Quadcóptero (quadrirotor) Barato, Fuerte, De 1 Hora

Aquí hay un Quadcóptero que hicimos en menos de una hora para ganar una apuesta . Tenemos un poco de experiencia en construcción y tomamos algunos atajos (como el de usar un controlador de vuelo de otra unidad, el que nos ahorró el tiempo de tener que configurar uno nuevo), pero creo que es razonable decir que la mayoría de los makers (los que fabrican en casa) podrían construir este entramado y conseguir hacerlo en un solo día, y todavía tener tiempo de sobra para empezar a volarlo.

El entramado es de madera ... de 3/4 "x 3/4" de abeto para los brazos, y 1/4" de madera contrachapada para el cuerpo. Es barato y robusto ... va a pasar por algún abuso, y si se rompe es fácil de reparar. El sistema de energía (motores, controladores de motor, batería) es bastante estándar, y usas piezas que son fáciles de obtener. La placa de control de vuelo es Mega ArduPilot.

Acerca de nosotros: Somos Mark Harrison y Andreas Oesterer. Hemos estado volando aviones, multicópteros y varios drones durante unos años. Si te gusta este instructable, ¡ven a visitarnos y ver qué más estamos haciendo!

eastbay-rc.blogspot.com

y
diydrones.com .

(Nota acerca de la foto)
Casi todas las imágenes aquí tienen "notas de imagen" interesantes y laboriosamente escritas - pasando el ratón sobre ellas te dará detalles acerca de lo que se muestra. La vista estándar de las pequeñas imágenes no muestra las notas de imagen, pero se pueden ver que las haces más grandes por hacer clic en la primera imagen de cada serie.
Resumen: haz clic en la primera imagen de cada serie para ver el comentario de la foto)
(Fin de la nota)

Step 1: Partes

Tienes cierta flexibilidad en cuanto al pedir las partes. Puedes pagar más o menos para cosas como la radio y el controlador de vuelo. Hay una gran flexibilidad en estas especificaciones, así que si puedes conseguir algunos motores, etc, por un precio parecido, probablemente van a funcionar igual de bien para ti.

Entramado

brazos: palo de abeto de 3/4"x 3/4" (aproximadamente 5 pies)

placas centrales: madera contrachapada de 1/4'' o 5 mm (aproximadamente 6"x18")

Tornillos y pernos, y las arandelas correspondientes
tren de aterrizaje: 4 pelotas Wiffle (de plástico)
Bridas
montaje de batería: un palo de 3/8"x 3/8" (aproximadamente 1 pie)
Brochetas de bambú
Trozo de espuma suave alrededor de 1/2'' de espesor, un poco más grande que tu placa de control de vuelo
velcro, doble cara (aproximadamente 8'')
velcro, una sola cara (la cara pegajosa y suave) (aproximadamente 6'')

Sistema de alimentación

Batería: LiPo 3S 3000-4000mAh (nos gusta esta: 3S 3000 mAh 25-50C )
4 x 40A Turnigy Plush ESC (control de motor)
4 x 35 NTM 1100 motores KV
2 10 "x3.8" APC SF Props (las hélices)
2 10 "x3.8" APC SFP (hélices de sentido antihorario) (cómprate algunos extras de cada hélice para cuando se estrella el quadcóptero)
placa de distribución de energía , pre-soldado o una distribuidora eléctrica casera

Sistema de Radio (mando a distancia)

Esto es lo que solemos usar. Nuestra preferencia es para el equipo de FrSky. Hemos encontrado que es de calidad más alta y por un precio bastante razonable.

HobbyKing 9XR
FrSky módulo y receptor

o

TFrSky Taranis

Aquí hay un sistema de nivel principiante nivel.

Place de control de vuelo

Hay un buen número de opciones disponibles. Aquí hay dos opciones que he usado y por las que puedo responder:

3D Robotics Mega ArduPilot ($234). con piloto automático, funcionamiento autónomo, capacidad de control en tierra.

HobbyKing KK2 ($30). vuelo básico de los quadrirotores, modos acrobáticos y estabilizados.

Equipo

sierra, taladro, pistola termoencoladora

Step 2: Placas Centrales

En primer lugar tenemos que hacer las placas centrales, que desempeñan dos funciones:

- Mantener los brazos en su lugar
- ser la plataforma para mantener la electrónica.

