dokumentace imp

Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Jičín, Pod Koželuhy 100

Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Jičín, Pod Koželuhy

100

18-20-M/01 Informační technologie

Stavba kvadrokoptéry

Individuální praktická maturitní práce

Jičín 2015 Roman Auersvald


Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Jičín, Pod Koželuhy

100

18-20-M/01 Informační technologie

Roman Auersvald

Stavba kvadrokoptéry

Individuální praktická maturitní práce

Jičín 2015 Vedoucí individuální praktické maturitní práce

Mgr. Ing. Zdeněk Pokorný


Prohlašuji, že jsem individuální praktickou maturitní práci zpracoval samostatně a

uvedl v ní všechny prameny, literaturu a ostatní zdroje, které jsem použil.

V Jičíně 26. února 2015 Vlastnoruční podpis žáka


Zadání

Obor vzdělávání: Informační technologie Číslo oboru: 18-20M/01

Zaměření: Informační technologie Třída: I4A

Školní rok: 2014-2015

Téma maturitní práce: Stavba kvadrokoptéry

Vedoucí maturitní práce: Mgr. Ing. Zdeněk Pokorný

Téma zpracuje žák: Roman Auersvald

Zadání maturitní práce: Realizujte sestavení kvadrokoptéry a navrhněte její další

možné rozšíření

Požadavky:

Komponenty

- rám kvadrokoptéry – přiměřeně velký pro instalaci komponent

- motory – schopny unést sestavu + náklad

- vrtule – dvě pravotočivé, dvě levotočivé

- regulátory otáček motoru – odpovídající typu motorů

- rozvodová deska

- řídící jednotka

- ovladač

- baterie

- vysílač

Zajištění letových funkcí (vzlet, přistání, ovladatelnost ve vzduchu,

možnost udržování výšky…)

Hmotnost sestavy – max. 2kg

Užitečná hmotnost – min. 1kg (zařízení je schopno unést těleso např.:

kameru o hmotnosti 1kg)

Oponent maturitní práce: Bc. František Kubín DiS Termín zadání maturitní práce: 17. 10. 2014

Kontrola rozpracovanosti dne: do 12. 12. 2014, do 30. 01. 2015

Termín odevzdání maturitní práce: 27. února 2015

Obhajoba maturitní práce dne:

.........................................

Podpis vedoucího práce


Obsah Úvod ........................................................................................................................................................ 1

Volba tématu ...................................................................................................................................... 1

Cíl práce ............................................................................................................................................... 1

Využití .................................................................................................................................................. 1

1 Přehled obecných parametrů a pojmů .......................................................................................... 2

1.1 Rám ......................................................................................................................................... 2

1.1.1 Aerial: .............................................................................................................................. 2

1.1.2 Sport: ............................................................................................................................... 2

1.1.3 Sport FPV: ........................................................................................................................ 2

1.1.4 Mini: ................................................................................................................................. 2

1.1.5 Mini FPV/Micro MHQ: ..................................................................................................... 2

1.2 Motory ..................................................................................................................................... 3

1.2.1 kV ..................................................................................................................................... 3

1.2.2 Max current ..................................................................................................................... 3

1.2.3 Tah ................................................................................................................................... 3

1.2.4 Hmotnost ......................................................................................................................... 3

1.2.5 Doporučené vrtule ........................................................................................................... 3

1.3 Regulátory (ESC- Electronic Speed Controller) ....................................................................... 4

1.3.1 Li-po ................................................................................................................................. 4

1.3.2 Maximální zatížení ........................................................................................................... 4

1.4 Baterie ..................................................................................................................................... 4

1.4.1 Kapacita ........................................................................................................................... 4

1.4.2 Počet článků .................................................................................................................... 4

1.4.3 C-rate ............................................................................................................................... 4

1.5 Vrtule ....................................................................................................................................... 5

1.6 Řídící deska (Flight controller) ................................................................................................ 5

1.6.1 DJI NAZA M V2 ................................................................................................................. 5

1.6.2 3DR Pixhawk .................................................................................................................... 6

1.6.3 Open Pilot CC3D .............................................................................................................. 6

2 Výběr komponent/stavba kvadrokoptéry ..................................................................................... 7

2.1 Výběr rámu.............................................................................................................................. 7

2.2 Výběr motorů .......................................................................................................................... 8

2.3 Výběr regulátorů ..................................................................................................................... 8

2.4 Výběr baterie .......................................................................................................................... 9

2.5 Výběr vrtulí .............................................................................................................................. 9


2.6 Výběr řídící desky .................................................................................................................. 10

3 Výběr ostatních komponent ......................................................................................................... 10

3.1 Rozvodová deska pro napájení ............................................................................................ 10

3.2 Konektory pro baterii ............................................................................................................ 10

3.3 Adaptéry pro motory a vrtule .............................................................................................. 11

