Записки программиста

Ранее в заметке Как я собирал свой первый квадрокоптер на базе PixHawk была описана, так сказать, базовая комплектация квадрокоптера — полетный контроллер, рама, ESC, моторы, пропеллеры, и так далее. Это минимум, необходимый для получения чего-то, что летает. Однако на таком квадрокоптере вы далеко не улетите, так как по мере удаления от вас он очень быстро превращается в небольшое черное пятнышко на небе. Да и не очень-то безопасно на нем летать. В частности, при потере связи с аппаратурой или сильном разряде аккумулятора лучшее, что может сделать квадрокоптер — это успеть автоматически приземлиться: в реку, на дерево, или кому-нибудь на голову. Давайте же выясним, как можно решить эти проблемы.

Ниже приведен полный список новых компонентов, использованных мной в квадрокоптере. Забегая немного вперед, отмечу, что вам может понадобится далеко не все из этого списка. (UPD: Здесь были прямые ссылки на интернет-магазины, но по состоянию на 2023-ий год каждая вторая ссылка протухла, в связи с чем они были убраны.)

• Power Module для PixHawk/APM;
• Ublox NEO M8N, GPS-модуль для PixHawk/APM со складной мачтой;
• Набор для FPV: камера 900TVL, TFT-монитор UUUStore 800x480 с козырьком и держателем, приемник RC832, передатчик TS832;
• Модуль телеметрии RadioLink PRM-02;
• Mobius Action Camera;
• Mobius Action Camera AV Output Cable;
• LC-фильтр;
• G.T.POWER 3 Channel Video Switcher;
• Шасси для рамы F450;
• Подвес для камеры с серводвигателями в комплекте;
• Дэмпфер для PixHawk;
• Дэмпфер для Mobius Action Camera;
• Дэмпфер для подвеса;

Суммарная стоимость перечисленных компонентов составила 225$ (по курсу на момент покупки) с доставкой в Россию. Как можно заметить, в наборе две камеры. Mobius Action Camera с широким углом обзора была установлена впереди квадрокоптера в фиксированном положении, а камеру из набора для FPV я установил внизу квадрокоптера, на управляемом при помощи двух серводвигателей подвесе. На первых порах можно обойтись и без дополнительной экшн-камеры, и, соответственно, без переключателя между камерами, да и большинства других наворотов. Строго говоря, из приведенного списка только первые три позиции являются действительно обязательными. Их общая стоимость составляет 98$.

Примечание: Еще из сравнительно недорогих, но качественных экшн-камер, пригодных для FPV, большой популярностью пользуются камеры под брендом RunCam.

Вес квадрокоптера в собранном виде составил 1.45 кг. Выглядит он как-то так:

Интересно, что при этом квадрокоптер влез в сумку 43x40x19 см (понятное дело, со снятыми винтами) вместе с аппаратурой, экраном, запасной батареей, зарядным устройством и ремкомплектом. Вес собранной сумки составляет 5.2 кг. То есть, вполне приемлемо для транспортировки даже общественным транспортом, не говоря уже об автомобиле.

Как вы к этому моменту уже могли догадаться, я не стану утомлять вас нудными подробностями на тему что к чему подключается и как настраивается в APM Planner. Там все более-менее интуитивно понятно, к тому же, есть множество видео на YouTube. Ограничусь лишь несколькими замечаниями.

Начну с того, что я перешел на аппаратуру RadioLink AT9S, подаренную мне на день рожденья. Она оказалась существенно лучше моей предыдущей RadioLink T8FB. Во-первых, у нее 10 каналов, а не 8. Во-вторых, она имеет экранчик и может быть полностью настроена в полевых условиях, безо всякого компьютера и кривого конфигуратора под Windows с интерфейсом на китайском языке. В-третьих, в нее нормально влезает аккумулятор, а не впритык и с большим усилием. Наконец, для нее есть модуль телеметрии, который превосходно интегрируется с PixHawk. Вся телеметрия (GPS-координаты, скорость, высота, заряд аккумулятора, режим полета, …) выводится на экранчик RadioLink AT9S. В общем, правду говорят — лучше сразу брать нормальную аппаратуру.

Начиная заниматься авиамоделизмом, я не мог понять, зачем может понадобится больше восьми каналов. Давайте посчитаем:

• Четыре канала, понятно, нужно для стиков;
• Два канала уходят для управления двумя серводвигателями в подвесе камеры. Я выделил каналы 6 и 7, повесив на них потенциометры VrC и VrD. Они находящиеся у аппаратуры сзади, как раз чтобы их было удобно двигать указательными пальцами.
• Еще один канал нужен для переключения камеры. Я выделил канал 10, повесив на него трехпозиционный переключатель SwG, находящийся на аппарате справа. При этом среднее положение переключателя пока не используется, что в будущем позволит добавить еще одну камеру или включать/выключать OSD.
• И еще один канал нужен для переключения режимов полета. Я лично использовал канал 5, повесив на него трехпозиционный переключатель SwE и двухпозиционный SwF, находящиеся на аппаратуре с левой стороны. Таким образом, аппаратура позволяет переключаться между шестью режимами полета. Из них как минимум три нужны обязательно: это Land (без него вы квадрокоптер нормально не посадите), Stabilize (обычный режим полета) и RTL (автоматический возврат на точку запуска, если что-то пошло не так).

Итого 8 каналов занято. Если дополнительно понадобится, например, управлять подсветкой или шасси, каналов уже не хватит. В моем случае остались неиспользуемыми каналы 8 и 9. На них я повесил переключатели SwD и SwH, на будущее.

Еще раньше я думал, что GPS в квадрокоптере — это что-то прикольное, но не обязательное. Сейчас же я больше склоняюсь к мысли, что без него летают только ненормальные (ну или, понятно, владельцы гоночных квадрокоптеров, но это совсем другая история). Потому что GPS-модуль стоит в районе 20$ и позволяет:

• Настроить failsafe так, чтобы при потери связи с аппаратурой или разряде аккумулятора до определенного уровня, квадрокоптер автоматически возвращался к точке запуска. Мой квадрокоптер эта возможность один раз уже спасла;
• Даже если связь нормальная и аккумулятор не разряжен, удобно автоматически возвращать квадрокоптер к месту запуска, переведя его в режим полета RTL;
• В случае крушения квадрокоптер можно найти по последним известным GPS-координатам;
• Можно летать по заранее построенному маршруту, в том числе за пределами радиуса действия аппаратуры;
• Можно настроить «виртуальный купол», за пределы которого квадрокоптеру вылетать запрещено;
• Наконец, GPS-модуль вместе со встроенным в него дополнительным компасом, существенно увеличивают стабильность полета. В том числе, квадрокоптер может удерживать позицию в пространстве при порывистом ветре;

Что же касается самого FPV, тут мне как-то нечего особо добавить. Картинка отображается, камеры переключаются, подвес вращается. Можно смотреть, что там происходит внизу с высоты птичьего полета, а при желании — даже записывать. Прикольно.

Метки: Электроника.