В этом выпуске мы органично закрываем вопрос выбора компонентов летающих и переходим к наземным

Ранее в этой серии

1. Начало.

2. Аппаратура.

3. Дрон.

4. Рама.

5. Моторы.

6. Регуляторы.

7. Полётный контроллер.

8. Камера.

9. Видеопередатчик.

Аккумулятор или батарея питает всю электронику на борту. По весу аккум сравним с остальным дроном, поэтому от него зависят лётные характеристики квада. А от ёмкости зависит время полёта, но чем больше ёмкость, тем тяжелее, поэтому для квада определённого размера и динамики подходит достаточно небольшой диапазон ёмкостей аккумулятора. В нашем случае это 1300 - 1600 мАч. Меньше будет летать мало, больше - медленно. При этом 5 минут динамичных полётов - это норма, или 10 минут "блинчиком". Сразу становится ясно, что одним аккумулятором не обойтись, для оправдания выхода на улицу со всем барахлом нужно хотя бы минут 20 полётов, то есть 4 аккума. Бренды Tattu, GNB, Ovonic, CNHL делают хорошие аккумы.

Дешёвые от дорогих будут отличаться соотношение ёмкости на вес, внутренним сопротивлением и ресурсом, поэтому я не рекомендую экспериментировать. Напомню, у нас литий-полимерные (LiPo) четырёх-ячеечные батареи (4S).

Крепится аккумулятор к раме лямкой. Лучше прошитая, с прорезиненной поверхностью и металлической пряжкой. Дешёвые Eachine рвутся при первом краше. Обесточенный квад искать в поле гораздо веселее, чем тот который пищит и вещает картинку, так что качество лямки иногда может быть решающим фактором.

И ещё важная информация: запасённой энергии в одной батарее достаточно, чтобы устроить пожар; литий очень тяжело тушить - ему для горения не нужен кислород. Следите за состоянием батарей, храните в пожаробезопасном месте, избавляйтесь (желательно экологично) от всех сомнительных экземпляров не раздумывая.

Далее будет лекция об особенностях литий-полимерных батарей, это важно для пожаробезопасности, тут сокращений для новичков не будет:

Дело в том, что для LiPo вредно:

1. Разряжаться током выше номинального.

2. Заряжаться током выше номинального.

3. Заряжаться до напряжения выше максимального (не только вредно, но и опасно).

4. Разряжаться ниже 3.3В на ячейку.

5. Лежать полностью заряженным.

6. Лежать полностью разряженным.

7. Плюс, если ячейки заряжены неодинаково, то в процессе использования мы можем просадить одну ячейку ниже 3.3В.

Внутри батареи нет умной электроники, чтобы за этим следить, потому что нам важен вес и обычно нам важнее вернуть весь квад, чем сохранить батарею (в случае переразряда).

LiPo ячейка имеет максимальное напряжение и номинальное. Допустим мы зарядили батарею правильно до конца - это до напряжения 4.2В (сейчас для простоты возьмём одну ячейку, а не 4 как в нашей батареи). Если разряжать её неизменным током, то напряжение быстро упадёт до 3.7В, большую часть работы напряжение будет 3.7В, а под конец резко начнёт падать до нуля, где 3.3В наш критический уровень, ниже него батарея деградирует. Так вот 4.2В - это максимальное напряжение, а 3.7В - номинальное.

Есть ячейки другого типа - High Voltage (HV), там значение номинального напряжения 3.8В, а максимального 4.35В.

Типичная батарея выглядит так:

Указана ёмкость (1550мАч), ток разряда (120C о нём ниже) и мелко количество ячеек (4 cells), номинально напряжение всей батареи (4*3.7=14.8В) и ёмкость в Вт*ч, как и положено нормальной батарее (22.94 Вт*ч), нам пока это не важно.

Выходят два разъёма, силовой, и балансирный (видно плохо, белый с маленьким красным проводом).

Стандарт разъёма - XT60, батареи с другим разъёмом могут тоже подойти по параметрам, но, видимо, созданы для других задач и их лучше не брать (перепаивать разъём у батареи занятие не самое расслабляющее).

Максимальный ток разряда и заряда принято обозначать в единицах 'C' - это capacity, ёмкость. То есть ток в "1С" для батареи ёмкостью 1550мАч будет равен 1550мА. Максимальный ток разряда батареи на картинке 120C, то есть 120С*1550мАч=186А. Если разделить 186А на 4 регулятора, получится 46,5A. То есть при полной нагрузке на все моторы, независимо от моторов и пропов, на каждый регулятор придётся по 46,5А - это к пройденному вопросу о мощности регуляторов. Хорошая батарея может спалить плохие регуляторы.

