FPV-дрон для начинающих

Коротко о главном: «дорожная карта»

Для более глубокого понимания темы настоятельно рекомендуется изучить это руководство полностью.

Перед началом применения инструкции, изучите безопасность в интернете и используйте VPN 

Другие материалы для дроноводов

 Но для начала приведем «дорожную карту», которая поможет вам начать работу с FPV-дронами.

• Шаг первый. Купите радиоконтроллер, совместимый с FPV-симуляторами.
• Шаг второй. Скачайте один из FPV-симуляторов и начните практиковаться.
• Шаг третий. Посвятите не менее двадцати часов тренировкам на симуляторе.
• Шаг четвертый. Соберите или купите свой первый FPV-дрон, либо выберите комплект для начинающих, предпочтительно, что-то очень прочное.

Что такое FPV-дрон?

FPV – это сокращение от First Person View, что в переводе означает «Вид от первого лица». FPV-дрон – это тип беспилотника, оборудованного камерой, которая передает живую видеотрансляцию на дисплейные очки пилота. Вид «от первого лица» в реальном времени позволяет пилоту управлять дроном, как если бы он находился в кабине, оставаясь в то же время на земле. Полет на дроне с использованием очков позволяет вам воспринимать окружающий мир «глазами» дрона. Вы сможете видеть все то, что видит дрон.

FPV-дроны весьма популярны у любителей гонок и полетов вольным стилем, а теперь и при боевых действиях. Пилот может с легкостью преодолевать препятствия и выполнять воздушные маневры, поскольку точность и контроль здесь гораздо лучше, чем при традиционном обзоре со стороны. Прямая видеотрансляция позволяет пилоту в режиме реального времени регулировать угол и настройки камеры для достижения оптимальных результатов. FPV-полет требует глубокой концентрации, а скорость и маневренность беспилотного летательного аппарата заставляют вас испытать непередаваемые ощущения. Чтобы управлять FPV-дроном, пилот надевает очки для просмотра «живого» видео с камеры дрона, используя пульт дистанционного управления с джойстиками. Это почти как компьютерная игра.

Это руководство научит вас, как собирать, обслуживать и ремонтировать беспилотник, а также как летать на дроне и настроить его для оптимальных результатов. Сборка и настройка БПЛА – это полезная техническая задача, требующая навыков в области электроники, механики и программного обеспечения. Хобби предлагает фантастическую возможность освоить новые навыки и заняться решением проблем.

Сколько стоит FPV-дрон?

FPV-дроны по стоимости сопоставимы с беспилотными аппаратами DJI с камерой. Вот приблизительная разбивка расходов на создание базового квадрокоптера и приобретение всего необходимого оборудования:

• Радиоконтроллер и симулятор – от 100 до 300 долларов.
• FPV-очки – от 100 до 700 долларов.
• FPV-дрон – от 100 до 400 долларов.
• Аккумуляторы, зарядное устройство и другие аксессуары – от 100 до 400 долларов.

Таким образом, общая стоимость создания FPV-дрона лежит в диапазоне от 400 до 1800 долларов, в зависимости от качества и производительности компонентов, из которых собирается устройство. В рублях эта сумма начинается от 30 и до 200 тысяч рублей.

Если создание дрона с нуля кажется вам непосильной задачей, вы можете приобрести комплект, полностью готовый к полету. Эти пакеты включают в себя все компоненты, необходимые для начала полета, и хотя они могут иметь более низкое качество и меньше функций, их цена, как правило, не слишком высока.

Тренировка на симуляторах

Испытайте полет FPV без реального дрона – попробуйте симулятор.

Обучение полету на FPV-дроне при помощи симулятора – безопасный и самый экономичный способ приступить к практике и улучшить свои навыки, не рискуя разбить или повредить настоящий дрон. И прежде чем покупать или собирать свой первый дрон, вы обязательно должны наработать несколько полетных часов на симуляторе (в идеале не менее двадцати).

