Susikonstruosiu FPV droną: Kokios dalys sudaro droną?
Šiam kartui baigę teisinius reikalus - pagaliau imamės dronų :) Atvykus į FPV dronų hobį - nepavyks išsisukti nuo dronų anatomijos. Šiame įraše apie pagrindines dalis, kurios sudaro FPV droną.
Dalių sąrašas
Išmanyti FPV drono anatomiją, nėra privaloma, bet tiesa pasakius neįsivaizduoju, kad šiame hobyje galima ką nors nuveikti be minimalių žinių apie tai. Vienas įdomesnių FPV pasaulio momentų – galimybė droną susikonstruoti pačiam. Skirtingai nei dauguma filmavimo dronų (DJI, Autel, Parrot ir kiti), FPV dronai dažnai būna surenkami iš atskirų komponentų. Tai leidžia ne tik geriau suprasti kaip veikia pats dronas, bet ir suteikia galimybę jį pritaikyti pagal savo poreikius: freestyle, cinewhoop, long range ar lenktynėms.
Iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti, kad FPV dronas – tiesiog rėmas, keturi motorai ir kamera. Realybėje viskas kiek sudėtingiau, bet ne per daug sudėtinga, kad kiekvienas to ėmęsis neperkąstų. Žemiau apžvelgsiu pagrindines dalis iš kurių sudarytas tipinis FPV dronas.
Rėmas
Rėmas – tai visa drono konstrukcijos bazė. Prie jo tvirtinamos visos likusios dalys: motorai, elektronika, kamera, antenos ir baterija. Dažniausiai FPV dronų rėmai gaminami iš anglies pluošto (angl. carbon fiber), nes ši medžiaga: lengva, labai tvirta ir gerai sugeria vibracijas, kurias skleidžia motorai.
Rėmai būna įvairių dydžių ir formų. Populiariausios:
X formos;
dead-cat („nugaišusios katės“);
su propelerių apsaugomis;
cinematic;
long range.
Asmeniškai aš drono konstravimą dažniausiai pradedu būtent nuo rėmo pasirinkimo. Pirmiausia turiu atsakyti sau į klausimą: kur ir kokiu stiliumi norėsiu skraidyti? Freestyle? Long range? O gal lenktynės? Tai žinodamas - rinksiuos propelerių dydį. Kiekvienas rėmas skirtas tam tikro dydžio propeleriams. Tada sprendžiu kokią video sistemą naudosiu (vienos naudoja vieną anteną, kitos dvi), vienų modulis pakankamai nedidelis - kitų, gali užimti pusę montavimo vietos.
Jei planuočiau įrašinėti cinematic vaizdus tiesiai iš drono kameros ir nenaudočiau atskiros GoPro kameros – greičiausiai rinkčiausi dead-cat tipo rėmą. Juokingas pavadinimas atsirado todėl, kad kažkam tokia forma priminė išsiskėtusią katę: priekiniai „pečiai“ platesni, galiniai siauresni. Pagrindinis tokio rėmo privalumas – kameros vaizde nesimato propelerių.
Konstruojant pirmąjį droną, kuriam beveik garantuotai teks nemažai kristi, trenktis į vartelius, medžius ar net stulpus – verta pagalvoti apie rėmą su propelerių apsaugomis. Tokie rėmai ne tik geriau apsaugo pačius propelerius, bet ir sumažina tikimybę sužeisti žmogų ar sugadinti aplinkinius daiktus.
X tipo rėmas
DC tipo rėmas
Rėmas su propelerių apsaugomis
Motorai
Motorai sukdamiesi sukuria trauką ir leidžia dronui skristi (tam aišku reikia, kad ant motoro būtų uždėtas propeleris). FPV dronuose naudojami bešepetėliniai (angl. brushless) motorai, nes jie yra efektyvūs, galingi ir ilgaamžiai
Kiekvienas motoras turi du pagrindinius parametrus:
Dydį (pvz. 2207, 1404, 3115)
KV reikšmę (pvz. KV2050)
Pvz. Dydis 2207 nurodo: 22 mm statoriaus diametrą (d) ir 7 mm statoriaus aukštį (h). Statorius – tai nejudanti motoro dalis su apvijomis, aplink kurią sukasi magnetai. Bendra taisyklė: didesni motorai gali sukurti daugiau traukos, tačiau jie sunkesni ir sunaudoja daugiau energijos.
