搞无人机设计那段日子,真心发现硬件工程师不值钱了!

电子发烧友网2018-11-18 12:50:56

老鸟杂谈

这段时间,由于项目上需要一些模块,在阿里巴巴这个平台上搜一搜,结果都很惊人,当然这并不是做广告,而是阿里已经处于垄断的地位。无论是我们需要什么功能、尺寸等模块,在阿里,或者说在深圳珠三角这一块,都是很容易实现的,有时候感慨一下,就是硬件工程师不值钱了,因为在这片土地上,会很快将一个热火的功能压榨到极致。


研究空气净化的时候发现有一类电离净化,利用高压电使空气电离,然后离子就会定向运动,灰尘就会富集而被吸附,随后发现这种高压包东莞很多厂家在做,只要几十块!!而添加这一功能的松下空调贵了快两千块。


再调查下去,发现利用高压包做的电弧打火机也已经遍地都是,充电就可以重复使用,防风防火……只要二三十块!!


更别说什么LED电源、蓝牙音箱等等各种电子件,就连平衡车这种稍微大一点有点技术含量的,也比比皆是,无论是下单订货,还是自己DIY组装,都是异常的简单。不知道这算是技术的优势,还是技术的悲哀。

扯远了,回来说说多旋翼无人机。

由于技术的原因,现在市场占有率最高(或者说一直在模仿)的是可能大疆的精灵2/3,两个基本没多大差异,模具要物尽其用才行吧。原理其实都差不多,最主要的核心部件是飞控,我个人按照我的学习经验划分成几个等级,一家之言,不喜勿喷:


1、玩具级

2、入门级

3、消费入门级

4、消费级

5、专业级


所谓玩具级自然就是华强北那种整机一两百块,地上踩不烂摔不碎的那种,一般是有刷的,能飞,看广告也是功能很强悍,各种花样都有,飞控和电机驱动做在一起,成本才三四十块,整机寿命几十小时就完蛋,飞远了就不知道去哪了的。


入门级就很多了,一般是DIY用的,像QQ飞控、CC3DAPM等等,多数都是抄板国外的,因为是开源的,功能很强大,价格很便宜,二次开发出来的也多数是一百左右,能飞,但是往往没有悬停,有的可以自稳,稳定性、易用性不高,对于飞手要求很高,普通人玩不了,我组装好一般都是炸机。(好像我的平衡技能不行,开极品飞车从来都是撞墙撞墙撞墙)

消费入门级一般三四百块,网上不好买,多数由专门的做飞控的厂家给无人机成品厂家定制,批量出货,因此功能比较精简、稳定,有悬停、绕飞、跟随等比较高级功能,各家性能功能都差不多,使用起来其实和大疆的飞控也差不多,反正都是抄大疆的。


消费级就是消费机中专业的了,大疆、零度等飞控,在中国民用机的前沿,价格四五千到一两万的都有,模块划分的比较细致,功能全面,设计也比较精致,调教的好,并且现在功能已经远远超出大部分的飞控设计厂家了,有钱有技术就是有优势,不过大部分功能普通人就用不到了,也超出了购买能力了,现在机子随随便便都买好几个苹果了,除了欧美的,国内说买来玩很少了。


至于专业级就是警用、工业用、军用等级别的了,不了解,不评论,反正问过一个15w的,吓得不敢说话灰溜溜跑了。

言归正传,怎么组装一台多旋翼无人机,自然是消费入门级,能稳定飞行,寿命功能都还要不错的。以下内容是基于两年前组装的第一台仿精灵机子,仅供参考。由于在深圳这附近资源丰富,组装一台无人机是一件非常容易的事情。


外壳

首先是外壳,来自于深圳某创新科技有限公司(为了避免广告嫌疑,切掉了铭牌),所有的塑料组件,机身分有上下盖、灯罩、电池仓、起落架、两套螺旋桨、支撑板以及所有的螺钉,130元左右。螺旋桨不同颜色标识为正反桨。如下图所示,对角线是同一种颜色为同一种方向的桨。

