Guia para iniciantes para FPV Quadcopter Drone Racing: 16 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Se você leu este artigo, você está (espero) interessado neste novo fenômeno conhecido como vôo FPV. O mundo do FPV é um mundo cheio de possibilidades e, uma vez que você supere o processo às vezes frustrante de construir / voar um drone FPV pela primeira vez, as vantagens superam em muito essas frustrações. Este pequeno artigo conduz o iniciante pelos principais aspectos do voo FPV e de um drone em geral e oferece uma boa base de conhecimento a partir da qual você pode construir (literalmente …).

Este artigo foi publicado originalmente em dronetrest.com e publicado aqui com permissão do autor (quem sou eu!)

Etapa 1: O que é FPV?

Portanto, as primeiras coisas primeiro, FPV significa First-Person-View. Resumindo, você coloca uma câmera em um drone voador, recebe a transmissão ao vivo dessa câmera por meio de um par de óculos (ou monitor) e voa no drone por meio dessa transmissão ao vivo. O FPV oferece a você a chance de ver o seu mundo de uma visão aérea - é um ponto de vista totalmente novo do qual você simplesmente não se cansa! Além de ser um piloto de verdade, esta é a experiência de vôo mais envolvente que você encontrará e não posso promovê-la mais. Você se sente como se estivesse fisicamente dentro do drone, como se fosse um pássaro, passando por árvores e se apresentando e se locomovendo no ar … embora, é claro, você esteja com os pés firmes no chão.

Existem três tipos principais de voo FPV; estilo livre, corrida e fotografia, cada um dos quais é explicado abaixo.

FPV FreestyleEste é o tipo de voo FPV que você provavelmente já enfrentou se já assistiu a qualquer voo FPV no YouTube. É voar sem restrições de onde você deve voar; você pode voar baixo, você pode voar alto e pode explorar qualquer novo lugar emocionante que encontrar. Esta é a arena na qual você pode realizar truques e saltos e impressionar qualquer espectador com suas habilidades! Os freestylists são os acrobatas do mundo dos drones e não gostam de ser impedidos por coisas como pistas de corrida, árvores ou edifícios … Freestyle tem tudo a ver com encontrar as melhores linhas através e ao redor de obstáculos enquanto dá algumas voltas para ficar bem no YouTube vídeos.

FPV Racing

Sem prêmios para adivinhar este - é aqui que um grupo de pilotos FPV se reúne e pilota seus drones. Haverá uma pista de corrida de algum tipo com uma mistura de obstáculos naturais e artificiais (por exemplo, árvores, portões e bandeiras). Quem terminar primeiro vence. Não se trata necessariamente de velocidade e potência, mas realmente testa seus reflexos e capacidade de manobra. Grande precisão é necessária aqui …

Fotografia aérea

Novamente, isso é exatamente o que diz na lata - esta é a arte de tirar fotos e fazer vídeos daquela perspectiva panorâmica de que falamos antes. A tecnologia usada nos drones possibilitou esse acesso fácil aos céus e agora pessoas comuns como você e eu podem apreciar a paisagem deslumbrante do alto. O tipo de drone e equipamento usado neste tipo de voo são bastante diferentes do freestyle e da corrida. Aqui, o vôo suave e fácil tem precedência sobre a velocidade e agilidade, pois uma filmagem suave é essencial. Para este fim, gimbals de câmera são usados em um drone de fotografia aérea, ao lado de uma câmera HD de alta qualidade para fornecer vídeo suave. Então, isso é FPV voando em poucas palavras. Você tem um drone, coloca uma câmera nele e voa vendo a transmissão ao vivo. Simples. Agora, se você estiver interessado, vou passar para algumas das partes mais técnicas (mas não muito técnicas!) Do que constitui um drone.

Etapa 2: Como funciona um drone (multirotor)

Esta será uma breve seção sobre a "ciência" por trás de um drone. Em primeiro lugar, um "drone" é tecnicamente algo que pode voar de forma autônoma, mas passou a ser um termo geral para qualquer coisa eletrônica que voe. No hobby FPV, costumamos usar a palavra quadcopter, ou "multirotor". Um multirotor é um veículo com vários "rotores", ou seja, motores e o mais comum que você verá nos céus é um quadricóptero - um multirotor com 4 motores.

Então, como controlar um multirotor? Um multirotor possui 4 pontos de controle; roll, pitch, yaw e impulso. Se você tem alguma experiência com aviões / helicópteros, você saberá o que são, mas para aqueles que você não tem, aqui está um exercício simples para se familiarizar com eles. Segure sua mão para cima, palma para baixo no chão - sua mão agora é o multirotor.

• Roll - balance sua mão de um lado para o outro - este é o seu roll.
• Pitch - incline a mão para cima e para baixo - este é o seu pitch.
• Yaw - mantendo a palma da mão voltada para baixo, gire o ha para a esquerda e para a direita - este é o seu yaw.
• Impulso / aceleração - levante a mão e você terá o impulso.