KV nereiškia kiloVoltų, tai reikšmė, nurodanti kiek apsisukimų per minutę (RPM) motoras atliks prie vieno volto be apkrovos. Pvz. KV2050 motoras prie 1V teoriškai suksis 2050 RPM greičiu. Realybėje, skrendant - naudojami ir propeleriai, kurie sukuria apkrovą ir sumažina realų RPM dydį. Motorai su mažesniu KV yra efektyvesni ir tinkamesni didesniems propeleriams ar didesnės įtampos baterijoms). Didesnio KV motorai yra agresyvesni, turi daugiau galios ir reikalauja didesnės srovės. Per didelis KV gali perkaitinti motorus ir sumažinti efektyvumą.
Pasirinkus rėmo dydį (reiškia jau žinomas ir propelerių dydis) - motorų pasirinkimas priklauso nuo būsimo skraidymo stiliaus ir baterijų. Labai rekomenduoju Oscar Liang straipsnį apie motorų pasirinkimą - tai vienas geriausių šaltinių pradedantiesiems ir pažengusiems FPV pilotams. Išsirinkęs motorą - visada dar pasitikrinu šiame straipsnyje (dėl viso pikto).
Propeleriai
Propeleriai FPV pasaulyje turi milžinišką įtaką skrydžio charakteristikoms. Kartais pakeitus vien propelerių modelį dronas gali jaustis lyg visiškai kitas dronas.
Propeleriai apibūdinami: d - diametru , p - žingsniu (angl. pitch) ir menčų skaičiumi. Propelerio modelyje dažnai naudojami skaičiai, kurių pirmasis nurodo diametrą, antrasis - žingsnį. Pvz. “Gemfan 5155 PC 3 Blade”, nurodo 5.1 colio diametrą, bei 5.5 colių žingsnį ir tai kad propeleris - su trimis mentimis. Kitas žymėjimo būdas, kiek intuityvesnis pvz. “HQProp 5X4.5X3V3” nurodo 5 colių diametrą, bei 4.5 colių žingsnį, bei kad propeleriai su 3 mentimis. V3 jei teisingai suprantu propelerio versiją.
Didesnis propelerio žingsnis: daugiau traukos, agresyvesnis valdymas, bei didesnės baterijos sąnaudos. Tada, mažesnis žingsnis: didesnis efektyvumas, švelnesnis valdymas, bei mažiau triukšmo. Freestyle dronai dažniauiai naudoja 3 menčių propelerius, nes jie suteikia gerą balansą tarp kontrolės ir efektyvumo.
Apskritai, kas yra žingnis propelerių kontekste? Tai kelias, kurį nukeliautų propeleris, kai jo mentis atliektų pilną apsisukimą ir nebūtų oro pasipriešinimo.
Propeleriai - dronų dalys, kurios lūžta dažniausiai. Dėl to, užsisakant juos - visada verta užsisakyti kelis papildomus komplektus. Tuo labiau, kad tai nėra brangi drono dalis.
Skrydžio valdiklis • FC
Pereikime prie elektronikos. Skrydžio valdiklis, dažniausiai vadinamas tiesiog FC (angl. Flight Controller) – tai drono „smegenys“. Tai pagrindinis kompiuteris, kuriame veikia programinė įranga, valdanti beveik visas drono sistemas. FC:
gauna signalus iš imtuvo;
apdoroja giroskopo informaciją;
skaičiuoja stabilizacijos algoritmus;
siunčia komandas ESC valdikliams;
koordinuoja visą drono veikimą realiu laiku.
Būtent FC leidžia dronui stabiliai ir tiksliai skristi. Juose dažniausiai naudojamos programinės įrangos:
Betaflight (populiariausias pasirinkimas tarp freestyle ir lenktyninių dronų);
INAV (pagrinde orientuotas į navigaciją ir skrydžius su GPS);
ArduPilot (labai pažangi platforma profersionaliems ir autonominiams projektams).
FC plokštėje dažniausiai rasime:
Procesorių (atlieka visus skaičiavimus);
Giroskopą (nustato FC, tuo pačiu ir drono, padėtį trimatėje erdvėje)
UART jungtis (tai jungtys, prie kurių jungiami/lituojami išoriniai moduliai (pvz. GPS, valdymo signalo imtuvas);
OSD sistemą (OSD - on screen display: sistema, kuri prideda papildomą informacijos sluoksnį ant kameros perduodamo vaizdo);
Blackbox atmintį (tai tiesiogine prasme analogija lėktuvo juodajai dėžęi - joje kaupiami skrydžio metu užfiksuoti sensorių duomenys, kuriuos vėliau su tam tikra programine įranga nagrinėjant, galima koreguoti drono parametrus)
Barometrą - fiksuodamas oro slėgį, gali nustatyti aukštį, kuriame yra dronas;
BEC maitinimo grandines - tai mini “transformatoriai”/įtampos reguliatoriai, keičiantys baterijos įtampą į žemesnę ir stabilesnę, kuri reikalinga prie UART jungčių jungiamiems moduliams (pvz. 5V ar 9V).