Imprime 3 copias de la plantilla, pégalas a la madera contrachapada, y recorta las tres placas centrales. Dos de las placas mantendrán entre sí los brazos para mantenerlos en sus lugares, y una placa se colocará en la parte superior para proporcionar una base plana para el montaje de los componentes electrónicos.

Para seguir este instructable de manera exacta, usa la plantilla para el quadcóptero. Puedes hacer una hexacóptero o octocoptero siguiendo una de las otras plantillas y añadiendo más brazos.

Step 3: El Montaje De Los Brazos Y El Entramado

Corta los brazos

Corta los brazos a la medida (abajo) y marca el centro del brazo largo.

- 2 brazos, 12 pulgadas
- 1 brazo, 24.75 pulgadas

Conecta los brazos

Coloca los brazos en sus lugares sobre la plantilla en la placa central. Asegúrate de que todo se alinee bien y pega todo en su lugar.

Pega la placa central superior encima de los brazos, papel hacia arriba, alineada con la placa central inferior.

Pon agujeros en las placas y en los brazos como se indica. Sujeta los brazos a las placas centrales con pernos.

Taladra el soporte de motor y el equipamiento del tren de aterrizaje

Ahora estamos listos para poner los agujeros en el soporte de motor. Deja un espacio de 3/8'' pulgadas en el extremo del brazo (medimos esta distancia con un trozo de madera), y marca los dos agujeros del soporte de motor, utilizando un soporte de motor como plantilla. Taladra estos a través del brazo.

Taladra un agujero horizontal a medio camino entre los dos agujeros del soporte de motor. Este será para el tren de aterrizaje.

Step 4: El Soporte De La Batería, El Tren De Aterrizaje, Los Motores, Y La Parte Superior

El soporte de la batería

El soporte de la batería sirve para dos propósitos:

- Mantiene la batería lejos del perno sobresaliente
- Proporciona un lugar donde se puede fijar el velcro que mantendrá la batería en su lugar

Se puede usar un pedazo de madera de cualquier tamaño para el montaje, con tal de que separe la batería del perno. Tuvimos algunos trozos de aproximadamente 3/8'' de altura y 1/2'' de ancho.

Corta 6 trozos de aproximadamente 1'' de largo, y 2 trozos del mismo largo que la placa central.

Alinea los 6 trocitos de madera en paralelo con uno de los brazos (3 en cada lado); coloca los trozos largos encima de ellos (1 en cada lado); y oriéntalos para que la batería encaje bien entre ellos. Asegúrate de que los espacios entre los trozos pequeños en cada lado sea lo suficientemente grandes para las tiras de velcro.

Pega las 6 pequeñas piezas en sus lugares, y luego las piezas grandes los suyos. Presiónalos un minuto o dos para asegurarte de que hay una buena adherencia.

Cuando se conecte la batería, resbalará contra la madera. Para evitar esto, pon una tira de pegamento caliente en la madera. No estás pegando la batería a la madera, sino que estás dando el soporte de la batería más fricción para que no se deslice.

Los motores y el tren de aterrizaje

Para cada brazo, atornilla el motor en el soporte del motor y el soporte del motor en el brazo. Usa bridas para sujetar el tren de aterrizaje.

Una característica interesante de las pelotas de plástico es que, a diferencia de los trenes de aterrizaje con puntas, no se pegan en el césped o la tierra cuando intentas hacer que despegue del suelo.

Placa central superior

Corta un par de separadores y pégalos encima de la place central superior, la que ya está unida al entramado. Como mínimo el espacio debe ser suficiente amplio para las cabezas de los tornillos. Si quieres, puedes dejar más espacio si vas a instalar un poco de equipo adicional en el espacio (por ejemplo, la placa de distribución de energía opcional que se discute abajo).

Pega la placa central superior encima de los separadores y sujeta todo con grapas durante unos minutos para asegurar una unión fuerte.

Step 5: El Control Electrónico De Velocidad (CEV), Los Motores, La Orientación, Las Hélices

CEV (control electrónico de velocidad) (en inglés es Electric Speed Control, or ESC)

El CEV tiene varios cables. Tres de ellos sobresalen de un extremo y se unen a los tres cables del motor.