Теперь с этими знаниями по вышеупомянутым пунктам подробно:

1. Перебор по току разряда вызывает нагрев и деградацию батареи - это опасно, ток разряда в 70C я бы взял за минимум, но тут больше не на цифры нужно смотреть, а на бренд.

2. Стандартным током заряда считается 1С, то есть нашу батарею безопасно заряжать током 1.55А, времени это займёт ровно час. Получается любую LiPo батарею заряжать безопасным током в 1С ровно час. В спецификациях часто пишут, что ток заряда может быть больше, например 2-3С, таким образом мы сокращаем время заряда до 30-15 минут. Отмечу, что это требует от зарядника соответствующего тока. Я все свои аккумы заряжаю током 1С, дальше для этого будут причины. Перебор по току заряду - нагрев и все вытекающие последствия.

3. Тут всё просто, зарядник должен правильно выполнять цикл заряда и прекращать при правильном напряжении.

4. Отследить напряжение разряда - задача пилота, поэтому у нас в очках должно быть напряжение батареи и настроенные оповещения, дальние миссии должны планироваться уже со знанием дела. Если квад упал из-за разряда батареи, всё - батарее хана. Она не будет больше выдавать максимум своих возможностей, будет греться и сильнее проседать под нагрузкой.

5 и 6. Лежать полностью заряженной батарее вредно, она теряет ёмкость, лежать полностью разряженной вредно из-за того, что напряжение может упасть ниже 3.3В и батарея деградирует. Безопасное состояние хранения - заряженной на 80%, или при напряжении 3.8В. Такой режим заряда\разряда есть у хорошего зарядника. Полетали и знаем, что в следующий раз выберемся через месяц? Батареи в режим хранения.

7. Выравнивание напряжений ячеек происходит тоже программой зарядника и для этого используется балансирный разъём.

Теперь совсем не сложно понять, почему нам нужен специализированный зарядник для LiPo батарей.

Посчитаем сколько ватт нам нужно от зарядника, чтобы зарядить наши 4 батареи безопасно. Если мы их будем заряжать друг за другом, то справимся за 4 часа и нужно нам будет 1.55А*4.2В*4 (ток заряда * напряжение ячейки * количество ячеек ) = 26Вт. Но можно использовать плату параллельной зарядки и увеличив ток (и мощность) в 4 раза уменьшить время заряда во столько же. Теперь мы заряжаем час но требуется нам уже 104Вт. Если мы хотим летать не 20, а 40 минут, то нам нужно 8 батарей и без платы параллельной зарядки и мощного зарядного устройства нам придётся стоять на вахте у зарядника 8 часов. Либо повышать ток заряда до 2С и более, что может сказываться на ресурсе батарей.

Самое смешное, что на зарядных устройствах хоть и указывается максимальная мощность, большинство из них работает не от розетки, а от источника постоянного тока (блока питания) и его покупать нужно отдельно.

Итак мы пришли к выводу, что нам нужно три вещи, зарядное устройство, блок питания к нему и плата параллельной зарядки.

Начнём с простого, платы параллельной зарядки:

Она из себя ничего сложнее чем разъёмы соединённые проводниками не представляет, там нет никакой электроники. Есть дорогие версии со светодиодами и восстанавливающимися предохранителями, но сути это не меняет. Хотя я бы прозвонил дешёвый экземпляр для верности. И Т-разъём (красный на картинке) либо выпаять, либо заглушить крышкой нужно сразу. Если подключены в параллель шесть заряженных батарей, при его случайном замыкании ток будет 186А*6=1116А. Хотел сравнить с током сварки, но выяснилось, что там 100А - это максимум.

Параллельно заряжать можно батареи одного номинального напряжения и разной ёмкости. При этом фактическое напряжение батарей должно быть одинаково, плюс-минус 0.1В. Иначе повредим батарею. Как обычно за подробностями о параллельной зарядке пишите в телегу ch347 (CHEAT:), тема очень тонкая и подходить нужно с головой.

