Nybörjarguide till FPV Quadcopter Drone Racing: 16 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Om du har stött på den här artikeln är du (förhoppningsvis) intresserad av detta nya fenomen som kallas FPV -flygning. FPV: s värld är en värld full av möjligheter och när du väl har passerat den ibland frustrerande processen med att bygga/flyga en FPV -drönare för första gången, överväger fördelarna långt dessa frustrationer. Denna korta artikel tar nybörjaren igenom de viktigaste aspekterna av FPV -flygning och en drönare i allmänhet och ger dig en bra kunskapsbas som du kan bygga på (bokstavligen …).

Denna artikel publicerades ursprungligen på dronetrest.com och placerades här med tillstånd från auktorisen (vem är jag!)

Steg 1: Vad är FPV?

Så först och främst står FPV för First-Person-View. Kort sagt, du sätter en kamera på en flygande drönare, du får live -flödet från denna kamera via ett par glasögon (eller bildskärm) och du flyger drönaren via detta live -feed. FPV erbjuder dig chansen att se din värld från fågelperspektiv-det är en helt ny utsiktspunkt som du helt enkelt inte kan få nog av! Förutom att vara en riktig pilot är detta den mest uppslukande flygupplevelse du kommer att stöta på och jag kan inte marknadsföra den mer. Du känner dig som om du är fysiskt inne i drönaren, som om du vore en fågel, springer förbi träd och uppträder och slingrar genom luften … även om du naturligtvis har fötterna stadigt på marken.

Det finns tre huvudtyper av FPV -flygning; freestyle, racing och fotografering, som alla förklaras nedan.

FPV Freestyle Detta är den typ av FPV -flygning som du med största sannolikhet har stött på tidigare om du har sett någon FPV -flygning på YouTube. Det flyger utan begränsningar av vart du måste flyga; du kan flyga lågt, du kan flyga högt och du kan utforska alla nya spännande platser du hittar. Detta är arenan där du kan utföra trick och vändningar och imponera på alla åskådare med dina färdigheter! Fristylisterna är akrobaterna i drönarvärlden och uppskattar inte att de hålls tillbaka av sådant som tävlingsbanor, träd eller byggnader … Freestyle handlar om att hitta de bästa linjerna genom och runt hinder samtidigt som man kastar några flipp för att se bra ut för YouTube videoklipp.

FPV Racing

Inga priser för att gissa den här - det är här en grupp FPV -piloter träffas och tävlar med sina drönare. Det kommer att finnas en tävlingsbana av något slag med en blandning av både naturliga och konstgjorda hinder (t.ex. träd, grindar och flaggor). Den som slutade först vinner. Det här handlar inte nödvändigtvis om hastighet och kraft utan testar verkligen dina reflexer och manövrerbarhet. Stor precision behövs här …

Flygfotografering

Återigen, det här är exakt vad det står på plåten-det här är konsten att ta foton och videor från det fågelperspektivet vi pratade om tidigare. Tekniken som används i drönare har möjliggjort denna enkla åtkomst till himlen och nu kan vanliga människor som du och jag ta in det fantastiska landskapet från det höga. Den typ av drönare och utrustning som används i denna typ av flygning skiljer sig helt från freestyle och racing. Här tar en smidig och enkel flygning föregångare över hastighet och smidighet, eftersom smidiga bilder är viktiga. För detta ändamål används kameraklämmor på en flygfotograferingsdrönare, tillsammans med en högkvalitativ HD-kamera för att ge smidig video. Så det är FPV som flyger i ett nötskal. Du har en drönare, du sticker en kamera på den och flyger den genom att titta på live -flödet. Enkel. Nu, om du är intresserad, ska jag gå vidare till några av de mer tekniska delarna (men inte för tekniska!) Av det som utgör en drönare.

Steg 2: Hur en Drone (Multirotor) fungerar

Detta kommer att bli ett kort avsnitt om "vetenskapen" bakom en drönare. För det första är en "drönare" tekniskt sett något som kan flyga självständigt, men har blivit en allmän term för allt elektroniskt som flyger. I FPV -hobbyen använder vi ofta ordet quadcopter, eller 'multirotor'. En multirotor är ett fordon med flera "rotorer", dvs motorer och den vanligaste du kommer att se på himlen är en quadcopter - en multirotor med 4 motorer.

Så hur styr man en multirotor? En multirotor har 4 kontrollpunkter; rulla, pitcha, yaw och stöt. Om du har erfarenhet av flygplan/helikoptrar vet du vad det här är, men för dem du inte har, här är en enkel övning för att ta tag i dem. Håll handen uppåt, handflatan ner till marken - din hand är nu multirotor.

