Czy warto samodzielnie budować drona FPV? Jeśli weźmiemy pod uwagę jedynie koszty jakie należy ponieść, zwłaszcza gdy części do budowy kupujemy po cenach konsumenckich to odpowiedź będzie brzmiała NIE. Znacznie bardziej będzie się opłacało kupić gotowego do lotu dronika z Banggooda/Aliexpress gdzie za 400/500 (grudzień 2021) złotych dostajemy nowy, całkiem dobrze latający sprzęt na początek zabawy z FPV. Sporo ciekawych ofert można znaleźć również na naszym rodzimym rynku, choć głównie mowa tu o dronach używanych. Jeśli jednak weźmiemy pod uwagę to ile radości może dać samodzielna budowa oraz uwzględnimy fakt, iż budując samodzielnie zawsze uczymy się czegoś nowego to zdecydowanie warto spróbować swoich sił.
Jakiś czas temu na potrzeby jednego z projektów kupiłem cztery silniki Emax TH1103, które jak się okazało posiadają dosyć niestandardowy rozstaw otworów pod śruby mocujące - 3 otwory na okręgu o średnicy 8 mm. Współcześnie standardowa konfiguracja to 4 otwory na okręgu o średnicy 9 mm. Szybko okazało się, iż poza ramą do Emax Tinyhawk Freestyle żadna inna rama nie będzie współgrała z tymi silnikami, w których dodatkowo przez pomyłkę dosyć drastycznie skróciłem przewody.
Chcąc wykorzystać takie silniki bez inwestowania w drogie podzespoły Tynyhawka postanowiłem, iż wsadzę je do ramy wydrukowanej na drukarce 3D - Calimero 65 mm. Jest to projekt dosyć lekkiej, a zarazem wytrzymałej ramy, zaprojektowanej przez niejakiego Davida Cledona czyli Dave_C FPV, projektanta wielu ciekawych konstrukcji, takich jak choćby Rekon 4. Mając drukarkę 3D koszt ramy Calimero jest praktycznie pomijalny.
Przeglądając pudełka z częściami i akcesoriami do budowy dronów znalazłem zalegającą na dnie kamerę Runcam nano, która aż prosiła się by zostać wreszcie do czegoś wykorzystana. W Internecie można znaleźć wiele gotowych projektów obudów pod różnej wielkości kamery więc chwilę później miałem już wydrukowaną własną obudowę, zwaną również kanopką, pasującą pod kamerę w rozmiarze nano, czyli o wymiarach 14x14 mm.
Nadajnik VTX oraz odbiornik kupiłem w sklepie stacjonarnym Znów o Dronach w Krakowie, a najtańsze nowe AIO znalazłem na OLX. Zestawienie wszystkich poniższych części wraz z kosztami zakupu wygląda następująco:
silniki: EMAX TH1103 7000 kV - około 200 złotych. Zdecydowanie nie warte swojej ceny i nie warte polecenia choćby ze względu na nietypowy rozstaw otworów mocujących. W ich miejsce znacznie lepiej spiszą się inne silniki o podobnych parametrach, jak na przykład Flywoo NIN 1103 lub relatywnie niedrogie Happymodel EX1103S.
rama: Calimero 65 mm wydrukowana z PETG lub PLA - 0 złotych (oczywiście dla kogoś kto dysponuje drukarką, w innym przypadku trzeba kogoś poprosić o wydrukowanie ramki).
AIO: DarwinFPV F411 AIO - 160 - 200 złotych. Jest to aktualnie najtańsze AIO obsługujące baterie 1-3S jakie udało mi się znaleźć. Wbudowane ESC, potrafiące wykrzesać 15A prądu jest więcej niż wystarczające do drona o lekkich śmigłach 65 mm.
kanopka: wydruk z TPU - 0 złotych (lub około 20 złotych dla tych, którzy nie mają swojej drukarki).
kamera: Runcam nano - obecnie już niedostępna, ale w jej miejsce świetnie nada się tania i popularna kamera Caddx Ant Lite, lub nawet najtańsza dostępna na rynku kamera zintegrowana z VTX czyli Eachine TX06 . Koszt kamery to około 80 złotych.
nadajnik VTX: Happymodel OVX300 - 70 złotych.
odbiornik: Happymodel EP2 - 75 złotych.
śmigła: HQ MICRO 65MM - 18 złotych za 5 par.
śruby M2 o długości 7 mm (12-16 sztuk), 14 mm (4 sztuki), 3 mm (4 sztuki)
nakrętki M2 - 8 sztuk nakrętek plastikowych lub 4 sztuki plastikowych i 4 metalowych.
strap do baterii - najmniejszy jaki znalazłem w swoich zapasach. Koszt to około 5 złotych, jednak może on zostać zastąpiony zwykłą gumką.
Podsumowując całkowity koszt w moim przypadku to 323 złote (nie musiałem kupować silników ani kamery, a AIO kupiłem dosyć tanio na OLX). Dla kogoś kto chciałby kupić wszystkie wymienione wyżej elementy koszt w okolicy 580-650 złotych może wydać się absurdalnie wysoki jak za plastikowego dronika złożonego na wątpliwej jakości elementach. Pamiętać jednak należy, iż pieniądze to nie wszystko, a satysfakcji z samodzielnie wykonanego modelu latającego nie da się w żaden sposób wycenić. Bierzemy się do budowy.
