Дрон с камерой 4К снимает потрясающие видео и фотографии. Вы увлеклись, и отправили его слишком далеко. Аккумулятор внезапно разрядился. Аппарат не смог вернуться в точку запуска и был потерян. А ведь можно было перестраховаться и увеличить дальность полета у уже готовой модели так, чтобы коптер воспринимал команды пульта на максимальном расстоянии, и ему хватило заряда на обратную дорогу.
Вы можете сделать это сами, или обратившись в KLONA. Доработка устройства — одна из услуг студии. В статье мы расскажем, от каких факторов зависит дальность полета квадрокоптера, как ее можно увеличить на промышленных моделях, и о том, как собрать квадрокоптер с большим радиусом действия.
От чего зависит дальность полета беспилотника
Дальность полета дрона зависит от технологии связи, емкости аккумулятора, мощности двигателя и пропеллеров. Рассмотрим эти факторы.
Технология связи с дроном
Дешевые аппараты управляются через Bluetooth. Радиус управления дроном — всего лишь 50 м. Их покупают для детей.
Управление через Wi-Fi работает, если вы находитесь в зоне принятия сигнала: 100 м в закрытом пространстве, не более 300 м в открытом.
Но вы можете увеличить дальность видеосигнала Wi Fi. Об одном из способов рассказано в видео.
Радиоуправление. При частоте 2,4 ГГц вы сможете отлететь до 10 км, и не потерять сигнал.
Дополнительные функции дрона на радиоуправлении:
- автовозврат домой;
- самостоятельная посадка за счет встроенных датчиков;
- обход препятствий, например, стен и деревьев.
GPS дрон ориентируется по точкам, заданным на карте. Он управляется программой, а не оператором.
Если GPS нет, дрон будет сносить ветер, возвращать его вам придется командами с пульта. Дальность полета будут определять характеристики пульта управления.
Аккумулятор для дрона
Чем больше емкость аккумулятора, тем дальше пролетит дрон от точки запуска, а затем вернется обратно. Подбирайте аккумулятор, когда готова сборка и вы уже решили, какие двигатели поставить.
Совет. Чтобы упростить выбор, занесите все ваши известные характеристики в калькулятор Ecalc. В нем вы спрогнозируете результат, меняя батарейные блоки.
Вы можете запитать сборку литие-ионными, никель-кадмиевыми или никель-металлогидридными аккумуляторами. У всех их одинаковая механика, различие в параметрах.
Обратите внимание. Вес беспилотника вместе с новой батареей должен быть ниже, чем максимальный взлетный вес (общая тяга двигателей). Чтобы улучшить полетные характеристики, запланируйте запас.
Для съемочных дальнолетов будет хорош LiPo-аккумулятор емкостью 5000 или 6000 mAh. Большая емкость сделает БПЛА чересчур тяжелым, что скажется на полете.
Моторы и пропеллеры
Винты и двигатели изготавливают с учетом веса, подъема и тяги. В документации по двигателям указывают максимальную тягу. Но легкий БПЛА с мотором малой тяги в воздухе ведет подобно тяжелому аппарату с двигателями большой тяги. Здесь важна пропорция мощности мотора и веса — 4:1.
Чтобы аппарат преодолел гравитацию, потребуется подъемная сила, превышающая ее. Взлет поддерживают пропеллеры, вращающиеся в разных направлениях.
Пропеллеры различаются:
- по стилю и размерам;
- количеству лопастей;
- материалу;
- углу наклона;
- форме.
Угол наклона — это длина, на которую сдвинется лопасть за один оборот. При одинаковых условиях у воздушных винтов с углом наклона 3″ и 4,5″ будет генерироваться разная тяга.
Материал пропеллера влияет на прочность аппарата и вес, вес — на энергопотребление, а энергопотребление — на дальность полета.
Две лопасти — это стандартный вариант пропеллера.
