Мультироторные платформы в наши дни стали очень популярными. Наблюдение за их полетом доставляет удовольствие, а какие получаются зрелищные видеоролики и аэрофотоснимки с высоты, не правда ли? Самостоятельно собрать мультикоптер не так сложно, но для этого необходимо владеть определенной информацией (а еще желанием и средствами)! И если вы решите собрать его сами, то это небольшое руководство, надеюсь, поможет вам приобрести необходимый минимум знаний для этого. 

   Вам не придется тратить много времени на поиск информации в интернете, задавать много вопросов на форумах или блогах. Эту работу я сделал за вас и собрал необходимую информацию в этом посте. Дам основные советы по выбору двигателей, пропеллеров, аккумуляторов, ESC и т.д.
Также хочу сказать, что не все полетные контроллеры будут справляться со своей задачей, как говорится, «из коробки». Некоторые приходится настраивать и на это может уйти немало времени. И во время тестирования будьте осторожны, одно неправильное движение может испортить вам настроение на весь день! Так с чего же начать? Что нужно для постройки мультикоптера? Постараюсь все объяснить шаг за шагом.

Для чего же вам нужен мультикоптер?
    Прежде чем вы начнете покупать комплектующие для мультиротора, вы должны знать, для чего он вам нужен? Кому-то нравится наблюдать за полетом коптера в воздухе, кто-то совершает невероятные трюки, использует для аэрофотосъемки или FPV полетов. Нет универсального мультикоптера, который подойдет для всего вышеперечисленного и если вы новичок в этом, то для начала вам необходимо овладеть элементарными навыками управления. Поэтому рассмотрим простой мультикоптер для новичка с грузоподъемностью в несколько сотен грамм (с перспективой для FPV полетов).

Основные типы мультироторных систем их вес и размеры.   

    Существует много типов мультикоптеров, которые используют RC пилоты. Перечислю основные: монокоптер, твинкоптер, трикоптер, квадрокоптер, Y-6, гексакоптер, X-8 и октокоптер. Система с меньшим количеством роторов, требует большей точности для ее изготовления, поэтому любители FPV и аэрофотосъемки используют гекса или октокоптеры, ведь в случае отказа одного из двигателей приземлить октокоптер будет проще. Но для постройки системы с большим количеством роторов соответственно и финансовые затраты будут больше. Для новичка я посоветовал бы начать с квадрокоптера. Трикоптер, конечно, тоже хорош, но необходимо будет изготовить поворотный механизм для одного из двигателей, если вы захотите собрать его с нуля. Поэтому начнем с квадрокоптера (Quadcopter или Quadrotor). Он имеет 4 ротора, и бывает двух конфигураций – «x» и «+». В конфигурации «x» передними будут два луча квадрокоптера, а в конфигурации «+» только один. Если вы делаете «+» квадрокоптер, то его несложно будет настроить по методу настройки одной оси, об этом расскажу чуть позже. На небольшом и легком квадрокоптере лучше совершать трюки, в то время как большие квадрокоптеры могут поднимать тяжелые грузы, такие как камеры с подвесами и FPV оборудование. Предположим, что мы будим собирать квадрокоптер «+» конфигурации, средних размеров и весом приблизительно 1 кг. для развлекательных полетов. Основное правило, которого необходимо придерживаться – вес квадрокоптера должен быть на половину меньше, чем тяга двигателей, т.е. общая тяга двигателей = вес с аккумулятором x 2. Проще говоря, для того чтобы поднять килограммовый квадрокоптер, желательно чтобы суммарная тяга двигателей составляла 2 кг.

Рама.
Рама – это основа мултикоптера. На ней монтируются все компоненты, такие как двигатели, полетный контроллер, контроллеры скорости и т.д. Рама должна максимально гасить вибрации, создаваемые моторами (особенно актуально для FPV и аэрофотосъемки) и этому необходимо уделить максимум внимания.
Луч (или рука) для мультиротора.
Изготовить можно из любого материала, например из карбоновых или стеклопластиковых трубок, трубок из ПВХ, алюминиевых профилей, деревянных реек, главное, чтобы они были достаточно прочными, чтобы выдерживать воздействия грубых посадок. Желательно, что бы вес рамы был минимален (200-300 грамм). Я рекомендовал бы вам использовать для лучей алюминиевые профили, они легкие, недорогие и доступные. Они легко пилятся, обрабатываются и сверлятся.

 

 

 Центральная плата.

К ней крепятся все лучи мультиротора и оборудование. Для ее изготовления можно использовать 2-3 мм стеклотекстолит, фанеру, алюминиевый лист, или другой прочный и легкий материал. Для уменьшения веса центральной платы можно делать отверстия.
Посадочные полозья.
Можно подобрать подходящие посадочные полозья от RC вертолета, или изготовить самостоятельно!
Крепеж.
При сборке рамы можно использовать гайки и болты М3 разной длины (менее нагруженные элементы можно крепить, используя пластиковые болтики и гайки).

Размер.