3.4 Konektory pro regulátory a rozvodovou desku ................................................................... 11

3.5 Distanční sloupky velké ........................................................................................................ 11

3.6 Distanční sloupky malé ......................................................................................................... 11

3.7 Vysílač a přijímač .................................................................................................................. 12

4 Postup sestavení ........................................................................................................................... 13

4.1 Sestavení rámu ..................................................................................................................... 13

4.2 Připájení regulátorů na rozvodovou desku .......................................................................... 13

4.3 Umístění motorů a montáž nástavce pro vrtule .................................................................. 14

4.4 Umístění řídící desky ............................................................................................................. 15

4.5 Připojování přijímače k řídící desce ...................................................................................... 15

4.6 Nastavení řídící desky ........................................................................................................... 16

4.7 Pár tipů na závěr ................................................................................................................... 16

5 Další možná rozšíření .................................................................................................................... 17

Závěr ...................................................................................................................................................... 18

Přílohy ................................................................................................................................................... 19

Zdroje .................................................................................................................................................... 20

CD s přílohou ......................................................................................................................................... 21


1

Úvod

Volba tématu

Stavbu kvadrokoptéry jsem zvolil z důvodu vlastní zvědavosti. Byla to výzva, kterou jsem chtěl

pokořit a sestavit kvadrokoptéru, která se bude podobat standardům a vlastnostem kvadrokoptér, co

jsou několikanásobně dražší.

Cíl práce

Cílem práce bylo sestavit kvadrokoptéru z vhodných komponent, aby se vyrovnala sériově

vyráběným kvadrokoptérám ve stejné výbavě za “lidovou“ cenu.

Zároveň vypracování této práce, která by v budoucnu mohla pomoci ostatním, kteří budou

chtít sestavit vlastní kvadrokoptéru, nebo získat povědomí o tom, co je pro stavbu klíčové.

Využití

V současné době se kvadrokoptéry stávají čím dál tím více populárními. Nejsou to

pouze kvadrokoptéry, ale také drony obecně.

„Dron (někdy také UAV z anglického Unmanned Aerial Vehicle) je bezpilotní letoun,

zpravidla malých rozměrů. Bezpilotní letouny jsou řízené na dálku a používají se

např. k průzkumům terénu nebo k útočným účelům.“[13]

Využití kvadrokoptér je velice široké. Může plnit funkci jako pracovní pomůcka například pro

fotografy, kteří chtějí pořizovat fotky z „ptačí perspektivy“ nebo se dá využít pro dopravování zásilek,

jak už v dnešní době velké korporace testují (Google, Amazon) a jako koníček pro rekreační létání

nebo závody. Velké využití bezpilotních dronů je v posledních letech především v armádě ve funkci

průzkumníků nebo slouží pro monitorování bojové situace. Drony mohou sloužit i jako průzkumníci

v zamořených oblastech, kam by se člověk nedostal.


2

1 Přehled obecných parametrů a pojmů 1.1 Rám Vybírá se dle plánovaného využití sestavy.

1.1.1 Aerial: (Obr. 1)

Využití pro profesionální natáčení videa / pořizování fotek.

Většinou rámy typu hexakoptéra nebo octokoptéra.

Charakteristické rysy: vysoké přistávací lyžiny kvůli

možnosti přidělání zrcadlového fotoaparátu/kamery. [1]

1.1.2 Sport: (Obr. 2)

Využití například pro závody.

Charakteristické rysy: super lehká konfigurace, která

zajistí perfektní ovládání, manévrování a rychlou odezvu pro

řízení. [1]

1.1.3 Sport FPV: (Obr. 3)

Využití pro závody, pořizování akčního videa.

Charakteristické rysy: rám má velké množství

prostoru pro extra elektroniku a akční kamery. [1]

1.1.4 Mini: (Obr. 4)

Využití pro pobavení, létání uvnitř.

Charakteristické rysy: velmi malá konstrukce, často

se prodává jako hračka pro děti. [1]

1.1.5 Mini FPV/Micro MHQ: (Obr. 5)

Využití pro závody, FPV létání.

Charakteristické rysy: malá konstrukce s místem pro

upevnění elektroniky nebo akční kamery. [1]

Obrázek 1-aerial hexakoptéra

Obrázek 2- Rám kvadrokoptéry typu Sport

Obrázek 3- Sport FPV sestavení kvadrokoptéry

Obrázek 4- Mini kvadrokoptéra

Obrázek 5 - Mini/Micro MHQ kvadrokoptéra


3

1.2 Motory (Obr. 6, 7)

Motory musí být dostatečně silné, aby vznesly do vzduchu

celou sestavu. Při vybírání motorů se musí počítat

s rezervou, gravitací a předpokládanou hmotností celé

sestavy. Při vzletu musí kvadrokoptéra překonat i

gravitační sílu. Udává se, že pro vznesení sestavy vážící

1000g je zapotřebí celkový tah motorů minimálně

dvojnásobný (tudíž u kvadrokoptéry je zapotřebí

minimální tah 500g na motor). [3]

