суббота, 15 октября 2022 г.

Как выбрать коптер (мультикоптер)

Отредактировано 2.12.2022


Коптер (мультикоптер) – это дистанционно управляемый летательный аппарат.

Сразу хочу сообщить что существуют различные запретные для полётов беспилотников зоны (например, около аэропортов). Об них можно узнать в интернете на специализированных сайтах или через специальное приложение.


Чтобы правильно выбрать коптер нужно определиться с тем, для чего он вам нужен (развлечение, съёмки и т.п.). Далее ознакомьтесь с написанным ниже и выберите что вам подходит.
Обратите внимание, что написанное ниже может пригодится вам в дальнейшем если вы захотите собрать коптер самостоятельно из разных деталей. Но приведённая ниже информация - это лишь основы и её будет не достаточно, т.к. там надо учитывать многое другое, что "потянет" на отдельную книгу.

  • Вес. По весу, по существу, нет классификации коптеров.
    Но хочу обратить ваше внимание на то, что 19 марта 2022 года, постановлением правительства номер 415 беспилотники весом более 150 грамм следует регистрировать в Федеральном агенства воздушного транспорта. Как это сделать написано на сайте росавиации, раздел учета Беспилотных Воздушных Средств (“БВС”) (ссылка на другой ресурс).
  • Рама - это главная деталь, к которой присоединяются все остальные детали и элементы мультикоптера.
    Рамы сильно влияют на характеристики полета: распределение веса, сам по себе вес, жёсткость, аэродинамика и т.д. Также рама определяет где будут расположены компоненты коптера и насколько сложно будет собрать такой коптер.
    Возможны различные вариации рам. Но обычно рама имеет "лучи", на конце каждого из которых закреплен двигатель с винтом. И, в большинстве случаев, присутствует центральная несущая часть.
    Иногда встречаются рамы, состоящие только из трубчатых деталей.
    Если лучей нет, то такой коптер предназначен для помещений.
    Большинство рам складные, что увеличивает удобство транспортировки коптера.
    Чем рама легче, тем меньше у неё прочность и больше проблем с компоновкой (мало места). Но чем легче рама, тем больше выигрыша будет в полётном времени... Правда это важно для тех, кто собирает коптеры сами.
  • Размер мультикоптера.
    Если размер указан в дюймах (например: 5 дюймов), то это максимальный размер пропеллера, который можно установить на эту раму.
    Основной размер коптера определяется расстоянием между осями расположенных по диагонали двигателей (в миллиметрах). Таким образом, для коптеров класса 250 расстояние между моторами будет приблизительно равно 250 мм. Обычно размеры округляют в ближайшую сторону с точностью до 50 мм.
    • Микро- и миникоптеры (до 200 мм включительно). Эти модели можно считать радиоуправляемыми игрушками.
      Они очень дешевы и хороши для начинающих, но больше в закрытых помещениях (в первую очередь это относится к "микро"). Но на улице у таких коптеров из-за его небольших размеров при минимальном порыве ветра изменяется траектория движения, поэтому поддерживать стабильный полёт коптера сложно.
      Некоторые из них имеют встроенную камеру, позволяющую получить первичные навыки воздушной съемки...  правда качество не слишком хорошим.
    • Средние размеры (200-700 мм) коптеров самые распространённые. На такие модели устанавливается либо видеокамера специальной конструкции, либо подвес (см. ниже) с качественной камерой. Ориентация в пространстве самых продвинутых из них поддерживается системой GPS, а для управления полетом оператор может использовать не только пульт, но и собственное мобильное устройство. Подобные аппараты имеют широкий выбор интеллектуальных режимов и способны летать в ветреную погоду.
    • Крупные коптеры (от 700 мм) обычно рассчитаны на коммерческую доставку грузов или установку тяжелой профессиональной видеоаппаратуры. Встретить их у любителей можно очень редко.
      Размеры коптеров
  • Назначение коптера бывает разнообразным и непосредственно влияет на выбор. Ниже написанное деление довольно условно.
    • Детские — это коптеры-игрушки с простым управлением. Чаще всего они оснащены дополнительной защитой лопастей. 
    • Любительские — коптеры с диагональю от 200 до 350 мм, часто имеют хорошую камеру со стабилизацией и позволяют вести любительскую фото- и видеосъемку.
    • Гоночные — коптеры с повышенными скоростными характеристиками. Очень часто имеют функцию FVP - передача изображения с камеры на экран или очки виртуальной реальности. Предназначены для скоростных полетов, различных трюков и соревнований.
    • Профессиональные — коптеры с диагональю от 350 мм. Имеют возможность подключения дополнительных модулей, используются в профессиональной фото- и видеосъемке.
    • Грузовые (промышленные) — коптеры, которые используются для перевозки различных грузов и для выполнения различных работ - сельскохозяйственных, аэрофотосъемки, тушения пожаров, доставки грузов и других.
  • Материал корпуса.
    Если вы покупаете бюджетный мультикопетр то это будет пластик. Однако при выборе более дорогих коптеров лучше будет, если его корпус изготовлен из сплавов легких металлов, авиационного алюминия либо углепластика: эти материалы устойчивы к механическим повреждениям и воздействию мороза.
  • Количество винтов/моторов. Количество моторов и винтов совпадает.
    В зависимости от габаритов и конструктивных особенностей количество винтов может варьироваться от 2 до 12.
    Чем больше винтов, тем выше подъемная сила и точность маневрирования. Большое количество винтов позволяет сделать диаметр каждого из винтов меньше, а также снизить скорость их вращения. Могут работать если некоторое количество двигателей откажет.
    Но большое количество винтов означает что много двигателей, а они относительно дорогие и быстрее садят аккумулятор. Как правило цель использование большого количества винтов — поднятие тяжёлого груза (например, высококачественная съёмка на тяжёлые профессиональные фото и видеокамеры или доставка груза). 
