この投稿では、アルミニウムパイプとボルトを使用したクワッドコプターボディアセンブリの基本について説明します。記事の後半のセクションでは、複雑なマイクロコントローラーに依存せずに小さなドローンアセンブリを飛行するために使用できる単純なドローン回路についても説明します。

クワッドコプターはおそらく、最小限の空力精度と複雑さを必要とする最も単純な飛行機械であり、したがって、これをうまく構築できたさまざまな愛好家の間で絶大な人気を得ることができます....彼らが実際に飛行できる機械と自分の意志で制御します。

クワッドコプターダイナミクス

クワッドコプタードローンが技術とダイナミクスの点で最も単純であるという事実は、実際には4つのプロペラとバランスの取れたフレーム構造の関与によるものであり、困難な気候条件でも比較的良好な平衡状態で飛行することができます。

しかし、単純さは、システムが、速度と燃料消費、そしてもちろん耐荷重能力の点で極端な効率を示すように複雑に設計された従来の飛行機やチョッパーモデルほど効率的ではない可能性があることも意味します...これらはすべて本質的に可能です典型的なクワッドコプターシステムに欠けています。

それにもかかわらず、趣味のプロジェクトに関する限り、このマシンは、自宅で自分の飛行マシンを構築することが非常に面白くて興味をそそられると感じるほとんどの愛好家にとって理想的な選択肢になります。ユーザーは移動することを好みます。

ただし、技術的にそれほど知識がない新しいプレーヤーにとっては、この単純なマシンでさえ理解するのが非常に複雑であることに気付くかもしれません。これは、多くのWebサイトで提示される関連情報のほとんどが、概念を明確に「言語」で説明できないためです。素人に合うかもしれません。

この記事は、壮大な飛行機械の製造に興味を持っているが、主題を消化するのが難しすぎると感じているそれほど技術的ではない人々のために特別に書かれています。

クワッドコプターが今日とても簡単に作れる理由

クワッドコプターとドローンが今日の世界で非常に簡単に構築でき、以前は電気を使用できなかったのはなぜだろうと思ったことはありませんか？

それは基本的にリチウムイオン電池の開発と強化によるものです。これらは今日入手可能な非常に効率的な形式のバッテリーであり、優れたパワーウェイトレシオを提供します。これに加えて、BLDCモーターと高度に洗練された永久磁石モーターの発明も、ドローンを簡単に構築できるようにすることに貢献しています。

リチウムイオン電池は、モーターに驚くべき量の回転トルクを提供することができ、クワッドコプターユニットを数秒以内に地上の高高度に押し上げるのに十分になり、長時間空中に浮遊したままにすることもできます。パフォーマンスは非常に効率的で便利です。

クワッドコプターの飛行方法

それでは、正しい方法でジャンプして、クワッドコプターを正常に飛行させるために必要な基本事項を理解しましょう。マシンをスムーズに飛ばすための基本事項は次のとおりです。

1）基本的にはしっかりとした丈夫なボディが必要ですが、非常に軽量です。これは、適切に穴を開け、ナットとボルトでフレームを固定することにより、中空の四角いアルミニウム押し出しパイプを使用して製造または組み立てることができます。

2）構造は、完全な「+」または完全な「x」の形式である必要があります。「交差する」パイプ間の角度がそれぞれ90度である限り、違いはありません。

クワッドコプターを構築するために必要な基本的な要素は、次の画像で見ることができます。

部品組立シミュレーション

以下の大まかなシミュレーションは、上記の要素を組み立てる方法を示しています。

Quadcopterフレームワークを構築する方法

'+'フレームのアルミニウムは、以下に示すように、既製のアルミニウム押し出しチューブを適切に切断およびサイズ設定することで取得できます。

フレームのサイズは相対的であるため重要ではありません。モーターを大きく離して幅の広いフレームを構築するか、モーターの間隔が広すぎないかなりコンパクトなフレーム構造を構築できます。ただし、プロペラは、より良い平衡とバランスを可能にするために、互いに十分に離れています。

3）「+」フレーム構造は、フレームアームが互いに出会って交差する中央セクションに正方形のプラットフォームを取り付ける必要があります。それは、必要なすべての電子機器と配線を快適に収容するために適切な寸法にされた、単純によく磨かれたアルミニウム板である可能性があります。

したがって、この中央プレートまたはプラットフォームは、基本的に、クワッドコプターの制御を最終的に担当するシステムの電子機器を設置および収容するために必要です。

4）上記のフレームワークが完成したら、上の図に示すように、モーターをクロスバーの両端に固定する必要があります。

5）言うまでもなく、すべてのフィッティング作業は最高の精度と完璧な位置合わせで行われる必要があります。これには、経験豊富な製作者の協力が必要になる場合があります。

“ショットキーバリアとは ”

デザインのすべてがペアになっているため、要素を正確に位置合わせすることは実際にはそれほど難しいことではありません。可能な限り類似性のあるペアのサイズとフィッティングを行うだけで、最大レベルのバランス、平衡、同期が保証されます。システムのために。

