F330四轴飞行器制作教程

F330四轴飞行器制作教程

创作声明:初次创作,也是初次做四轴,仅仅是把个人经验分享出来,知乎有很多大神,望各位指教,有很多不完善的地方,望指出,希望能创作出完整的四轴制作教程。文章中图片的引用,有的是引用店家商铺图片,有的是个人所摄图片,有的是魔豆网的图片,引用如有不妥,望请指正。

F330四轴飞行器制作教程

一.F330机型选择以及所需的器材工具

1. 机型选择

F330机型是本教程的基础,F330指机架中两个对称力臂间距离为33cm的四轴飞行器型号,另外四轴飞行器一般有两种结构,即十字型结构和X型结构,本次所介绍的是X型结构的F330四轴飞行器,如下图



2. 器材工具

器材设备分为动力控制类和负载功能类两种,动力控制类是四轴要飞起来必须要的器材,包括机架、电机、螺旋桨、电池、飞控、遥控器等,负载功能类是根据实际需要配置的器材,如图传、云台、摄像头等。本实例主要是学习四轴飞行器的安装调试过程,所以以动力控制类的器材为主。

注意:以下所推荐的器材,并不是表示是最好的,在了解了每个器材的用途后,你完全可以根据实际情况选择其它的更适合自己的器材。

F330机架:

淘宝上买整套F330机架,包括四个力臂、一个上中心板、一个下中心板、一副支撑架以及相应螺丝,另外如果觉得螺丝拧的不够紧,可以买一些螺丝胶,在上螺丝时加入一些螺丝胶,但是对于新手不建议这样做,一旦上了螺丝胶,之后遇到故障,拆卸下来维修较为麻烦。买的散架,可按照下图组装:


无刷电机:

直流电机一般分为有刷电机和无刷电机,有刷电机就是常见的电动马达,如果做小四轴飞行器,一般会选择有刷空心杯电机,有刷电机一般不区分正反转,一般用正反相的PWM波控制正反转,但是有刷空心杯电机是分正反转,网上一般会卖一对空心杯电机,包括正反转两种。无刷电机较为复杂,但是正反转控制简单,无刷电机有三根线,称之为三相线,之后介绍的电调也有三相线,任意调换电机与电调连接的其中两条线,即可改变正反转。

无刷电机输出正弦波,检验无刷电机好坏,有条件的话,可以将电机三相线中的两根接上示波器,无需给电机上电,只需用手转动电机转子,查看示波器是否有正弦波。楼主的电机曾因为劣质电调问题,使得电机出现冒烟现象,以为电机坏了,后来用此法检验了冒烟电机,发现仍能输出正弦波,然后就继续使用了此电机。如图:


图四. 无刷电机输出波形


图五. 无刷电机

图五楼主买的是新西达A2212 1400kv的电机,带有香蕉头公头(方便连电调),A是新西达品牌名缩写,22指电机转子直径22mm,12指电机转子高度12mm,1400kv指电压每升高1v,转速增加1400转。一般kv值越大,与之匹配的桨叶尺寸越小,大kv值配小桨叶,小kv值配大桨叶。新西达A2212 1400kv电机一般可选择8045、8050、9050桨叶,楼主本次选用的是8050桨叶。当然有条件的,可以买朗宇朗宇V系列V2212 KV1400等质量高的电机。

桨叶:

楼主买的是8050桨叶,桨叶是区分正反桨叶的,买的时候都是正反桨叶为一对出售的,故需要买至少两对桨叶,建议多买几对,因为在之后的飞行试验中,操作有误,易造成桨叶损坏。

另外,就是关于正反桨叶的区分,这一点很重要。不同的商家区分正反桨叶的方法可能不一样,因此买的时候,一定询问商家正反桨叶的区分方法,如果商家说桨叶上有字,通过此来区分,那恭喜你了,不用费劲就区分了正反桨叶。

楼主在这一方面被商家坑过,用了一个搞笑的方法区分的,下面会介绍,但是此方法也有一定危险性,用此法时请注意。


图六. 一对8050正反桨叶(表面无字)

区分正反桨叶:

其实区分正反桨叶目的是配合四轴飞行器四个电机的转向,下面会具体介绍。无论哪种区分方法,都是为了将桨叶装上电机后,是产生向下吹动的风,这样才会产生向上的推力。而一般正转电机配反桨,反转电机配正桨。

方法一:

用桨叶迎风面区分正反桨:螺旋桨横着放,桨叶有字的一面向上,右边桨叶的迎风面在后面的是正桨,右边桨叶的迎风面在前面的是反桨。


图七


图八

方法二:

用桨叶上刻字来区分正反桨:桨叶上刻有螺旋桨型号规格字样,如10X5.5MR,另外一个螺旋桨的刻字是:10X5.5MRP,多个P字的螺旋桨是反桨。螺旋桨生产厂家不同,用刻字来区分正桨反桨的方式也不一样,有些是以CCW和CW来区分,有些是以L和R来区分。用这种方式一定要问清楚卖家如何区分,并再用迎风面的方式检查一次。

