Даешь пульт мультикоптеру!

Радиомоделизму как хобби десятки лет, и на рынке аппаратуры радиоуправления давно сформировались свои лидеры и стандарты. Мультикоптерам же ничего не осталось кроме того, чтобы смиренно использовать существующие пульты ДУ от самолетов и вертолетов.

Насколько безопасны такие полеты? И почему мультикоптеру нужен собственный пульт?

Пост содержит инструкцию по изменению механической части RC-передатчика Futaba T8FG. С незначительными отступлениями эта инструкция может быть применена к большинству передатчиков, имеющихся в продаже.

Возможно, следуя инструкции, вы лишитесь гарантии на пульт или самого пульта вообще, но у вас останется мультикоптер. Возможно, не следуя инструкции, вы лишитесь мультикоптера, но зато пульт останется при вас.

Рекомендую к прочтению, если:

1) Вы собираетесь сделать/приобрести мультикоптер
2) Вы летаете на мультикоптере, используя универсальный пульт
3) Хотите быть в курсе особенностей управления авиамоделями

Введение. Стандартный пульт ДУ.

Перед тем, как приступить к описанию проблемы, даю краткий обзор типового летного пульта. Стандартный пульт управления летающей моделью выглядит так:

Как видно, такой аппарат имеет две основные ручки (называются стики). Обычно, ручка управления газом и поворотом находится слева. Тянем вверх: подъем, вправо-влево: поворот. Ручка стремится занять центральное положение по горизонтали (снабжена пружиной). А вот по вертикали есть 2 решения: самолетное (с трещоткой на ручке газа) и вертолетное (без нее). Причем, в обоих случаях вертикальная пружина не используется. Да и, собственно, зачем?

Многие производители позаботились о том, чтобы владелец мог самостоятельно переделать самолетный вариант в вертолетный и наоборот. Также предусматривается возможность сменить управление Mode1/Mode2 (то есть поменять ручки местами, как руль в машине). Кстати, вторая ручка стремится занять центральное положение по обоим направлением (имеет горизонтальное и вертикальное подпружинивание) и управляет креном и тангажом, но мы не будем останавливаться на этой функциональности, так как она-то мультикоптерам как раз очень подходит. А поговорим мы об управлении каналом газа.

Часть1. Погружение в проблему.

Функции полетного контроллера

Как известно, мультикоптер управляется полетным контроллером. Это устройство имеет в своем составе необходимые датчики (гироскопы, акселерометры, барометр, компас, GPS-применик и проч.) и приближает управление мультикоптером к управлению обычным соосным вертолетом. Ведь, если бы не контроллер, управлять пришлось бы 4-мя или даже 8-ю винтами по-отдельности, что сделало бы мультикоптеры самым распространенным типом мусора на помойках после падений.

Контроллеры бывают разные. Самые дешевые стабилизируют аппарат только по горизонту. При этом он может «плыть» вверх, вниз или вбок с произвольной скоростью, если вы бросили ручки. Не буду рассматривать управление такими устройствами, так как это удел продвинутых пилотов, которые и без пульта все сделают правильно. Остановимся на более распространенных моделях, оснащенных хотя бы функцией удержания высоты. Самой популярной из них, пожалуй, является Naza ^[1] от компании DJI Innovations ^[2]. На ее примере мы и рассмотрим адаптацию пульта.

Проблема контроля высоты полета

После установки продвинутого контроллера на мультикоптер ручка управления газом по-сути превращается в регулятор высоты полета, удерживающий аппарат на месте при среднем ее (ручки) положении. Тянем вверх — летим вверх, вернули в центр – остановка. Если вы используете стандартный пульт, то среднее положение ручки иногда приходится контролировать посматривая на нее и отвлекаясь от пилотирования. Ситуация усложняется, когда вы начинаете FPV-полеты по камере. При использовании дисплея еще можно переключить внимание на рукоятку, а вот в видеоочках остается только всматриваться в показатели высоты, если система OSD, накладывающая полетную информацию на видео, у вас вообще установлена.

Проблема выключения моторов

Кроме того, Naza, как и некоторые другие контроллеры, отключает моторы при газе меньше 10%. Это заставляет новичков беспокоиться при снижении с большой высоты. Чуть сильнее опустили ручку – и мы в свободном падении. Перестраховались – и потеряли заряд батареи при слишком медленном снижении. Особенно это важно при сверхвысоких полетах по камере, когда спуск происходит на последнем издыхании батареи, а звука моторов не слышно, если у вас нет наушников. Есть, конечно, режимы, не отключающие моторы вовсе, но это не самый безопасный выход.

