Ультралегкие коптеры. Что это такое? И что за зубочистки (Toothpick)?

Эта статья должна помочь вам разобраться с ультралегкими коптерами также известными на западе как tookpicks — зубочистки. Можно купить одну из готовых моделей, а можно собрать самому. Ниже я покажу как выбрать наиболее подходящие компоненты, как настроить коптер и дам несколько советов, которые упростят жизнь.

Оригинал: Getting Started with Ultra-light Micro Quad (Toothpick)

Содержание

Что за зубочистки? (Toothpick Micro Quad)

Как я понимаю, «toothpick» или «зубочистка» — это микрокоптер с 2,5″ пропеллерами и весом до 60 грамм (без аккумулятора). Я также называю их ультралегкими микроквадриками (если вам не нравится название «зубочистка»).

Класс «зубочисток» появился благодаря KababFPV, они выпустили набор для самостоятельного апгрейда тинивупов, этот набор увеличивал размер рамы с 75 до 105 мм и позволял заменить 4х лопастные 40 мм винты на 65мм двухлопастные. Убиралась защита винтов. Этот простой апгрейд заметно улучшал характеристики коптера.

С тех пор зубочистки быстро эволюционируют, становясь всё мощнее и мощнее. Появились комплектующие специально для этого класса микродронов, есть даже готовые сборки.

Будущее FPV!?

Похоже, что ультралегкие коптеры становятся моими любимчиками. Думаю, они завоюют популярность т.к.:

  • они очень маленькие, но удивительно быстрые и верткие!
  • не такие опасные, как 5″ коптеры, некоторые модели даже легче 60 грамм (включая аккумулятор)
  • во многих странах можно летать без лицензии (т.к. вес очень маленький)
  • очень дешевая сборка, т.к. комплектующие, аккумуляторы и аксессуары дешевле, чем аналогичные для 5″ гоночных дронов

Сейчас есть и 3″ ультралегкие дроны, но я сфокусируюсь только на 2,5″ моделях, т.к. лично мне они больше нравятся, кроме того, они безопаснее при полетах в парках.

Готовые модели

Если вы только собираетесь начать летать на ультралегких коптерах, тогда лучше выбрать готовую модель (BNF). Не только из-за цены, но и из-за того, что не придется разбираться в комплектующих и их совместимости.

Вот топ лучших «зубочисток», которые я уже облетал.

Собираем свою зубочистку

Учитываем совместимость

Из-за того, что зубочистки появились как наборы для апгрейда, главной проблемой была совместимость, например, стек из ПК и регуляторов может не влезть в некоторые рамы, встречаются моторы с нестандартным креплением и т.д.

К сожалению, такая ситуация будет наблюдаться ещё какое-то время, пока всё не устаканится и не стандартизируется. Поэтому я и рекомендую в качестве первого коптера брать кит.

Если вы всё ещё хотите помучиться с выбором комплектующих и собрать коптер самостоятельно, то учтите, придется много читать и изучать. Ниже я дам список самых популярных деталей, чтобы вы могли с чего-то начать.

Выбираем «количество банок»

В первую очередь нужно решить какие аккумуляторы вы будете использовать. Обычно это 1S, 2S или 3S. Вот тут объясняется что значит «количество банок». Исходя из выбранного значения вы будете искать подходящие моторы, регуляторы скорости и учитывать взлетный вес коптера, включая аккумулятор (AUW — All Up Weight including Battery). Как пример:

  • 1S — макс. взлетный вес < 40 грамм
  • 2S — макс. взлетный вес < 80 грамм
  • 3S — макс. взлетный вес < 90 грамм

Сборки на однобаночных аккумуляторах самые лёгкие, по сути, это тинивупы. Не самые быстрые, но определенно самые тихие и больше других подходят для полетов в общественных местах. Трехбаночные модели заметно более мощные и более тяжелые. 2S не сильно отличаются от трехбаночных, т.к. используются одни и те же комплектующие, просто выбираются моторы с низким KV.