Симуляторы могут научить вас базовым принципам управления и помогут развить мышечную память, необходимую вашим рукам. Физика современных FPV-симуляторов невероятно реалистична, поэтому переход от симулятора к настоящему дрону проходит относительно плавно. Каждая такая программа великолепна по-своему. Если вы имеете мощный игровой компьютер, вы можете попробовать симуляторы Liftoff и DRL. Но если у вас относительно слабый ПК, то больше подойдет продукт под названием Velocidrone. Такие симуляторы, как Liftoff и Velocidrone, имеют встроенный курс обучения, который поможет вам научиться летать и освоить очень полезный режим Acro («акробатический»).

Для использования FPV-симулятора вам первым делом следует приобрести радиоконтроллер с поддержкой программ, имитирующих полет дрона. Подключение к компьютеру осуществляется через порт USB по принципу Plug-and-Play, без необходимости использования переходников или адаптеров.

Для управления желательно не использовать пульты управления Xbox и клавиатуры, поскольку они лишены многих преимуществ радиоконтроллера. Напротив, использование правильного пульта управления поможет вам развить мышечную память и обеспечит максимальную отдачу от тренировки.

Типы FPV-дронов

Что такое дрон?

Термин «дрон» стал синонимом любого беспилотного летательного аппарата с камерой на борту, впрочем, камера не всегда является необходимым элементом конструкции. Помимо применения в военных целях, дроны исторически использовались для аэрофотосъемки, имели внушительные габариты и большую грузоподъемность, чтобы нести камеры и оборудование.

Что такое мультикоптер?

Название «мультикоптер» (или «мультиротор») служит для обозначения к любого «коптера», который имеет более одного основного мотора или пропеллера. К примеру, трикоптер оснащен тремя двигателями, квадрокоптер имеет четыре мотора, гексакоптер – шесть, октокоптер – восемь и так далее. Все они подпадают под категорию «мультикоптеры».

Миникоптер – это по сути маленький квадрокоптер, но чаще он называется просто FPV-дрон. Конструкция мини-квадрокоптеров делает их быстрыми, маневренными и устойчивыми к авариям, что позволяет пилотам летать быстрее и расширять свои возможности.

С момента изобретения FPV-дронов они стали более мощными. Сейчас они имеют более мощные двигатели, более емкие аккумуляторы и большую дальность полета. Современные модели отличает невероятное соотношению мощности к весу, а максимальная скорость у самых быстрых гоночных дронов достигает 180 миль в час (290 км/ч).

Что такое микрокоптер?

Микрокоптер – это младшая разновидность миникоптера с пропеллерами диаметром 3 дюйма или меньше и размером рамы (колесной базы) 150 мм или меньше.

Размер FPV-дрона определяется максимальным размером пропеллера, который он поддерживает.

5-дюймовые FPV-дроны универсальны, с отличным балансом между мощностью, эффективностью и маневренностью. Они подходят для полетов вольным стилем, гонок и даже дальних полетов. Компоненты широко доступны, и с ними легко работать. Аппараты могут нести на борту экшн-камеры, например, GoPro. Типичный 5-дюймовый FP-дрон весит вместе с батареей около 500-700 граммов. Средняя максимальную скорость составляет 120 км/ч.

Доступные FPV-комплекты для начинающих

Полеты на FPV-дрона – хобби, требующее серьезных затрат. Однако в продаже имеются недорогие наборы, готовые для полета. Эти комплекты включают все, что вам нужно для начала путешествия, давая вам возможность «прощупать почву», не вкладывая большие деньги.

Одним из примеров универсального FPV-комплекта начального уровня является BetaFPV Cetus X FPV Kit. Набор включает в себя дрон, радиопередатчик, FPV-очки, батарею и зарядное устройство. До того, как запускать свой дрон в небо, вы можете использовать входящий в комплект радиоконтроллер, чтобы попрактиковаться в полетах на симуляторах FPV, таких как DRL, Liftoff и Velocidrone. После того, как обретете уверенность в виртуальных полетах, вы можете попробовать полетать на микродроне Cetus в помещении или местных парках.

Emax TinyHawk II Freestyle – еще один превосходный вариант. Это более продвинутая модель, которая имеет отличную производительность. Она предназначена в основном для полетов на открытом пространстве. И вы можете использовать ту же самую конструкцию для будущих сборок. Важно отметить, что готовые к полету комплекты при их сравнительно доступной цене часто имеют в составе очки более низкого качества и радиоконтроллеры с ограниченными функциями. По мере того, как вы будете развиваться в своем хобби, вы можете перерасти эти компоненты, и вам потребуется более качественное оборудование.