    Самые распространённые в продаже следующие варианты:
    • трикоптер имеет три двигателя. Такие коптеры отличаются нестабильностью полета. Они мало подходят для запуска на улице или для съемки видео.
      Мультикоптер
    • квадрокоптер имеет четыре двигателя. Это самый распространённый вариант: они стабильны в полёте, достаточно удобны в управлении, при правильной оценке размеров и массы уверенно действует на уличном ветру.
      Также "квадрокоптером" зачастую называют все виды коптеров в независимости от количества двигателей.
      Мультикоптер
    • гексакоптер имеет шесть двигателей. Это оптимальный вариант коптера для фото- и видеосъемки, поскольку конструкция сохраняет стабильность в воздухе даже при плохой погоде (дождь, снег, сильный ветер). К тому же данный вид оснащен увеличенной грузоподъемностью.
      Если один из двигателей гексакоптера выйдет из строя во время полета, то он сможет нормально приземлиться, а не упасть (что скорее всего и произойдёт с копетром с меньшим количеством винтов).
      Минусом гексакоптера является довольно большая цена.
      Мультикоптер
    • октокоптер имеет восемь двигателей. Встречается довольно редко. Конструкция коптера отличается надёжностью, способностью поднимать большие грузы и может работать даже при плохой погоде (дождь, снег, сильный ветер).
      Если 2-3 двигателя октокоптера выйдут из строя во время полета, то он сможет нормально приземлиться, а не упасть (что скорее всего и произойдёт с копетром с меньшим количеством винтов). Это может быть особенно важным для тех, кто устанавливает дорогие камеры на коптеры и хочет быть уверен в их сохранности.
      Минусом октокоптера является довольно большая цена.
      Мультикоптер
  • Лопасти (пропеллеры, винты) преобразовывают вращение двигателя в подъёмную силу.
    • Количество лопастей. Классическим вариантом является наличие у пропеллера двух лопастей.
      Встречаются коптеры с тремя, четырьмя и даже пятью лопастями.
      Не стоит думать что чем больше количество лопастей, тем лучше. Ведь каждая лопасть работает в потоке, возмущенном предыдущей лопастью, снижая КПД винта. 
      Многолопастные пропеллеры делают летательный аппарат более отзывчивым (его легче ускорять и замедлять), что бывает очень важно при спортивных полётах. Но основным недостатком таких винтов является сложность изготовления и центровки, а также достаточно высокая стоимость.
      Пропеллеры для квадрокоптера
    • Размер пропеллеров (диаметр винта) напрямую связан с тягой, отзывчивостью и тем, как он "цепляется" за воздух. Диаметр измеряется, как диаметр круга, образуемого при вращении винта.
      • Большой пропеллер будет проталкивать собой больше воздуха и будет тратить много энергии для вращения. Он будет затягивать изменение скорости вращения двигателей, потому что большой и тяжелый. Преимущество больших пропеллеров заключается в хорошей тяге благодаря большой площади лопастей, он будет лучше держать коптер в воздухе.
      • Малый размер пропеллера быстрее реагируют на изменение скорости вращения двигателей. Они проталкивают через себя меньше воздуха, соответственно тратят меньше энергии при изменении скорости вращения. Небольшие пропеллеры ставят на гоночные коптеры, чтобы очень быстро менять скорость вращения двигателей, совершать быстрые падения, которые не получатся на больших пропеллерах из-за планирования и для быстрого изменения направления полета.
    • Крепление лопасти к двигателю. Пропеллер может быть закреплен как непосредственно на оси двигателя (прямой привод), так и связан с последним через механический редуктор (такое решение обычно применяют в средних и больших коптерах). Редуктор позволяет улучшить тяговые характеристики без существенного увеличения веса и цены коптера. Однако расплачиваться за это приходится снижением общей надежности и повышением потребляемой мощности.
      Сам винт крепится одним из следующих способов
      • Пропсейвер – представляет из себя втулку с боковыми симметрично расположенными отверстиями в которые вкручены винты. Втулка надевается на вал мотора и фиксируется боковыми винтами. Поверх втулки устанавливается пропеллер который в свою очередь фиксируется резиновым кольцом идущим в комплекте с втулкой (как правило в комплекте их несколько).
        Из-за своей ненадёжности, но в тоже время быстрого монтажа, лучше всего подходят для проведения кратковременных тестовых полётов в процессе сборки беспилотника.
        Крепление лопасти к двигателю коптера
      • Цанговый зажим – по сравнению с пропсейвером является более сбалансированным и надёжным адаптером. Цанговый зажим состоит из разрезной конусообразной втулки с резьбовым соединением (Цанга), зажимной втулки, шайбы и кок-гайки. Сначала на вал мотора одевается цанга, затем зажимная втулка, после идут несущий винт (пропеллер) с шайбой, замыкает конструкцию зажима кок-гайка.
        Крепление лопасти к двигателю коптера
      • Резьба - в этом случае вал мотора на конце имеет резьбу, направление которой противоположно направлению вращения ротора. Такой подход исключает самопроизвольное откручивание фиксирующей гайки, обеспечивая безопасную и надежную эксплуатацию мультикоптера.
        Крепление лопасти к двигателю коптера
    • Направление вращения. Этот показатель важен если вы выбираете пропеллер для замены (они довольно часто ломаются если нет защиты) или при собственном собирании/модернизации коптера из запчастей.
      Несущие винты рассчитаны на вращение по часовой стрелке (CW), либо против часовой стрелки (CCW). На направление вращения указывает наклон лопасти (смотреть на пропеллер с торца). Если правая кромка лопасти выше — CCW, если левая кромка — CW.
      Если конструкция вашего мультикоптера подразумевает перевёрнутое расположение моторов (например, у Y6 или у X8) обязательно измените направление вращения несущих винтов, чтобы тяга была направлена вниз.
