Guia per a principiants de FPV Quadcopter Drone Racing: 16 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Si us heu trobat amb aquest article, (amb sort) us interessa aquest nou fenomen conegut com FPV flying. El món del FPV és un món ple de possibilitats i, un cop superat el procés de vegades frustrant de construir / volar un dron FPV per primera vegada, els avantatges superen amb escreix aquestes frustracions. Aquest breu article recull als principiants els principals aspectes del vol FPV i d'un dron en general i us proporciona una bona base de coneixement a partir de la qual podeu construir (literalment …).

Aquest article es va publicar originalment a dronetrest.com i es va reposar aquí amb permís de l’autor (qui sóc jo)

Pas 1: Què és FPV?

Per tant, primer, FPV significa First-Person-View. En resum, col·loqueu una càmera en un dron volador, rebeu l’alimentació en directe d’aquesta càmera a través d’un parell d’ulleres (o monitor) i voleu el dron a través d’aquest feed en directe. FPV us ofereix la possibilitat de veure el vostre món des d’una vista d’ocell: és un nou punt d’observació amb el qual no podeu aconseguir prou. A més de ser un pilot real, aquesta és l’experiència de vol més immersiva que trobareu i no puc promocionar-la més. Et sents com si estiguessis físicament dins del dron, com si fossis un ocell, passant per davant dels arbres, actuant i passant per l’aire … tot i que, per descomptat, tens els peus ferms a terra.

Hi ha tres tipus principals de vol FPV; estil lliure, curses i fotografia, cadascun dels quals s’explica a continuació.

FPV Freestyle: aquest és el tipus de vol FPV que probablement haureu trobat abans si heu vist algun FPV volant a YouTube. Vola sense restriccions d’on heu de volar; pots volar baix, pots volar alt i pots explorar qualsevol lloc emocionant nou que trobis. Aquest és el camp on podeu realitzar trucs i voltejar i impressionar a qualsevol espectador amb les vostres habilitats. Els freestilistes són els acròbates del món dels drons i no agraeixen deixar-se frenar per coses com els hipòdroms, els arbres o els edificis … L’estil lliure consisteix a trobar les millors línies a través i al voltant d’obstacles mentre llança uns quants volts per tenir un aspecte fantàstic per a YouTube vídeos.

FPV Racing

No hi ha premis per endevinar-lo: aquí és on un grup de pilots de FPV es reuneixen i competeixen amb els seus drons. Hi haurà un hipòdrom d’alguna mena amb una barreja d’obstacles naturals i artificials (per exemple, arbres, portes i banderes). Guanya qui ha acabat primer. No es tracta necessàriament de velocitat i potència, sinó que realment posa a prova els vostres reflexos i maniobrabilitat. Aquí cal una gran precisió …

Fotografia aèria

De nou, això és exactament el que diu a la llauna: aquest és l’art de fer fotos i vídeos des de la perspectiva de l’ocell que parlàvem anteriorment. La tecnologia que s’utilitza als drons ha permès aquest fàcil accés als cels i, per tant, ara gent normal com tu i jo podem contemplar l’impressionant paisatge des de dalt. El tipus de dron i l'equip que s'utilitza en aquest tipus de vol són força diferents de l'estil lliure i les curses. Aquí, un vol suau i fàcil té precedents per sobre de la velocitat i l’agilitat, ja que és imprescindible un rodatge suau. Per a això, s’utilitzen cardans de càmera en un dron de fotografia aèria, juntament amb una càmera HD d’alta qualitat per donar un vídeo suau. Així que FPV volarà en poques paraules. Teniu un dron, hi poseu una càmera i la voleu veient el feed en directe. Senzill. Ara, si us interessa, aniré a algunes de les parts més tècniques (però no massa tècniques!) Del que constitueix un dron.