    Нет определенного правила на этот счет, но для монтажа моторов будет достаточно рамы размеров 450– 550 мм. Если ваша рама слишком большая для вашей силовой установки (двигатель-пропеллер, контроллеры скорости, батареи), то она будет для них тяжелой, а если она слишком мала по отношению к ней, то близко расположенные пропеллеры будут влиять друг на друга.
Дизайн рамы зависит от вашей фантазии, мастерства при изготовлении и доступности материалов. Изготовление рамы с нуля доставляет удовольствие и дает вам определенный навык. Если же у вас нет желания или, может быть, времени на ее изготовление, то ее можно просто купить. Ну а если решитесь на постройку рамы, то следите чтобы угол между лучами был равен 90 градусов.

Полетный контроллер.
    В настоящее время их на рынке великое множество. Перечислю самые распространенные полетные контроллеры в RC мире: KK, MultiWii, Naza, Ardupilot, Rabbit, Naze, WKM. Усовершенствованные полетные контроллеры имеют больше возможностей благодаря использованию в них передовых датчиков, таких как гироскоп, акселерометр, эхолот, GPS и магнитометр. Для новичка (для простоты настройки) я бы порекомендовал использовать простую плату только с гироскопами, например Hobbyking v1, v2.1 или v3.0. Разница между ними в используемом чипе Atmega. В первой версии 4 килобайта памяти, во второй -16, а в 3 – 32 килобайта флешь памяти. Еще одна причина, по которой я рекомендую использовать эти полетные контроллеры – их невысокая стоимость, надежность и возможность приобрести практически в любом RC магазине. Ваш карман не опустеет, если вы купите этот контроллер, и в случае его поломки (вы же только собираетесь научиться управлять квадрокоптером) вы без особого ущерба сможете купить еще один.

Двигатель.
    Одной из важных частей multirotor’а является его двигатель. Это часть силовой установки и от ее выбора зависит работоспособность системы в целом, поэтому следует отнестись ответственно к подбору моторов. Приведу ниже основные характеристики бесколлекторных двигателей.
kV – количество оборотов на 1 Вольт;
максимальный ток (A) (Max current);
диаметр вала (shaft) ;
тяга (thrust);
вес (weight);
Cell count - количество банок LiPo (3S-4S);
рекомендуемый пропеллер;
Для квадрокоптера (мультикоптера) хорошо подойдут двигатели 600-1200 kV. Ниже 600 kV будет даже лучше. Низкое kV означает, что можно поставить большой пропеллер, а это в свою очередь даст больше тяги.
kV = RPM/V
Если у вас есть двигатель 600 kV и 3S LiPo, то обороты ненагруженного двигателя будут составлять: 600 x 11.1 (3S) = 6660 об./мин.
    Максимальный ток является еще одним важным фактором при выборе двигателя. Выбор ESC и аккумулятора зависит именно от этого значения. Он должен быть в состоянии работать как на 3S, так и на 4S LiPo. Зная диаметр вала вы сможете подобрать соответствующий адаптер для пропеллера. Теперь мы подходим к тяги. В большинстве случаев вы увидите значение тяги двигателя на сайте производителя (или продавца). Если вы помните, мы узнали, что для подъема 1000 граммового квадрокоптера нам нужна тяга в 2000 грамм. На квадрокоптере, как известно, 4 мотора, соответственно каждый мотор должен быть в состоянии обеспечить 500 грамм тяги.
4 двигателя x 500 грамм тяги = 2000 грамм тяги.
Еще одна характеристика – мощность (Ватт).
P (мощность) =U (Напряжение) х I (Ампер).
Больше Ватт - больше энергии, обращайте на это внимание.
    Но когда дело доходит до выбора двигателя, вы замечаете, что существует множество вариантов и это действительно сбивает с толку. Какой же все-таки двигатель выбрать для мультиротора? Рекомендую обратить внимание на крепление двигателя, оно должно быть надежным, если моторы не установлены должным образом, это может стать причиной отказа во время полета. Поэтому убедитесь, что двигатель, который вы покупаете, имеет хорошее крепление, и под нагрузкой он будет надежно «сидеть» на раме. Однако, вы должны всегда проверять все соединения до полета. И обязательно приобретите один запасной двигатель (через какое-то время нужного вам для замены двигателя может не оказаться в продаже).