      Лицевая сторона несущего винта всегда должна быть обращена к небу. Документация которая идёт с контроллером полёта как правило содержит информацию о направлении вращения каждого винта, для каждой поддерживаемой контроллером многомоторной конфигурации.
    • Угол наклона лопасти (профиль винта) - важный параметр, который влияет на тягу. Этот параметр, в первую очередь, нужен для замены пропеллера или при собирании/модернизации коптера из запчастей
    • Вид лопасти
      • Normal (N) – такие лопасти имеют заострённые на концах лезвия. Это уменьшает тягу, но также снижает расход энергии АКБ.
      • Bullnose (BN) – бычий нос (Закруглённые). Такие лопасти при равном с нормальными диаметре, имеют большую тягу и площадь. За счёт тяжести ведут себя более стабильно, и увеличивают отзывчивость коптера по рысканью. Но такие лопасти сильно повышают расход энергии АКБ.
      • Hybrid Bullnose (HBN) – промежуточный вариант. Такие лопасти имеют как и преимущества, так и недостатки предыдущих.
    • Шаг винта — это расстояние, пройденное винтом за один оборот при "ввинчивании" в условную твердую среду. Увеличение шага винта повышает тягу при малых оборотах.
      Все винты, кроме совсем миниатюрных, имеют переменный шаг и профиль лопасти.
    • Складной винт. Основное плюсом таких винтов является их компактность при хранении или переноски. А в случае если лопасть сломается возможно вам будет достаточно поменять только повреждённую часть.
      Из-за низкого спроса и большого количества требуемых деталей, складные винты встречаются редко. 
      Складной винт квадрокоптера
    • Материал изготовления
      • Пластмасса (ABS/Нейлон и т.д.) — самый распространённый материал для винтов коптера.
        Жёсткость и ударопрочность пластикового винта может быть улучшена посредством усиления углеродным волокном (карбон).
      • Фиброармированный полимер (углеродное волокно, нейлон усиленный карбоном и т.д.) — такие винты не очень просты в изготовлении, поэтому они дороги. Но такие лопасти сложнее сломать или согнуть. Одновременно с этим, карбоновые винты, как правило, хорошо сделаны, более жёсткие (обеспечивают минимальные потери в эффективности), редко требуют балансировки и имеют более лёгкий вес по сравнению с любыми другими материалами исполнения. Такие винты рекомендуется рассматривать только после того, как уровень пилотирования оператора станет более-менее уверенным.
      • Дерево — редко используемый материал для производства лопастей мультикоптеров, т.к. для их изготовления требуется механическая обработка, которая в последствии делает деревянные пропеллеры дороже пластиковых. При этом дерево вполне прочное и никогда не гнётся.
  • Соосное расположение двигателей. Как правило на одном луче располагается один двигатель. Но возможно их соосное расположение, что служит для увеличения подъёмной силы. Но при таком использовании двигателей сложно подобрать подходящие шасси и сложно убрать пропеллеры из кадра, т.к. моторы расположены под лучами.
    Например, если на двигателей 3 и расположены они на трёх лучах, то это — трикоптер. Но если на эту же раму поставить соосно по два двигателя с пропеллерами на каждый луч, то это уже гексакоптер по схеме "Y" (или "Y6", или "соосный трикоптер").
    Гексакоптер по схеме "Y"
  • Защита. У некоторых коптеров предусмотрены съемные элементы, обеспечивающие дополнительную защиту винтов (кожухи, решетки, бамперы и т.п.) или коптеров целиком. для нанесения травм человеку коптером (в первую очередь винтами) и для исключения повреждения аппаратов (и в первую очередь винтов) при встрече с препятствием.
    Зачастую защита не справляется и пропеллеры ломаются (собственно, как и сама защита). Также защита увеличивает вес мультикоптера (что влияет на расход батареи) и его парусность (т.е. коптер становится более чувствительным к ветру).
    Защита винтов квадрокоптера
    Защита винтов коптера

    Съёмный каркас для защиты квадрокоптера
    Съёмный каркас для защиты коптера
  • Двигатель (мотор) служат для вращения пропеллеров.
    От того какие двигатели будет использоваться зависит какую максимальную нагрузку сможет поднять коптер, а также сколько времени он сможет находиться в полёте.
    • Существует два вида электродвигателей, которые ставятся на коптеры.
      • Коллекторный двигатель (Brushed) состоит из неподвижных магнитов, прикрепленных к корпусу (статор) с чередованием полюсов и нескольких катушек, смонтированных на валу (ротор). Напряжение на катушки ротора поступает через скользящие контакты (коллектор и щетки). При подаче напряжения на катушку ротора, вокруг нее формируется магнитное поле. Катушка отталкивается от полюса одного из магнитов статора и притягивается к другому. В этот момент происходит переключение полярности питания за счёт вращательного смещения контактов коллектора относительно щеток и катушка начинает притягиваться к следующему магниту.
        Сами по себе коллекторные моторы неплохо справляются со своей работой, но это лишь до того момента пока не возникает необходимость получить от них на выходе максимально высокие обороты. Установленные щётки в этом случае вызовут скорый износ, что впоследствии приведёт к потере эффективной мощности электродвигателя. Это самый весомый минус таких моторов, который сводит на нет все его положительные качества.
        К тому же работа щеток всегда сопровождается искрением, что может "забить" сигналы управления и GPS, но и вызвать сбои в работе бортовой электроники. Поэтому в квадрокоптерах, начиная с диагонали 160 мм, коллекторные двигатели обычно не применяются.
      • Бесколлекторный двигатель (Brushless) - в бесколлекторных  моторах всё наоборот: обмотка крепится жёстко к внутренней части статора, а магниты установлены на валу и вращаются.
        Бесколлекторные двигатели лучше, но их главный минус - это цена.