Pas 2: Com funciona un dron (multirotor)

Aquesta serà una breu secció sobre la "ciència" darrere d'un dron. En primer lloc, un "dron" és tècnicament quelcom que pot volar de forma autònoma, però ha arribat a ser un terme general per a qualsevol cosa electrònica que vola. A l’afició FPV, sovint fem servir la paraula quadcopter, o ‘multirotor’. Un multirotor és un vehicle amb diversos "rotors", és a dir, motors i el més comú que veureu al cel és un quadcopter: un multirotor amb 4 motors.

Llavors, com es pot controlar un multirotor? Un multirotor té 4 punts de control; rodar, llançar, desviar i empènyer. Si teniu alguna experiència amb avions / helicòpters, sabreu què són, però per a aquells que no ho feu, aquí teniu un exercici senzill per conèixer-los. Mantingueu la mà cap amunt, amb el palmell cap a terra, ara la vostra mà és el multirotor.

• Rotllo: balanceja la mà d'un costat a un altre: aquest és el teu rotlle.
• Pitch: inclineu la mà cap amunt i cap avall: aquest és el vostre to.
• Yaw: mantenint el palmell cap avall, gireu el ha cap a l'esquerra i la dreta; aquest és el vostre yaw.
• Thrust / Throttle: aixeca la mà cap amunt i tens la teva empenta.

Utilitzeu aquests 4 punts de control junts per fer que el vostre multirotor vagi en qualsevol direcció que vulgueu. Vola de manera similar a com ho fa un helicòpter. Per avançar cal tenir una combinació de pitch i empenta.

Si voleu tenir una idea del vol de FPV sense el risc d’estavellar un dron, un bon lloc per començar és amb un simulador de vol de FPV.

El FPV no és només per a quadcòpters El FPV que utilitza quadcòpters és, amb diferència, la forma més popular de volar FPV, però hi ha molts pilots d’ala fixa que connecten càmeres a avions de control de ràdio més tradicionals. Però en aquesta guia tractarem els conceptes bàsics de l’FPV des d’una perspectiva de quadcòpters, ja que amb això comença la majoria de la gent.

Pas 3: Creeu-ne de propis o voleu comprar llestos per volar?

Ara he donat a aquesta pregunta una secció pròpia, ja que és una pregunta molt important; construireu el vostre propi quadcopter o adquirireu un quad FPV Ready-To-Fly (RTF) prefabricat? Vaig a dir de seguida que estic tendenciosa a construir; no només és una bona diversió, sinó que també obtens una gran sensació d’èxit quan aconsegueixes volar el teu propi quad. Això no vol dir que comprar un kit RTF sigui incorrecte: podeu obtenir alguns kits fantàstics que funcionin fantàsticament i estic segur que estareu satisfets amb la vostra decisió.

El quid del problema per a mi és que estavellareu, moltes i moltes vegades. Alguns d’aquests accidents no causaran res desastrós i només caldrà substituir un o dos accessoris. Tanmateix, alguns d'aquests accidents (sobretot quan comenceu a ser valents) provocaran danys més greus. És possible que hagueu de substituir un motor, el transmissor de vídeo o el controlador de vol del quad. En aquestes situacions, si no heu fabricat la màquina vosaltres mateixos, no necessàriament sabreu com solucionar-la. Per tant, és possible que hagueu de tornar a comprar un kit sencer, que podria costar-se molt ràpidament. Si l’heu construït des de zero, coneixeu els passos i passos del quad i, per tant, podreu identificar el problema i resoldre’l amb força facilitat.

Llavors, el meu consell? Construeix. Si això us agrada, ara aniré a enumerar l’anatomia d’un dron i podreu començar a construir aquest coneixement del dron …

Pas 4: Anatomia d'un dron de carreres FPV

Així que anem a detallar què compon un dron quadcopter. Tots els components principals d’un dron FPV típic es mostren a la imatge superior.

Un dron FPV es pot dividir en tres "parts" principals; el sistema de vol, el sistema de potència i el sistema FPV.