• Rulla - vagga handen från sida till sida - det här är din rulle.
• Pitch - luta handen upp och ner - det här är din tonhöjd.
• Yaw - håll handflatan nedåt, vrid din ha åt vänster och höger - det här är din yaw.
• Thrust/Throttle - lyft upp din hand och du har din dragkraft.

Du använder dessa fyra kontrollpunkter i tandem med varandra för att få din multirotor att gå åt vilket håll du vill. Den flyger ungefär som hur en helikopter gör. För att gå vidare måste du ha en kombination av tonhöjd och dragkraft..

Om du vill få en känsla för FPV -flygning utan risk för att krascha en drönare är ett bra ställe att börja med en FPV -flygsimulator.

FPV är inte bara för quadcoptersFPV som använder quadcopters är det överlägset mest populära sättet att flyga FPV, men det finns många fastvingade piloter som kopplar kameror till mer traditionella radiokontrollflygplan. Men i den här guiden kommer vi att täcka grunderna i FPV ur ett quadcopterperspektiv eftersom detta är vad de flesta kommer igång med.

Steg 3: Bygg din egen eller köp färdigflyg?

Nu har jag gett denna fråga ett eget avsnitt eftersom det är en mycket viktig fråga; kommer du att bygga din egen quadcopter eller köpa en färdig, Ready-To-Fly (RTF) FPV quad? Jag kommer att säga direkt att jag är partisk att bygga - inte bara är det roligt, du får också en stor känsla av prestation när du får din egen fyrhjuling i luften. Därmed inte sagt att det är fel att köpa ett RTF -kit - du kan få fantastiska kit där ute som kommer att fungera fantastiskt och jag är säker på att du kommer att bli nöjd med ditt beslut.

Kärnan i problemet för mig är att du kommer att krascha - många, många gånger. Några av dessa krascher kommer inte att leda till något katastrofalt och du behöver bara byta ut ett eller två rekvisita. Några av dessa kraschar (särskilt när du börjar bli modig!) Kommer att resultera i allvarligare skador. Du kan behöva byta ut en motor, videosändaren eller flygkontrollen för själva fyrhjulingen. I dessa situationer, om du inte har byggt maskinen själv, vet du inte nödvändigtvis hur du åtgärdar den. Du kan därför behöva köpa ett helt kit igen - det kan bli dyrt mycket snabbt. Om du har byggt det från grunden känner du dock till och från quad och kommer därför att kunna identifiera problemet och lösa det ganska enkelt.

Så mitt råd? Bygga. Om det här passar dig kommer jag nu att lista en dröns anatomi och du kan börja bygga den drönarkunskapen …

Steg 4: Anatomi hos en FPV Racing Drone

Så låt oss gå in på detaljer om vad som utgör en quadcopter drone. Alla huvudkomponenter i en typisk FPV -drönare visas i bilden ovan.

En FPV -drönare kan delas upp i tre huvuddelar; flygsystemet, kraftsystemet och FPV -systemet.

• Flygsystemet består av de delar som får quadcoptern att flyga, som motorer och flygkontroll.
• Kraftsystemet består av de delar som ger din drönare elektrisk ström, till exempel batteriet och kraftfördelningskortet.
• FPV -systemet består av de delar som används för videoflöden inklusive din kamera, videosändare och glasögon.

Vi kommer att diskutera var och en av dessa system mer detaljerat i nästa steg

Steg 5: Ramen

Först och främst måste de tre systemen på en drönare kopplas till något, känt som ramen. Detta är drönarens skelett och ger inte bara styrkan hos multirotorn som helhet, utan också dronens slutliga utseende. Det finns så många olika stilar och varianter av multirotorramar där ute, det skulle vara omöjligt att räkna men alla har samma allmänna funktioner. De vill alla vara så starka som möjligt men också så lätta som möjligt (eftersom detta uppenbarligen är den bästa kombinationen). Det är därför kolfiber ofta används eftersom det i allmänhet är starkt men lätt.

Ramar är också kategoriserade men deras storlek. När jag säger storleken på en ram menar jag hjulbasen som är diagonal längd (i mm) från mitten av en motor till mitten av motorn direkt diagonalt mot den. De flesta FPV -ramar har en hjulbas på 220 mm och under eftersom tekniken blir smartare och mindre.

Ytterligare läsning: Komplett guide för att köpa en FPV Quadcopter Frame

Steg 6: Flygsystemet

Flygsystemet innehåller allt multirotorn behöver för att flyga. Detta inkluderar flygkontrollen, motorerna, de elektroniska hastighetsregulatorerna (ESC), radiomottagaren och propellrarna.