1.2.1 kV Pro kvadrokoptéry a obecně multikoptéry jsou vhodné motory, které mají kV hodnotu

maximálně 1200kV (záleží na výběru uživatele). Čím menší hodnota kV, tím lze použít větší vrtule, které

následně budou generovat větší tah.

kV= RPM/V – kolik otáček zvládne motor při spotřebování 1V. [3]

1.2.2 Max current Nejvyšší špičkový proud, který se v průběhu činnosti motoru vyskytuje. [3]

1.2.3 Tah Nejzajímavější údaj při vybírání motorů- musí být dostatečně velký, aby se sestava vznesla.

Závisí také na výběru vrtulí. [3]

1.2.4 Hmotnost Do celkové hmotnosti je zapotřebí započítat také hmotnost samotného motoru, jelikož je to

mimo baterie nejtěžší komponenta. Hmotnost motoru je třeba vynásobit počtem motorů. [3]

1.2.5 Doporučené vrtule S doporučenými vrtulemi získáme přehled o změně tahu se změnou vrtule. Čím větší vrtule,

tím větší tah ale zároveň vyšší spotřeba. Menší vrtule se používají v malých sestavách, kde je důraz na

rychlost a manévrovatelnost.

Obrázek 6- Mini FPV kvadrokoptéra

Obrázek 7 -Příklad tabulky s parametry motoru

Obrázek 6 -Motor NTM


4

1.3 Regulátory (ESC- Electronic Speed Controller) (Obr. 8)

Pro výběr regulátorů jsou důležité následující parametry.

1.3.1 Li-po Určuje pro kolika článkovou baterii je regulátor

určen.

1.3.2 Maximální zatížení Musí odpovídat požadavkům motoru-> jestliže

motor má maximální špičkový proud 17A musí být zvolen

regulátor, který této hodnotě vyhoví. Ideálně 20A regulátor. [3], [10]

1.4 Baterie (Obr. 9)

Správná sestava by měla mít baterii, která odpovídá

použité elektronice a motorům. Při výběru je třeba dbát na

výběr baterie s optimální kapacitou a zároveň s nízkou

hmotností. Baterie má výborné parametry ale zároveň

vysokou hmotnost- 412g.

1.4.1 Kapacita Při kapacitě 5000mAh dokáže baterie dodávat proud

5A po dobu jedné hodiny. [4]

1.4.2 Počet článků Vícečlánková baterie má několik článků v sérii. Vícečlánkové baterie mají větší napětí.

1.4.3 C-rate Tvrdost baterie (baterie s větším C rate dokáže déle dodávat konstantní napětí, zatímco baterie

s menším C rate by vydržela dodávat konstantní napětí jen zlomek doby).

Příklad: baterie s 1C parametrem se vybije celá při normálním zatížení za jednu hodinu. [4]

Obrázek 8- Regulátor Hobby King 60A

Obrázek 9- Baterie Turnigy 5000mAh 3S 25C


5

1.5 Vrtule (Obr. 10)

Specifikace vrtulí se skládají ze dvou údajů:

průměr a stoupání (oba údaje většinou uváděny

v palcích). Při osazování kvadrokoptéry vrtulemi je

zapotřebí mít na paměti, že se osazují v rozvržení:

pravotočivá, levotočivá, pravotočivá a levotočivá. Jinak

by docházelo k nekontrolovatelnému otáčení

kvadrokoptéry dokola.

Nejběžnější rozměry vrtulí

7x3.5, 8x4.5, 9x5, 10x3.8, 10x4.5, 10x6, 11x4.7, 12x3.8

Příklad rozdílů vrtulí:

Vybraný motor má 6660 RPM (otáček za minutu) při nulové zátěži. Pokud na něj přiděláme

vrtuli, tak se RPM sníží. Přiděláme vrtuli o rozměrech 10x3,8 a 10x6 (to způsobí snížení RPM motoru na

3600 RPM) -> 60 otáček za vteřinu. Vynásobíme počet otáček za jednu vteřinu se stoupáním vrtule.

V prvním případě s vrtulí 10x3,8 dostaneme hodnotu 228 palců/sec (výsledná hodnota je v palcích díky

tomu, že stoupání je uváděno v palcích), což můžeme převést na 5,7 m/sec.

V druhém případě po dosazení dostaneme 60 x 6 = 360 palců/sec -> 9,1m/sec.

Na tomto příkladu je demonstrováno, jaký má vliv výběr vrtule s odlišným stoupáním.