フレームワークが構築されたら、電子回路を関連するモーターと統合します。これは、所定の回路マニュアルに記載されている指示に従って行う必要があります。

回路基板は、中央プレートの下側に適切に収納するか、プレートの上に取り付けることができます。これも、しっかりと囲むための適切なキャビネットを備えています。

プロペラの回転方向を理解する

バランスの取れた揚力のためのモータープロペラの回転方向の分析：

上記のアニメーションシミュレーションを参照すると、モータープロペラの回転方向は次のように調整する必要があります。

一方のロッドの端にあるモーターは同一であるが、もう一方のロッドのモーター方向とは異なる必要があります。つまり、一方のロッドのモーターが時計回りに回転している場合、もう一方のロッドの端にあるモーターは補完します。ロッドは反時計回りに回転するように調整する必要があります。方向。

上記のシミュレーションを参照して、バランスの取れたテイクを確保するためにモーターに割り当てる必要がある可能性のあるモーターの反作用運動を正しく理解してください。

モーターの速度を制御してクワッドコプターの方向を制御する方法。

はい、クワッドコプターの飛行方向は、必要に応じて微調整および制御でき、関係するモーターに異なる速度（RPM）を適用するだけです。

次の画像は、機械への任意の飛行方向を達成して実行するために、基本速度伝達を関連するモーターに適用する方法を示しています。

上の図に示されているように、モーターのセットの速度を適切に下げるか、反対のモーターのセットの速度を上げるか、または自分の好みに応じて速度を微調整することにより、クワッドコプターを空中を移動させることができます。希望する特定の方向。

上記の画像は、順方向、逆方向、右、左などの基本的な方向を示しています。ただし、関連するモーターの速度を適切に調整することで、他の奇数方向も効率的に実装できます。または、単一のモーターの場合もあります。

例えば、機械を強制的にＮ／Ｗ方向に飛ばすために、Ｓ／Ｅモーターのみの速度を上げることができ、機械をＮ／Ｅ方向に飛ばせるために、Ｓ／の速度を上げることができる。 Wモーターを増やすことができます...など。クワッドコプターの完全な制御が達成可能になり、ユーザーが習得するまで、それを実践する必要があります。

実用的なクワッドコプターの設計

これまで、ドローンの本体とハードウェアの基本的な構造について学びました。次に、ごく普通のコンポーネントを使用して、クワッドコプターまたはドローン回路をすばやく安価に作成する方法を学びましょう。私の以前の投稿の1つで、マイクロコントローラーを使用せずに比較的複雑で効率的なクワッドコプターフライングマシンを作成する方法を学びました。詳細については、次の投稿を参照してください。

MCUなしのリモートコントロール回路|電子回路

今回の記事では、ブラシレスモーターを廃止し、ブラシ付きモーターに置き換えることで、上記の設計をはるかに簡単にし、その結果、複雑なものを取り除くことができるようにします。 BLDCドライバー回路モジュール。

クワッドコプターの機械的構造の詳細についてはすでに包括的に説明しているため、回路設計のセクションのみを扱い、提案された最も単純なドローン回路を飛行するためにクワッドコプターを構築する方法を学習します。

前述のように、この単純なクワッドコプターは、以下の画像例に示すように、基本的なRFリモートコントロールモジュールのみを必要とします。

あなたはする必要がありますこれらのRFモジュールを購入するオンラインストアまたは最寄りの電子スペアディーラーから：

上記とは別に RFリモートモジュール実際にドローンマシンの心臓部を形成する4つの永久磁石ブラシ付きモーターも必要になります。これは、次の画像で指定された説明とともに指定されているか、必要なユーザー仕様に従って他の同様のものである可能性があります。

モーターの電気的仕様：

6V =動作電圧（ピーク12V）
200mA =動作電流
10,000 = RPM

パーツリスト

1K、10K1 / 4ワット=各1
1uF / 25Vコンデンサ= 1no
プリセット10Kまたは5K = 1no
Rx = 5ワット巻線抵抗器、値は実験で確認する必要があります。
IC 555 = 1no
1N4148ダイオード= 2nos
IRF9540 MOSFET = 1no
6Vモーターブラシタイプ= 4nos
フレキシブルワイヤー、はんだ、フラックスなど。
上記の部品を組み立てるための汎用PCB
関連する画像に示されているように、4チャンネルRFリモートコントロールモジュール。
記事で説明されているアルミニウムチャンネル、ネジ、ナット、プレートなど。
以下に示すバッテリー：

モーターでリモコン受信機を設定する方法

クワッドコプターモーターを使用してリモートコントロールレシーバーを構成する方法を理解する前に、必要な左、右、前進、後退の動きを生成するためにモーター速度を調整または調整する方法を学ぶことが重要です。

主に、クワッドコプターの移動を有効にする方法は2つあり、「+」モードと「x」モードがあります。私たちの設計では、次の図に示すように、ドローンの基本的な「+」動作モードを採用しています。

上の図を参照すると、ドローンで目的の方向操作を実行するには、関連するモーターの速度を適切に上げる必要があることがわかります。

この速度の増加は、次の配線図のようにリモートコントロールリレーを構成することで実施できます。下の図では、 IC 555PWM回路 6つのリレーのリモートコントロールレシーバーモジュールの4つのリレーで配線されています（1つのリレーは未使用であり、スペースと重量を減らすために簡単に取り外すことができます）。

PWMの調整

図に示されているように、PWMフィードはリレーのすべてのN / C接点に接続されています。これは、通常、クワッドコプターがこの均一で等しいPWMフィードをホバリングし、そのデューティサイクルが最初に次のように調整されることを意味します。クワッドコプターは、正しい指定量の推力と高度を達成することができます。

これは、示されているPWMポットを適切に調整することによって実験できます。