martes, 13 de junio de 2017

Construí un drone impreso en 3D

drone volador 

 

¿QUE SON LOS DRONES DE CARRERAS?

Pues los drones de carreras no son mas que eso, drones construidos especificamente para competir entre ellos, a diferencia de los drones convecionales de filmacion, los tipicos phantom que son drones sumamente estables para poder hacer tomas de imagenes y video de calidad desde el aire, estos drones de carreras deben ser lo mas rapidos que se pueda, deben ser muy ligeros y resistentes, ademas de ser pequeños para poder ir por lugares muy estrechos, tambien se pueden hacer acrobacias geniales, a diferecia de los drones de filmacion que no pueden.
Los drones de carreras deben ser muy agiles, por lo tanto no tienen muchos sensores, lo que parece un poco contradictorio, pero en realidad es debido a que el gps y otros sensores como detectores de obtaculos lo que hacen es aumentar el procesamiento de las placas controladoras de vuelo, y no queremos eso, queremos que la placa procese las ordenes del transmisor y de los sensores basicos del drone mucho mas rapido, con lo cual la experiencia de vuelo cambia radicalmente, y tenemos un vuelo sumamente rapido y acrobatico...

drone 180mm

En la actualidad existen muchos concursos de nivel internacional, entre ellos los principales en estados unidos y dubai, tambien se estan haciendo eventos de carreras de drones en españa, y se podria decir que en todo el mundo existen pilotos que estan entrenando como yo para poder competir en algun concurso importante...

COMPONENTES QUE NECESITA UN DRONE DE CARRERAS

Chasis o frame

Los frames más usados y recomendados suelen estar fabricados en fibra de vidrio o de carbono. Con ellos conseguimos poco peso y mucha más resistencia que con estructuras de plástico, aunque nada nos impide iniciarnos en el mundo de los drones de carrera con un chasis de plástico.

Para este drone que he construido he usado un frame 100% impreso en 3D, las ventajas son que es muy ligero y se lo puede personalizar, ademas que al tener una impresora 3D sale muy barato imprirlo.

Los archivos STL. pueden descargarse de la pagina de Thingiverse

https://www.thingiverse.com/thing:1642191


Placa PDB

Un elemento no obligatorio pero recomendable y muy enlazado con el chasis es la placa PDB.
La placa PDB se encarga de organizar las conexiones de los principales elementos de nuestro drone así como proveerlos de energía desde la batería principal que conectemos luego de forma directa a la PDB.

quadcopter
cuadcopter

Ademas que estas placas generalmente vienen con un regulador de 5v ideal para conectar de voltaje al receptor y a la placa controladora de vuelo

drone volador


PLACA CONTROLADORA DE VUELO NAZE 32

Construí un drone impreso en 3D y te enseño como hacerlo

Añade como novedades importantes respecto a su predecesora (versión acro), un barómetro para estabilizar la posición en altitud y magnetómetro con la consiguiente posibilidad de añadirle un modulo gps para un vuelo totalmente estabilizado y preciso.

Podemos decir que está última mejora de la famosa naze32, ha convertido a esta pequeña controladora en dimensiones, en una gran placa para nuestros multis, con un resultado en el aire excelente, añadiendo la posibilidad de facilitarnos el vuelo con nuevas ayudas gracias al barómetro y magnetómetro que incluye esta versión full que nos ocupa. Y lo mejor de todo es su precio competitivo, pues si nos fijamos en otros fabricantes con las mismas caracteristicas de vuelo, es donde los precios se duplican o triplican.

Especificaciones
Chip IMU MPU6500
Acelerometros: SI (3ejes)
Giroscopos: SI (3ejes)
Barómetro: SI (MS5611)
Magnetómetro: SI
Memoria Flash: 16Mb
Receptor S-BUS: SI
Monitorización voltaje de bateria : SI
Configuraciones admitidas: Bi,Tri,Quad,Hexa,Y4,Y6
Firmware revisión: 6
Dimensiones: 36x36 mm
Peso: 10gr
Receptor PWM: SI
Receptor CPPM: SI

MANUAL EN ESPAÑOL DE LA PLACA

http://quadquestions.com/Naze32_rev6_manual_v1.2.pdf


TRANSMISOR Y RECEPTOR

El Transmisor FPV se encarga de enviar las imágenes capturadas por la cámara a través del aire para que el piloto tenga la sensación de estar pilotando a bordo del drone o avión rc. Este Emisor FPV va conectado a la cámara FPV y a una fuente de alimentación, que puede ser la batería utilizada para alimentar el drone.

drone



MOTORES BRUSHLESS

Motores sin escobillas, de mejor rendimiento y escaso o nulo mantenimiento. Basados en los fundamentos de los de corriente alterna donde un sólo campo magnético provoca el giro; por ello los variadores tienen que ser distintos a los habituales ya que tienen que simular dicha corriente alterna.

Son considerados muy válidos para el aeromodelismo pues presentan grandes ventajas: piezas sin rozamientos, sin escobillas y por tanto sin chispas perturbadoras, volumen y peso menor con mayor aprovechamiento de la energía.

Normalmente están fabricados con rodamientos, ejes gruesos y admiten un gran abanico de números de células. Eso sí, las baterías tienen que ser capaces de dar mucha intensidad pues el consumo puede ir desde los 3-4 amperios hasta 90 o más dando una potencia entre 40 y 1500 watios o más.

drone impreso en 3d
impresion 3d



CONTROLADORES DE LOS MOTORES ESC (ELECTRONIC SPEED CONTROL)


Un ESC (Electronic Speed Controller) es un dispositivo electrónico que sirve para controlar la velocidad del motor brushless.