Tip: pokud má motor menší hodnotu kV vyplatí se použít vrtule s označením SF (Slow Fly), které jsou

určeny pro velký tah a pro zátěž. Zatímco obyčejné vrtule jsou určeny spíše pro rychle se točící motory

použité ve sportovním odvětví, kde je požadavek vysoké manévrovatelnosti. [3], [12]

1.6 Řídící deska (Flight controller) Výběr řídící desky je velmi důležitý a je dobré mít předem

rozhodnuté, na co bude sestava využívána. Existují řídící desky pro

mnoho účelů například pro autonomní let, akrobacii, závody nebo

rekreační létání.

1.6.1 DJI NAZA M V2 DJI NAZA M V2 (Obr. 11, 12) deska je vhodná pro tzv. cinema

flying což znamená létání za účelem pořizování kvalitních záběrů nebo

pořizování profesionálních fotek. Letové vlastnosti jsou

plynulé a létání je velmi snadné i pro začátečníky. DJI

NAZA M V2 obsahuje i funkci „vrať se domů“ (return-to-

home) nebo „inteligent-orientation-control“

(kvadrokoptéra s touto deskou si pamatuje, jakým

směrem vyletěla a pokud se ve vzduchu otočí tak pro ní

bude stále „dopředu“ ve směru ve kterém vyletěla).

Nevýhodou pro některé náročné uživatele je fakt, že

firmware řídící desky nejde pozměnit, dokud sám výrobce

nevydá aktualizaci. [2], [6]

Obrázek 11- Řídící deska DJI NAZA M V2

Obrázek 10- Set dvou vrtulí (pravotočivá+levotočivá)

Obrázek 12-Prostředí pro konfiguraci DJI NAZA M V2


6

1.6.2 3DR Pixhawk (Obr. 13, 14)

Jedna z předností této řídící desky je možnost

volného zasahování do firmwaru, tuto možnost jistě ocení

nároční uživatelé, kteří požadují vlastní úpravy. 3DR Pixhawk

disponuje také možností autonomního letu podle předem

naplánované trasy. [2], [5], [7]

1.6.3 Open Pilot CC3D (Obr. 15, 16)

Open Pilot CC3D řídící deska je asi nejvhodnější volbou pro

začátečníky. To z důvodu její snadné konfigurace oproti ostatním

řídícím deskám. Malou nevýhodou jsou o trochu horší letové vlastnosti

oproti například řídící desce od výrobce DJI. Open Pilot CC3D má velmi

intuitivní prostředí, skrze které se řídící deska nastavuje a nastavují se

i letové vlastnosti. Nabízí možnost velmi jednoduchého prvního nastavení (spárování vysílače

s přijímačem, nastavení

minimálního proudu pro roztočení

motorů a nastavení letových

módů). [2], [8], [11], [12]

Obrázek 13- Řídící deska 3DR Pixhawk

Obrázek 14- Prostředí pro konfiguraci 3DR Pixhawk

Obrázek 15- Řídící deska Open Pilot CC3D

Obrázek 16- Prostředí pro konfiguraci Open Pilot CC3D


7

2 Výběr komponent/stavba kvadrokoptéry Tato část bude věnována stavbě kvadrokoptéry podle zadání individuální maturitní práce.

Velká většina dílů byla objednávána z e-shopu hobbyking.com z důvodu jejich ceny oproti ceně na

českých e-shopech a kvůli dostání všech komponent z jednoho místa.

Tip: vyplatí se objednat díly ze zahraničí. Díly pak stojí o mnoho méně, což se výrazně projeví na celkové

vynaložené částce.

2.1 Výběr rámu Jako rám byl zvolen typ SK450 (Obr. 17), kvůli vysoké škále dodatečných vylepšení jako je:

rozšíření rámu „DeadCat“, které po montáži přináší další prostor pro doplňky, přídavné přistávací

lyžiny, pro zvednutí rámu a následnou montáž držáku pro fotoaparát nebo kameru. Rám byl zvolen

také na základě uživatelských recenzí a kvůli své relativně nízké ceně. Celý rám je vyroben z kvalitního

skelného vlákna (glass fiber). Již v základním balíčku rám přináší 3 desky, na které se dají přidělat

komponenty. [12]

Základní balíček rámu nabízí čtyři ramena, tři středové pláty pro elektroniku a přistávací

nožičky. A samozřejmě potřebný spojovací materiál.

Cena rámu: 15,83 € ≈ 436Kč

Kategorie: Sport

Velikost: 450mm

Obrázek 17- Rám SK450


8

2.2 Výběr motorů Zvolené motory: NTM Prop Drive Series 28-30S 900kv / 270w (short shaft version) (Obr. 18, 19)

Motory byly vybrány od výrobce NTM, kvůli

zpracování a vyhovujícím parametrům. Tyto motory jsou

vhodné pro kvadrokoptéru díky nízké hodnotě kV a dalším

parametrům uvedeným na obrázku. Motory jsou v provedení

Outrunner (otáčí se obal motoru, zatímco vnitřek motoru je

statický). [12]

Přehled parametrů při použití určitých druhů vrtulí.