• El sistema de vol consta de les parts que fan volar el quadcopter, com ara els motors i el controlador de vol.
• El sistema d’alimentació consta de les parts que proporcionen energia elèctrica al vostre dron, com ara la bateria i la placa de distribució d’energia.
• El sistema FPV consta de les parts que s’utilitzen per a l’alimentació de vídeo, inclosa la càmera, el transmissor de vídeo i les ulleres.

Analitzarem cadascun d’aquests sistemes amb més detall en els passos següents

Pas 5: el marc

Primer de tot, els tres sistemes d’un dron s’han d’adherir a alguna cosa, coneguda com el marc. Aquest és l’esquelet del dron i proporciona no només la força del multirotor en el seu conjunt, sinó també l’aspecte final del dron. Hi ha tants estils i variacions diferents de marcs multirotors que seria impossible de comptar, però tots tenen les mateixes característiques generals. Tots volen ser el més forts possibles però també el més lleugers possibles (ja que aquesta és òbviament la millor combinació). És per això que la fibra de carboni s’utilitza sovint, ja que en general és resistent però lleugera.

Els marcs també es classifiquen, però la seva mida. Quan dic la mida d’un marc, em refereixo a la distància entre eixos que és la longitud diagonal (en mm) des del centre d’un motor fins al centre del motor directament diagonal. La majoria dels marcs FPV tenen una distància entre eixos de 220 mm i menys a mesura que la tecnologia es fa més intel·ligent i petita.

Lectures addicionals: Guia completa per a la compra d’un marc quadricòpter FPV

Pas 6: el sistema de vol

El sistema de vol conté tot el que el multirotor necessita per volar. Això inclou el controlador de vol, els motors, els controladors electrònics de velocitat (ESC), el receptor de ràdio i les hèlixs.

El funcionament del sistema de vol és el següent:

• El pilot mou els pals del controlador R / C, aquest s’envia al receptor sense fils
• El receptor R / C envia les ordres de pilot stick al controlador de vol
• El controlador de vol interpreta aquestes ordres i calcula a quina velocitat ha de moure cada motor i envia aquest senyal a l’ESC
• L’ESC converteix aquest senyal en un voltatge que envia al motor
• El motor és el que produeix empenta per moure realment el dron

Aquest procés passa centenars de vegades cada segon. Vegem cada component amb més detall

Pas 7: el controlador i el receptor de R / C

El controlador de ràdio és el dispositiu que el pilot té a les mans amb dos joysticks que s’utilitza per fer volar el dron. El receptor de ràdio és el petit dispositiu electrònic que s’instal·la al dron (i que està connectat al controlador de vol). El controlador envia senyals de ràdio al receptor i el receptor envia la informació al controlador de vol. Hi ha moltes opcions a l’hora de seleccionar el controlador i el receptor de R / C. Ara mateix, les ràdios Frsky Taranis són, amb diferència, les més populars de la comunitat FPV.

Pas 8: el controlador de vol

Com el seu nom indica, aquest equip controla el vol i, per tant, es pot considerar el "cervell" del dron. El controlador de vol pren dades de dues entrades i les utilitza per mantenir el multirotor estable i dirigir el dron. Aquestes dues entrades de dades provenen de sensors integrats al controlador de vol i del pilot a través del controlador R / C. Els sensors indiquen al controlador de vol coses com l’orientació i l’altitud, i el pilot li diu al controlador de vol en quina direcció vol que vagi el multirotor.

En funció de la profunditat que vulgueu aprofundir, també podeu afinar i programar el controlador de vol segons les vostres especificacions exactes, tal com ho faríeu amb un cotxe de carreres. D’aquesta manera, podeu obtenir el millor absolut del vostre dron.

Per llegir més:

Guia de compra del controlador de vol FPV Racing

Pas 9: els controladors electrònics de velocitat (ESC)

Els ESC són els components que prenen les ordres del controlador de vol i les tradueixen en potència als motors. L’ESC diu al motor que giri més ràpid o més lent donades les instruccions del pilot. Per tant, cada motor té un ESC dedicat, ja que cada motor es mou en una velocitat diferent a la dels altres.