Você usa esses 4 pontos de controle em conjunto um com o outro para fazer o multirotor ir na direção desejada. Ele voa da mesma forma que um helicóptero. Para avançar, você precisa ter uma combinação de inclinação e impulso.

Se você deseja ter uma ideia do voo FPV sem o risco de bater um drone, um ótimo lugar para começar é com um simulador de voo FPV.

FPV não é apenas para quadcoptersFPV usando quadcopters é de longe a forma mais popular de voar FPV, mas há muitos pilotos de asa fixa que conectam câmeras a aeronaves de controle de rádio mais tradicionais. Mas neste guia, cobriremos os fundamentos do FPV a partir de uma perspectiva de quadricóptero, pois é assim que a maioria das pessoas começa.

Etapa 3: construir seu próprio ou comprar pronto para voar?

Agora, dei a esta questão uma seção própria, pois é uma questão muito importante; você construirá seu próprio quadricóptero ou comprará um quadriciclo FPV pronto para voar (RTF) pré-fabricado? Vou dizer de imediato que tenho tendência para construir - não só é uma boa diversão, como também obtém uma grande sensação de realização quando coloca o seu próprio quadriciclo no ar. Isso não quer dizer que comprar um kit RTF seja errado - você pode conseguir alguns kits excelentes que terão um desempenho fantástico e tenho certeza de que ficará feliz com sua decisão.

O ponto crucial do problema para mim é que você irá travar - muitas e muitas vezes. Algumas dessas falhas não levarão a nada desastroso e você só precisará substituir um ou dois suportes. No entanto, alguns desses acidentes (especialmente quando você começa a ficar bravo!) Resultarão em danos mais sérios. Você pode precisar substituir um motor, o transmissor de vídeo ou o controlador de vôo do próprio quad. Nessas situações, se você não construiu a máquina, não necessariamente saberá como consertá-la. Portanto, você pode ter que comprar um kit inteiro novamente - isso pode ficar caro muito rapidamente. Porém, se você o construiu do zero, conhece os prós e contras do quad e, portanto, será capaz de identificar o problema e resolvê-lo com bastante facilidade.

Então, meu conselho? Construir. Se você gosta disso, irei agora listar a anatomia de um drone e você pode começar a construir esse conhecimento sobre drones …

Etapa 4: anatomia de um drone de corrida FPV

Então, vamos entrar em alguns detalhes sobre o que constitui um drone quadricóptero. Todos os principais componentes de um drone FPV típico são mostrados na imagem acima.

Um drone FPV pode ser dividido em três 'partes' principais; o sistema de vôo, o sistema de energia e o sistema FPV.

• O sistema de vôo consiste nas partes que fazem o quadricóptero voar, como motores e controlador de vôo.
• O sistema de energia consiste nas partes que fornecem energia elétrica ao drone, como a bateria e o painel de distribuição de energia.
• O sistema FPV consiste nas peças usadas para o feed de vídeo, incluindo sua câmera, transmissor de vídeo e óculos de proteção.

Discutiremos cada um desses sistemas com mais detalhes nas próximas etapas

Etapa 5: o quadro

Em primeiro lugar, os três sistemas em um drone devem ser acoplados a algo, conhecido como quadro. Este é o esqueleto do drone e fornece não apenas a força do multirotor como um todo, mas também a aparência final do drone. Existem tantos estilos e variações diferentes de quadros multirotor por aí que seria impossível contar, mas todos têm as mesmas características gerais. Todos eles querem ser o mais fortes possível, mas também o mais leves possível (já que esta é obviamente a melhor combinação). É por isso que a fibra de carbono é freqüentemente usada, pois geralmente é forte, mas leve.

Os quadros também são categorizados, mas seu tamanho. Quando digo o tamanho de um quadro, quero dizer a distância entre eixos que é o comprimento diagonal (em mm) do meio de um motor até o meio do motor diretamente diagonal a ele. A maioria dos quadros FPV tem uma distância entre eixos de 220 mm ou menos conforme a tecnologia fica mais inteligente e menor.

Leitura adicional: guia completo para comprar uma estrutura de quadcóptero FPV

Etapa 6: O sistema de vôo

O sistema de vôo contém tudo que o multirotor precisa para voar. Isso inclui o controlador de vôo, os motores, os controladores eletrônicos de velocidade (ESCs), o receptor de rádio e as hélices.