13x4 - 11.1v - 194W - 17.4A - 1.04kg tah

12x6 - 11.1v - 195W - 17.8A - 1.01kg tah

11x7 - 11.1v - 188W - 17.0A - 0.89kg tah

10x5 - 11.1v - 133W - 12.0A - 0.75kg tah

9x6 - 11.1v - 120W - 10.7A - 0.68kg tah

9x6 - 14.8v - 234W - 15.8A - 1.05kg tah Hmotnost: 66g/ks

8x4 - 14.8v - 159W - 10.6A - 0.75kg tah [12] Cena: 14,26€/ks ≈ 396Kč/kus

2.3 Výběr regulátorů Zvolené regulátory: Hobby King 20A ESC 3A UBEC

(Obr. 20)

Tyto regulátory disponují konstantním napětím 20A a

zvládnou 25A při maximální zátěži. Dají se využít pro

baterie 2-4S Li-Po. Regulátory se dají programovat

pomocí programovací karty. Tuto možnost ocení zvláště

profesionálové, kteří chtějí mít nastavené parametry

podle svých představ.

Varianta UBEC znamená, že regulátory šetří baterii a při

provozu se tolik nezahřívají.

Hmotnost:30g

Cena: 7,04€/ks ≈ 197Kč/ks

Tyto regulátory jsem vybral na základě doporučení a proto, že splňují potřebné parametry pro použití

s vybranými motory. [12]

Obrázek 18- Motor NTM

Obrázek 19- Tabulka parametrů zvoleného motoru

Obrázek 20- Zvolený regulátor


9

2.4 Výběr baterie Turnigy 3300mAh 3S 30C Lipo Pack (Obr. 21, 22)

Baterie byla vybrána od výrobce Turnigy s kapacitou

3300mAh, tříčlánková a s 30C parametrem. Tato baterie my měla

kvadrokoptéru udržet ve vzduchu přibližně 10-15 minut, což je u

sestav s podobnými parametry průměrné. Baterie má konektory

pro připojení k rozvodové desce a tzv. balanční konektor, který

slouží pro kontrolu (balancování) jednotlivých článků baterie.

[12]

Hmotnost:279g

Cena: 22,70€ ≈ 635Kč

2.5 Výběr vrtulí 10x4.5 SF Props Black CW (2pc) CCW (2pc) (Obr. 23)

Jako vrtule byla vybrána sada čtyř vrtulí, kde jsou dvě levotočivé (CCW) a dvě pravotočivé (CW),

o rozměrech: 10x4.5. Přebytečné vrtule ze sady poslouží

jako náhradní. [12]

Cena: 2,48€ ≈ 70Kč

Obrázek 21- Zvolená baterie

Obrázek 22- Vlastnosti baterie

Obrázek 23- Vrtule 10x4.5


10

2.6 Výběr řídící desky Jako řídící deska byla vybrána deska Open Pilot CC3D (Obr. 24), kvůli

své ceně a kvůli jednoduchosti, jakou poskytuje pro začátečníky.

Řídící deska obsahuje také tří-osý gyroskop a akcelerometr. V e-

shopu hobbyking.com se nachází tato deska vyráběná přímo

společností Hex Tronik pod licencí od společnosti Open Pilot, díky

tomu je k dostání téměř za poloviční cenu. Také Open Pilot komunita

na internetu a internetových fórech je velice vstřícná. [8], [11], [12]

Hmotnost:5.7g

Cena: 28,15€ ≈ 788Kč

3 Výběr ostatních komponent Dále je třeba vybrat zbývající komponenty, které jsou pro stavbu nezbytné. Od rozvodové

desky po distanční sloupky.

3.1 Rozvodová deska pro napájení Hobbyking Multi-Rotor Power Distribution Board (DIY 8 x

output PCB) (Obr. 25)

Tato rozvodová deska byla vybrána kvůli možnosti

napájení konektorů vlastnoručně. Zároveň zcela vyhovuje

požadavkům. [12]

Hmotnost:7,6g

Cena: 1,75€ ≈ 50Kč

3.2 Konektory pro baterii HXT 4mm to XT-60 Battery Adapter (2pcs/bag) (Obr. 26)

Pomocí tohoto konektoru můžeme připojit baterii

k rozvodové desce. [12]

Cena: 3,03€ ≈ 85Kč

Obrázek 24- Zvolená řídící deska Open Pilot CC3D

Obrázek 25- Rozvodová deska

Obrázek 26- Konektory pro baterii


11

3.3 Adaptéry pro motory a vrtule NTM Prop Drive 28 Series Accessory Pack (Obr. 27)

Adaptéry se prodávají v balíčku spolu s potřebným

spojovacím materiálem, nástavcem na motor a „čepičkou“.