Lo primero que debemos conocer de los ESC son sus conectores:

A la izquierda:
Cable rojo y negro: Alimentación del motor, va conectado a la batería lypo.
Conector de 3 pins (igual que los servos):
Amarillo: Señal PWM 50Hz desde el Arduino.
Rojo y negro: Alimentación del ESC
A la derecha:
3 cables de trifásica para la alimentación del motor brushless.

drone de carreras

drone 180mm

El variador o ESC recibirá la señal PWM de 50 Hz y dependiendo de la longitud del ancho de pulso entregará más o menos potencia al motor.

La longitud del pulso PWM varía de 1 ms a 1.5 ms, parado y a máxima potencia respectivamente.


BATERIAS LIPO

Todo el mundo sabe que hay diferentes tipos de pilas, de voltajes diferentes, por ejemplo en el supuesto caso de que existiese una pila de 11V, si queremos obtener mas voltaje con otra pila se hace, lo que se llama una conexión en serie, con lo que conseguimos la suma de dos fuentes de energia, de esa manera las lipo´s tienen las celdas, cada celda tiene un voltaje de 3,7V, y conectadas en serie obtenemos mas voltaje:

Li-PO 1S: una celda, 3,7 V.
Li-PO 2S: dos celdas, 7,4 V.
Li-PO 3S: tres celdas, 11,1 V.
Li-PO 4S: cuatro celdas, 14,8 V.

Se puede crear todo tipo de conexiones entre las LiPo (EN SERIE!) para obtener mas voltaje, y su vez menos peso pues si adquirimos, una LiPo de 3 celdas, 3s por tanto, tendremos 11,1V sin necesidad de unir tres de una celda, por lo que reduciremos considerablemente el peso de nuestro modelo.

quadcopter

PROPELAS O HELICES

Las hélices convierten la energía rotacional generada por el motor en el empuje necesario para el desplazamiento de un barco. Descontando el diseño de esta, cuanto más grande sea más eficientemente trabajará. El problema radica en conseguir un equilibrio entre este tamaño y la capacidad del motor para hacerla rotar a su régimen de trabajo idóneo.

cuadcopterdrone volador


SISTEMA DE FPV

FPV (Vuelo en primera persona) lo definimos como transmisión de video en tiempo real. El FPV en drones o cuadricópteros, y en aeromodelismo en general, es una disciplina de vuelo de radiocontrol que consiste en incorporar un emisor de vídeo y una cámara fpv que permiten visualizar en tiempo real las imágenes procedentes del drone o avión rc en un monitor fpv o con unas gafas FPV. Además, se puede dotar de movimiento a la cámara fpv, tanto en el eje vertical (Tilt) como en el horizontal (Pan), que puede controlarse mediante potenciómetros en la emisora rc o con dispositivos de detección de movimiento que moverán la cámara de acuerdo a los movimientos de nuestra cabeza (Head Tracking).

Equipos FPV, Emisores de Video, Cámaras y Gafas FPVEquipos FPV, Emisores de Video, Cámaras y Gafas FPV

Transmisor FPV o Transmisor de Video Tx.

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la cámara a través del aire para que el piloto tenga la sensación de estar pilotando a bordo del drone o avión rc. Este Emisor FPV va conectado a la cámara FPV y a una fuente de alimentación, que puede ser la batería utilizada para alimentar el drone.

Receptor FPV o Receptor de Video Rx.

El Receptor de Video de un Sistema FPV se encarga de recibir la señal de video que envía el transmisor fpv desde el drone o avión rc. Si buscas comprar un Kit FPV Completo, debes asegurarte de que el receptor FPV y el emisor FPV trabajen en la misma frecuencia (Tx y RX deben ser compatibles). Los receptores FPV más usados tienen desde 8 canales diferentes, se alimentan a 12V e incorporan salida RCA para Audio y Video.

Cámara FPV: Un Elemento clave en los Equipos FPV.
drone



Además del Kit Emisor y Receptor FPV, necesitaremos una cámara para FPV que vaya a bordo del drone o avión teledirigido. Generalmente se usan mini o microcámaras que por su tamaño y bajo peso son ideales para el vuelo FPV.

Dos Modos de Visualización diferentes: ¿Monitor FPV o Gafas FPV?

Para poder completar el equipo FPV y poder visualizar la señal de video que nos da el receptor FPV, necesitamos un dispositivo de visualización que pueden ser unas Gafas o una Pantalla. La selección de un sistema u otro es personal. Si elegimos usar una Pantalla FPV, debemos seleccionar un monitor sin pantalla azul (producida por caídas en la intensidad de la señal de video que impide la visualización durante unos segundos). Si por el contrario elegimos unas Gafas FPV, te recomendamos las Gafas Fatshark, la marca más puntera del momento. No obstante, no hay que perder de vista los nuevos formatos de Gafas FPV Baratas, menos estéticos pero con una relación calidad precio alucinante.

DIAGRAMA FINAL DE CONEXIONES
drone impreso en 3d




FOTOS

AL PRINCIPIO NO TOME FOTOS DE LA IMPRESION, COMENCÉ A TOMAR FOTOS DESDE EL ARMADO DEL DRONE



impresion 3d


drone de carreras


drone 180mm

quadcopter

cuadcopter

drone volador


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drone



VIDEO DE LA MAQUINA EN FUNCIONAMIENTO

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