Зарядное устройство. Очень популярна была модель Imax B6, одна из первых универсальных и недорогих зарядок. У неё слишком маленькая мощность и очень небольшой ток балансировки (значение, которое почти никто не указывает) из-за этого заканчивает заряд она гораздо позже часа. Компания ISDT делает широкий ассортимент зарядок под наши нужды и есть модели с блоком питания. Как мы выяснили для 20 минут полёта нам нужно 100Вт зарядки, поэтому я бы рассматривал зарядки от 500Вт, этого точно хватит надолго.

Только нужно внимательно читать спецификации, например у ISDT 608AC в комплекте блок питания на 60Вт (несерьёзно) но сама зарядка тянет 200Вт. Смысл блока питания только в портативности, брать с собой проще маломощный блок.

Также входное напряжение зарядки может быть в широком диапазоне например у ISDT Air8 на вход можно подать от 10 до 34 вольт и блок питания лучше брать с напряжением ближе к верхнему пределу на 24В или 30В.

Многоканальная зарядка нам не нужна, когда в ней возникнет необходимость, вы уже будете знать всё лучше меня.

Блок питания может быть вообще любой. Если знаете, как заставить выдавать напряжение компьютерный блок питания без материнской платы, то можно использовать и его. Главное это три вещи: напряжение в пределах допустимого входного для зарядки, максимальный ток (и мощность) слегка перекрывающая заявленную мощность зарядки и разъём XT60 на выходе (или паяем сами). Продают даже б\у блоки питания от серверов HP, сразу с перемычкой для простого запуска и припаянным разъёмом XT60.

Следующая серия - очки.

Напоминаю, что это серия постов о том, как научиться летать фристайл на квадрокоптере. В моём самом первом посте есть примеры видео фристайла, крутите вниз. Чтобы летать мы соберём квад сами, а чтобы собрать, покупаем правильные компоненты. Cегодня рассматриваем курсовую камеру.

Ранее в этой серии:

1. Начало.

2. Аппаратура.

3. Дрон.

4. Рама.

5. Моторы.

6. Регуляторы.

7. Полётный контроллер.

Камера формирует изображение, по которому мы будем летать. Качество этого изображения в аналоговом стандарте не самое хорошее, гораздо лучше качество в цифровом стандарте фирмы DJI. На "цифру", возможно, даже перешло большинство фристайл пилотов и если вас не смущают дополнительные расходы и хочется качественной картинки (720p если быть конкретным), то DJI - ваш выбор. Я готов консультировать в телеге (ch347 - CHEAT:) по этой системе, но в гайде собирать мы будем аналог (в смысле аналоговый сигнал, а не подобие), для разумной минимизации расходов. С нашим рублём я и сам посматриваю в сторону DJI, останавливает только движуха у конкурентов, точнее их наличие, наконец.

Выбрать камеру немного проще чем остальное железо, так как достойные камеры делают только 3 фирмы: Runcam, Foxeer и Caddx.

Все упоминания разрешения в спецификациях можно смело игнорировать, стандарт передачи даст нам фиксированное разрешение на любой камере.

Есть отдельный тип камер - с возможностью записи в высоком разрешении, то есть помимо основной функции передачи изображения стандартного качества на видеопередатчик (через полётник, как мы помним), та же камера в высоком разрешении (от FullHD до 4K) записывает на флешку видеофайл, для этого с камерой идёт плата (а то и две) стандарта 30x30 которая крепится в стэк (пример: Runcam Split).

Есть варианты с таким же функционалом, но с двумя объективами отдельно, под стандартное и высокое качество (пример: Caddx Tarsier).

Эти варианты мы рассматривать не будем в гайде, все их плюсы и минусы в телеге расскажу интересующимся.

Камеры отличаются размерами:

Некоторые 5 дюймовые рамы могут быть рассчитаны на размер камеры mini и меньше, на это нужно обратить внимание при покупке. Обычно в комплекте с маленькой камерой идёт адаптер на больший размер.

После размера нужно определиться с соотношением сторон изображения, это 4:3, 16:9 или настраиваемый. Тот же параметр будет при выборе очков, и будут доступны те же три варианта. Если камера и очки с разными соотношениями, картинка будет искажена (сжата или растянута).

Можно зайти на официальные сайты производителей и увидеть свежие модели камер, из них и выбирать. Камера может иметь функцию управления по UART, если есть, будет неплохо, нет - переживём. Угол обзора выбирать не придётся, у всех современных камер он годится. Runcam Phoenix 2 Joshua Edition, к примеру, отвечает всем требованиям (размер micro, соотношение настраивается, UART есть).