Para cada brazo, conecta el CEV al motor. El orden no importa en este momento, pero es posible que tengas que cambiarlos cuando empieces a configurar el controlador de vuelo. Conecta los CEV a los brazos con bridas.

Orientación

Mira la documentación del controlador de vuelo. Te dirá tres cosas importantes en este momento:

- Cada brazo tendrá un número. Controladores de vuelo diferentes utilizan sistemas de numeración distintas, por lo que ten cuidado.
- Cada motor tendrá una dirección, en sentido horario o en sentido antihorario.
- Dónde está el frente.

Marca toda esta información en los brazos y el entramado.

Las hélices

Conecta las hélices a los motores. Ten en cuenta que hay dos hélices que giran en sentido horario (a la derecha) y dos que giran en sentido antihorario (a la izquierda). Intenta no confundir las direcciones de las hélices, o tu primera experiencia de vuelo será voltear boca abajo en el suelo.

Las hélices tienen escrito su tamaño (y por lo general su orientación también) en su borde frontal. Para multicópteros, los números se orientan hacia arriba. Recomendamos el uso de las hélices APC (no "compatible con APC") porque son fuertes y por lo general vienen de la fábrica bien equilibrados. (APC se trata de un estándar industrial para las hélices)

Para equilibrar las hélices, ponlas en un destornillador para que puedan girar libremente. Al ponerlas en horizontal, deben quedarse así. Si un extremo se cae hacia abajo, es más pesado que el otro. Pon un pequeño trozo de cinta adhesiva en el extremo del lado más claro de la hélice más pesada, y repite hasta que se equilibre.

[*] Veteranos, yo sé que en 1806 teníais un par de hélices con los números en el otro lado, pero no vamos a confundir las cosas. Las que se venden hoy para los multirótores serán de acuerdo a cómo se escribió arriba.

Para conectar las hélices, pon la arandela en el motor con el lado plano hacia arriba, pon uno de los discos de hélice (las pequeñas cosas redondas en el paquete) en la hélice para que encaje de forma perfecta en el eje de la hélice, y atornilla la pinza de hélice. Ajústala bien, será de poco interés si se suelta durante el vuelo.

Nota de seguridad concerniente a las hélices

Estas hélices giran con la suficiente velocidad y potencia para cortar fácilmente carne. Siempre y cuando que veas instrucciones de seguridad que dicen que se remuevan las hélices, ¡remuévelas! No es algo legal, bla, bla, bla sino que es algo legítimo, igual a las advertencias de no meter la lengua en un enchufe. Si no lo hace, asegúrate de sacar una foto de tu lesión mientras estás en la sala de emergencias para que sirva como una advertencia a los demás. Y si tienes un estómago bastante fuerte, google ""corte de hélice" para ver fotos subidas por otras personas y sus súplicas de aprender algo de sus errores!

Step 6: La Distribución De Energía

El propósito del sistema de distribución de energía es conectar los cables de batería positivos y negativos a los de cada uno de los CEV ("controladores electrónicos de velocidad") que controlan los motores.

Hemos construido un sistema de distribución de energía basada en WAGO, pero ahora se puede comprar una placa de distribución de alrededor de $4, lo que podría ser un poco más fácil para esta construcción.

Si compras una de las placas de distribución de energía, es posible que quepa muy bien en el espacio entre las placas centrales superiores y las del medio. Si sigues este camino, deja espacio suficiente para que quepa, y asegúrate de que haya espacio entre los separadores. Si has determinado que tu equipo electrónico ya caben bien, puedes instala la placa de distribución de energía mientras juntas las placas centrales a una y otra. Si haces esto, podrías usar pequeños tornillos para madera de cabeza plana en lugar de pegamento así que si es necesario volver a ajustar algo podrás remover la placa de distribución sin problema.

Actualización: King Hobby ahora vende un conjunto pre-soldado de este aqui . Yo recomendaría comprar este conjunto, ya que es probablemente más barato que hacer tu propio.

Actualización: y aquí está la placa de distribución . Si el motor y los cables del CEV son lo suficientemente largos, puedes soldar los cables de alimentación del CEV directamente a la placa.

Step 7: La Place De Control De Vuelo

Empieza por conectar el receptor de tu placa de control de vuelo, de acuerdo a la documentación de la placa de control de vuelo.