Если вы не знаете чего хотите, то я рекомендую коптеры на 3S LiPo аккумуляторах, это наиболее универсальные и прикольные коптеры 🙂 Можно летать быстро, а можно ограничить газ и летать медленно (англ). Чтобы не настраивать ограничения, можно использовать 2S аккумуляторы на коптерах предназначенных для 3S.

Если переживаете из-за безопасности, летайте на 1S, но учтите, что они хуже справляются с ветром, чем модели на 2S/3S.

Моторы

Вот несколько рекомендаций по выбору мотора:

  • Диаметр вала: 1,5 мм
  • Монтажные отверстия с резьбой M2 и расстоянием между ними 9 х 9 мм (убедитесь, что этот формат совместим с выбранной рамой)
  • (необязательно) будет хорошо, если на моторе будут отверстия для крепления винтов

Ниже общие рекомендации, которым я следую при выборе размера и KV моторов. Вот статья про то, что такое размер мотора и что такое KV.

  • 1S: 0803/0804 11000-19000KV
  • 2S: 1102/1103 8000-12000KV
  • 3S: 1102/1103/1104 7000-9000KV

Эти параметры подойдут, но с условием, что вы используете двухлопастные пропеллеры диаметром 65 мм. Если хотите использовать другие пропы, тогда придется выбирать моторы с другим числом оборотов на вольт. Ниже объясню подробнее.

Более крупные моторы, типа 1106, 1108, 12XX, 13XX (и даже 14XX) тоже можно использовать. Они дают бОльшую тягу и работают с винтами с большим шагом, но при этом их вес больше. Нет ничего плохого в том, чтобы использовать крупные моторы, однако главная фишка зубочисток — крайне малый вес. Если вес вам не важен, тогда вы просто строите еще один коптер, но не зубочистку 🙂

Ниже список самых популярных моторов. Дайте знать в комментариях если я что-то пропустил.

1102, 1103, 1104

Самые легкие модели используют моторы 1102 или 1103 в паре с 65 мм двухлопастными винтами.

1105, 1106, 1108

Для более крупных 3″ винтов или для 2,5″ трехлопастных:

Пропеллеры

У наших моторов вал имеет диаметр 1,5 мм, так что выбираем винты, которые просто натягиваются на вал; только убедитесь, что они рассчитаны на вал диаметром именно 1,5 мм. Конечно, можно рассверлить отверстие, но при этом сложно сделать это точно и аккуратно, т.е. пропеллер не будет сбалансирован.

Мелкие коптеры очень привередливы к пропеллерам. Один и тот же проп. может офигенно работать на какой-то модели, но ужасно — на другой. Лучшее что можно сделать — купить несколько разных и попробовать. Если ваш бюджет этого не позволяет, тогда берите то, что я советую ниже.

65мм, двухлопастные

См. подробное сравнение разных моделей разных производителей (англ).

2,5″, трехлопастные

Чтобы уверенно раскрутить эти тяжелые пропы, лучше всего использовать довольно крупные моторы, а KV должно быть меньше на 2000 — 3000, чем для 65 мм двухлопастных. Например, 1106 6000KV для сборки на 3S или 8000KV для 2S.

LiPo аккумулятор

Чтобы добиться нормальных лётных характеристик, попробуйте выбрать такой аккумулятор, чтобы общий вес не превышал определенного значения. Ориентиры такие:

  • 3S 300mAh – 450mAh (макс. вес < 90 грамм)
  • 2S 450mAh – 600mAh (макс. вес < 80 грамм)
  • 1S 450mAh – 600mAh (макс. вес < 50 грамм)

Я уже протестировал кучу 2S и 3S аккумуляторов, так что теперь вы знаете какие хорошие, а какие — не очень.

Рама

При выборе рамы учтите несколько моментов:

  • нужно убедиться, что легкая рама не слишком хрупкая — средний вес включая канопу примерно 10 грамм
  • какой размер камер поддерживается? «все в одном» или нано (14х14 мм)?
  • какой полетный контроллер: 16 х 16 или 20 х 20 или ПК для вупов?
  • как крепятся моторы? обычно M2 с шагом 9 х 9 мм, но ещё раз проверьте описание моторов

Есть куча кастомных рам и бесконечное число каноп, распечатываемых на принтере.