Отличия дорогих от дешёвых не привожу, так как у этих трёх фирм жёсткая конкуренция как по качеству, так и по цене и вы получите ровно то, за что заплатили.

Получилось коротко, поэтому добавлю несколько слов про приёмник, эта тема точно на пост не потянет.

Приёмник конвертирует команды полученные от аппаратуры по радио в сигналы по проводам полётнику.

Так как мы решили использовать ExpressLRS, выбор приёмников у нас невелик, главное чтобы была внешняя антенна и частота совместимая с нашей аппаратурой - 2.4ГГц. Это модели Happymodel EP1, BetaFPV Nano и Matek R24D аж с двумя антеннами. Есть ещё noname приёмники дешевле, очень возможно, что они вполне рабочие, так как спецификации стандарта открыты.

Следующая серия - видеопередатчик.

Ранее в этой серии:

1. Начало.

2. Аппаратура.

3. Дрон.

4. Рама.

5. Моторы.

6. Регуляторы.

Полётный контроллер - основной вычислительный центр квада. Имеет обычно на борту: микроконтроллер, акселерометр и гироскоп (разные вещи, без акселерометра можно летать акро) и, иногда, барометр; схему OSD (on screen display), несколько интерфейсов UART и I2C, USB разъём (сейчас Type-C потихоньку вытесняет microUSB), слот для microSD карты, светодиоды и кнопки.

Поехали подробно:

1. Микроконтроллер. Историю опустим, сейчас типичный полётник имеет контроллер фирмы STMicroelectronics семейства F4 или F7, всё остальное либо неактуально, либо несовместимо с прошивкой Betaflight, либо нетипично. Понятноe дело контроллеры различаются тактовой частотой, памятью и прочими фичами. Нам важно знать лишь то, что на процессорах F4 и F7 доступен полный функционал Betaflight. До кризиса микроэлектроники я не видел особой разницы в цене и покупал исключительно F7 полётники. Ну и для ясности картины о маркировке: в семейство F4 входят процессоры F405 и F411, в семейство F7 - F722, F745 и F765.

Скорей всего мощный процессор важен, если мы навесим GPS, гирлянду адресуемых светодиодов, настроим сложные фильтры и захотим летать по точкам; в нашем же деле процессор сгодится любой.

Прошивка на которой всё это работает называется Betaflight и слово "бета" вас не должно вводить в заблуждение - это очень стабильный, долго и уверенно развивающийся и хорошо тестирующийся open-source проект, ни разу я не натыкался на ошибки в прошивке. Прошит контроллер будет с завода, а вот версию желательно будет обновить на свежий релиз, но это в посте о Betaflight.

2. Акселерометр и гироскоп. Разницу, пожалуйста, загуглите, но нам, для чистого акро акселерометр не нужен, но стаб режим для подстраховки неплохо бы иметь. Гироскопов же может быть даже два; одно время два чипа соревновались друг с другом и в некоторые полётники их ставили оба - это тонкости, нам ни к чему. Барометр вычисляет высоту и нам он тоже не нужен, но если есть - переживём.

3. OSD (экранная информация). Через этот чип подключается камера к видеопередатчику. То есть картинка с камеры идёт на полётник, там к этой картинке OSD подрисовывает буквы и цифры (параметры которые нам важно видеть в очках: напряжение батареи, расход батареи, вплоть до авиагоризонта) и далее картинка с параметрами передаётся на видеопередатчик чтобы вещать нам в очки. Настроек море, в посте про Betaflight будут подробности.

4. Интерфейсы UART (и реже I2C). Они используются для общения полётного контроллера с другими внешними устройствами. У нас такими устройствами будут в первую очередь приёмник, с него приходят команды от пульта. Потом видеопередатчик, мы сможем с пульта менять настройки видеопередатчика: канал вещания (частоту) и мощность. И некоторые камеры также могут настраиваться по UART, обычно предлагают обширное меню настройки картинки и отображения доп. информации. Для нашего дела этих интерфейсов будет всегда достаточное количество на полётнике, считать и подбирать не придётся.

5. По USB разъёму у нас происходит подключение к компьютеру (или телефону) для настройки и перепрошивки Betaflight. Без этого мы не сможем настроить квад.