方法三:

此方法较为危险,请慎用。由于前两种方法都不适用,主要是桨叶无文字标注,故想到以下方法。虽然说一般正转电机配反桨,反转电机配正桨。但是有时候这样做,装上桨叶的电机也不一定产生向下的风,故此法也可进一步验证是否能产生向下的风。

图九. 正反桨叶判断

器材:电钻一个、如图所示的梅花起子一个(或其他能如图连接桨叶与电钻的东西)以及若干填充物(由于桨叶连接孔直径大于起子直径,故需要一些填充物来较为紧密连接起子与桨叶,注意不能连接死,螺旋桨一定程度上还能上下活动)。

操作:

1. 电钻调到顺时针转后,断电,按图中所示安装桨叶到钻头上,锁紧钻头(一定要锁紧,否则高速旋转中飞出来可不是闹着玩的),上电,给电钻增速。

若桨叶能够由下向上运动,则说明此桨叶在电机正转情况下,才产生向下的风,断电,拆下桨叶,在桨叶上用标签纸标注“顺下”,贴在桨叶表面,之后四轴进入试飞阶段,确认安装无误后,撕下标签纸,再试飞。

若桨叶不运动,用纸条在扇叶上方测试,纸条被吹动,则也许产生的是向上的风,断电,进入步骤2.

注意:此过程中禁止用手触碰旋转中的桨叶,桨叶离头部尽量远,保持安全,做好安全措施。

2. 电钻调到逆时针转后,上电,给电钻增速。

若桨叶能够由下向上运动,则说明此桨叶在电机反转情况下,才产生向下的风,断电,拆下桨叶,在桨叶上用标签纸标注“逆下”,贴在桨叶表面,之后四轴进入试飞阶段,确认安装无误后,撕下标签纸,再试飞。

注意:此过程中禁止用手触碰旋转中的桨叶,桨叶离头部尽量远,保持安全,做好安全措施。

重复1和2步骤判断其他桨叶。如下图:


图十. 桨叶判断

电调:

根据新西达A2212 1400kv电机力效表,8050桨在3S(3S指三块串联的锂电池,一块锂电池3.7V,故3S是11.1V)电压下最大电流是14.4A,电调要选择持续电流20A以上的,故需要30A的电调四个,电调有标30A字样,这里特别说明,有条件的话,推荐买好的电调。


图十一. 新西达30A电调

注:买来的电调需要校准,楼主买的是带有香蕉头母头以及带XT-6公头的电调。关于信号线的判断也可以将电调上电,之后用万用表测电压,表笔任意接三根线中的两根,有5v电压输出的,则是GND和5V线,另一根是信号线,至于谁是5V线,则根据电压值的正负来区分。

校准方法如下:

1.MC6遥控器对码:

由于校准电调需要遥控器,故先插入遥控器的讲解,楼主买的是MC6遥控器,MC6是一款价格便宜,性价比较好的遥控器,比较适合初学者。但使用前遥控器与接收器需要对码才能使用。一次对码成功,此后无需再对码。


图十二. 接收机与对码线

步骤:

1.关闭发射机(遥控器)和接收机电源。

2.把黑色“对码线”插头连接到接收机的 ”ID ”接口。

3.给接收机供5V电源,5v pin接5v正极,GND接负极。

4.此时需要注意的是,接收机 LED 将有一个持续闪烁绿灯。

5.将遥控器油门摇杆调到最低的位置,然后打开遥控端。

6.当接收机的绿色 LED 灯常亮,此时接收机已对好频。

7.从接收器拆下对码线插头。

8.首次对码后,下次通电无需再对码。

2.校准步骤:


图十三. 校准连接图

1.如图所示连接电池 电机 电调 接收机,其中信号线接入接收机第三通道。

2.遥控上电(此时油门打到最高)

3.接收机上电,听到滴滴两声后,立刻将油门遥杆打到最低,再听到滴滴声直至结束后,一个电调校准完毕。

4.缓慢推动油门,电机随之转动,则确定电调校准完毕。

5.重复上述步骤,校准其他电调。

电池:

楼主选择的是3S的花牌锂电池INFI2200MAH30C,2200MAH是电池容量,30C是放电能力,电池的品牌很多,同一个容量的电池价格差别挺大的。电池真是一分钱一分货,好的电池容量真实,充放次数多,寿命长。如下图:


图十四. 2200mAh 30C锂电池

平衡充:

楼主买的是B6平衡充,平衡充有条件的可以买质量好的,如下图:


图十五. B6平衡充


飞控板:

楼主买的是淘宝商家的STM32F407匿名飞控板,板载资源较为丰富,如下图:


图十六. 匿名STM32F407飞控板

遥控器:

楼主买的是MC6B遥控器,如下图:


图十七. MC6B遥控器

注:关于飞行操作中遥控器的使用后面将会介绍。

二.材料以及工具

材料:

1. 电源主线,买的是一对XT60公母头连接线


图十八. XT60公母连接线

2. 魔术贴扎带,用于固定电池。

图十九. 魔术贴扎带

3.尼龙扎带,用于固定飞控板、 电调 、接收机等。

图二十. 尼龙扎带

4. 电烙铁及焊锡

图二十一

5.其它


图二十二

三.组装


1)飞控板采用5V供电,任意一个5V与GND空闲的插针都相通、都可以作为供电口。,虽然电调可以供电,但是有条件最好不要选择电调供电,一般是飞行器电池通过5V降压模块给飞控板供电。

2)电调按照下图中的顺序。定义机头为正前方,按照图中的方向,组装桨叶和机臂,主控板安装在机架上时,板上白色箭头为指向机头,电机1与飞控板PWM1接,以此类推。


下图是电调连接方法:



之后进行机架组装,前面已经介绍,这里不再描述机架组装,在保证转向正确的前提下,如果电机的旋转方向要是不对,电调的三相接线任意两相对换可改变电机转向。正转电机接反桨叶,反转电机接正桨叶,前面已经介绍,此处不再描述。

3)接收机,将通道按顺序将信号线接入板上的接口IN1~IN8(有几个通道就接几路),另外,接收机需要5V供电,板上任意的GND和5V都可以给接收机供电。只需给接收机接一对GND和5V。



4)其它接口外设

USART2:上位机串口,有数传则可接匿名数传

SWD下载口:支持4线SWD下载的下载器都可以对飞控板进行下载

PPM:板上有两个IN1,其中一个为预留PPM而用,实际程序店家并未撰写。

3.飞行操作

特别提示:由于飞行器具有较高的危险性,请在空旷无人地带进行飞行。新手请多加练习。

板上的RGB指示灯

青色闪烁:锁定状态

粉色常亮:校准状态(只有在锁定状态才能进入校准)

蓝色闪烁:解锁状态,正常飞行模式

绿色闪烁:定高模式

操作步骤

1、将机头朝向正前方,水平静止上电。每次上电飞控会自动进行水平标定,如果无法上电保持水平静止,请用连上匿名上位机,利用数传或者USB转串口进行在线校准(USB不支持在线校准)。

(闲此种做法不好的买家,可以更改程序,注释掉上电校准,校准完自动保存到AT24C02)

2、解锁,油门摇杆往右下角掰.

3、正常模式下,轻推摇杆,配合方向控制即可进行稳定飞行操控。

4、定高模式下,拨动AUX1(通道5),看到RGB指示灯变成绿色即进入定高模式。进入定高模式后,分为三个情况

1)定高,油门摇杆居中

2)上升,油门摇杆上拨

3)下降,油门摇杆下拨

退出定高时,请把握好油门。

5、锁定,油门摇杆往左下角掰,锁定飞行器,将在任何情况下停止飞行。

6、失控保护,一旦失控将进入自动降落模式。

四.其它关于飞行器的操作

4.1关于电调的校准

前面已经介绍过电调校准,但是接收机以及遥控上电后,仍然有以下现象时电调需要校准:

n 一上电就转、转转停停、异常快速旋转

n 凡出现响声异常(如不断滴滴滴滴)

n 转速不同步

校准步奏(请严格按照以下步骤逐一对每个电调进行校准):

1校准前准备

Ø 将飞控的电调接线全部拔掉防止电机意外旋转。

Ø 接收机拔掉信号线,留下供电接线,并断电。

Ø 将遥控电源关掉,油门遥杆打到最高。

2开始校准

1)将要校准的电调插入接收机接线口的通道3

2)遥控上电(此时油门打到最高)

3)接收机上电,听到响声结束后,将油门遥杆打到最低,再听到响声后,一个电调校准完毕。

5、常见问题

5.1飞行时旋转

1)疯狂旋转: 首先保证电机四个转向正确的前提下,然后调整AB(正反桨叶)桨叶,使桨叶风向下吹。

2)缓慢旋转:没有保持静止校准

5.2 不能解锁

保证各个通道接线正确,对应几个摇杆的值都要保证在1000-2000的变化。遥控解锁是根据油门摇杆最低值(THR值)和偏航摇杆最高值(YAW值)进行判断。对着上位机查看摇杆值,保证油门小于1050 (油门微调按键调) 偏航角大于1800(偏航按键微调),如果做不到,就是遥控有问题。



5.3 不能锁定

保证各个通道接线正确,对应几个摇杆的值都要保证在1000-2000的变化。如果经过5.2步骤后,各相应值达到要求,但是油门往左下角掰动,仍然无法锁定,则需要拨动遥控器最左上角量程开关即可。

5.4 飞行过程老往一边倾斜

可能原因:上电时没有保持水平、摇杆值不对。大四轴比较重的,刚起飞不太稳很正常,可使用较大的油门直接起飞。

第一步:确认ROLL和PITCH遥杆值处于中值1500,没有请使用按键微调



第二步 完成第一步后如果还有偏移,使用遥控微调按键继续调整,比如往左边飞,就按右边的微调按键。

第三步 保持水平静止,上电起飞。

编辑于 2018-03-25