Чтобы обозначить направление поисков, покажу несколько популярных моделей:

  • Kabab toothpick — GetFPV — разработан kabab, замечу, что тут только карбоновая часть, без напечатанной канопы
  • FullSpeed Toothpick (Banggood | AliExpress) — очень нравится эта рама, доступная цена, прочная, совместима с двумя типами ПК (16х16 и 20х20), не подходит для ПК для tinywhoop
  • Sailfly-X — Banggood — возможно это самая дешевая рама, мне она нравится, т.к. поддерживает все типы полётников (для вупов, 16х16 и 20х20). Однако, при установке ПК 20х20, его придется ставить под канопой, а не на карбоновую часть, это может сказаться на надежности
  • URUAV — Banggood | AliExpress
  • RedDevil — Banggood | AliExpress
  • Velociraptor VCT-1 — Banggood | AliExpress
  • ZJWRC-110X — Banggood | AliExpress

Полетный контроллер и регуляторы

Что касается полетных контроллеров и регуляторов для микрокоптеров, то есть всего два типа: платы «все-в-одном» (AIO) и стек ПК + регуляторы.

AIO платы — это по сути полетники для коллекторных вупов. Они называются AIO, потому что на одной плате размещен и полетный контроллер и регуляторы и, иногда, приемник. Высота такой платы очень маленькая, а у регуляторов не сильно большой максимальный ток, недостаток — довольно большой размер.

Стек же состоит из нескольких отдельных плат: ПК, регуляторы и, иногда, ещё видео передатчик. Два основных форм-фактора — 16 х 16 мм и 20 х 20 мм (расстояние между монтажными отверстиями).

Стек проще ремонтировать, можно заменить одну плату, а не всю электронику целиком. Однако стек занимает больше места по вертикали, так что убедитесь, что он совместим с рамой. На мой взгляд нет особого смысла брать стек 20 х 20, когда есть 16 х 16 с тем же функционалом.

Вот несколько популярных стеков:

Я уже сравнивал несколько популярных плат «все в одном», вот эти подойдут для зубочисток:

Приемник

Если в полётный контроллер приёмник не встроен, тогда придется купить его отдельно и припаять. Выбирайте самый маленький и легкий. Вот несколько хороших вариантов для аппаратуры Frsky:

  • XM или XM+ (Banggood | AliExpress) — рекомендую его, маленький, дешевый, хороший радиус приема
  • R-XSR (GetFPV | Banggood | AliExpress) — возможно крупноват для мелких дронов, но у него есть телеметрия

Я настоятельно рекомендую обновить прошивку приемников и использовать протокол FPort, это позволит передавать сигналы управления и телеметрию по одному проводу.

Crossfire Nano тоже отличный вариант, если вы используете TBS Crossfire (англ).

Курсовая FPV камера и видеопередатчик

У камер «все в одном» (AIO) есть встроенный видеопередатчик, их часто используют в тинивупах и других микроквадриках. Однако, качество видео и динамический диапазон хуже, чем у обычных камер. Кроме того, видеопередатчики таких наборов обычно имеют мощность всего 25 мВт, т.е. небольшой радиус работы.

Если вам нужен низкопрофильный вариант, доступный по цене и удобный в использовании, тогда читайте сравнение разных камер в этой статье.

Мне больше по душе камеры отдельно от видеопередатчиков. Да, это более дорогой вариант и вес выше, но такие комплектующие дают более качественную картинку, увеличенный радиус и больше впечатлений.