6. Слот для карты, если он есть, позволяет записывать в текстовый файл логи полёта с огромным количеством информации. Есть программы позволяющие на основе логов выдать распределение резонансных частот вашего квада по спектру. Есть софт для стабилизации видео, который в качестве источника стабилизации берёт данные гироскопа. Или просто, если хотите добавить к вашему видео картинку с положением стиков, есть плагины к видеоредактору, позволяющие это сделать, дай только логи. Если слота под microSD карту нет, это не значит, что логи не снять, на борту может быть чип памяти, а логи сливаются по USB.

7. Светодиоды состояния, и кнопка принудительного режима прошивки обычно используются мало, только при отладке проблем.

Основной же работой полётника будет: смотреть на данные с пульта (через приёмник), потом на данные с гироскопа, а в современном конфиге и на данные с моторов (через регуляторы) и, фильтруя наши дрожащие пальцы, порывы ветра, кривые пропы и вибрацию от открутившегося винта рамы, отправлять команды на моторы так, чтобы квад занял положение, которое мы имели ввиду. И это не преувеличение, фильтры современной прошивки эффективно могут распознавать и противостоять широкому диапазону шума во входных данных.

Дорогой полётник от дешёвого может отличаться:

1. Качеством комплектующих и пайки.

2. Комплектацией. Могут быть в комплекте шлейфы для ESC, USB кабель, провода. Практически в любой комплектации будут силиконовые виброгасящие вставки, без них квад летать будет очень плохо. Может быть в комплекте карточка с распиновкой, но в любом случае она будет в интернете.

3. Качеством маркировки. На хорошем контроллере может быть всё написано так, что за распиновкой лезть не придётся.

4. Качеством и удобством площадок для пайки. Маленькие площадки в несколько рядов тяжелее паять, чем крупные со сквозными отверстиями. И сорвать такую площадку сложнее.

Отдельно про форм-фактор.

Есть так называемые AIO (all-in-one, всё в одном) полётники и за свою историю развития значение этого "all" менялось: по началу в "all" помимо полётника входила PDB (power distibution board, плата распределения питания) и полётники выглядели так:

то есть имели на борту батарейный вход (две самые крупные металлические площадки с плюсом и минусом с краю) и удобные площадки для подключения питания отдельных регуляторов (вторые по размеру квадратные площадки у каждого углового отверстия).

А потом миниатюризация позволила впихнуть на плату регулятор 4-в-1, и полётник стал выглядеть так:

То есть помимо входа для батареи, на плате есть сами регуляторы и 12 площадок для подключения моторов (на двух гранях, по шесть с каждой стороны). С такой платой весь ваш стэк - это одна плата. Минусы такого решения: менять всё, если что-то одно сгорело, температурный баланс часто не самый лучший и выход из строя из-за перегрева более вероятен, ну и как видно, при монтажных отверстиях 30x30, сама плата далеко выходит за эти пределы и это может стать неприятным сюрпризом на некоторых рамах, плюс компоновка идёт по бороде, если по бокам у нас моторы, то USB разъём гарантировано похоронен внутри рамы без удобного доступа. Короче, у нас батарейные площадки будут на регуляторе 4-в-1, соответственно на полётнике их быть не должно.

Дешёвыми были полётники JHEMCU, но толи всё подорожало, толи они в "премиум" подались. Фирмы Matek, Holybro, Betaflight, Diatone с серией Mamba, IFlight и Foxeer делают годные полётники. Легко спутать контроллер предназначенный для крыльев и самолётов, но его обычно отличает гребёнка из стандартных пинов для сервоприводов на контроллере или в комплекте; или слово wing в названии.

Сочетание полётного контроллера и регулятора 4-в-1 называют стэк (stack, стопка). Точнее всё, что уместилось в одну стопку можно назвать стэком, но продают под этим названием обычно полётник+регулятор. Выглядит так:

Плюсы такого выбора - во-первых: в комплекте винты, гайки и проставки чтобы всё это вставало с нужным зазором при минимальной высоте, во-вторых: стопроцентно работающий шлейф между полётником и регулятором в комплекте. Почему это проблема? Да потому что никакого стандарта распиновки разъёма регулятора нет, и количество и порядок контактов может не совпадать у шлейфа из комплекта регулятора и ответного разъёма на полётнике (шлейф хорошо виден на картинке). Однако на всех полётниках и на некоторых регуляторах есть отдельные площадки для пайки проводов из шлейфа, так что в любом случае регулятор и полётник можно "поженить". Обычно составляющие конкретной модели стэка есть в продаже по отдельности.

Следующая серия - камера.