[12]

Hmotnost:13,8g

Cena: 1,66€/balení ≈ 45Kč/balení

3.4 Konektory pro regulátory a rozvodovou desku PolyMax 3.5mm Gold Connectors 10 PAIRS (20PC) (Obr. 28)

Konektory potřebné pro propojení motorů s regulátory a

rozvodové desky s konektory pro baterii. [12]


3.5 Distanční sloupky velké 5.6mm x 16mm M3 Nylon Threaded Spacer (10pc)

(Obr. 29)

Tyto sloupky se upotřebí při přichycování vrchního

plátu rámu ke zbytku rámu sestavy. [12]


3.6 Distanční sloupky malé 5.6mm x 12mm M3 Nylon Threaded Spacer (10pc)

(Obr. 30)

Tyto sloupky se upotřebí při přichycování řídící

desky k rámu sestavy. [12]


Obrázek 27- Adaptér pro motor a vrtuli

Obrázek 28- Konektory pro regulátory a rozvodovou desku

Obrázek 29- Distanční sloupky velké

Obrázek 30- Distanční sloupky malé


12

3.7 Vysílač a přijímač Turnigy 9X 9Ch Transmitter w/ Module & 8ch Receiver (Mode 2) (v2 Firmware) (Obr. 31)

Vysílač byl vybrán na základě několika doporučení od MyFirstDrone komunity. Tento vysílač je

vhodný jak pro začátečníky tak i pokročilé.

Disponuje velkým množstvím ovládacích prvků a vestavěným displayem pro zobrazení aktuálního

nastavení. Paměť vysílače umožňuje zapamatovat si až osm uživatelů, umožňuje vybírat si mezi

přednastavenými modely například Heli nebo Acro.

Celkový dosah se uvádí ve stovkách metrů až jednoho kilometru a samozřejmě záleží na použitých

anténách jak pro vysílač, tak pro přijímač. [12]

Cena: 52,79€ ≈ 1 480Kč

Obrázek 31- Vysílač a přijímač


13

4 Postup sestavení 4.1 Sestavení rámu Sestavení rámu je velice jednoduché. S přiloženým návodem je rám sestaven za patnáct minut.

Stačí pouze jednotlivé části spojit malými šroubky (Obr. 32, 33).

Tip: Při sestavování rámu je vhodné použít závitové lepidlo. Později může dojít k samovolnému

povolování šroubů z důsledku velkých vibrací za letu. (vlastní zkušenost)

4.2 Připájení regulátorů na rozvodovou desku (Obr. 34, 35)

Dalším úkolem je připájení kabelů regulátorů na rozvodovou desku a zároveň připájení

konektorů na kabely směrem k motorům. Předtím se kabely od regulátorů mohou zkrátit na

optimální délku. [14]

Obrázek 32- Šroubování malých šroubků Obrázek 33- Sešroubovaný rám (bez přistávacích nožiček)

Obrázek 34- Pájení regulátorů na rozvodovou desku

Obrázek 35- Již připájené regulátory


14

Následně se na rozvodovou desku připájí konektory pro

připojení baterie (Obr. 36).

Tip: Při pájení konektorů pro baterii na rozvodovou desku

použít dva konektory typu „male“ kvůli následnému

jednoduchému připojení konektorů pro baterii

(zmíněných v seznamu komponent).

4.3 Umístění motorů a montáž nástavce pro vrtule Motor se jednoduše přišroubuje k připraveným destičkám (Obr. 37 – 39), které jsou součástí

balení rámu. Dále se přidělá nástavec pro vrtule z vrchu na motor spojovacím materiálem, který je

součástí balení, které přišlo společně s nástavci. Následně se motor s přidělanou destičkou a

s nástavcem přidělá na rám kvadrokoptéry (Obr. 40, 41). [14]

Obrázek 36- Připájené konektory pro baterii

Obrázek 37- Motor zespodu Obrázek 38- Motor s připravenou destičkou

Obrázek 39- Kompletně osazený motor

Obrázek 40- Přidělaný motor k rámu Obrázek 41- Všechny motory přidělané na rámu


15

4.4 Umístění řídící desky Pomocí distančních sloupků se řídící deska připevní k vrchnímu plátu rámu kvadrokoptéry.

Umístění volí uživatel podle toho, jak je to pro něj vyhovující. Distanční sloupky se doporučuje utáhnout

pouze rukou. V případě utažení za použití větší síly hrozí poškození řídící desky. [14]

Následně se na řídící desku připojí napájecí a řídící kabely od regulátorů. Zároveň se k ní připojí přijímač

pomocí kabelu, který byl dodán společně s řídící deskou (Obr. 42).

Důležité: při připojování kabelů pro regulátory odstraníme z kabelů červené dráty až na jeden- řídící

deska potřebuje napájení pouze z jednoho regulátoru. Následně volíme pořadí: motor číslo jedna a

jeho regulátor na první pozici na řídící desce a následně ostatní regulátory podle stejného schématu.