Курсовые FPV камеры:

Видеопередатчики:

  • TBS Unify Pro32 Nano (GetFPV) — самый мелкий, можно подключать к LiPo аккумулятору, дорогой, но качественный
  • Eachine Nano VTX (Banggood) — второй по размерам, бюджетный
  • Eachine VTX03S (Banggood | AliExpress) — дешевый, немного крупнее
  • Eachine VTX02 (Banggood | AliExpress) — самый дешевый, но вполне нормальный

Убедитесь, что мощности BEC на полетном контроллере хватит для питания видеопередатчика, если не хватает, тогда выбирайте видеопередатчик, который можно подключить напрямую к аккумулятору.

Все вышеуказанные модели идут в комплекте с антеннами, но если нужна замена, то вот хорошие варианты:

  • Micro AXII (RDQ | AliExpress) — с круговой поляризацией
  • Lumenier Micro Dipole (GetFPV) — линейная поляризация

HD камера на зубочистке?

Да, есть возможность записывать 1080p видео. Я уже тестировал 10 граммовую Runcam Split 3 Nano, при замене обычной курсовой камеры вес увеличивается примерно на 6-7 грамм.

Полезные аксессуары

Для аккумуляторов

Мелкие пищалки

Удлинение проводов от моторов

Советы по сборке

Несколько советов и хитростей, которые могут быть вам полезны при сборке зубочисток.

Добавляем Low-ESR конденсатор

Как и у более крупных 5″ коптеров, бывает необходимо поставить Low-ESR конденсатор. Он поможет убрать помехи на видео, и защитит электронику от скачков напряжения. Просто припаяйте его на вход питания.

Я считаю, что конденсатор нужно ставить только на коптеры с 3S питанием. Чтобы конденсатор эффективно работал, нужно убедиться, что у него низкое сопротивление (Low-ESR), вот подходящие:

Разъем на аккумуляторе и толщина проводов

Если напряжение 2S или выше, то используйте XT30 вместо мелкого JST-PH2. У XT30 меньше сопротивление, что хорошо сказывается на летных характеристиках.

Используйте провода калибром 20AWG. Можно и толще, но имхо смысла в этом нет.

Притягивайте провода, идущие к аккумулятору стяжкой к раме, чтобы избежать нагрузки на контактные площадки.

Как не потерять пропеллеры?

Новые пропы от нормальных производителей просто так не соскакивают, но есть несколько советов если всё же они разболтались.

Капните каплю клея E6000 или суперклея в отверстие винта. E6000 сохнет сутки, но лучше использовать именно его, т.к. будет проще ставить/снимать винт.

Кто-то использует зубную нить, в этом случае не нужно ждать засыхания клея. Отрежьте кусочек, засуньте один конец в отверстие в пропеллере и установите его на мотор, торчащий остаток нитки обрежьте.

Как снять винты?

Я обычно пользуюсь ножницами.

Крепление моторов

Да, это мелкие коптеры, а вибраций тут меньше, чем у 5″ моделей, но все равно лучше зафиксировать винты крепления моторов фиксатором резьбы (loctite).

Кое-кто использует 2-3 винтика вместо четырех, чтобы сэкономить вес, поступайте также, только если используете фиксатор.

Не используйте разъемы для подключения моторов

По возможности старайтесь припаивать провода прямо к регуляторам, и не используйте разъемы. Да, разъемы — это удобно, но они же могут стать бутылочным горлышком и ограничить ток к мотору.

Резинка вместо ремешка для аккумулятора

Резинка не только экономит вес, но и иногда держит лучше.

Ставим пищалку

Я считаю, что пищалка должна стоять на всех коптерах. Весит меньше грамма, но однажды может спасти коптер.

Способы увеличения радиуса приема видеосигнала

  • Используйте антенны с круговой поляризацией (типа Micro AXII)
  • Ставьте антенну под углом 45 градусов к горизонту, убедитесь, что ничего не блокирует сигнал с антенны (канопа, карбоновые детали)
  • Используйте выходную мощность 200 мВт

История изменений

  • июнь 2019 — первая версия статьи
  • август 2019 — добавлена секция с рекомендованными компонентами
  • октябрь 2019 — обновлен список рекомендаций (едва успеваю за появлением новых комплектующих)

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.