A forma como o sistema de vôo funciona é a seguinte:

• O piloto move os manípulos no controlador R / C, que é enviado ao receptor sem fio
• O receptor R / C envia os comandos do stick piloto para o controlador de vôo
• O controlador de vôo interpreta esses comandos e calcula em que velocidade cada motor deve se mover e envia este sinal para o ESC
• O ESC converte este sinal em uma tensão que envia para o motor
• O motor é o que produz impulso para realmente mover o drone

Esse processo acontece centenas de vezes a cada segundo. Vamos examinar cada componente com mais detalhes

Etapa 7: O controlador e receptor R / C

O controlador de rádio é o dispositivo que o piloto segura nas mãos com dois joysticks que são usados para pilotar o drone. O receptor de rádio é o pequeno dispositivo eletrônico instalado no drone (e conectado ao controlador de vôo). O controlador envia sinais de rádio para o receptor e o receptor então fornece as informações para o controlador de vôo. Existem muitas opções quando se trata de selecionar seu controlador R / C e receptor. No momento, os rádios Frsky Taranis são de longe os mais populares na comunidade FPV.

Etapa 8: o controlador de vôo

Como o nome sugere, este equipamento controla o vôo e, portanto, pode ser considerado o "cérebro" do drone. O controlador de vôo obtém dados de duas entradas e os usa para manter o multirotor estável e direcionar o drone. Essas duas entradas de dados vêm de sensores embutidos no controlador de vôo e do piloto por meio do controlador R / C. Os sensores informam ao controlador de vôo coisas como orientação e altitude, e o piloto informa ao controlador de vôo em que direção deseja que o multirotor vá.

Dependendo da profundidade que você deseja ir, você também pode ajustar e programar seu controlador de vôo de acordo com suas especificações exatas - exatamente como faria com um carro de corrida. Dessa forma, você pode obter o melhor absoluto de seu drone.

Leitura adicional:

Guia de compra do FPV Racing Flight Controller

Etapa 9: os controladores eletrônicos de velocidade (ESCs)

Os ESCs são os componentes que recebem os comandos do controlador de vôo e os traduzem em energia para os motores. O ESC diz ao motor para girar mais rápido ou mais devagar de acordo com as instruções do piloto. Cada motor, portanto, tem um ESC dedicado, pois cada motor está, a qualquer momento, se movendo em uma velocidade diferente dos outros.

O tipo e o tamanho do ESC adequado para o seu drone dependem do sistema de energia que você está usando e dos motores que está usando.

Leitura Adicional

O que considerar ao comprar um ESC para seu multirotor

Etapa 10: os motores

Os motores são a força motriz do multirotor e fornecem o empuxo (junto com as hélices). A coisa mais importante a saber em termos de motores de drones FPV é como os motores são classificados.

Você tem muitos motores diferentes de tamanhos diferentes, mas o que eles significam? Bem, vamos pegar o Motor ChaosFPV CF2205 2300Kv PRO como exemplo. Este é um motor 2205 com uma classificação KV de 2300KV. O número 2205 refere-se às dimensões do motor; o motor tem 22 mm de diâmetro e um estator de 5 mm de altura. Quanto mais alto o motor (maior altura do estator), mais rápido ele pode reagir, enquanto motores de maior diâmetro fornecem mais torque e potência, mas reagem mais lentamente. A classificação KV é definida como revoluções por minuto (RPM), por volt. Normalmente, os motores KV mais baixos são mais bem usados com suportes maiores.

Leitura adicional:

Motores sem escova - como funcionam e o que os números significam

Etapa 11: as hélices

As hélices são acopladas aos motores e fornecem o empuxo necessário. Existem muitos tipos diferentes de hélices no mercado, desde as hélices tradicionais de 2 pás até as hélices de 5 pás. Mais uma vez, as hélices são nomeadas de uma forma padrão, e. 5x3x3. Isso significa simplesmente que você tem uma hélice de 5 polegadas com passo de 3 polegadas e 3 pás.

Etapa 12: O sistema de energia

O sistema de energia de um drone compreende as peças que fornecem energia e direcionam a energia para todos os componentes eletrônicos. Em um quadricóptero FPV típico, existem apenas dois componentes, uma placa de distribuição de energia (PDB) e a bateria.

O painel de distribuição de energia PDBThe simplesmente pega a energia da bateria e a distribui para as fontes relevantes. Na forma mais simples, é uma placa separada à qual você conecta a bateria e aos outros componentes do sistema de vôo (como ESCs). Às vezes, um PDB também inclui alguns reguladores de tensão que produzirão uma saída consistente de 5 V ou 12 V para alimentar alguns de seus outros componentes eletrônicos. Você também descobrirá que os controladores de vôo também têm um PDB embutido, o que significa que você conecta a bateria (e ESCs) diretamente ao controlador de vôo. Para saber mais confira

A bateria

Agora chegamos ao componente que fornece energia ao seu multirotor - a bateria. Drones geralmente são alimentados por baterias de polímero de lítio (LiPo) que consistem em várias 'células'. Cada célula mantém uma voltagem de 3,7 V e adicionando mais células, você adiciona mais voltagem. Por exemplo, uma bateria com 3 células (notada como 3S) mantém uma tensão de 11,1V. Como aludido na seção "Motores", a velocidade na qual o motor gira está diretamente correlacionada à tensão que é fornecida. Então, para fazer seu motor girar mais rápido, você precisa de mais tensão. Infelizmente, você não pode simplesmente usar uma bateria de 10 células em seu drone para torná-lo mais rápido - há sempre um equilíbrio preciso entre peso e potência ao escolher a bateria certa para você.

