四轴飞行器DIY入门 篇一Word文档下载推荐.docx
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垂直(升降)运动最好理解,就是油门控制,推油门上升,拉油门降低,所有升力来自旋翼。
仰俯运动,在固定翼中是靠推拉升降舵来实现,四轴则是通过控制其中2个(或4个)轴线上的电机转速来实现,如下图所示:
1号电机提速,3号电机降速,四轴延X轴方向仰起。
并且,仰俯运动的同时,四轴也会做前后运动,四轴发生一定程度的倾斜,从而使旋翼拉力产生水平分量,因此可以实现飞行器的前飞运动。
向后飞行与向前飞行正好相反而已。
横滚运动,在固定翼中是靠控制副翼来实现,四轴则也是通过控制其中2个(或4个)轴线上的电机转速来实现,和仰俯运动控制方式一样,只是作用的电机不同而已,如下图所示:
4号电机提速,2号电机降速,四轴延Y轴方向翻滚。
并且,小幅度的横滚运动,会导致四轴做侧向运动。
偏航运动,在固定翼中是靠控制方向舵来实现,四轴则是通过反扭力来实现。
旋翼转动过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反扭力,为了克服反扭力影响,四个旋翼,两个正转,两个反转,且对角线上的来自4各个旋翼转动方向相同;
反扭力的大小与旋翼转速有关,当四个电机转速相同时,四个旋翼产生的反扭力相互平衡,四旋翼飞行器不发生转动;
当四个电机转速不完全相同时,不平衡的反扭力会引起四旋翼飞行器水平转动,从而实现偏航运动,入下图所示:
1,3号电机转速提高,2,4号电机转速降低,四轴就会水平旋转起来,由于总体的升力不变,所以不会导致四轴上升/下降。
四轴飞行器的类型
根据电机分布的位置,常见的四轴飞行器类型有以下几种:
1.四轴“十”模式,四个电机呈十字分布,对头方向是M4电机方向;
(M代表电机,箭头代表电机旋转方向)
2.四轴“X”模式,四个电机呈X形分布,对头方向是M4和M2的中间点;
3.四轴“Y”模式,M1和M3电机正反安装在同一个中轴上,对头方向是M4和M2的中间点。
除了上面的一些四轴类型,还有可变轴的设计,通过加装伺服舵机来调节电机的轴线,使得四轴更具飞行灵活性,可以做出更多的3D动作,但是安装调试难度较大,本文就不介绍了,有兴趣的童鞋可以去搜索下。
主要部件介绍:
了解了四轴飞行器的飞行原理和类型后,我们再来看看DIY一个四轴飞行器需要哪些部件。
1.遥控器
工欲善其事,必先利其器,一个顺手的遥控器可以用很多年,所以大家在选购遥控器的时候不要去图便宜挑杂牌。
在选购遥控器前先了解几个术语:
通道
通道就是遥控器可以控制飞行器的动作的路数,一个通道控制一个动作,比如油门的高低控制就使用掉一个通道,方向的控制又使用掉一个通道。
前面介绍过,四轴的基本动作有垂直(升降)运动,俯仰/前后运动,横滚/侧向运动,偏航运动,所以遥控器最低要求四通道。
实际我们还需要预留一些额外通道来控制其他的部件,所以推荐选用六通道遥控器。
FM/2.4G
FM调频遥控器是比较老的技术了,现在已经被2.4G无线遥控器取代。
日本手/美国手
这个是根据遥控器摇杆的布局取得俗名,美国手:
左手油门/方向、右手副翼/升降;
日本手:
右手油门/副翼,左手升降/方向。
至于选哪个手法的遥控器,就根据自己的喜好了,楼主是习惯用日本手。
遥控器品牌众多,JR,Futaba,Spektrum,天地飞,华科尔等等,其中,新手入门推荐用天地飞6A或天地飞7,两款都是2.4G的,X宝搜索关键字“天7/天6”即可。
Spektrum的遥控器可以去天猫旗舰店购买,地平线模型是Spektrum的代理;
其他牌子的的遥控器直接在X宝搜素品牌即可。
另外,日亚,美亚也有一些牌子的遥控器出售:
Amazon.co.jp:
T6JHR2006GST/Rセット2.4G00008350-3:
ホビー
价格21599日元日本亚马逊
Spektrum6ChannelDX6iTransmitterOnly
价格$129.99美国亚马逊
楼主目前还在用的是一个天地飞FM6通道和一个天地飞7,FM
虽然过气了,但是拿来配一些微型接收飞KT板小飞机还是很惬意的;
天7就拿来飞四轴。
2.飞控
飞行控制器是四轴飞行器的核心,用来控制四个电机协调工作,检测飞行器高度、姿态,自动调节飞行动作。
飞控品牌众多,大疆、零度、玉兔、MWC、APM、FF、KK等,价格高低分布广泛,萝卜青菜任君选择。
喜欢折腾的可以选择一些固件开源的飞控,比如FF,KK之类,不爱折腾的可以选择大疆的哪吒。
基本每款飞控都有非常详细的说明书,大家不用担心后续的techsupport,另外有问题可以去5imx上瞧瞧。
这里再插一句,四轴在10年左右慢慢在国内模界兴起,当时飞控基本都是国外玩家在倒腾,其中一款开源的廉价飞控传入中国,让很大一部分人步入四轴DIY圈子,那就是KK,现在一块KK才卖5,60块人民币,还是很值得折腾的。
飞控
X宝搜索链接
楼主目前手头上只剩一块KK和玉兔了:
KK飞控
KK和USB接口的数据线
KK刷固件的界面
安装好的玉兔
3.机架
常见的四轴机架有十字型,X型,H型,材料可谓五花八门,木材,PVC管,铝合金,波纤,碳纤都可用来做机架。
初学者建议使用铝合金十字机架,第一比较便宜,第二耐操,第三在飞行方面容易上手,等到技术成熟了再考虑更换成H型碳架,易于上航拍器材。
机架的常见尺寸有250,330,400,550,650,这些数字代表对角电机位之间的距离,单位是mm,初学者建议选择650的机架,尺寸较大,但是飞行起来会很稳。
四轴机架
4.电机/桨叶/电调
电机的类型主要有无刷和有刷,大型四轴要用无刷电机,那些微型mini四轴用的是有刷电机。
常用品牌有新西达,朗宇,银燕,翱翔等,其中新西达算是保有量最大的牌子了,适合初学者。
那么什么样的电机适合四轴飞行器呢?