Averigua qué extremo de la placa de control de vuelo es la parte delantera. La mayoría de las tablas de madera cuentan con una flecha que apunta hacia el frente.

Corta un trozo de la espuma suave para que sea un poco más grande que tu placa de control. Esta es una pieza importante ya que ayuda a proteger la placa de control de las vibraciones, las que harán que los sensores se vuelvan locos. Cualquier espuma electrónica de 1/2" de espesor estará bien. Debe ser el tipo esponjoso, no el tipo de poliestireno.

Usa pegamento caliente (con una pistola termoencoladora) para sujetar la espuma al entramado, y sujete dos tiras de velcro, como se muestra.

Alinea la placa de control de vuelo para que esté centrada y se apunte propiamente hacia adelante. Luego, para cada uno de los cuatro agujeros de la placa, pon un poco de pegamento caliente en la punta de una brocheta y métela por el agujero y dentro de la espuma. La brocheta la anclará en la espuma y el pegamento caliente se formará una junta de modo que la placa de control de vuelo no se moverá, lo que causará que tu juguete se estrelle . Recorta las brochetas después de que el pegamento se haya enfriado.

Pon una tira de velcro en la parte superior de la placa de control de vuelo para mantenerla en su lugar. Junto con las brochetas, esta tira asegurará que la placa sea segura. Si la placa de control de vuelo menciona algo acerca de cubrir el chip barómetro (para que el viento no le afecte), la tira de velcro puede servir este propósito también.

Pasa el velcro por encima de la placa de control, ponlo alrededor de su receptor, y conecta la tira de velcro de nuevo a sí mismo en el entramado.

Si el receptor tiene antenas pendientes, sujétalas con cinta para que no acaben en las hélices.

Por último, conecta cada uno de los 4 cables de control del CEV a la placa de control de vuelo.

Step 8: Finalización

Por último, voltea la unidad boca abajo y instala la batería en su soporte. No conectes la alimentación de la batería. Debe caber bien y no deslizarse/soltarse cuando agitas un poco el quadcóptero.

Voltéalo hacia arriba, y has terminado tu quadcóptero y estás listo para configurar y volarlo.

¡Enhorabuena! Sube algunas fotos de tu primer vuelo!

No es una mala idea hacer algún tipo de cobertura, por si acaso se estrella tu quadcóptero. Tengo aquí un método sencillo que utiliza un contenedor de tomate .

Step 9: La Configuración

Configuración general

Vamos a repasar brevemente algunos de los pasos generales para hacer la configuración, pero porque esta tiene tanto que ver con la marca de la placa de control de vuelo, la radio, etc, que se usa, es mejor seguir las instrucciones que vienen con el equipo que usas.

(Nota: nos saltamos algunas de estos pasos, porque solo habíamos acabado de quitar el controlador de vuelo y la radio de otro quadcóptero, pero los seguimos todos cada vez que construimos una nueva unidad y nunca nos saltamos los pasos relacionados con la seguridad en cuanto a la instalación/el uso de las hélices)

Advertencia de seguridad de las hélices

QUÍTALAS ANTES DE ENCENDER LA MÁQUINA POR PRIMERA VEZ.

Si tienes algo mal configurado, LA UNIDAD PUEDE ENCENDERSE A TODA VELOCIDAD y hacerte daño.

El "unir" de la radio

Muchas radios tienen un procedimiento de "unir" que une el receptor y el transmisor. Hazlo si es necesario, siguiendo las instrucciones del fabricante. Haz también cualesquiera otros pasos de configuración necesarios. Es típico encender la radio antes de encender el aeronave, y apagar el aeronave antes del transmisor. Asegúrate de seguir ese orden si la fabricante de la radio lo recomienda.

Prueba de potencia

Con las hélices quitadas, conecta la batería y buscas inmediatamente cualquier señal de un defecto con los circuitos o con las conexiones. La mayoría de las placas de control de vuelo cuentan con algún tipo de indicador de energía, y la mayoría de los CEV emitirá un bip.

Configurar la rotación de las hélices, revisión general

Con las hélices todavía quitadas, enciende (según el fabricante) el sistema y usa el acelerador. Cuanto más que aprietes el acelerador, más rápido deben girar los motores.