Så här fungerar flygsystemet:

• Pilot flyttar pinnarna på R/C -styrenheten, detta skickas trådlöst till mottagaren
• R/C -mottagaren skickar pilotstick -kommandona till flygkontrollen
• Flygkontrollen tolkar dessa kommandon och beräknar vilken hastighet varje motor ska röra sig på och skickar denna signal till ESC
• ESC omvandlar denna signal till en spänning som den skickar till motorn
• Motorn är det som producerar dragkraft för att faktiskt flytta drönaren

Denna process sker hundratals gånger varje sekund. Låt oss titta närmare på varje komponent

Steg 7: R/C -kontrollen och mottagaren

Radiokontrollen är enheten som piloten håller i sina händer med två joysticks som används för att flyga drönaren. Radiomottagaren är den lilla elektroniska enheten som är installerad på drönaren (och är ansluten till flygkontrollen). Styrenheten sänder radiosignaler upp till mottagaren och mottagaren matar sedan informationen till flygkontrollen. Det finns många alternativ när det gäller att välja din R/C -kontroller och mottagare. Just nu är Frsky Taranis -radioerna de absolut mest populära i FPV -samhället.

Steg 8: Flight Controller

Som namnet antyder styr den här utrustningen flygningen och kan därför betraktas som "hjärnan" hos drönaren. Flygkontrollen tar data från två ingångar och använder dem för att hålla multirotorn stabil och styra drönaren. Dessa två dataingångar kommer från inbyggda sensorer på flygkontrollen och från piloten via R/C-styrenheten. Sensorerna berättar för flygkontrollen sådant som orientering och höjd, och piloten berättar för flygkontrollen i vilken riktning de vill att multirotorn ska gå.

Beroende på hur djupt du vill gå kan du också finjustera och programmera din flygkontroll till dina exakta specifikationer-precis som med en racerbil. På så sätt kan du få det absolut bästa av din drönare.

Vidare läsning:

FPV Racing Flight Controller Köpguide

Steg 9: Elektroniska hastighetsregulatorer (ESC)

ESC: erna är komponenterna som tar kommandona från flygkontrollen och översätter dem till motorer. ESC uppmanar motorn att snurra snabbare eller långsammare med tanke på instruktionerna från piloten. Varje motor har därför en särskild ESC eftersom varje motor vid varje given tidpunkt rör sig med en annan hastighet än de andra.

Typen och storleken på ESC som passar din drönare beror på vilket kraftsystem du använder och vilka motorer du använder.

Vidare läsning

Vad ska du tänka på när du köper en ESC för din multirotor

Steg 10: Motorerna

Motorerna är multirotorns drivkraft och ger kraften (tillsammans med propellerna). Det viktigaste att veta när det gäller FPV -drönarmotorer är hur motorer klassas.

Du har många olika motorer i många olika storlekar men vad betyder de? Låt oss ta ChaosFPV CF2205 2300Kv PRO -motorn som ett exempel. Detta är en 2205 -motor med ett KV -betyg på 2300KV. Talet 2205 hänvisar till motorns dimensioner; motorn är 22 mm i diameter och har en 5 mm statorhöjd. Ju högre motor (större statorhöjd) desto snabbare kan den reagera, medan motorer med högre diameter ger dig mer vridmoment och effekt, men reagerar långsammare. KV -klassificeringen definieras som varv per minut (RPM), per volt. Vanligtvis används lägre KV -motorer bäst med större rekvisita.

Vidare läsning:

Borstlösa motorer - hur de fungerar och vad siffrorna betyder

Steg 11: Propellrarna

Propellerna är fästa på motorerna och ger den kraft som behövs. Det finns många olika typer av rekvisita på marknaden från dina traditionella 2-bladiga propellrar till 5-bladiga propellrar. Återigen namnges propellrar på ett standard sätt t.ex. 5x3x3. Detta betyder helt enkelt att du har en 5 tums propeller med en stigning på 3 tum och det finns 3 blad.

Steg 12: Power System

Drönarens kraftsystem består av de delar som ger ström och leder strömmen till all elektronik. I en typisk FPV -quadcopter finns bara två komponenter, en power distribution board (PDB) och batteriet.

PDB Strömfördelningskortet tar helt enkelt strömmen från batteriet och distribuerar det till relevanta källor. I den enklaste formen är det ett separat kort som du ansluter batteriet till och som du ansluter de andra komponenterna i flygsystemet (t.ex. ESC). Ibland kommer ett PDB också att innehålla några spänningsregulatorer som kommer att mata ut en konsekvent 5V eller 12V outout för att driva en del av din andra elektronik. Du kommer också att upptäcka att flygkontroller också har ett inbyggt PDB vilket innebär att du ansluter batteriet (och ESC) direkt till flygkontrollen. För att lära dig mer, kolla in

Batteriet

Nu kommer vi till komponenten som ger ström till din multirotor - batteriet. Drönare drivs i allmänhet av litiumpolymer (LiPo) batterier som består av flera "celler". Varje cell håller en spänning på 3,7V och genom att lägga till fler celler lägger du till mer spänning. Till exempel håller ett batteri med 3 celler (noterat som 3S) en spänning på 11,1V. Som nämnts i avsnittet "Motorer" korreleras hastigheten med vilken motorn snurrar direkt till den spänning som tillhandahålls. Så, för att få din motor att snurra snabbare, behöver du mer spänning. Du kan tyvärr inte helt enkelt slå ett batteri med 10 celler på din drönare för att få det att gå snabbare - det finns alltid en fin balans mellan vikt och effekt när du väljer rätt batteri för dig.