    • Тяга. В описании к двигателю может указываться максимальная тяга. Например, если вы строите квадрокоптер и вам известно, значение тяги отдельно взятого мотора = до 0.5кг в купе с 11-дюймовым несущим винтом, то на выходе четыре таких мотора смогут поднять на максимальной тяге: 0.5кг х 4 = 2кг. Соответственно, если общий вес вашего квадрокоптера составляет чуть менее 2кг, то c такой силовой установкой он будет взлетать только на максимальных оборотах (макс. тяге).
      Но не стоит зацикливаться на этом показателе. Тяга, или подъёмная сила, показывает тот вес, который может поднять двигатель коптера. Однако, лёгкий коптер с приводами, у которого малая тяга, в воздухе может повести себя таким же образом, как и тяжёлый коптер с электродвигателями с большой тягой. Поэтому гораздо более важным является показатель соотношения тяги к весу (см. ниже).
    • Соотношение тяги и общего веса.
      Общее правило по соотношению выглядит так: тяга 1 мотора = весу копетра * 2 / количество электродвигателей.
      Превышение тяги вдвое – минимум, который необходим для того, чтобы мультикоптером было легко управлять при зависании. Если тяга слишком малая, то коптер будет довольно плохо слушать команды управления и ему будет сложно взлететь.
      В целом же, чем больше это соотношение, тем лучше коптер управляется и ускоряется. Так, для медленной съёмки может быть достаточно соотношения 3:1, либо 4:1. А для гоночных вариантов предпочтительно соотношение 8:1.
    • Направление вращения. Этот показатель важен если вы выбираете двигатель для замены или при собственном собирании коптера из запчастей. Бывают с левосторонним и с правосторонним вращением.
    • KV (константа скорости или постоянная скорость) - показывает сколько оборотов будет совершать двигатель за одну минуту при определенном напряжении в идеальных условиях. Формула такая: количество оборотов =KV•1В . Например, при KV 2300 и при напряжении АКБ 12,3 Вольт количество оборотов будет составлять 28 290 (2300•12,3).
      Чем выше KV, тем быстрее этот электромотор может раскручивать лопасть, а низкий KV означает, что у мотора большая тяга. Поэтому двигатель с большим KV подходит для маленьких быстро вращающихся пропеллеров (гоночные коптеров), а двигатели с маленьким KV — для больших дронов с большими пропеллерами.
  • Камера служит для передачи видео изображения. Может отсутствовать, если коптер предназначен для полётов на небольшое расстояние и только для развлекательных полётов.
    • Конструкция видеокамеры мультикоптера может быть 
      • встроенной в коптер (курсовая камера) - это обычно простое и недорогое решение.
        Плюсом встроенной камеры является минимальные габариты и вес. Кроме того, встроенная камера получает питание от аккумуляторной батареи мультикоптера и управляется со штатного пульта — благодаря чему для проведения съемки не нужно модернизировать конструкцию летательного аппарата и обзаводиться дополнительным оборудованием. 
        Как правило недостатками встроенных камер низкой ценовой категории являются не очень высокое качество получаемых изображений.
        Но некоторые продвинутые коптеры имеют довольно сложные и дорогие встроенные камеры с возможностью съемки 4K видео и качественных фотографий.
        Встроенная в коптер камера
      • внешняя камера (внешняя съемная камера на подвесе {о нём см. ниже}).
        Внешняя камера позволяет получать фотографии и видеозаписи, превосходящие по качеству встроенные камеры мультикоптеров. Также плюсом съемной камеры является то, что если вам будет необходимо видео более качественное, то вы сможете заменить камеру на другую модель.
        Перечисленные ниже минусы тоже нужно учитывать. Для установки внешней камеры понадобится специальная оснастка (обычный или стабилизирующий подвес {о нём см. ниже}) и дополнительные аксессуары. В некоторых случаях может потребоваться доработка конструкции летального аппарата. Например, при установке стабилизирующего или дистанционно управляемого подвеса необходимо снабдить его электропитанием от бортовой сети или от отдельной батареи.
        Кроме того, нужна система дистанционного управления съемкой. При использовании action-камер данная проблема решается довольно просто, поскольку многие устройства этой категории оборудованы встроенным адаптером Wi-Fi и могут управляться через мобильное приложение, запускаемое на смартфоне или планшетном ПК. При наличии функции Live View также обеспечивается трансляция "живой" картинки с камеры на экран мобильного устройства. Единственной проблемой может оказаться радиус действия Wi-Fi-соединения, который зачастую оказывается значительно меньше, чем у штатного пульта управления мультикоптера.
        В большинстве случаев для дистанционного управления камерой необходимо приобрести и установить дополнительный модуль. Это может быть как адаптер Wi-Fi, обеспечивающий возможность управления с мобильных устройств (а заодно передачу изображений и видео), так и приемник для специального пульта со встроенным радиопередатчиком.
        Перед установкой внешней камеры важно убедиться, что она совместима с креплением на квадрокоптере и подходит данной модели по весовым характеристикам
        Стоит также обратить внимание на то, что использование двух радиосистем, работающих в одном частотном диапазоне (например, пульта дистанционного положения с передатчиком 2,4 ГГц и адаптера Wi-Fi), может привести к возникновению сильных помех. Естественно, это необходимо учитывать при установке дополнительного оборудования на мультикоптер.
        Съемная камера квадракоптера
    • Разрешение камеры. Большинство мультикоптеров оснащены камерами от 0,3 Мп до 4К.
      Если вы впервые приобретаете окоптер, то вам подойдет объектив с разрешением от 720 Мп. С такой камерой уже можно снимать простые видео, делать вполне достойные селфи-снимки для социальных сетей и использовать режим First Person View (о нем см. ниже).
      Если же вы выбираете коптер с планами на коммерческую съемку, то придется поискать модели с разрешением матрицы 4К.
    • Угол обзора камеры коптера: чем он шире, тем более масштабные объекты и панорамы можно снимать. Хорошим считается угол обзора более 80°.
    • Пропеллеры в кадре камеры имеются практически всегда. Но есть специальные рамы, которые сконструированы так, чтобы пропеллеры не попадали в кадр.