El tipus i la mida de l’ESC adequat per al vostre dron depèn del sistema d’alimentació que utilitzeu i dels motors que feu servir.

Per llegir més

Què cal tenir en compte a l’hora de comprar un ESC per al vostre multirotor?

Pas 10: els motors

Els motors són la força motriu del multirotor i proporcionen l’empenta (juntament amb les hèlixs). El més important a conèixer en termes de motors de drons FPV és com es classifiquen els motors.

Teniu molts motors diferents de diferents mides, però què volen dir? Bé, prenem com a exemple el motor ChaosFPV CF2205 2300Kv PRO. Es tracta d’un motor 2205 amb una potència nominal de 2300 KV. El número 2205 fa referència a les dimensions del motor; el motor té un diàmetre de 22 mm i una alçada de l’estator de 5 mm. Com més alt és el motor (major alçada de l’estator), més ràpid pot reaccionar, mentre que els motors de més diàmetre us donen més parell i potència, però reaccionen més lentament. La qualificació KV es defineix com les revolucions per minut (RPM), per voltatge. Els motors típicament inferiors a KV s’utilitzen millor amb accessoris més grans.

Per llegir més:

Motors sense escombretes: com funcionen i què signifiquen les xifres

Pas 11: Les hèlixs

Les hèlixs s’uneixen als motors i proporcionen l’empenta necessària. Hi ha molts tipus diferents d’atrezzo al mercat, des de les tradicionals hèlixs de 2 pales fins a les de 5 pales. De nou, les hèlixs s’anomenen de manera estàndard, per exemple. 5x3x3. Això significa simplement que teniu una hèlix de 5 polzades amb un pas de 3 polzades i que hi ha 3 pales.

Pas 12: el sistema d'alimentació

El sistema d'alimentació d'un dron comprèn les parts que proporcionen energia i dirigeixen l'energia a tota l'electrònica. En un quadcòpter FPV típic només hi ha dos components, una placa de distribució d’energia (PDB) i la bateria.

La placa de distribució d’energia PDB simplement pren l’energia de la bateria i la distribueix a les fonts pertinents. De la forma més senzilla, és una placa separada a la qual connecteu la bateria i a la qual connecteu els altres components del sistema de vol (com els ESC). De vegades, un PDB també inclou alguns reguladors de tensió que generaran una sortida constant de 5V o 12V per alimentar alguns dels vostres altres components electrònics. També trobareu que els controladors de vol també tenen un PDB integrat que significa que connecteu la bateria (i els ESC) directament al controlador de vol. Per obtenir més informació, consulteu

La bateria

Ara arribem al component que proporciona energia al vostre multirotor: la bateria. Els drons funcionen generalment amb bateries de polímer de liti (LiPo) que consten de diverses "cèl·lules". Cada cel·la té un voltatge de 3,7 V i, afegint més cel·les, afegiu més tensió. Per exemple, una bateria de 3 cel·les (notada com a 3S) té una tensió d’11,1 V. Com es va fer referència a la secció "Motors", la velocitat a la qual gira el motor es correlaciona directament amb la tensió que es proporciona. Per tant, per fer que el motor giri més ràpidament, necessiteu més tensió. Per desgràcia, però, no podeu copejar una bateria de 10 cel·les al vostre dron per fer-lo anar més de pressa: sempre hi ha un bon equilibri entre pes i potència a l’hora d’escollir la bateria més adequada.

Lectures addicionals: Bateries LiPo: com triar la millor bateria per al vostre dron.