Mažesniuose dronuose neretai pasirenkamas AIO tipo FC. AIO - All in one. Tai FC, kuris savyje turi ir ESC. Tokiu būdu ant vienos plokštės sutalpinamos abiejų plokščių funkcijos.
Beje, FC pasirinkimą gali apriboti ir pasirinktas rėmas. Yra keletas standartinių matmenų kaip varžtais primontuoti FC prie rėmo. Visi matmenys milimetrais:
16 x 16;
20 x 20;
25.5 x 25.5;
30.5 x 30.5;
Kai kurie FC turi kelis montavimo matmenis.
Elektroninis greičio valdiklis • ESC
ESC (Electronic Speed Controller) valdo motorų darbą. ESC signalus gauna iš FC. Kai valdymo pulteliu nurodote kaip norite pasukti droną - signalas keliaujį į imtuvą drone, iš jo į FC, o FC apskaičiavęs kaip turi reaguoti kiekvienas motoras - nurodo, kuriam motorui ar motorams padidinti ar sumažinti tiekiamą galią. Kiekvienam motorui reikia atskiro ESC kanalo. Seniau dažnai būdavo naudojami keturi individualūs ESC, tačiau šiandien populiariausi – 4in1 ESC. Jie kompaktiškesni, lengvesni ir paprasčiau surenkami.
ESC svarbiausi parametrai: maksimali srovė (A), palaikoma baterijų įtampa ir jame naudojama programinė įranga. Pvz. 55A ESC reiškia, kad vienas kanalas gali tiekti iki 55 amperų srovės, t.y. Bendras srovės poreikis norint maksimaliai “apkrauti” motorus būtų 220A. Aišku, itin retai kada ESC verčiamas spausti gazą iki dugno - trumpais momentais agresyvaus skrydžio metu. Dėl didelių srovių ,ESC labai stipriai kaista, todėl svarbus geras aušinimas ir kokybiškas litavimas.
Naudojant baterijas su per didele įtampa - gali nepataisomai sugadinti ESC. Todel ESC dažniausiai derinamas prie dronui skirtos baterijos įtampos (4S, 6S ar 8S).
Video perdavimo sistema • VTX
VTX (Video Transmitter) perduoda vaizdą iš kameros į FPV akinius. Būtent ši sistema sukuria pilotui jausmą, lyg jis „sėdėtų drono viduje“. Šį kartą apie VTX tik trumpai, nes tai labai plati tema.
VTX sistemą sudaro: kamera, vaizdo siųstuvas, antena (dar į šią komandą būtų galima priskirti ir FPV akinius ar vaizdo imutvą). Jos būna arba analoginės arba skaitmeninės. Jos pasirinkimas labai priklauso nuo jau jūsų turimos įrangos. Analoginės pačios paprasčiausios - suderinus galima naudoti bet kokio gamintojo komponentus. Skaitmeninės visiškai kita istorija - kiekvienas skaitmeninės VTX gamintojas pririša naudotojus prie jų įrangos - pvz. su DJI O3 ar O4 suderinami tik DJI FPV akiniai (ir tai, skirtingiems modeliams gali reikti skirtingų FPV akinių). Kiti skaitmeninių VTX gamintojai: Walsknail, HDZero.
Aišku, čia derinimo mažiau - perkant skaitmeninę sistemą, nes komplektuojami visi komponentai ir nereikia sukti dėl jų galvos. Čia taip pat reikia nepamiršti, kad kai kurie rėmai būna išskirtinai pritaikyti pvz. DJI O4 sistemai. Beje, sau šiek tiek paprieštarausiu - populiarėja ganėtinai nauja atvirojo kodo Artlynk skaitmeninė sistema/protokolas. Jis dar nėra tiek pažengęs, kiek senųjų žaidėjų protokolai - tačiau dėl savo atvirumo turi vieną didžiulį pliusą - yra bent kelis kartus pigesnė.