  • Тип управления.
    • Пульт дистанционного управления (радиопульт) — наиболее часто встречающееся устройство для управления мультикоптером. 
      • На пульту расположены два основных органа управления – это аналоговые стики (джойстики). Один из них отвечает за высоту и повороты вокруг своей оси, а второй – за наклоны, продольное и поперечное перемещение коптера.
        Чаще всего расположение органов управления на пульте такое: левый стик отвечает за газ и рысканье, а правый за тангаж и крен. Такое расположение органов управления называется Mode 2 (наиболее распространённый вариант) , а если они расположены наоборот – это Mode 1, который менее распространен.
        Также есть Mode 3 (тоже самое что и Mode 1, только элероны и руль направления поменяны местами) и Mode 4 (тоже самое что и Mode 2, только элероны и руль направления поменяны местами).
      • Если вы выбираете новый пульт или коптер к имеющемуся радиопульту важно чтобы они были совместимы (протокол передатчика и протокол приемника должны быть одинаковыми). За это отвечают протоколы кодирования сигнала.
        Если аппаратура (пульт и приёмник на коптере) не с многопротокольным модулем, то покупать пульт управления и приемник нужно только одной фирмы.
        А если пульты с многопротокольным модулем, то такая аппаратура управления может подключаться к огромному количеству различных приемников разных брендов, вам нужно в настройках лишь выбрать название бренда и тип приемника.
      • Работает пульт по различным радиочастотам и сейчас в основном используется частота 2,4 ГГц (как у Wi-Fi). Но могут быть и другие, редко используемые, частоты: 1,3 ГГц, 900 МГц, 433 МГц, 72 МГц и 27 МГц. При этом чем ниже частота, тем шире радиоволны, соответственно они могут проходить через препятствия ("не теряться").
      • Одна частота может состоять из нескольких каналов (у кого дома есть Wi-Fi то там такой-же принцип: на одной частоте есть несколько независимых каналов). По сути это количество моторов и прочих сервоприводов, которыми вы сможете управлять.
        Для управления коптером минимально требуется 4 канала (газ, направление, тангаж {наклон вперед/назад}, крен). Но по минимуму рекомендуется иметь 5-6 каналов.
        Передатчики с большим числом каналов (больше 6) обычно стоят дороже. Как правило, у них выше качество сборки и гораздо больше функци. Но слишком большое количество каналов (например, 16) вам как новичку просто не надо, т.к. вы их не будете использовать.
      • В зависимости от мощности, типа и длины антенны радиус действия пульта может составлять от нескольких сотен метров до 2-3 км в "чистом поле".
      • Управление коптером на большом расстоянии зависит в первую очередь от мощности передатчика (аппаратуры управления, а также видео, если применимо).
        Обычно передатчики включают в себя RF-систему, состоящую из джойстиков и переключателей, электроники и RF-модуля (передатчика), и менее дорогих RC-элементов, эта система почти всегда представляет собой единое целое.
        Модели более высокого уровня часто имеют радиочастотный модуль, который можно заметить в виде коробки, расположенной на тыльной стороне аппаратуры управления.
        Нужно учесть и то, что приемник тоже должен уметь "общаться" с внешними модулями.
        Как правило, пульты управления с такими модулями стоят дороже обычных.
        Обычно чтобы понять что ваш пульт может использовать такие модули достаточно посмотреть на заднюю часть радиопульта: там будет специальный прямоугольный разъем.
        Пульт мультикоптера с RF-модулем
      • Кроме управления, на коптер также могут передаваться команды для активации наборов действий с помощью нажатия одной кнопки. Многие пульты оснащены световыми индикаторами, а некоторые — даже небольшим ЖК-дисплеем, на экран которого выводится информация об основных параметрах и режимах работы.
      • Пульт управления коптера может работать от обычных батареек, от несъемного (встроенного) или съемного аккумулятора.
        • Батарейки можно менять легко и быстро, не заботясь о подзарядке. Однако их необходимо приобретать заранее.
          Также можно дополнительно покупать аккумуляторные батарейки и заряжать их.
        • Несъемный аккумулятор не очень удобен в эксплуатации. Для зарядки нужно подключать пульт к зарядному устройству, причем управление мулькоптером в это время невозможно.
        • Съемный аккумулятор можно быстро заменять на такой же, но уже заряженный. Обычно такие аккумуляторы имеют большую емкость и ими оснащаются продвинутые пульты управления с возможностью приема видеосигнала с коптера.
      • На вид все пульты дистанционного управления похожи. Но они различаются (по весу, форме и толщине стиков и т.п.). Поэтому и удобство управления у них различное.
        Поэтому перед покупкой желательно найти место где можно подержать в руках различные пульты. Например, это может быть специализированный магазин или это можно сделать в местах где пользуются этими коптерами.
        Пульт дистанционного управления квадрокоптера
    • Смартфон или планшет удобен и прост для управления мультикоптером. Достаточно установить приложение от производителя и соединиться с точкой доступа коптера. При этом управление осуществляется при помощи сенсорного экрана, на котором отображаются виртуальные джойстики, регуляторы и т.п. При наличии у мультикоптера встроенной камеры и функции трансляции изображения можно выводить на экран мобильного устройства картинку ("вид из кабины") в режиме реального времени.
      Пульт дистанционного управления квадрокоптера
      Как правило, чем дороже коптер, тем более продуманное и функциональное его программное обеспечение.
      Использование смартфона в качестве пульта имеет недостатки. При ярком солнечном освещении изображение на экране плохо читается и управлять становится затруднительно (ведь органы управления, отображаемые на экране, невозможно найти на ощупь). Кроме того, нажатия на сенсорный экран обрабатываются операционной системой мобильного устройства с некоторой задержкой, которая практически незаметна при использовании обычных приложений, но может оказаться критичной в случае управления полетом в режиме реального времени. Нельзя также сбрасывать со счетов и вероятность зависания приложения, что грозит полной потерей управления мультикоптером.