Motor číslo jedna se určí podle toho, kam směřuje šipka na řídící desce. Pokud šipka ukazuje rovně

před nás a stojíme v pozici za šipkou, tak motor číslo jedna bude horní motor vlevo, motor číslo dvě

horní vpravo, motor číslo tři dolní vlevo a motor číslo čtyři dolní vpravo. [14]

4.5 Připojování přijímače k řídící desce (Obr. 43)

Připojení je v daném pořadí: na přijímači CH1-

napájení

CH2- modrý drát

CH3- žlutý drát

CH4- zelený drát

CH5- oranžový drát

CH6- fialový drát

Poté se druhý konec drátů připojí k řídící desce.

Tip: po zapojení do přijímače zatočit všechny drátky

do jednoho. Vyhneme se tak například přeseknutí

jednotlivého drátku vrtulí za letu. [14]

Obrázek 42- Řídící deska přidělaná k rámu kvadrokoptéry

Obrázek 43- Přijímač a zapojení jednotlivých kanálů


16

4.6 Nastavení řídící desky Před připojením řídící desky k počítači je nutné

stáhnout Open Pilot GCS (Ground Control Station –

pozemní kontrolní stanice). Následně řídící desku

připojíme pomocí USB kabelu k počítači a spustíme Open

Pilot GCS. Po spuštění zvolíme možnost „Vehicle Setup

Wizard“(Obr. 44, 45). Otevře se jednoduchý průvodce,

pomocí kterého provedeme nastavení regulátorů,

vysílače a samotné řídící desky.

Důležité: při nastavování regulátorů zvolit v pořadí

druhou možnost (zleva) pro nastavení regulátorů do

„rychlého módu“, při kterém se obnovovací frekvence

nastaví na 400Hz. [14]

Na vysílači je nutné nastavit model „acro“. Ve výchozím nastavení je mód nastaven na model

„heli“, který slouží pro ovládání helikoptéry a používá mixování kanálů. Pokud by se toto nastavení

neprovedlo, tak by kvadrokoptéra ihned po startu odletěla nechtěným směrem nebo by se start

nezdařil vůbec.

4.7 Pár tipů na závěr Pro nastavení hladkého startu (kolmo vzhůru) je nutné trimování pomocí malých tlačítek vedle

hlavních ovládacích páček.

Pro přidělání baterie dobře poslouží stahovací páska. Ovšem pohodlnější je pořízení pásky se

suchým zipem.

K připevnění rozvodové desky a přijímače je vhodná oboustranná lepící páska.

Obrázek 44- Open Pilot GCS

Obrázek 45- Open Pilot GCS


17

5 Další možná rozšíření Fat Shark Attitude V2 CE-Certified FPV Headset Bundle w/Trinity Head Tracker (Obr. 46)

Díky tomuto balíčku lze na kvadrokoptéru přidělat malá kamera s vysílačem, která bude v real-time

režimu vysílat obraz do speciálních brýlí. To umožní létat ve „first person“ pohledu. Touto technikou

většinou disponují malé závodní kvadrokoptéry, nicméně i na velkou sestavu je toto rozšíření vhodné.

[12]

Dead Cat Conversion Kit for SK450 Quadcopter Frame (Obr. 47)

Rozšíření rámu, díky kterému je možnost přidělání velkého množství příslušenství. [12]

Obrázek 46- Fat Shark FPV

Obrázek 47- Dead Cat rozšíření rámu


18

ActionCam Inline Gimbal for FPV and Multi-Rotor (Obr. 48)

Tento stabilizovaný držák pro akční

kameru lze snadno přidělat dopředu na

rozšíření rámu (Dead Cat).

Následně do něj stačí vložit akční kameru,

připojit k řídící desce a ve výsledku je plynulé

video bez nežádoucího naklánění. [12]

Závěr Práce slouží pro přiblížení tematiky sestavování bezpilotních dronů, konkrétně kvadrokoptér.

V této dokumentaci se i laik obeznámí s problematikou stavby kvadrokoptéry a dozví se mnoho tipů,

které mu jeho stavbu usnadní. Pro zkušenějšího uživatele tato práce poslouží jako doplnění znalostí.

Práce splnila dané zadání v plném rozsahu. V úvodu se čtenář seznámí s kategoriemi, které se

v této oblasti vyskytují. Dále bude proveden skrze výběr vhodných dílů, které jsou pro stavbu

kvadrokoptéry zásadní, a udělá si přehled o ceně celé své plánované sestavy a míry složitosti na

sestavení. V závěru jsou uvedeny také možnosti dalšího rozšíření, které je volitelné.

V příloze je k nalezení kompletní seznam komponent, které byly použity při stavbě kvadrokoptéry.

(Tabulka 1)

Kvadrokoptéra prošla testováním jak ve vnitřních prostorech tak ve venkovních. Dále byly

testovány různé druhy vrtulí.