Пропеллеры.
    Многие пренебрегают этим куском пластика! Почему – не известно!? Но ведь от них, во многом, зависят летные характеристики. В характеристиках самих пропеллеров разобраться не сложно. Их две – диаметр и шаг. Полет мультикоптера сильно зависит от этих двух характеристик. Как правило, мы видим вот такие пропеллеры:
7x3.5; 8x4.5; 9x5; 10x3.8; 10x4.5; 10x6; 11x4.7; 12x3.8.
Первое значение – диаметр пропеллера и второе значение - шаг. Оба – в дюймах.
Диаметр – диаметр круга, который описывает пропеллер;
шаг пропеллера (винта) – это расстояние, которое прошел бы пропеллер в твердом теле за один оборот (например, как саморез в древесину).
    Вы должны понимать, что обороты двигателя с установленным винтом снизятся. Рассмотрим для примера два винта, 10x3.8 и 10x6. Когда вы установите пропеллер с 10-ти дюймовый диаметром обороты двигателя с 6000 в минуту снизятся примерно до 3600 оборотов в минуту. Что составит 60 оборотов в секунду.
    Первый пропеллер имеет шаг 3,8 дюйма. Значит за оборот будет проходить 3.8 дюйма. Посчитав, получим 60 x 3,8 = 228 дюймов/сек. или 5,7 метров/сек.
Для второго пропеллера с шагом 6 дюймов.
60 x 6 = 360 дюйма/сек. Или 9,1 м/сек.
Поэтому можно сказать, что с винтом 10x3.8 наш квадрокоптер будет подниматься в воздух со скоростью 5,7 м/с, в то время как с 10x6 - 9,1 м/сек.
Пропеллер с большим диаметром может дать больше тяги.
    Так какой же пропеллер выбрать для нашего мультиротора?
Как правило, в характеристиках двигателя указывают рекомендуемый пропеллер, вам остается только купить их (и не забыть про пару-тройку запасных). Но что делать, если производитель не порекомендовал размеры винтов. Тогда вам придется отталкиваться от таких параметров как kV, сила тока и тяга. И подбирать подходящий, методом проб и ошибок. Но это не значит, что вы должны схватить и поставить винт 13x3.8 на 1700 kV двигатель. Такой двигатель не будет эффективно работать с таким пропеллером.
    С увеличением значения kV размер пропеллера уменьшается. Так что имейте это в виду. Для мльтикоптера рекомендуется подбирать пропеллеры с небольшим шагом, они дают большую стабильность полета и дают меньше вибраций. Как балансировать винты? Поговорим об этом чуть позже.

ESC (Электронный контроллер скорости).
    ESC обеспечивает питание мотора от батареи, но не постоянно, а в зависимости от входного сигнала. ESC также имеет встроенный BEC от которого могут быть запитаны RC приемник, полетный контроллер и другая электроника 5 V. Как правильно выбрать ESC для мотора? Ну, это очень просто. Достаточно подобрать контроллер скорости с запасом по максимальному току потребления мотора. Например, мы выбрали двигатель, который максимум потребляет 15 Ампер, ток, который может подать ESC должен быть выше, чем 15 А. Скажем, 18-20 А. Если не поняли, то можно пользоваться вот такой простой формулой: ESC = 1.2-1.5 x макс. Ток двигателя. 1,2-1,5 х 15А = 18-22.5A. То есть вполне подойдет контроллер скорости в диапазоне между 18-22 А (можно и больше). Также убедитесь, что приобретаемый ESC можно программировать. Так же почитайте отзывы владельцев, и если вас устраивает ESC – берите (и не забудьте хотя бы про один запасной).

Батарея. 
    Мультироторный монстр нуждается в хорошем аккумуляторе. Как правильно его подобрать? Чтобы определиться с этим нужно посчитать сколько тока потребляют наши моторы. Если вы помните, наш двигатель потребляет максимум 15 А. На квадрокоптере их 4. Посчитаем 4 x 15А = 60A.
Теперь позвольте мне объяснить некоторые технические характеристики аккумуляторной батареи: максимальный ток разряда – С, емкость батареи - мАч (mAh) и количество ячеек (банок) - 2S, 3S или 4S.
Чем выше значение mAh, тем дольше будет держаться в воздухе мультикоптер.
Максимальный ток разряда: максимальный ток (A), который может отдавать аккумуляторная батарея за определенный промежуток времени.
Количество ячеек – 1S = 1 ячейка, напряжение 3,7В, 2S=2 ячейки 2x3.7 = 7,4 В, 3S = 3x3,7В = 11.1В, 4 = 4x3,7В=14.8В. 
4S даст больше энергии, чем 3S. Если вы помните, мы обсуждали, что Р=U*I, Вт. То есть мощность с увеличением вольтажа будет больше. Наш двигатель потребляет максимум 15 А. Значения мощности для 3S и 4S будут следующими:
для 3S 11.1В x 15А = 166.5 Вт;
для 4S батареи 14.8В x 15А = 222 Вт.
Убедитесь, что ваш двигатель и ESC поддерживают 4S LiPo.
Теперь, когда мы знаем, что 4 мотора в сумме потребляют максимум 60A подберем для них правильный аккумулятор. Рассмотрим здесь две аккумуляторных батареи 2200mAh 25C и 2200mAh 40C.
Который из них подойдет? Давайте посмотрим. 2200mAh=2.2A, т.е. 2.2x25С = 55А, а 2.2x40C = 88А.
Для питания наших моторов (60А) подойдет второй аккумулятор.
Вот это самый минимум информации, который поможет вам собрать свой собственный мультикоптер. Удачных вам полетов! 

Поделиться информацией о своем мультикоптере можно на  Форуме.