Budowę naszej wykałaczki rozpoczynamy od zgromadzenia wszystkich niezbędnych części i ich wstępnego przygotowania. Do odbiornika i nadajnika wideo lutujemy przewody o długości nieco większej niż będzie nam potrzebna, a następnie podzespoły umieszczamy w koszulkach termokurczliwych. Zabieg taki nie tylko pozwala nam na odizolowanie poszczególnych elementów od kontrolera lotu w celu uniknięcia zwarcia, ale również zabezpiecza cienkie i delikatne przewody przed zerwaniem. Kolejny etap to przykręcenie silników do ramy (w moim przypadku rama, a konkretnie otwory do mocowania silników wymagały rozwiercenia, co w przypadku plastiku jest bardzo proste).
Do ramy wkręcamy śruby mocujące stack, robiąc kontrę za pomocą plastikowych nakrętek. teraz kolej na AIO z dolutowanymi przewodami zasilającymi oraz kondensatorem. Warto dwa razy upewnić się, iż nie pomyliliśmy plusa z minusem.
Czas na lutowanie silników. Ładne luty to nie tylko kwestia estetyczna, ale również ważny element mogący wpłynąć na trwałość naszej konstrukcji. Aby wszystko poszło gładko cynę nakładamy na poszczególne pady lutownicze dbając o to, aby zastygając miała ona okrągły, podobny do kropli kształt, aby była błyszcząca oraz aby nie tworzyła zwarć z innymi polami lutowniczymi. Pomagamy sobie pastą lutowniczą lub kalafonią. Cyną traktujemy również końcówki przewodów silników (tak zwane pobielanie). Dopiero teraz lutujemy ze sobą przewody silników z AIO starając się nie grzać całości zbyt długo. Na tym etapie warto sprawdzić czy po podłączeniu baterii silniki zagrają charakterystyczną melodyjkę.
Cynujemy pola lutownicze odpowiedzialne za podłączenie kamery, VTX oraz RX. Warto mieć pod ręką odpowiednie schematy z opisem padów na naszym kontrolerze. Ja zacząłem od przylutowania kamery. Długość kabli dobieramy tak, aby były w miarę luźno, ale aby nie były zbyt długie - w końcu chcemy aby nasz dron był jak najlżejszy.
Dolutowujemy VTX oraz RX. Ja swój VTX przymocowałem do tyłu kamery za pomocą dwustronnej taśmy klejącej. Dodatkowo całość została zabezpieczona gumką trzymającą ciasno VTX na miejscu. Odbiornik podklejony z jednej strony taśmą dwustronną wcisnąłem pomiędzy AIO a kanopkę, zapewniając trwałość mocowania.
Kanopkę przykręcamy za pomocą nakrętek (ja użyłem aluminiowych z nylonową wkładką zabezpieczającą przed samoistnym odkręceniem) i w zasadzie dron jest gotowy do wgrania wszystkich ustawień oraz do pierwszych testów. Warto zwrócić uwagę na śrubę w pobliżu kondensatora. W przypadku odgięcia się nóżek kondensatora mogłoby dojść do zwarcia właśnie poprzez nakrętkę. Dla bezpieczeństwa pomiędzy wibroizolator a nakrętkę dodałem małą plastikową podkładkę, która zabezpiecza nieco przed przypadkowym zwarciem.
Konfigurację drona zacząłem od wgrania najnowszego Betaflight 4.3 oraz oprogramowania ESC w wersji Bluejay 48 kHz. Mając pewność, że oba te procesy zakończyły się powodzeniem w Betaflight ustawiłem odpowiednio porty i kierunki obrotów silników, skonfigurowałem tabelę VTX, RX, mody oraz sposób działania wbudowanej w kontroler diody, ustawiłem OSD, a także wgrałem ustawiania PIDów i filtrów zaczerpnięte z gotowego presetu od Uav Tech.
Gotowe Calimero dzięki maleńkim rozmiarom i niskiej wadze można przetestować nawet w ciasnym mieszkaniu. Dronik bardzo żwawo wzbija się w powietrze i dosyć stabilnie trzyma swoją wysokość. Obraz z kamery nie jest może piękny z uwagi na fakt, iż jest to już dosyć leciwa kamera, ale nie widać żadnych zakłóceń. Toothpick bez baterii waży około 51 gram co uważam, za bardzo przyzwoity wynik. Z nieco za dużą baterią 3S 450 mAh jego waga to około 92 gramy. Co do samej baterii to z uwagi na zastosowane przeze mnie silniki (producent zaleca użycie baterii 2S) znacznie lepsza byłaby tu bateria 2S 450 mAh, jednak w dniu budowy takiej nie posiadam. Dla bezpieczeństwa maksymalna wartość gazu została ograniczona do 75% i odpowiednio przeskalowana. Jeśli silniki nie będą się grzać, możliwe, iż zmienię te ustawienia na nieco wyższe.
Budowa plastikowego toothpicka od początku wzbudza we mnie sprzeczne uczucia. Wiem, iż wydrukowana rama na pewno nie wytrzyma tyle co rama z karbonu, a nie ma co ukrywać, iż tego typu drony buduje się raczej nie do powolnego cruisingu po łąkach, a raczej do szybkich lotów pomiędzy przeszkodami. Posiadając jednak trochę zbędnych części można zupełnym przymknąć oko na kwestie praktyczne i pozwolić sobie na budowę trochę bezsensownego dronika po prostu dla zabawy. W przypadku uszkodzenia ramy po prostu drukujemy nową i przekładamy wszystkie części.
Z rzeczy, które wymagają poprawy jeszcze przed pierwszym lotem na zewnątrz, a których nie zrobiłem w dniu budowy wymienić można brak mocowania przewodów silnikowych do ramy. Odrobina taśmy izolującej (z tworzywa lub parcianej) powinna jednak załatwić sprawę.
Wrażenia z pierwszego lotu wraz z nagraniem przekażę w kolejnym wpisie.