电机

下面就是电机,型号是2212KV1400,带螺纹,用来锁螺旋桨,一般寿命可以达到一千个小时,好的四五十的有,差的20多点。和螺旋桨是一一配套的。这种是外转子的无刷电机,转子就固定在外壳上跟着外壳一起转动,这种带正反螺纹的设计正好可以锁紧螺旋桨,转动的时候越转越紧,不会脱落,而不像大型的螺旋桨使用螺钉固定,比较难以拆换。

电机的接线按照顺序焊接在电调的三个焊盘上,因为是无刷电机,是需要用电桥驱动的,所以这三根线按顺序焊接就是正转,交叉其中一组焊接就是反转。对于精灵这个成熟的机型设计,由于电机设计分正反转的,所以不用交叉焊接,直接按顺序就可以了。这类电调当然也是成熟的设计,好盈的是最好的,小四十;普通的也是20多一片。

电机底部是用4个内六角螺钉固定在底壳上,精灵2的设计是保护罩也是固定在外面这两个螺钉上面,因此损坏了以后更换比较麻烦,精灵3就变成卡扣式的,方便很多。


飞控

下一步就是接飞控了,买壳的时候是全套的,送一个支撑板,这是一个PCB,用来把电调供电和控制信号分开,同时承载各种配件。



除了电调上的信号,其余所有的接线都是杜邦线,按照顺序插就好了。先将电机供电和控制信号分别焊接好以后,然后把飞控、电源、遥控器接收板等放置到支撑板上,按顺序将控制信号、遥控信号等接好。非常简单,比如电机就是M1~M4,再多旋翼就是M6M8这样的,都是标好的,遥控器信道也是标好的,对应插好就可以。需要注意的是,遥控器信号输出要关闭串行模式,因为飞控只认并行的信号。所有的信号都是非常简单的方波信号,变化的是占空比。这里遥控器用的是FS-IA6B,一百多块钱一套,都是通用的。

至于摄像头,低端的版本就是模拟信号直接用一个天线发射出去,再用模拟的显示屏接收就可以看了。好一些的就是外挂一个运动相机,可以存储和拍照,这里就不另外添加了。


到此为止电路部分就完成了。

由于设计是模块化的,所以装配起来非常简单。这个时候只用稍微调试一下就可以使用了,注意每个电机的位置和旋转方向,机壳上面都有标识,然后单个电机运行一下观察方向对不对,晃动一下遥控器的摇杆,判断各个方向是否正确,无误就可以把机壳装上了。



电池是用XT60接口的2700mAh左右的锂电池,3S3节锂电池串联),25C。当然这些都是标称值,熟悉深圳电子环境的人都会笑而不语,实际在10C的样子,这个电池一百左右,寿命大约200个充电循环,当然这也是要看品质的,因为没有保护板,所以一般无人机的电池都活不长。

然后就可以飞了。总重大约900g,载重大约200g,实飞飞20分钟左右。整体成本算下来小一千吧。相信做电子经常会拆东西败家的组装基本都没啥问题,就是调试的时候要记得关闭遥控器,不要用手直接去抓机子,虽然是塑料的螺旋桨,但是割起肉来还是挺爽的,更别说我另外一个用碳纤维桨的大机子了。

特写镜头,自己用相机拍的,效果还是不错的

闪灯一个功能是指示方向,在无头模式普及以后就没啥意义了;另一个功能是警告,比如没电了。


当然,现在实名制出来以后,这种机子是没法飞了,练练手,自己玩玩就好了。自用我其实一直并不看好,太吵了,几十米外都听的一清二楚,除了炮火硝烟的地方,都没法隐藏,更别说另一个拉力10kg的螺旋桨,开起来整栋楼都在震,能效也低。一个电池要是给固定翼使用,飞几个小时都可以,旋翼机只能几十分钟;载重比也只有20%不到;植保机用多旋翼的,十几分钟就要换电池、换药箱;在地头要用个发电机给十几个电池充电,使用起来是非常的不方便,喷一天农药要换几百次。电池的钱加起来比机子都要贵,更不用说电池只能充200个循环这个损耗了。所以,无论是经济问题,还是操控性,亦或者政策问题,多旋翼无人机在中国的市场开始极速减小了。


谨以此纪念自己的无人机的日子~