Kvadrokoptéra byla k vidění také na dni otevřených dveří dne 20. 1. 2015 v tělocvičně Voš a Spš

Jičín (Obr. 49).

Obrázek 48- Stabilizovaný držák pro akční kameru

Obrázek 49- První zlomená vrtule při létání v tělocvičně


19

Přílohy

Tab

ulka

1- P

řehled

kom

po

nen

t po

užitých

při sta

vbě kva

dro

kop

téry


20

Zdroje

[1] SMITH, Korey. My first drone. Myfirstdrone.com [online]. 2014 [cit. 2015-01-15]. Dostupné z:

http://myfirstdrone.com/tutorials/best-multirotor-frame/

[2 SMITH, Korey. My first drone. Myfirstdrone.com [online]. 2014, 24.7.2014 [cit. 2015-01-15].

Dostupné z: http://myfirstdrone.com/tutorials/buying-guides/best-flight-controllers/

[3] SALAMUN, Robert. Quadcopters. The Quad Copter Guy [online]. 2014 [cit. 2015-02-15]. Dostupné

z: http://thequadcopterguy.blogspot.cz/p/choosing-your-parts_23.html

[4] A Guide to Understanding Battery Specifications [online]. MIT, 2008 [cit. 2015-02-20]. Dostupné

z: http://web.mit.edu/evt/summary_battery_specifications.pdf. Návod. MIT.

[5] 3D ROBOTICS INC. 3DR Pixhawk [online]. 2015 [cit. 2015-02-25]. Dostupné

z: http://store.3drobotics.com/products/3dr-pixhawk

[6]DJI. NAZA-M V2 [online]. 2015 [cit. 2015-01-25]. Dostupné z: http://www.dji.com/product/naza-m-v2

[7] APM Mission Planner 2.0 RC1 released. FPVCENTRAL. Fpvcentral.net [online]. 28.12.2013 [cit.

2015-02-25]. Dostupné z: http://fpvcentral.net/tag/pixhawk/

[8] Setting OpenPilot to communicate with MinimOSD. Code.google.com [online]. 14.2.2013. 2013 [cit.

2015-02-18]. Dostupné z: https://code.google.com/p/minoposd/wiki/OpenPilot

[9] Naza M V2 + GPS Combo řídící jednotky pro multikoptéry.

JAMCOPTERS.COM. JamCopters [online]. [cit. 2015-02-18]. Dostupné

z:http://www.jamcopters.cz/naza-m-v2-gps-combo-ridici-jednotky-pro-multikoptery-p217

[10] BUNZEL, Al. Electriccarconversionblog. Electriccarconversionblog.com [online]. 27.11.2011. 2011

[cit. 2015-02-18]. Dostupné z:http://electriccarconversionblog.com/what-is-esc-sbec-bec-ubec-and-

opto

[11] Core Products and Features. OPENPILOT. Wiki.openpilot.com [online]. [cit. 2015-02-18].

Dostupné z: https://wiki.openpilot.org/display/WIKI/Core+Products+and+Features

[12] HOBBY KING. Radio Control Planes, Helicopters, Cars, Boats, FPV and Quadcopters -

Hobbyking: The ultimate hobby experience [online]. © 2015 [cit. 2015-01-10]. Dostupné

z: http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/index.asp

[13] Superia.cz. SUPERIA.CZ. http://cojeto.superia.cz/technika/dron.php [online]. (c) 2010 - 2013 [cit.

2015-01-12]. Dostupné z: http://cojeto.superia.cz

[14] SMITH, Korey. Myfirstdrone.com. Http://myfirstdrone.com/build-your-first-quad/ [online]. (c) 2015

[cit. 2015-01-12]. Dostupné z: http://myfirstdrone.com

http://myfirstdrone.com/tutorials/best-multirotor-frame/

http://myfirstdrone.com/tutorials/buying-guides/best-flight-controllers/

http://thequadcopterguy.blogspot.cz/p/choosing-your-parts_23.html

http://web.mit.edu/evt/summary_battery_specifications.pdf

http://store.3drobotics.com/products/3dr-pixhawk

http://www.dji.com/product/naza-m-v2

http://fpvcentral.net/tag/pixhawk/

https://code.google.com/p/minoposd/wiki/OpenPilot

http://www.jamcopters.cz/naza-m-v2-gps-combo-ridici-jednotky-pro-multikoptery-p217

http://electriccarconversionblog.com/what-is-esc-sbec-bec-ubec-and-opto

http://electriccarconversionblog.com/what-is-esc-sbec-bec-ubec-and-opto

https://wiki.openpilot.org/display/WIKI/Core+Products+and+Features

http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/index.asp

http://cojeto.superia.cz/

http://myfirstdrone.com/


21

CD s přílohou

dokumentace imp

Documents