Leitura adicional: Baterias LiPo - Como escolher a melhor bateria para o seu drone.

Etapa 13: O Sistema FPV

O sistema FPV consiste em uma câmera, um transmissor de vídeo que transmite o feed de vídeo de volta para seus óculos de vídeo no solo. Para entender o sistema FPV, a analogia mais fácil é pensar em como a televisão funciona, pois é praticamente a mesma coisa, só que em uma escala muito menor. Seu drone tem uma câmera que captura um vídeo. Este sinal é enviado a um transmissor de vídeo, que transmite um sinal sem fio (como um estúdio de televisão faria). Os óculos FPV em seu quadricóptero são como um aparelho de televisão que capta o sinal. Mas, para ser mais específico, o receptor de vídeo irá captar o sinal e exibi-lo na tela dentro dos óculos. A maioria dos óculos FPV tem um receptor de vídeo integrado ou pode conectar um por meio de um compartimento de módulo.

A câmera FPV

A câmera FPV é talvez o componente mais importante de qualquer drone FPV, pois é o equipamento através do qual você é transportado para a plataforma FPV. As câmeras FPV começaram como câmeras CCTV, mas como o hobby avançou, muitos fabricantes estão fazendo câmeras personalizadas especificamente projetadas para FPV. Isso significa que as câmeras FPV são projetadas para ter a menor latência possível (o tempo que leva para capturar um quadro e enviá-lo de volta para você). A maioria das câmeras FPV NÃO fornecem saída HD, pois isso aumenta a latência da alimentação, o que é desastroso para o voo FPV. Quando você está viajando a mais de 80 mph, cada milissegundo de latência faz a diferença.

Etapa 14: o transmissor de vídeo (VTX)

Sem um transmissor de vídeo conectado à sua câmera, a câmera é completamente inútil. Este é o componente que transmite o feed de vídeo da câmera sem fio de volta para seus óculos FPV no solo.

Os FPV VTXs vêm em uma variedade de tamanhos, potências e recursos, mas são categorizados principalmente em termos de sua potência de transmissão (em miliwatts, mW). As duas potências principais são transmissores de 25mW e 200mW - 200mW é o mais comum entre FPVs voando.

Você também deve observar que existem alguns regulamentos sobre quanta energia você pode usar com o seu transmissor FPV. Dentro da UE, a potência máxima que você pode usar legalmente é 25mW. Se quiser usar uma potência de transmissão superior, você precisará obter permissão para fazê-lo.

Leitura Adicional: Tudo o que você precisa saber sobre Transmissores de Vídeo FPV

Guia de antena FPV

Etapa 15: os óculos FPV

Você vê o feed de vídeo ao vivo do seu drone com óculos FPG. Tecnicamente, um receptor de vídeo recebe o sinal e a tela dentro dos óculos o exibe. Mas hoje em dia, um receptor FPV é integrado ou se prende a quase todos os óculos FPV, então geralmente consideramos isso como uma coisa única.

O vídeo ao vivo é exibido em uma telinha dentro dos óculos e, assim como a realidade virtual, você vê o que a câmera vê e é transportado para o céu! Assim como todos os outros componentes de um edifício com vários motores, existem muitos tipos, estilos e marcas diferentes de óculos FPV. Se você tiver dinheiro, pode comprar um par realmente sofisticado com uma qualidade de tela brilhante, dois receptores para melhor recepção e funções especiais, como capacidade de DVR (ou seja, você pode gravar o que vê). No entanto, você também pode conseguir um par de óculos de proteção muito sólidos por não muito dinheiro, que fará o trabalho esplendidamente para um iniciante.

Leitura adicional: Guia de compra do FPV Goggle

Etapa 16: em resumo

Voar FPV é, portanto, apenas o ato de voar seu drone FPV com uma câmera acoplada enquanto assiste a filmagem ao vivo e pilota seu drone de acordo. Você pode participar desta atividade sozinho (embora se você for um iniciante, é recomendável que você saia com um piloto experiente) ou em grupo. Você pode definir seu próprio curso de corrida e competir entre si para ver quem é o melhor piloto FPV. Dá a você uma visão totalmente diferente do mundo ao seu redor e permite que você desenvolva uma nova habilidade enquanto mergulha em uma grande experiência.