      Управление смартфоном/планшетом может осуществляться через Wi-Fi или Bluetooth.
      • С поддержкой Wi-Fi мультикоптеры могут летать относительно на большие расстояния. При подключении смартфона к такому коптеру владелец может получать картинку в режиме онлайн в радиусе действия Wi-Fi сети: обычно до 50 м.
      • С поддержкой Bluetooth мультикоптеры могут летать на небольшое расстояние (около 10 м).
  • Антенна отвечает за связь коптера и пульта управления, а также насколько хорошо и далеко будет летать коптер, и насколько хорошей будет видеосвязь.
    • Для управления коптером и для видеосвязи используются разные антенны,
    • Если антенн 2, то увеличивается покрытия и приемник лучше будет принимать сигнал у препятствий.
    • Чем длиннее антенна, тем лучше. Это связано с тем, что рама не пропускает радиоволны, поэтому антенны нужно выносить за пределы рам для лучшего принятия сигнала.
  • Подвес (стабилизированный подвес, динамический подвес) чаще всего используется для стабилизации камеры (FPV/Аэросъёмка). Как правило подвес устанавливается под рамой в месте центра тяжести коптера.
    Подвес может крепиться напрямую к раме, либо посредством направляющих.
    Подвес требует увеличения длинны посадочных опор.
    Конструктивно подвес камеры представляет собой карданный узел с двумя осями вращения. В простейшем случае может не иметь системы стабилизации, а управляться напрямую с выходов приемника сигналов радиоуправления. Но при этом малейший крен или поворот рамы коптера будет приводить к смещению изображения в кадре, что крайне нежелательно
    Для стабилизации подвеса по горизонту обычно применяются трехосевые акселерометры (т.к. гироскопам свойственно накопление ошибки). Для отслеживания поворота по азимуту приходится использовать либо гироскоп, либо комплексный сигнал гироскопа и компаса, поскольку на поворот по курсу акселерометр не реагирует. В простых системах флуктуации по курсу вообще не компенсируются.
    В качестве исполнительного механизма, вращающего привод, в простейшем случае используются сервомашинки, у которых есть недостатки: высокая погрешность, низкое время отклика, низкий крутящий момент, хрупкий редуктор, ограниченный угол поворота. 
    Также для вращения подвеса могут применяться бесколлекторные двигатели специальной конструкции (по сути, шаговые двигатели). Они стоят заметно дороже обычных сервомашинок, хотя по цене совместимы с хорошими сервомашинками с металлическим редуктором. Некоторые владельцы коптеров изготавливают их самостоятельно, переделывая обычные бесколлекторные двигатели.
    Подвес квадрокоптера
  • Посадочные опоры (посадочные шасси) обеспечивают зазор между нижней частью коптера и неровной поверхностью. Также в случае жёсткой посадки опоры принимают удар на себя, увеличивая шансы на спасение таких важных элементов как камера, подвес, АКБ и рама.
    Некоторые опоры позволяют приземляться на воду.
    Шасси иногда можно приобрести отдельно.
    Опоры имеются не на всех коптерах, т.к. их могут не использовать для снижения веса и чтобы не увеличивать парусность (особенно если предстоит посадка на воду). Такие коптеры приземляются непосредственно на раму.
    Посадочные шасси квадрокоптера
  • Аккумулятор может иметь моноблочную или многоблочную структуру, от чего во многом зависит его ёмкость, которая, в свою очередь, влияет на время полёта (см. ниже).
    Для многих моделей предусмотрена возможность замены АКБ на аналогичные или с большей мощностью. Чтобы понять, можно ли использовать другой АКБ необходимо внимательно почитать описание или инструкцию к коптеру.
    Аккумуляторные блоки подсоединяются с помощью специальных клемм и устанавливаются в специальных отсеках коптера, которые расположены выше или ниже рамы. Если вы собираете копетер сами, то
    • Считается, что верхнее положение приближает АКБ к центру тяжести коптера и поэтому он лучше себя ведёт при выполнении акробатических трюков... Но обычному пользователю до этого нет дела.
    • Нижнее положение батареи освобождает всю верхнюю часть рамы для размещения антенн, GPS, камеры и т.п.
  • Скорость полёта коптера важна только для выполнения специфических задач, например для соревнований.
    Но стоимость коптеров с большой скоростью в разы выше обычных коптеров, а управляемость для начинающих может вызвать затруднения. Кроме того, возникающая при движении скоростных дронов вибрация весьма велика и не даст вести нормальную видеосъемку.
    Поэтому обычно скорость полета мультикоптера не превышает 5-10 м/с (18-36 км/ч).
  • Радиус (дальность) полёта коптера определяется устойчивостью системы связи (см. пульт управления выше), ёмкостью установленной АКБ, избранного оператором режима перемещения, погоды, наличия помех и т.п..
    Если вы хотите выбрать мультикоптер для съемки с воздуха природы или для охоты, ориентируйтесь на данный параметр, т.к. есть недешевые модели, которые способы управляться на расстоянии не дальше 100 метров, а это не так много, как хотелось бы.
  • Время полета коптера напрямую зависит от ёмкости установленного аккумулятора, на какую высоту поднимается коптер (обычно тратит большее количество заряда аккумулятора при наборе высоты),  включена ли запись, ведётся ли передача видео, от погодных условий и т.п..
    Бюджетные коптеры способны находится в воздухе 4-10 минут. Модели подороже способы летать в пределах 20 минут и это довольно хороший показатель. Профессиональные коптер могут находится в воздухе до получаса, но и стоимость их довольно большая.
    Важно помнить что производители указывают время полета при благоприятных погодных условиях. 
    В любом случае начинающему владельцу коптера нужно приобрести запасной аккумулятор, а лучше несколько.
  • Высота полета коптера может достигать 6 км (а неофициальная рекордная - 10 км) и зависит от мощности мультикопетра. Также при этом важна текущая плотность воздуха.
