passthrough", bringes gashåndtaget helt ned på senderen, mens du stadig holder knapperne 1 og 4 inde.
7. ESC'erne bipper for at angive, at alle 4 ESC'er er kalibreret.

Kontroller derefter motorens centrifugeringsretning. For at gøre dette skal du tænde og aktivere quadcopteren ved at tilslutte batteriet, tænde for senderen og bringe gashåndtaget til nederste højre hjørne. Brættet bipper for at angive, at quad'en er tilkoblet, hvilket betyder, at motorerne kan rotere frit. Igen skal du sørge for, at propellerne er slukket. Skru gassen op, og observer i hvilken retning motorerne drejer. At sætte et stykke tape på siden af motorerne kan hjælpe med dette trin. Motorerne skal dreje i henhold til motorlayoutskemaet. Hvis en motor drejer i den forkerte retning, skal du blot trække stikket ud og skifte to af kuglestikkene på motorens faseledninger, der er forbundet til ESC'erne, og motorens omdrejning vendes.

Kalibrer til sidst brættets accelerometer.

1. Placer quadcopter på en plan overflade
2. Gå til KK2 -tavlens hovedmenu, og vælg "ACC -kalibrering"
3. skub fortsæt og lad tavlen kalibrere sig selv

Flightcontrolleren er nu kalibreret og klar til flyvning!

Trin 12: Balancering af propeller

Vi er næsten færdige, men før propellerne installeres, skal de afbalanceres. Der er mange fordele ved at afbalancere propeller, såsom øget motorlevetid, "jello" eller forvrængningsfri video og endda en mere støjsvag quadcopter. Fordi mange propbalancere er dyre, besluttede jeg at oprette min egen. Min prop balancer består af en træplade, nogle Neodymium magneter og en "Fingertip Prop Balancer", jeg købte for et par dollars på Amazon. Trærammen har to bomme, der er omkring 6 "høje, så de kan passe op til 12" propeller. I enderne af bommene er der to Neodymium -magneter, der er varmt limet til rammen. Fingerspidsstøttebalanceren passer ind mellem magneterne, berører kun den ene af dem, men holdes på plads af den andens magnetiske kraft, hvilket resulterer i en ekstremt følsom og præcis propbalancer.

Balanceklinger

1. Spænd propellen med fingerspidsen prop balancer
2. Placer fingerspidsbalanceren og propellen mellem de to magneter og indstil propellen vandret
3. Uanset hvilken side af støtten falder, er den tunge side, så der bør sættes tape på det modsatte blad for at balancere det
4. Placer bladet vandret igen, og hvis bladet falder til siden, fjern eller påfør tape i overensstemmelse hermed. Propellen vil være i stand til at forblive vandret, når knivene er afbalanceret.

Afbalancering af hubben

1. Sæt propellen lodret mellem de to magneter
2. Uanset hvilken side der falder er navets tunge side, og varm lim skal tilføjes til den modsatte side af navet for at afbalancere det

Hvis propellen er i stand til at blive i den position, den er placeret i uden at falde, er den korrekt afbalanceret og klar til at blive installeret.

Trin 13: Installation af propeller

Det sidste trin før flyvning er installation af propellerne. Ved hjælp af motorlayout -skemaet installerede jeg propeller med uret på de roterende motorer med uret og omvendt. Propeller med uret har et "R" trykt på dem ved siden af størrelsen og stigningen (dvs. 1045R), mens propellerne mod uret ikke gør det. Jeg satte to grønne propeller foran og to hvide bagpå for at hjælpe mig med at holde styr på quadcopterens orientering.

I stedet for at bruge standardklokkerne, der fulgte med motorerne, til at holde propellerne (du kan lige så godt smide dem væk, fordi de VILLE slukke under flyvning og få dig til at gå ned), sikrede jeg mine propeller med nylon låsemøtrikker. Låsemøtrikkerne har en speciel nylonring inde i dem, der sikrer, at propellerne aldrig kan komme af under flyvning. For at stramme låsemøtrikkerne brugte jeg et skruestikgreb. Under låsemøtrikkerne installerede jeg en skive for at hjælpe med at fordele trykket fra møtrikken på propellen mere jævnt.

Rammen er samlet, elektronikken installeret, flyvekontrolleren er programmeret, og propellerne er afbalancerede og klar, så der er kun en ting tilbage at gøre. Afgang!

Trin 14: Batteri og spændingsalarm

Batteriet fastholdes på undersiden af quadcopteren med en velcrobånd, der er klemt mellem Lexan -bundpladen og PVC -tværstikket.

Batterispændingsalarmen er fastgjort til rammen med en velcroklæbende firkant. Inden jeg starter, tilslutter jeg batteriets balance -stik (hvidt stik) til batterispændingsalarmen. Når batteriets spænding falder til under 10V under flyvningen, går alarmen ud og fortæller mig at lande.