Если вы уверены, что продолжите заниматься FPV, и вам позволяет бюджет, с самого начала позаботьтесь о приобретении очков и радиоконтроллера более высокого класса. В этом случае вам не нужно будет заменять эти компоненты по мере вашего прогресса. Вы не только сэкономите деньги в конечном итоге, но и с самого начала получите более яркие впечатления.

Что лучше – собрать или купить свой первый FPV-дрон?

Самостоятельная сборка летательного аппарата имеет следующие преимущества.

1. Опыт и навыки. Практический опыт, приобретенный в процессе сборки и при работе с компонентами, позволит вам в будущем диагностировать, ремонтировать и модернизировать ваш дрон.
2. Бюджет. Создание собственного дрона может быть более рентабельным, особенно если у вас уже есть доступ к необходимым инструментам и деталям.
3. Кастомизация. Выбирая собственные компоненты, вы можете подогнать дрон под свои предпочтения и потребности.

На рынке можно найти доступные наборы по принципу «Сделай сам» но качество деталей может быть невысоким. Если вы предпочитаете более качественные компоненты, вы должны приобретать их отдельно.

Покупка готового FPV-дрона.

Если вы предпочитаете больше времени уделять полетам, чем процессу сборки, то вам лучше приобрести готовый, то есть предварительно собранный дрон. При этом следует помнить, что чем ближе готовый беспилотник к совершенству, тем выше его цена. Кстати, если вы попадете в аварию и повредите аппарат, то вам все равно придется самостоятельно ремонтировать и заново собирать его.

В конце концов, самостоятельная сборка первого FPV-дрона может стать увлекательным и полезным опытом, который обогатит вас ценными навыками обслуживания и модернизации квадрокоптера. Но если вы предпочитаете сфокусироваться на самих полетах, вам больше подойдет готовый дрон. В любом случае, прежде чем тратить деньги, ознакомьтесь с мнением опытных пользователей. Найдите профильный интернет-форум, где знающие пилоты готовы помочь новичкам своими советами и рекомендациями.

Детали и оборудование

Вот анатомия FPV-дрона.

FPV-дрон состоит из следующих частей:

• Рама (Frame) – конструкция, на которой располагаются все компоненты. Она обеспечивают защиту всех электронных элементов.
• Полетный контроллер (Flight Controller/FC) – «мозг» дрона, включающий измерительные датчики и процессор, который производит вычисления.
• 4 мотора (Motor).
• 4 пропеллера (Propeller). Два вращаются по часовой стрелке, два – против часовой стрелки.
• 4 контроллера скорости (Electronics Speed Controller/ESC) или один совмещенный контроллер скорости 4 в 1. Получают сигнал от полетного контроллера и управляют скоростью двигателей.
• Литий-полимерная батарея.
• FPV-камера.
• Видеопередатчик (Video Transmitter/VTX).
• Антенны.

Для полета вам также понадобится следующее оборудование:

• Радиопередатчик (Radio Transmitte/TX) и радиоприемник (Receiver/RX).
• FPV-очки.
• Зарядное устройство для аккумулятора.

Кроме того, вам потребуются эти необходимые инструменты и материалы:

• Паяльник и припой.
• Набор шестигранных отверток (например, на 1,5 мм, 2 мм, 2,5 мм) для болтов M2/M
• Гаечный ключ M5 (8 мм) или трещотка для гайки пропеллера (вы просто можете использовать большие плоскогубцы).
• Кусачки.
• Кабельные стяжки.
• Изоляционная лента.
• Универсальный электроизмерительный прибор (мультиметр).
• Электронный предохранитель «Smoke Stopper».

Выбор компонентов

Размеры полетных контроллеров и контроллеров скорости

Полетные контроллеры (FC) и контроллеры скорости (ESC) выпускаются в трех основных размерах

1. 30,5 х 30,5 мм;
2. 20 х 20 мм;
3. 25,5 х 25,5 мм.

Размеры FPV-камеры

FPV-камеры имеют различную ширину. Они делятся на следующие типы:

1. Полноразмерные (28 мм).
2. Мини (21 мм).
3. Камеры DJI OG (20 мм).
4. Микро (19 мм).
5. Нано (14 мм).