На небольших аппаратах их ставят больше двух. Благодаря этому:
- поток воздуха распределяется более равномерно;
- снижается турбулентность;
- увеличивается подъемная сила.
Пропеллер с тремя лопастями маленького диаметра создает такую же силу подъема, как и пропеллер с двумя лопастями большего размера.
Чем больше лопастей у пропеллера, тем отзывчивее аппарат в полёте. Изготовить и отцентровать такие винты сложно, лучше приобрести их у официальных дилеров.
Пропеллеры различают по длине и шагу. Шаг — это расстояние, которое преодолеет винт в направлении вверх за один оборот.
Для пропеллера с большим шагом характерно:
- перемещение БПЛА на большее расстояние за один оборот;
- повышение турбулентности, тряска аппарата;
- быстрая разрядка аккумулятора из-за уменьшения крутящегося момента.
У пропеллеров с длинными винтами большая подъемная сила. Они устойчивы при зависании, но батарея разряжается быстро.
Чтобы увеличить скорость выбирают длинные лопасти, у которых большой шаг. Для грузоподъемности — длинные, с малым шагом. Для дальних полетов подойдут короткие лопасти с малым шагом.
Как увеличить дальность полета DJI Mavic
Антенна
После установки дальность полета может увеличиться в два раза.
Вам понадобится направленная антенна или та, у которой высокий коэффициент усиления сигнала.
Дополнительный аккумулятор
Вы можете увеличить время полета квадрокоптера, нарастив емкость батареи.
Так как в стандартный отсек не помещается аккумулятор большего размера, то силовые провода выводятся на спину беспилотника. Внешний источник питания располагается параллельно.
В этом видео показано, как заменить стандартный аккумулятор на LG 18650-HG2 емкостью 3000 mAh.
Вы можете распечатать на 3D-принтере крышку для такой переделки.
Как собрать квадрокоптер с большим радиусом действия
| Рама | TBS Source One (V5) |
| Плата питания (ESC) и плата контроллера полета (FC) | Speedybee F405 V3 + 50A 4in1 ESC |
| Моторы | 4x iFlight Xing2 2207 1855KV |
| Пропеллеры | 4x HQ 5×4.3×3 V2S |
| Приемник | Radiomaster RP1 ExpressLRS |
| Камера FPV Setup | Runcam Link + Runcam Wasp (DJI System) |
| Батарея | Battery Strap (20x220mm) |
Чтобы смонтировать аппарат самому, вам понадобятся навыки паяния, а также время, чтобы разобраться в теории.
Сборка рамы
Для аппарата, преодолевающего большие расстояния, подойдет двухэтажная рама с размером 230–250. На ее этажах вы будете размещать необходимое оборудование.
Если у вас нет пульта и приемника, возьмите комплект для сборки, а затем установите GPS и емкостные аккумуляторы.
Подготовка рамы к сборке:
- отшлифуйте острые края деталей, особенно внешнюю сторону рычагов и пластин, чтобы острые края не порезали провода и ремешок аккумулятора при аварии;
- вымойте все детали из углеродного волокна в мыльной воде, чтобы удалить угольную пыль, оставшуюся после резки, сверления и шлифования;
- высушите детали полотенцем.
Этапы сборки:
- установите рычаги и замок рычага на верхнюю часть нижней пластины;
- поместите заднюю нижнюю пластину с нажимными гайками поверх рычагов и закрепите винтами снизу;
- установите 8 алюминиевых стоек.
Установка двигателей
Установите четыре двигателя для пропеллеров. Используйте резьбовой фиксатор на винтах чтобы уменьшить вибрации. Убедитесь, что винты не слишком длинные и не касаются обмотки двигателя.
Монтаж платы питания (ESC) и платы контроллера полета (FC)
Полетный контроллер (FC) — мозг дрона. Это плата с датчиками, которая отслеживает команды оператора и движение коптера, а также регулирует скорость вращения пропеллеров.
Датчики это:
- гироскопы;
- акселерометры;
- барометры;
- компас.