Ahora tienes que comprobar cuidadosamente la dirección de giro de los motores. Cada motor tiene una dirección en la que debe girar, en sentido horario o en sentido antihorario.

Si uno de los motores está girando hacia atrás, frena los motores y intercambia cualesquiera dos de los tres cables de alimentación para ese motor. Esto invertirá la dirección del motor. Revisa los cuatro motores.

Ahora, con las hélices todavía quitadas, enciende los motores, coge tu quadcóptero, y haz estos ensayos.

- Inclínalo a la izquierda. Los motores izquierdos deben acelerar, los motores derechos deben reducir su velocidad.
- Haz lo mismo que antes, a la derecha, delante, detrás.
- Y hazlo en un ángulo de 45 grados. En general, un brazo que se siente bajo de los demás siempre debe tratar de compensar mediante la aceleración de su motor, y viceversa para un brazo demasiado alto.

- Sosteniéndolo nivel el quadcóptero, tira el alerón (el control derecho) a la izquierda. Los motores izquierdos deben reducir su velocidad, los motores derechos deben acelerar.
- Y lo mismo al empujar el control derecho a la derecha, hacia adelante, y hacia atrás
- Tira el timón (el control) a la izquierda y a la derecha. pares opuestos de motores deben acelerar y frenar para girar ("virar") el quad. Por ejemplo, los motores 1 y 3 se acelerarán, y los motores 2 y 4 ir más despacio.

(Ten en cuenta, estas instrucciones de control son las más comunes, pero pueden ser diferentes dependiendo de tu transmisor).

Ensayo de las hélices.

Por último, desconecta la batería, instalas las hélices, y ata tu quad a algo pesado. Yo uso una mancuerna.

Repita los ensayos anteriores. Todos las hélices deben echar el aire hacia abajo, no hacia arriba. Si una está soplando el aire hacia arriba, el motor tiene que ser invertido.
Hacer las pruebas debe hacer que el quad se incline en la dirección correcta, por supuesto no mucho porque lo tienes atado.

¡Cuando todo funcione bien, estás listo para volar!

Step 10: Volar

Al igual que con la configuración, hay un montón de detalles que tendrás que sacar de la documentación del controlador de vuelo, pero aquí hay algunos consejos generales para empezar.

- Es genial si encuentras a un piloto de quad con experiencia para probar las cosas para ti. No sabíamos ningún principio al empezar, y sí es definitivamente factible que te enseñes a ti mismo.

- Cómprate unas hélices (para ambas direcciones).

- Si tienes un choque menor y o se mella una hélice, reemplaza las partes dañadas. Es poco interesante que una hélice agrietada se reventa durante un vuelo.

- Trata de encontrar un área grande con un montón de hierva suave para amortiguar los aterrizajes.

- No vueles con nadie alrededor, especialmente los animales domésticos y los niños que puedan acercarse a la unidad.

- No vueles sobre las casas, los coches, la gente, o cualquier otra cosa sea caro de reemplazar.

- Al despegar, apártate del aire revuelto por las hélices. Cuando el quad se encuentra dentro de uno o dos pies del suelo, no está muy estable debido a que el aire que echa hacia abajo se refleja en el suelo y afecta las hélices.

- Sé súper suave en usar los controls; por lo general no hay que mover mucho un control para mover el quad. Definitivamente menos que se suele hacer en los vídeo juegos.

- Nota la orientación del quad, sabe dónde está el frente. Ponemos unas pelotas rojas en los brazos traseros.

- Levántalo hasta alrededor de 6-8 pies, y solo intentas hacer que se cierna en su lugar para conseguir la sensación de las cosas.

- Una unidad de este tamaño probablemente conseguirá 10 minutos o menos de tiempo de vuelo. Aterrízalo y chequea el nivel de la batería para obtener una idea de la cantidad de energía que le queda.

- Si está empezando a alejarse de ti, reduce el acelerador suavemente para que se aterrice allí donde está.

- Si te entra el pánico, todavía intenta reducir el acelerador suavemente. Pero si es necesario, corta el acelerador por completo. Es más barato reemplazar algunas hélices o unos brazos que perder toda el quad.

-¡Disfrútalo, y envíanos unas fotos de tu quad!