Размер камеры, которая вам нужна, зависит от габаритов рамы вашего БПЛА. Вы можете установить камеры другого размера, но для этого вам нужно будет изготовить специальные держатели (например, на 3D-принтере)

Установочные размеры двигателей

Для крепления основания двигателя обычно используют четыре винта, образующих форму квадрата или треугольника. Вот стандартные размеры:

 19 мм (7-дюймовый дрон);

 16 мм (5-дюймовый дрон);

 12 мм (сверхлегкий 5-дюймовый дрон и более тяжелые квадрокоптеры на 3 и 4 дюйма);

 9 мм («зубочистки» на 3 и 4 дюйма); Типы крепления пропеллеров

Крепления пропеллера на двигатели также отличаются по размерам:

1. Резьбовой вал M5 (для 5-дюмовых и более крупных дронов).
2. T-образное крепление (вал на 1,5-2 мм с двумя отверстиями M2 на каждой стороне (для микродронов).
3. Вставной вал на 1-1,5 мм (Tiny Whoops/дроны меньше 2 дюймов).

Для более мелких компонентов, таких как радиоприемники, видеопередатчики, зуммеры и конденсаторы, монтаж является более гибким и зависит от ситуации. Используйте стяжки и двусторонний скотч, чтобы закрепить их на месте.

Убедитесь, что электронные элементы имеют совместимое рабочее напряжение. Большинство компонентов рассчитано на 5 В или вольтаж батареи (например, 7-36 В либо указано в виде числа секций: например, от 2S до 6S). Подача повышенного напряжения может повредить компоненты и привести к возгоранию.

Приобретение аккумуляторов и зарядного устройства

Литий-полимерные аккумуляторы (обычно 4 секции по 1500 мАч или 6 секций по 1100 мАч), обеспечат 5-7 минут полета для 5-дюймового дрона. Вы можете начать с набора из четырех батарей для тренировки, но по мере прогресса вам, возможно, потребуется расширить комплект для более продолжительных полетов.

Установка программного обеспечения

По окончании процесса сборки вам предстоит заняться предполетной конфигурацией дрона. Есть два компонента, которые нужно сконфигурировать. Это полетный контроллер (FC) и контроллер скорости (ESC). Вам нужно будет скачать две различные программы для конфигурации, поскольку они работают на разных прошивках.

Наиболее популярной прошивкой для полетного котроллера является Betaflight, а в контроллерах скорости чаще используется прошивка BLHeli_S или BLHeli_32 (версия зависит от оборудования, которое вы имеете). С этими прошивками у вас не должно возникнуть проблем.

Прошивка полетного контроллера (FC)

Существует несколько разновидностей прошивки для полетного контроллера, но это не имеет значения, и лучше всего использовать Betaflight. Это то, чем пользуется подавляющее большинство пилотов. Это бесплатная прошивка с открытым исходным кодом, которая обеспечивает хорошую производительность и часто обновляется.

Прошивка контроллера скорости (ESC)

Каждый контроллер скорости базируется на собственном процессоре, и на нем установлена прошивка ESC. Язык, которой используется для обмена данными между полетным контроллером и контроллером скорости, называется протокол ESC.

Наиболее популярными прошивками, которые работают на 99% контроллеров скорости, являются BLHeli_S или BLHeli32. Прошивка BLHeli32 выпущена позднее и использует более быстрый процессор. С точки зрения производительности, между ними нет существенной разницы, но BLHeli32 более соответствует требованиям завтрашнего дня

На сегодняшний день основным протокол ESC является DShot, а точнее DShot300 и DShot600, где число указывает на скорость, поддерживаемая протоколом.

Как работает FPV-дрон?

Вот краткое описание, как вместе функционируют различные компоненты FPV-дрона.

1. Управление полетом осуществляется при помощи радиоконтроллера, оснащенного двумя джойстиками. Команды джойстика посылаются по беспроводному каналу на радиоприемник (ресивер), установленный на борту дрона.
2. Полетный контроллер получает команды от ресивера, объединяет их с данными, полученные от гироскопа, и вычисляет скорость вращения для каждого двигателя.
3. Электронный контроллер скорости, преобразуя сигнал от полетного контроллера, управляет скоростью вращения моторов для создания желаемой тяги.
4. Источником питания дрона обычно служит литий-полимерная батарея.