首先,先了解一个重要参数:
KV值
无刷电机KV值定义为“转速/V”,意思为输入电压增加1伏特,无刷电机空转转速增加的转速值。
例如KV1000的无刷电机,代表电压为11V的时候,电机的空转转速为11000转/分。
KV值越大,速度越快,但是力量越小;
KV值越小,速度越慢,但是力量越大;
如果不能理解的,可以想想汽车的档位,汽车挂一档时,力量最大,但是速度最慢,挂五档时,力量最小,但速度最快。
由于我们之前选择了650的机架,这个尺寸的机架配合KV1000的电机比较合适。
当你搜KV1000的电机时会看到什么2212电机,2018电机等等,他们的KV值可能都一样,那么如何选择呢?
这些数字代表了电机的尺寸。
不管什么牌子的电机,具体都要对应这4位数字,其中前面2位是电机转子的直径,后面2位是电机转子的高度。
简单来说,前面2位越大,电机越肥,后面2位越大,电机越高。
又高又大的电机,功率就更大,适合做大四轴。
所以,最后确定使用KV10002212的无刷电机。
无刷电机
不同规格的电机、电调
电机定下来以后就要选择合适尺寸的桨叶,四轴常用桨叶的尺寸有:
1145、1045、9047、8045(四位数字的前两位代表直径,后两位代表螺距),KV1000的电机需要配合1045的桨叶,并且要用到正反桨。
为什么要用正反桨?
四轴飞行器是安装4个桨片,假如说都用一个逆时针转动的话,4个桨片都会产生一个逆时针旋转的自旋扭力,使得飞行器向右自旋。
为了抵消这种自旋就用2个正桨2个反桨,2个顺时针2个逆时针的桨片按照循环排列,一对桨片往左扭,一对桨片往右扭来抵消掉桨片转动时发出的自旋扭力,使之均衡。
正反桨
1045正反桨
桨叶上可以看到规格
再来看一下电调,电调即电子调速器,电调的作用就是将飞控板的控制信号,转变为电流的大小,以控制电机的转速,同时电调还充当了变压器的作用,将11.1V的电压变为5V为飞控板和接收器供电。
电调的品牌有好盈、银燕、新西达、中特威等,电调的做工精确度对飞行有重要影响,所以大家可以选择稍微好一点的电调,比如好盈和银燕的。
电调的参数主要是输出电流,主流的有10A,18A,20A,25A,30A,40A等,输出电流越大,电调的体积和重量就越大,根据我们之前选定的机架,电机,这里选择18A的电调比较合适。
一个电机配一个电调,总共需要4个电调,现在也有4合1的四轴电调卖,不过不建议选择那种,毕竟单独的电调以后也可以作为它用。
四轴电调
5.电池/充电器
电池属于易耗品,也是后期投入比较多的一个部件。
电池品牌也是所有部件中最多的一个,因为电池制作的技术门槛低,所以品质良莠不齐,特别容易中招,这里只介绍下电池的参数,就不做推荐了。
按照我们选购的机架尺寸,这里选择11.1V,2200mAh,30C的锂电池比较合适,第一数值是电池电压,第二个数值是电池容量,第三个数字代表持续放电能力。
这里重点说下这个持续放电能力,这是普通锂电池和动力锂电池最重要的区别,动力锂电池需要很大电流放电,这个放电能力就是C来表示的,例如一块1000mah电池,放电能力5C,那么用5x1000mah,得出电池可以以5000mah的电流来放电。
但是要注意,我们不能让一块电池把它的电量完全放完,如果这样的话,这块电池就废掉了,所以,当使用电池飞行时,电池电压降低到10V时最好更换电池。
楼主的四轴起飞重量2公斤,这么一块电池飞行时间大概10-15分钟(悬停省电,做动作会耗电)。
模型专用电池是不能用普通充电器的,必须要用平衡充。
由于11.1V的锂电是由3片3.7V的锂电组成,内部是3片锂电池,因为制造工艺原因,无法保证每片电池的充电放电特性都有差异,电池串联的情况下,就容易造成某片电池放电过度或充电过度,所以解决办法是分别对内部单节电池充电,平衡充就是起这个作用。
和电池一样,平衡充的选择也有很多,便宜的几十块钱,贵的上千块,那我们如何选择呢?
楼主的建议是几十块的充电器不要碰,在能力范围内选择最贵的。
楼主自用的是款便宜的B6平衡充,个人感觉还不错,推荐新手使用。
平衡充
电池
目前在用的电池组
四轴的基本介绍和主要部件的选购就介绍到这里,下篇楼主会把自己D好的四轴给拆了,然后带大家一起组装调试~
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