Подпружинивание рукоятки газа

С одной стороны, хотелось бы иметь подпружинивание ручки газа, оставляющее ее в среднем положении аналогично управлению тангажом. Тогда коптер, если отпустить ручки, всегда стабилизировался бы в воздухе. Идеальный аппарат, особенно при подключении GPS и включении 3-х мерной стабилизации! Тем более, в большинстве пультов имеется возможность такой доработки. Но ведь это газ! На летательном аппарате! Мы никак не можем использовать пружину, это опасно.

Часть 2. Поиск решений.

Несколько первых дней полетов я мучился с управлением, боясь то заглушить моторы при спуске, то врезаться в дерево, не заметив небольшого планомерного снижения. Казалось, придется привыкать, но в голове постепенно вырисовывались требования к управлению:

1) Фиксация ручки в центральном положении со щелчком
2) Дополнительное усилие при снижении газа меньше 10%
3) Пружина на ручке, каким-то образом не снижающая безопасность использования пульта

Вот что у меня получилось:

На горизонтальной оси треугольниками отмечены те места, где ручка должна щелкать при перемещении. Сверху показано как должна работать пружина. Она доводит ручку до центрального положения только из состояния «выше центра». То есть, подлетая к препятствию, дергаем ручку вверх, ждем и отпускаем ее, коптер поднимается вверх и продолжает движение на новой заданной высоте. Удобно. При снижении же пружина работать не должна, чтобы ручку газа можно было спокойно переместить вниз при завершении полета.

Часть 3. Механическая модернизация передатчика

Так случилось, что я использую один из самых распространенных пультов Futaba T8FG ^[3], на примере которого и напишу инструкцию. Если у вас другая модель, уверен, внутренности очень похожи. Единственная разница может быть в том, что на второй ручке иногда пружинки совсем нет, а иногда она заблокирована специальным штырем. Если вам не повезло, значит нужно раздобыть пружинку.

Итак, снимаем крышку и трещотку с ручки газа:

В моем пульте оказалось (фото ниже), что площадка с трещоткой (1) одновременно блокировала и пружинки специальным пластиковым штырем (2). Подергав ручку газа я понял, что для ее подпружинивания только в верхнем положении нужно удалить указанный металлический штырь (3), предварительно открутив винты и удалив пластиковое крепление (4), чтобы оно не мешало вынимать штырь щипцами. Результат (5) видно на крайнем правом изображении. Вернув крепление (4) на место и отщепив кусачками кусок пластикового штыря (2), с проблемой пружин было покончено.

Теперь о том, как сделать фиксацию ручки и щелчки. Трещотка цепляет полукруглую пластинку с зубьями, движущуюся вместе с ручкой. На этой пластинке нужно поглубже выпилить один проем между зубьями в центральном положении ручки и второй ближе к нижнему положении ручки (я выпилил проем между 2-м и 3-м зубьями) по ходу движения стика (ручки). В качестве пилы использовался обыкновенный нож для сыра. Самый ответственный момент здесь – правильно найти проем центрального положения ручки. Сомневаетесь — сразу сильно не пилите.

Часть 4. Программная часть

Все, что осталось сделать – это настроить газ так, чтобы нижний щелчок соответствовал значению чуть выше 10%. Тогда ваша ручка будет иметь свободный ход с самолетной трещоткой от 10% газа (максимальная скорость снижения коптера) до 50% (висение на заданной высоте), ограниченной двумя ощутимыми щелчками. Выше — в работу включается пружина, а ниже – выключение моторов.

Заходим в меню аппаратуры и корректируем экспоненту газа (Futaba T8FG: Model menu > THR curve). Проверяем все несколько раз на мониторе движения серв (Futaba T8FG: Model menu > Servo). У меня получилось 12% газа при нижнем щелчке с такими настройками:

Заключение

Вот и все. Теперь можно комфортно летать на заданной высоте, просто забыв об управлении газом. Это позволит сосредоточиться на съемке объектов, например. А можно улететь в облака и контролировать выключение моторов на спуске.

Надеюсь, не зря я потратил полдня, и кому-то этот пост пригодится. Удачных полетов!)

Автор: PaulMan

Источник ^[4]