К FC подключается периферия. Например, GPS и светодиоды.
Шаги установки:
1. Вставьте платы ESC и FC в четыре длинных винта. Следите за ориентацией платы ESC. Контакты питания должны быть обращены назад, а контакты двигателя — вверх. Убедитесь, что платы ESC и FC не контактируют.
2. Проверьте, какой длины должны быть провода двигателя, и обрежьте их, оставив немного провисания. Закрепите провода двигателя на рычагах изолентой.
3. Припаяйте провода двигателя к ESC.
4. Припаяйте провод питания к контактам питания на регуляторе оборотов. Следите за полярностью
5. Припаяйте конденсатор к проводам, которые ранее припаивали к контактам питания ESC. Следите за полярностью.
6. Подключите FC к ESC с помощью прилагаемого 8-контактного ленточного кабеля.
7. Протестируйте регуляторы скорости и моторы, подключив LiPo аккумулятор.
Используйте мультиметр в режиме непрерывности и щупы для проверки положительных и отрицательных клемм, чтобы не допустить короткого замыкания.
Установка приемника
Пилот управляет дроном с помощью радиоконтроллера с двумя джойстиками. Команды с джойстика передаются по беспроводной сети на радиоприемник, установленный внутри дрона.
Контроллер полета принимает команды от радиоприемника, объединяет их с данными от гироскопа и рассчитывает, с какой скоростью должен двигаться каждый двигатель.
Припаяйте приемник RX к полетному контроллеру FC. Вам подойдут провода 26AWG-28AWG.
Установка камеры
Шаги установки:
1. Установите камеру между боковыми панелями внутри рамы. Используйте 2 мм стяжки.
2. Возьмите кабель DJI Air Unit, который идет в комплекте с FC, обрежьте концы и припаяйте его к видеосистеме Vista с учетом распиновки.
3. Наклейте двухстороннюю клейкую ленту на нижнюю часть Runcam Link (Vista).
4. Настройте прошивку Betaflight.
Завершение
1. Наденьте нейлоновые гайки на полетный контроллер.
2. Прикрепите конденсатор к пластинам камеры.
3. Установите верхнюю пластину и проденьте через нее ремешок для батареи.
4. При установке пропеллеров обратите внимание на разные направления вращения – CW (по часовой стрелке) и CCW (против часовой стрелки). Убедитесь, что вы установили их на правильные моторы. Иначе ваш коптер не взлетит или перевернется при попытке взлететь.
5. Установите аккумулятор. Проверьте, чтобы центр тяжести находится как можно ближе к центру дрона. Если коптер тяжелый спереди, передним двигателям придется работать больше, чем задним, чтобы поддерживать уровень. Это ухудшит летные характеристики.
Теперь вы готовы к испытательному полету!
Выводы
На дальность полета беспилотника влияют:
- Технология связи. Дальше всех пролетит радиоуправляемый дрон.
- Емкость аккумулятора. Самый емкостный аккумулятор — это LiPo. Но, чтобы увеличение веса дрона на сказалось на эффективности полета, остановитесь на емкости 5000–6000 mAh.
- Эффективность мотора и пропеллеров.При выборе мотора важно, чтобы соотношение мощности мотора к весу было 4:1.
Чтобы увеличить дальность полета промышленной модели, например, DJI Mavic — устанавливают антенну или дополнительный аккумулятор.
Вы соберете дрон сами, если умеете паять и разберетесь в теории. Плюсы: аппарат будет отвечать вашим задачам, никаких лишних деталей. Это дешевле, чем купить готовый.
Выбор деталей для проекта может превратится в долгий, мучительный подбор идеального соотношения веса, емкости аккумулятора, мощности двигателя и функциональности аппарата.
Закажите услуги по сборке уникальных БПЛА или доработке устройств в компании KLONA. Так вы сэкономите время, а в итоге получите модель с учетом необходимых вам функций.