VTX pasirinkimas nulemia: kokius FPV akinius galėsite naudoti, kokią vaizdo kokybę matysite, koks bus vaizdo vėlinimas skrydžio metu ir galiausiai - kiek kainuos visas drono gamybos projektas.
Imtuvas
Imtuvas (angl. Receiver arba RX) gauna signalus iš piloto valdymo pultelio ir perduoda juos skrydžio valdikliui (FC). Šiandien FPV pasaulyje praktiškai dominuoja ELRS (ExpressLRS) protokolas, kuris yra atvirojo kodo. Dėl savo atvirumo yra didžiulis imtuvių modelių pasirinkimas. ELRS alternatyva, kuri “valdė” FPV pasaulyje anksčiau - TBS Crossfire. Tačiau ji nėra atvirojo kodo, dėl to ir kaina dažniausiai didesnė. Tačiau vis dar ganėtinai populiari jei pagrindinis tikslas yra stabilumas ir long range skrydžiai. Nors sakoma, kad ELRS šiandien praktiškai jau pasivijo arba net aplenkė Crossfire daugelyje sričių.
Imtuvas dažniausiai būna labai mažas ir turi vieną ar dvi antenas.
ELRS imtuvai veikia: 2.4GHz ir 900 MHz dažnių ruožuose. TBS Crossfire tik 900Mhz.
Beje, idomus nuokrypis su DJI O3/O4 VTX sistemomis, kad naudojant jas galima atsisakyti imtuvo. Jo funkciją per SBUS jungtį (geltonas kabeliukas) atlieka VTX sistema. Tik čia paslėpta žvaigždutė, pasirinkus valdymui naudoti DJI VTX - teks naudoti ir DJI FPV pultelius.
GPS modulis
GPS modulis leidžia dronui nustatyti savo poziciją. Tai nėra būtinas komponentas drono projekte, todėl freestyle pilotai dažnai jo nenaudoja - skirtingai nei long-range ar cinematic.
GPS leidžia: matyti koordinates, matyti greitį, matyti atstumą, naudoti Rescue režimą.
Betaflight GPS Rescue nėra pilnas autopilotas – tai avarinė funkcija padedanti dronui grįžti piloto kryptimi praradus ryšį.
Modernūs GPS moduliai dažnai palaiko: GPS, Galileo, GLONASS, BeiDou.
Antenos
Antenos turi esminę įtaką ryšio kokybei. Net ir naudojant brangią elektroniką, prastai parinktos antenos gali stipriai pabloginti: veikimo nuotolį, signalo stabilumą, vaizdo kokybę, atsparumą trikdžiams (trikdžiai įprastas reiškinys, kai naudojami atvirieji dažniai).
FPV dronuose dažniausiai naudojamos: video antenos (VTX) ir valdymo sistemos antenos (RX).
Renkantis antenas reikia atsižvelgti į kitų komponentų naudojamus dažnius, projektuojamo drono dydį, bei būsimus drono skrydžius (freestyle, long range ar racing)
Baterija
Baterijos reikalauja atskiro įrašo, tad šį karta taip pat apie jas labai trumpai. FPV dronai dažniausiai naudoja: Li-ion, LiPo ar LiHV tipo baterijas.
Li-ion: efektyvumas ir long-range skrydžiai.
LiPo: daugiau galios ir agresyvesnis skrydžiai
LiHv: didesnė maksimali įtampa ir dar daugiau galios;
Baterija dažnai būna sunkiausia viso drono dalis, todėl jos pasirinkimas stipriai veikia:
skrydžio laiką;
valdymą;
svorio centrą.
Pabaigai
Iš pirmo žvilgsnio FPV drono konstrukcija gali atrodyti labai sudėtinga. Tačiau kai pradedi suprasti atskirų komponentų paskirtį – viskas stoja į savo vietas.
Ir būtent čia atsiranda vienas didžiausių savarankiškai surenkamų FPV dronų privalumų: tu ne tik „naudoji droną“, bet iš tikrųjų supranti kaip jis veikia.
P.S.
Gal jau ir pastebėjot, bet trūksta dar keleto dalykų, kurie būtini norint pakelti ir valdyti droną į orą. Tai
Jei yra imtuvas, tai turi būti ir siųstuvas. Arba kitaip Pultelis.
FPV akiniai
Jų specialiai nekėliau į sąrašą - nes artimiausi įrašai būtent apie juos.
Kontaktai
Turite klausimų ar norėtumėte patarimo? Parašykite :)
El. paštas
labas@dronudirbtuves.lt
© 2026. Visos teisės saugomos