Pas 13: el sistema FPV

El sistema FPV consisteix en una càmera, un transmissor de vídeo que retransmet la transmissió de vídeo cap a terra a les ulleres de vídeo. Per entendre el sistema FPV, l’analogia més senzilla és pensar en el funcionament de la televisió, ja que és pràcticament el mateix, a una escala molt més petita. El vostre dron té una càmera que capta un vídeo. Aquest senyal s’envia a un transmissor de vídeo que emet un senyal sense fils (com ho faria un estudi de televisió). Les ulleres FPV del quadcopter són com un aparell de televisió que capta el senyal. Però, per ser específics, el receptor de vídeo agafarà el senyal i el mostrarà a la pantalla dins de les ulleres. La majoria de les ulleres FPV tenen un receptor de vídeo integrat o poden connectar-ne una mitjançant un mòdul.

La càmera FPV

La càmera FPV és potser el component més important de qualsevol dron FPV, ja que és l’equip a través del qual us transporteu a la vostra plataforma FPV. Les càmeres FPV van començar com a càmeres CCTV, però a mesura que l’afició ha avançat, molts fabricants fabriquen càmeres personalitzades específicament dissenyades per a FPV. Això significa que les càmeres FPV estan dissenyades per tenir la menor latència possible (el temps que triga a capturar un fotograma i a enviar-lo de nou). La majoria de càmeres FPV NO proporcionen sortida HD, però, ja que augmenta la latència de l'alimentació, que és desastrós per al vol FPV. Quan viatgeu a una velocitat de més de 80 km / h, cada mil·lisegon de latència marca la diferència.

Pas 14: el transmissor de vídeo (VTX)

Sense un transmissor de vídeo connectat a la càmera, la càmera no serveix per a res. Aquest és el component que transmet de forma inalámbrica l’alimentació de vídeo de la càmera a les ulleres FPV a terra.

Les VTX FPV presenten una gran varietat de mides, potències i funcions, però es classifiquen principalment en termes de potència de transmissió (en miliwatts, mW). Les dues potències principals són els transmissors de 25 mW i 200 mW; els 200 mW són els més habituals entre els vols FPV.

També heu de tenir en compte que hi ha algunes regulacions quant a la quantitat d’energia que podeu utilitzar amb el vostre transmissor FPV. A la UE, la potència màxima que podeu utilitzar legalment és de 25 mW. Si voleu utilitzar una potència de transmissió més alta sobre això, haureu d'obtenir permís per fer-ho.

Lectures addicionals: Tot el que heu de saber sobre els transmissors de vídeo FPV

Guia d'antena FPV

Pas 15: les ulleres FPV

Podeu veure el canal de vídeo en directe del vostre dron amb ulleres FPG. Tècnicament un receptor de vídeo rep el senyal i la pantalla que hi ha a l’interior de les ulleres el mostra. Però avui en dia s’inclou un receptor FPV o s’acobla a gairebé totes les ulleres FPV, de manera que habitualment ho considerem una cosa única.

El canal de vídeo en directe es mostra en una petita pantalla dins de les ulleres i, igual que la realitat virtual, veieu el que veu la càmera i us transporten al cel. Igual que amb tots els altres components de la construcció multirotor, hi ha molts tipus, estils i marques diferents d’ulleres FPV. Si teniu els fons, podeu optar a un parell de gamma alta amb una qualitat de pantalla brillant, receptors dobles per a una millor recepció i funcions especials com la capacitat del DVR (és a dir, podeu enregistrar el que veieu). Tanmateix, també podeu aconseguir un parell d’ulleres molt sòlid per pocs diners que faran la feina esplèndidament per a principiants.

Lectures addicionals: FPV Goggle Buying Guide

Pas 16: en resum

Volar FPV és, per tant, només fer el vol del vostre dron FPV amb una càmera connectada mentre mireu les imatges en directe i piloteu el dron en conseqüència. Podeu participar en aquesta activitat sol (encara que si sou principiant, es recomana sortir amb un pilot d’experiència) o en grup. Podeu establir el vostre propi recorregut i competir entre vosaltres per veure qui és l’últim pilot de FPV. T’ofereix una visió totalment diferent del món que t’envolta i et permet desenvolupar una nova habilitat mentre et submerges en una gran experiència.