Описание FPV-системы

FPV-система является ключевым элементов FPV-дрона. В реальном времени система предоставляет пилоту видеопоток с ракурса камеры на дроне. В системе задействованы четыре основных компонента.

1. FPV-камера, установленная на самом летательном аппарате, захватывает живые кадры, отображающие объекты, которые встречаются на пути следования.
2. Видеопередатчик (Video Transmitter/VTX) берет видеопоток с камеры и транслирует его по беспроводной радиосвязи на определенной частоте.
3. FPV-очки (с приемником видеосигнала). FPV-очки принимают видеопоток от видеопередатчика и выводят изображение на встроенные дисплеи. Видеоприемник (Video Receiver/VRX) может быть либо встроен в очки, либо добавлен как внешний модуль.
4. Антенны играют жизненно важную роль в FPV-системе, поскольку они помогают передавать и получать сигналы между VTX и RTX. Высококачественные антенны помогают добиться более устойчивого сигнала, расширить радиус действия и увеличить надежность вашей FPV-системы.

При выборе FPV-системы для вашего дрона необходимо понимать отличия между аналоговой и цифровой системами. Каждая из них имеет свои сильные и слабые стороны.

1. Аналоговые системы уже много лет являются стандартом в FPV-сообществе. Эти системы, как правило, более доступны и обеспечивают более низкую задержку. Кроме того, компактный размер и меньший вес аналоговых видеотрансляторов более подходят для микродронов. Слабым местом таких систем является невысокое качество аналогового видео, которое часто страдает от помех и прерываний во время полета.
2. Цифровые системы, такие как DJI и Walksnail Avatar, обеспечивают значительное улучшение качества видео по сравнению с аналоговыми системами. При разрешении до 720p или даже 1080p цифровые FPV-потоки предлагают более четкое и ясное изображение с минимальными прерываниями и повышенной устойчивостью к многолучевым помехам. Улучшенное качество видео позволяет пережить более глубокий эффект присутствия. Однако цифровые системы, как правило, имеют более высокую стоимость и могут иметь немного более высокую задержку, что придется не по вкусу профессиональным гонщикам.

Таким образом, решение при выборе между аналоговой и цифровой FPV-системами зависит от ваших приоритетов и предпочтений.

Частота FPV

Частота 5,8 ГГц (5800 МГц) наиболее часто используется для трансляции видеопотока FPV. Это частота отделена от полосы 2,4 ГГц, используемой для радиоуправления, чтобы свести к минимуму взаимовлияние двух систем.

Аналоговые видеопередатчики и приемники обычно поддерживают более 40 каналов и позволяют нескольким пилотам летать одновременно, не вызывая конфликта между разными видеосигналами. Это также дает возможность настроиться на каналы различных FPV-дронов и наблюдать полет в реальном времени.

Учимся летать на FPV-дронах

Можно подумать, что освоение прямой видимости необходимо для того, чтобы приступать к полетам с «видом от первого лица», но это не всегда так. Прямая видимость и FPV – это два отдельных стиля. Однако умение управлять беспилотником в режиме прямой видимости является ценным навыком, который поможет вам восстановить контроль в чрезвычайной ситуации, если FPV-система выйдет из строя.

Симуляторы FPV невероятно полезны для новичков, поскольку они помогают быстро приобрести базовые навыки. Перенос навыков, полученных в симуляторе, в реальный пилотаж FPV-дрона может занять некоторое время, но, в конце концов, все сработает, и небо станет вашей игровой площадкой.

Прошивка Betaflight предлагает режим Acro Trainer («Акробатический тренер»), который поможет вам привыкнуть к трюкам без риска перевернуться или потерять контроль. Режим автоматического уровня действует как пара костылей, помогая сохранять баланс, но ограничивая в более динамичных ситуациях. Как только вы освоитесь с акробатическим режимом, режим автоматического уровня будет казаться ограничивающим. Кроме того, он способствует развитию вредных привычек, от которых непросто избавиться.