    Однако задач на такой большой высоте перед коптерами обычно не ставится, т.к. никакого толку от этого нет (ну кроме показаться какой вы "молодец"). Мало того, законодательно в РФ высота подъёма коптера составляет 150 м. Также в некоторых моделях программно ставится ограничение на подъём выше 0,5 км. Да и радиосвязь на такое расстояние, скорее всего, у вас не будет доставать.
  • Система спутниковой навигации способна определить местонахождение мультикоптера с высокой точностью и не даст его потерять (коптер возвращается в случае потери сигнала). Более того, она позволяет преодолеть маршрут, проложенный оператором на карте.
    Также благодаря GPS коптер может зависать в одной точке даже в том случае, если вы отпустите все ручки на пульте.
  • Звуковой сигнализатор (пищалка, бипер) служит для поиска если коптер упал. Активируется сигналом на одном из выводов полетного контроллера, по команде с пульта.
    Слышимость пищалки зависит от того, насколько удачно упал коптер.
    Можно применить более сложный бипер с автономной батареей питания и датчиком удара, но радиус действия все равно существенно ограничивается слышимостью звукового сигнала на местности.
  • Датчики служат для обеспечения безопасности полёта коптера, пользователя и окружающий людей.
    • Гироскоп позволяет компьютеру квадрокоптера получать точную информацию о положении в пространстве, а точнее, о плоскости, в которой находится квадрокоптер относительно земли. Эти данные помогают правильно рассчитывать скорость лопастей для выполнения любых маневров, в том числе для зависания в воздухе. Благодаря этой информации квадрокоптер может компенсировать силу ветра, избегать крена и потери стабильности полета.
    • Акселерометр позволяет компьютеру квадрокоптера получать точную информацию об угловом ускорении в разных плоскостях. Датчик анализирует ускорение коптера в трёх плоскостях, выдаёт данные о скорости коптера и стабилизирует коптер.
      Акселерометр, работая вместе с гироскопом, значительно повышает точность этих данных.
    • Барометр помогает мультикоптеру удерживаться в воздухе. Устройство анализирует изменение атмосферного давления и определяет высоту, на которой находится коптер.
    • Датчик визуального позиционирования - это небольшая камера (или несколько камер), которая в режиме реального времени анализирует окружающее пространство и позволяют избегать столкновений с препятствиями.
      Такие датчики имеют ограничения - они могут некорректно работать с очень яркими или темными поверхностями.
    • Датчики расстояние. Они всё чаще используются на мультикоптерах, поскольку GPS-координаты и датчики давления не могут указать, насколько далеко коптер находится от земли (холма, горы или здания), либо столкнётесь ли вы с объектом или нет.
      Датчик расстояния, обращенный вниз, может быть основан на ультразвуковой, лазерной или лидарной технологии (ИК-сенсоры могут испытывать проблемы в работе при солнечном свете).
      Датчики расстояния редко входят в стандартный комплект.
    • Компас/Магнитометр - электронный магнитный компас способный определять магнитное поле Земли и использовать эти данные для определения направления компаса коптера (относительно северного магнитного полюса). Этот сенсор почти всегда присутствует, если имеется GPS.
  • Режимы (функции). Режимов может быть много, но самые основные перечислены ниже.
    • Ручной режим управления (АКРО, Acro, Acrobatic Mode, акробатический режим) - ручной режим работы, который обычно используется для фристайла и гонок. Коптер будет полностью под вашей властью. Если в режиме стабилизации мультикоптер будет сам себя выравнивать, то здесь нет — до какого момента вы его наклоните, на том моменте он и останется.
      Это самый сложный режим управления и он не подходит для новичков.
    • Избегание предметов - режим, который защитит мультикопетр от столкновений с домами, деревьями, людьми. Т.е. эта функция поможет сохранить коптер целым и невредимым, а оператору — привыкнуть к новой технике. 
    • Автопилот при взлете и приземлении упрощает процесс отрыва от земли и посадки.
    • Устанавливаемые траектории полёта - пользователь коптера может "нарисовать" на экране траекторию полета, установить желаемую скорость, высоту полета, настроить съемку определенной позиции.
    • Режим Горизонт (Horizon) — коптер будет выравниваться, если вы не будете подавать команды правым стиком (тангаж и крен), но при этом не будет препятствовать выполнять трюки с переворотами.
    • Режим стабилизации (Level Mode) — режим, в котором коптер будет по максимуму стабилизировать ваш полет. В этом режиме не получится делать трюки, а наклон в разные стороны будет примерно до 30*. Идеальный режим для новичков и тех, кто только начал учиться летать.
    • Режим "новичок" или "обучение" не позволяет коптеру улететь дальше определённого расстояния и не позволяет превышать определённую скорость. Этот режим полезен для обучения новичкам-операторам в использовании коптера.
    • Режим слежения (ActiveTrack) - функция, при включении которой коптер может следовать за человеком или другим движущимся объектом в автоматическом режиме. Очень часто эта функция имеет возможность настройки - оператор может установить необходимое расстояние между дроном и объектом следования, высоту полета и вращение вокруг объекта.
      Нужна для спортсменов и съемок заездов на трассе.
    • FPV (Flight Per Video или First Person View) - функция, которая реализуется установкой на коптер FPV-камеры и видеопередатчика, что позволяет в режиме реального времени отправлять видео оператору. Это одна из главных причин, из-за которой коптеры используются вообще.
      Лучше всего если изображение передаётся на очки или шлем (очки меньше и легче шлемов, их проще перевозить. Однако они подходят далеко не всем, так что попробуйте их перед покупкой), создавая ощущение управления и полета от первого лица. Но изображение может передавать и на смартфон/планшет/компьютер, что при солнечной погоде может быть не удобно.