Trin 15: Flyvning

Hvis du er ny inden for flyvning, frygt ikke! Her er en hurtig guide til, hvordan du starter og mere med din nye quadcopter.

1. Tilslut batteri- og spændingsalarmen, og tænd for din sender.
2. Bevæg din quadcopter ved at bringe gashåndtaget (venstre pind på de fleste sendere) til nederste højre hjørne.
3. Bring langsomt gashåndtaget op, indtil quadcopteren er et par centimeter fra jorden, og land det straks. Tillykke! Du har gennemført hoppetesten.
4. Bliv ved med at hoppe, indtil du føler dig godt tilpas i luften.
5. Hop højere og bliv i luften længere og længere hver gang.
6. Få også en fornemmelse af din yaw, pitch og roll autoritet, mens du hopper.
7. Øv dig i at flytte quadcopteren fremad, bagud, venstre og højre, mens du svæver.
8. Når du har de grundlæggende bevægelser nede, skal du øve dig i at bruge gribepinden og kontrollere dine rorbevægelser.

Uanset hvad du gør, skal du ikke vise dig frem, eller prøve at gøre noget, du er usikker på. Med tiden vil dine kontroller blive en anden natur for dig, men hold dig nu bare til det grundlæggende for at undgå at gå ned.

Trin 16: Konklusion

Afslutningsvis kan jeg helt sikkert sige, at jeg nåede mit mål om at skabe en omkostningseffektiv, holdbar quadcopter med en rimelig flyvetid! Denne konstruktion kostede mig kun omkring $ 300 (sandsynligvis endnu mindre uden at skulle købe dele til prototyper), hvilket er ekstremt billigt i forhold til de fleste andre droner af denne størrelse på markedet. Med dette setup kan jeg få omkring 11 minutters flyvetid, hvilket er en kæmpe forbedring i forhold til flyvetiden for min tidligere drone. Rammen viste sig også at være ekstremt robust og har udholdt utallige nedbrud, nogle med næsten fuld hastighed ind i siden af mit hus eller lige i jorden efter at have forsøgt at vende, idet den eneste skade nogensinde var et par ødelagte propeller. Til luftfotos og video kan denne quadcopter let bære et videokamera, der hænger fra min diy kamerabakke, der består af et bibliotekskort med et kameraholder fastgjort til det. Denne quadcopter tillod mig at tage billederne vist ovenfor.

Jeg havde ikke mange store problemer eller lavede store fejl under dette projekt, da jeg stort set lige kom med et design og blev ved med at forbedre det, indtil det blev så godt, som jeg kunne lave det. Jeg lærte dog et par ting, som jeg gerne vil dele med dig for at hjælpe dig med at undgå mulige problemer i fremtiden.

1. Gå ikke efter de billigste ting, du kan finde

Ordsproget "du får hvad du betaler for" kommer virkelig til at tænke på lige nu. Køb ikke de billigste ting, fordi alt det vil gøre er at få dig til at bruge flere penge senere. For eksempel startede jeg med et superbilligt loddejern på 8,99 dollar og troede, at det ville spare mig penge, kun for at skulle købe et nyt, dyrere loddejern senere, da det billige stoppede med at arbejde.

2. Vær ikke perfektionist

Selvom det kan virke som om at være helt perfekt er afgørende for at bygge en god quadcopter, så stol på mig på dette, alt perfektionisme vil gøre er at få dig til at bruge ekstra penge, tage længere tid at afslutte dit byggeri og give dig unødvendig stress. Det er selvfølgelig rart at være helt præcis og perfekt med alt, men quadcopters er kloge nok til at flyve helt fint, selvom din bygning bare er "god nok".

3. Skynd dig ikke

At bygge en quadcopter er en meget spændende ting, men sørg for at du ikke bliver for spændt og hopper for hurtigt ind. Grundigt planlægge din bygning først, så du ikke ender med at købe masser af dele, som du måske ikke engang har brug for i det lange løb. (medmindre du imidlertid prototyper, hvor det er uundgåeligt at købe dele, du ikke vil bruge på det endelige produkt)

4. Hold dig der

At bygge en drone fra bunden er bestemt en skræmmende opgave, og til tider vil du måske bare give op, men vær venlig, gør det ikke. Gør research, bed om hjælp online, hvis du er forvirret, tag en pause, men uanset hvad du gør, skal du ikke give op, for der er ikke noget mere givende end at se noget, du har bygget, svæve lige foran dine øjne.

Tak fordi du læste

Jeg sætter virkelig pris på, at du kigger forbi for at læse denne Instructable, og jeg håber, at det inspirerede dig til at bygge denne drone eller endda designe din egen! Hvis du har spørgsmål, er du velkommen til at spørge mig i kommentarerne herunder!

Glad flyvende!

Første pris i Drones -konkurrencen 2016