Ytterligare läsning: LiPo -batterier - Hur man väljer det bästa batteriet för din drönare.

Steg 13: FPV -systemet

FPV -systemet består av en kamera, en videosändare som sänder videoflöden tillbaka till dina videoglasögon på marken. För att förstå FPV -systemet är den enklaste analogin att tänka på hur tv fungerar eftersom det är ungefär samma sak, bara i mycket mindre skala. Din drönare har en kamera på den som tar en video. Denna signal skickas till en videosändare, som sänder en signal trådlöst (som en tv -studio skulle). FPV -glasögonen på din quadcopter är som en tv -apparat som tar upp signalen. Men för att vara specifik kommer videomottagaren att hämta signalen och visa den på skärmen inuti glasögonen. De flesta FPV -glasögon har en integrerad videomottagare, eller har möjlighet att ansluta en via en modulfack.

FPV -kameran

FPV -kameran är kanske den viktigaste komponenten i alla FPV -drönare eftersom det är utrustningen genom vilken du transporteras till din FPV -plattform. FPV -kameror började som CCTV -kameror, men eftersom hobbyen har avancerat tillverkar många tillverkare anpassade kameror som är specifikt designade för FPV. Detta innebär att FPV -kameror är utformade för att ha lägsta möjliga latens (den tid det tar för det att fånga en ram och skicka tillbaka den till dig). De flesta FPV -kameror ger dock INTE HD -utdata eftersom detta ökar latensen för matningen som är katastrofal för FPV -flygning. När du reser 80 mph+gör varje millisekund latens skillnad.

Steg 14: Videosändaren (VTX)

Utan en videosändare ansluten till din kamera är kameran helt värdelös. Detta är den komponent som sänder videoflöden från kameran trådlöst tillbaka till dina FPV -glasögon på marken.

FPV VTX finns i en rad storlekar, effekter och funktioner men de är huvudsakligen kategoriserade i termer av deras överföringseffekt (i milliwatt, mW). De två huvudkrafterna är 25 mW och 200 mW sändare - 200 mW är vanligast bland FPV -flygningar.

Du bör också notera att det finns vissa regler för hur mycket ström du kan använda med din FPV -sändare. Inom EU är den maximala effekten du lagligt kan använda 25mW. Om du vill använda en högre överföringseffekt över detta måste du skaffa tillstånd för att göra det.

Ytterligare läsning: Allt du behöver veta om FPV -videosändare

FPV -antennguide

Steg 15: FPV -glasögonen

Du ser livevideoflöden från din drönare med FPG -glasögon. Tekniskt sett tar en videomottagare emot signalen och skärmen inuti glasögonen visar den. Men idag är en FPV -mottagare inbyggd i eller klämmer fast på nästan varje FPV -skyddsglasögon så vi brukar betrakta detta som en enda sak.

Livevideoflöden visas på en liten skärm inuti glasögonen och precis som virtual reality ser du vad kameran ser och du transporteras in i skyn! Precis som med alla andra komponenter i multirotorbyggnad finns det många olika typer, stilar och märken av FPV -glasögon. Om du har medel kan du gå för ett riktigt avancerat par med lysande skärmkvalitet, dubbla mottagare för bättre mottagning och speciella funktioner som DVR-kapacitet (vilket innebär att du kan spela in det du ser). Men du kan också få tag på en mycket solid glasögon för inte så mycket pengar som kommer att göra jobbet utmärkt för en nybörjare.

Ytterligare läsning: FPV Goggle Köpguide

Steg 16: Sammanfattningsvis

FPV -flygning är därför bara att flyga din FPV -drönare med en kamera ansluten medan du tittar på livefilmerna och styr din drone därefter. Du kan delta i denna aktivitet ensam (även om du är nybörjare rekommenderas att du går ut med en erfarenhetspilot) eller i grupp. Du kan ställa din egen tävlingsbana och tävla mot varandra för att se vem som är den ultimata FPV -piloten. Det ger dig en helt annan syn på världen runt dig och låter dig utveckla en ny färdighet samtidigt som du fördjupar dig i en fantastisk upplevelse.