      FPV очки Skyzone SKY02C
      Пульт управления коптера с экраном для FPV
      В большинстве случаев достаточно разрешения 800 х 600, т.к. из-за ограничений накладываемых FPV камерами, и аналоговым видеопередатчиком на 5,8 ГГц вы не получите всех преимуществ от использования HD очков.
      Наиболее часто встречаемые соотношения изображений - 16:9 и 4:3. Это тоже нужно учитывать при выборе.
      Большая часть систем использую частоту в 5,8 ГГц. Это обусловлено малым количеством устройств, которые работают в этом диапазоне, а также малыми габаритами и весом передающих модулей и антенн.
      Второй популярной частотой является 2,4 ГГц. Но стоит учитывать, что аналоговый сигнал очень чувствителен к помехам, а диапазон около 2,4 ГГц сильно загружен.
Виды изображений FPV
    • OSD - это устройство, которое отображает важную техническую информацию в режиме реального времени (текст/данные) поверх изображения, идущего с камеры (см. FPV выге): напряжение аккумулятора, количество оборотов, высоту, RSSI (индикация уровня принимаемого сигнала)текущие координаты, потребляемый ток и т.п.
      Состав этой информации зависит от назначения системы и потребностей оператора. В простейшем случае, когда полет происходит на небольшом удалении и коптер контролируется визуально, достаточно следить только за напряжением силовых батарей. При полете с управлением по видеокамере уже, как правило, необходимо контролировать дальность полета и уровень радиосигнала, чтобы не потерять связь, а также следить за напряжением батареи видеоканала.
      Информация на изображении с коптера
    • Return to home - позволяет коптеру вернуться на место старта при нажатии специальной кнопки или в случае потере сигнала с передатчика. 
    • Headless mode - даёт возможность не обращать внимания, в какую сторону развернута "голова" мультикоптера в полёте, что позволяет новичку не путаться в сторонах при управлении. Т.е. наличие этой функции сильно облегчит освоение навыков пилотирования. Поэтом эта функция обычно встречается на коптерах начального уровня и моделях с обучающим режимом.
    • Positioning - позволяет мультикоптеру зависать на определенной высоте и снимать только с нее. Для её работы на коптере должен иметься барометр. 
    • Point to point - режим управления мультикоптером, когда он облетает заранее заданные точки.
  • Комплектация. Мультикоптер может продаваться в разных комплектациях.
    • RTF (ready to fly) — оптимальный вариант комплектации мультикоптера для начинающих: в комплекте с летательным аппаратом есть пульт управления, аккумуляторы и шнур зарядки. Все готово к применению, нужно лишь настроить компас с гироскопом и можно запускать коптер.
      Комплектация квадрокоптера RTF
    • BNF (Bind-and-Fly) — полный комплект без пульта управления мультикоптером. Его придется купить и настроить самостоятельно или использовать уже имеющийся.
      Такие наборы не пользуются большой популярностью, т.к. большинство пилотов предпочитает покупать другие комплектации (RTF, PNP или ARF).
      BNF комплектация коптера
    • PNP (Plug and Play) — поставляется только мультикоптер. Он состоит из собранной рамы, установленных двигателей, полетного контроллера, FPV камеры, видеопередатчика и антенны видеопередатчика.
      У него не будет аккумулятора, не будет приемника и пульта управления: вам всё это придётся покупать отдельно и все на свой вкус и деньги. В этом и плюс таких наборов, потому что не каждый хочет собирать дрон из конструктора по частям, но хочет летать на своей аппаратуре управления и выбор делает в пользу определенных частей.
      PNP комплектациякоптера
    • ARF (Almost Ready to Fly, КИТ (KIT) наборы) — в комплекте поступает набор запчастей, из которых собирается коптер, что позволяет заменить отдельные части на собственные комплектующие. В результате чего у вас будет мультикоптер, который подходит вам.
      Большой плюс таких наборов в том, что после сборки вы будете хорошо разбираться в комплектующих, это важно для гоночных коптеров.
      Также КИТ наборы обычно дешевле, чем все вышеописанные.
      ARF комплектация коптера
    • По отдельности. В этом случае все компоненты коптера приобретаются по отдельности. В результате у вас получится полностью индивидуальное устройство.
      Но основная сложность таких наборов заключается в правильном подборе комплектующих и их дальнейшая настройка: неправильная сборка или не будет работать, или просто сгорит. Поэтому этот вариант, больше подходить профессионалам.
  • Кейс для мультикоптера - нужный аксессуар, который защитит ваш коптер при транспортировке. Как правило он приобретается отдельно.
    Квадрокоптер в кейсе
  • Наличие запчастей - очень важный показать, про который многие не задумываются при выборе коптера. Часто даже пропеллеры сложно найти (учтите что они бывают разными) или ждать под заказ неделями, что вызывает неудобства.
  • Отзывы покупателей - тоже важный шаг при выборе мультикоптеров. Мнения покупателей могут многое сказать о заявленных и реальных характеристиках, удобстве пользования и типичных проблемах при эксплуатации коптера. Обязательно изучите видео обзоры понравившихся вам коптеров и прочтите отзывы в разных популярных источниках (Яндекс.Маркет, отзовик и т.п.). Не лишним будет ознакомиться с тематическими форумами, которые содержат много полезной информации (там же можно спросить совет о том, что приобрести... правда, желательно написать для чего вам коптер и что вы хотите в нём видеть).
  • Цена первого мультикоптера должна быть небольшой. Это связано с тем, что если вы потеряете/сломаете такой коптер из-за отсутствия навыков управления вам будет не так жалко потраченных денег. К тому же малый вес и малый размер дешёвого коптера не смогут причинить существенный вред людям либо имуществу. Также, скорее всего, воспользоваться всем потенциалом дорого мультикоптера у новичка просто не получится.

1 комментарий:

  1. Отредактировано 2.12.2022
    Посоветовали несколько уточнений/исправлений. Пока некоторое из этого делал в статье пришла мысль ещё кое-что добавить. В результате сделал много различных дополнений.

    ОтветитьУдалить