新手入门四轴制作(硬件篇)

走近无人机2019-06-13 18:28:56

引言:本文旨在引导新手入门。

一、要制作四轴需要准备的零件和辅助设备

1、飞控2、控器,3、电调(4个),4、电机(4个)5、螺旋桨(2对)6、锂电池,7、分电板,8、机架,9、平衡充,10、螺丝、螺丝胶,11、电烙铁、焊锡,12、常用扳手,13、热缩管,14、3M胶,15、电脑

二、整体分析


总体连接图

2.1、控制原理

飞控通过接收机接收遥控器发送的遥控信号,经过飞控程序处理后,通过电调控制各个电机的转速,从而达到控制飞行器动作的目的。

2.2、飞控

飞控即飞行控制系统是飞机的大脑,无人机在飞行过程中,利用自动控制系统,能够对飞行器的构形、飞行姿态和运动参数实施控制,其载有加速度计、陀螺仪、气压计、罗盘等传感器。由它来控制各个电机的转速进而控制飞机的姿态,加上GPS可完成定高定点返航等功能。

2.3、遥控器

遥控器模式常用的有美国手和日本手 ,遥控器上油门的位置在左边是美国手,右边是日本手。个人觉得美国手比较符合认知规律。美国手(左边遥杆:上下控制油门,左右控制方向;右边遥杆:上下控制前进后退,左右控制左右移动)日本手(左遥杆:上下控制前进后退,左右控制方向;右遥杆:上下控制控制油门,左右控制左右移动)。

2.4、电调

 动力电机的调速系统成为电调,全称电子调速器(Electronic Speed Controller,简称ESC),它根据控制信号调节电动机的转速。

     根据动力电机不同可分为无刷调和有刷电调,无刷电调控制无刷电机,有刷电调控制有刷电机。


无刷电调有三根电源输出线

 有刷电调有两根电源输出线

    无刷电调输入是直流,可以接稳压电源或锂电池。输出是三相交流,直接与电机的三相输入端相连。

选择电调时要注意电调与电机匹配,一般根据额定载荷下通过单个电机的最大电流选择电调。

2.5、电机

无人机上用的电机一般分为有刷电机和无刷电机,有刷电机一般用的微型航模上比如空心杯电机,目前无人机上的电机大部分用的都是无刷电机。

无刷电机通过三相交流电产生一个旋转磁场驱动转子转动,通过pwm控制速度。小体积、高效率和稳态转速误差小等特点,无刷电机要配合电子调速器(电调)使用。

2.6、桨

螺旋桨, 将电机转动功率转化为推进力或升力。螺旋桨高速转动时,由于桨叶特殊的机构,会在桨上下面形成一个压力差,产生一个向上的拉力,螺旋桨有两个重要的参数,桨直径和桨螺距,单位均为英寸。比如8060桨,代表桨直径是8英寸。即8*2.54=20.32cm。螺距则为6英寸。桨分正桨和逆桨,安装时正桨安装在顺时针旋转的电机上,逆桨安装在逆时针旋转的电机上,怎么区分正逆桨呐?具体方法很多,这里简单说个方法,桨正确安装在电机上,顺时针旋转桨叶,产生向下风力的是正桨,逆时针旋转桨叶,产生向下风力的是反桨,

2.7、电池

无人机上用的电池一般是高倍率锂聚合物电池。电池上几S代表什么呐?     几S即为几片电池串联,例如20000mAh 6s 25c就是6片20000mAh的电池串联。一片电池多少伏呐?一片电池额定电压3.7V,充满电压4.2v,电池上几C代表什么呐?C即放电倍率。是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值,在数据值上等于电池额定容量的倍数。比如20000mAh 25C,那么它的最大放电电流就是20*25=500A。选择电池是要注意,电池的最大放电电流要大于各个电机的总电流,电池的选择决定飞行的时间的多少。

2.8、分电板


分电板起到分流作用,简化线路连接。

2.9、机架

机架是多旋翼无人机的主体框架,它主要由中心板、力臂和脚架组成。机架的好坏可以从坚固程度、轻便程度、布局合理性等方面衡量。
      机架最重要的数据指标是轴距,它是指对角线两个电机/螺旋桨中心的距离,单位通常是毫米。
     机架的选择:机架的选择要综合考虑用途、价格、轴距、材料、耐摔性、折叠性等多种因素。

2.10、四轴布局


四轴×字


四轴十字



大致一看四轴十字和四轴×字没多大差别,M1,M3都是逆时针,M2,M4都是顺时针,它俩真正的区别在于,做动作时电机的运动情况。

四轴×字:

前进时,M3,M4速度同时增加,M1,M2速度同时减小。

左移时,M1,M4速度同时增加,M2,M3速度同时减小。

左旋时,M2,M4速度同时增加,M1,M3速度同时减小。       

四轴十字:

前进时,M3速度增加,M1速度减小。

左移时,M4速度增加,M2速度减小。

左旋时,M2,M4速度同时增加,M1,M3速度同时减小。

有此可看出做动作时四轴×字始终有两两电机参与速度调整,一般建议四轴采用×字,对控制动作来说能更好一些

三,辅助设备

3.1、平衡充

锂电池的必备充电器。

3.2、螺丝、螺丝胶

螺丝的作用不言而喻,螺丝胶主要用于防松,飞行器的飞行中,由于高频震动,螺丝很容易松脱。

3.3、电烙铁、焊锡

主要用于焊接电机,电调,分电板的接头。

3.4、常用扳手

常用的有1.5~3mm的内六角扳手

3.5、热缩管

热缩管具有高温收缩、、隔离绝缘的作用。用于电线焊点绝缘保护

3.6、3M胶

3M胶用的固定飞控和GPS

3.4、电脑

电脑一般用来安装调参软件,目前很多飞控都支持手机地面站调参,此设备有时可有手机替代。




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