Quadcopter

This page is available in English.

In de zomer van 2014 besloot ik een quadcopter te bouwen. Het was dus al duidelijk dat het ding vier motoren en propellers zou hebben, maar verder wist ik op dat moment nog niet veel. Na een periode van onderzoek naar de onderdelen die ik nodig zou hebben kwam ik op een set onderdelen uit die er erg redelijk uit zag en wat betreft de prijs ook niet verkeerd was – de quadcopter zou in zijn geheel zo’n €400 aan onderdelen gaan kosten – dat is inclusief de afstandsbediening en oplader die ik toen ook nog niet had.

Na een aantal dagen kwam een doos met daarin de meerderheid van de onderdelen binnen. Vooral veel kleinere doosjes, elektronica en bedrading.

De accu is een exemplaar met een capaciteit van 3300mAh, wat genoeg zou moeten zijn om zo’n 15 tot 20 minuten rond te vliegen. Hier zat in de eerste instantie een 4mm-bulletconnector aan, maar deze heb ik vervangen door een XT60-aansluiting omdat de rest van de quadcopter ook die aansluiting zou gebruiken.

De gekozen motoren zijn van NTM van het type 28-26, met een maximaal vermogen van 280 W. Meer dan genoeg voor mijn quadcopter. Op de motoren zet ik propellers met een diameter van 10″.

In plaats van te beginnen met een simpele controller koos ik er gelijk een waar ook een GPS-module aan gekoppeld kan worden, zodat de drone straks autonoom kan rondvliegen en zichzelf op een veilige plek kan landen als ik zelf de controle kwijtraak.

Als eerste zet ik het frame in elkaar. Het bestaat uit vier aluminium buizen en glasvezelonderdelen die in verschillende vormen zijn uitgesneden. Verder krijg je er een boel bouten en moeren bij om het geheel in elkaar te zetten.

De controller wordt op de bovenste middenplaat gemonteerd met nylon afstandsbussen. Zo raakt de printplaat het frame niet en hebben de sensoren minder last van trillingen.

Omdat ik de drone in X-configuratie bouw (in tegenstelling tot een +) gebruik ik twee zwarte en twee zilverkleurige armen – zo kun je tijdens het vliegen zien wat de voorkant is, wat weer handig is om de drone te besturen en onder controle te houden.

De poten van de drone bestaan uit twee glasvezel plaatjes met afstandsbussen ertussen. Ze zijn zo gemaakt dat ze kunnen scharnieren t.o.v. de framebuizen zodat de klap wordt opgevangen bij een ruwe landing.

Aan het einde van elke framebuis wordt vervolgens een poot gemonteerd.

Om de poten te laten scharnieren worden ze aan één kant met een bout aan de poot bevestigd, en aan de andere kant met een veertje. Bij de landing zal het veertje uitrekken en vangt het frame zo dus de klap op.

Nadat de armen voltooid waren konden die aan het middenstuk van het frame worden vastgemaakt – elke arm wordt met twee bouten aan deze middenplaten bevestigd. Daarmee is het frame zo goed als af.

Vervolgens de motoren. Elke motor moest zo worden gemonteerd dat de draden naar de zijkant uitsteken omdat er anders een bout van het frame in de weg zit. Da’s geen groot probleem verder.

De vier snelheidsregelaars (één voor elke motor) hadden nog geen aansluitpunten, dus die heb ik er eerst aan gesoldeerd. Vervolgens is er ook krimpkous over deze aansluitpunten heen gedaan om kortsluiting te voorkomen als de draden straks dicht bij elkaar op het frame zitten.

In plaats van dat ik de snelheidsregelaars op de armen monteer, plaats ik ze in het frame, wat ik net iets mooier vond. Het is dan allemaal wel net een stukje krapper. De draden die uit het midden komen worden later op de controller aangesloten, zodat deze de snelheidsregelaars aan kan sturen.

De uitgangsdraden van de snelheidsregelaars waren niet lang genoeg om tot de motoren te komen, dus moesten er in totaal 12 verlengdraden komen om die afstand te overbruggen. Hierboven een foto daarvan van toen ze nog niet van krimpkous voorzien waren.

Nadat de draden in de goede volgorde aangesloten waren heb ik ze vastgezet met tiewraps om te voorkomen dat ze loshangen tijdens het vliegen. Ik heb de draden uiteindelijk een zodanige lengte gegeven dat ze precies lang genoeg zijn.

De controller is weer terug van weggeweest. Links zijn alvast een rode en zwarte draad ingeplugd die het ding van stroom voorziet (via de spanningsregelaar linksonder). Op de rechterkant van de printplaat zijn de vier spanningsregelaars ingeplugd.

Daarna is de rest van de elektronica toegevoegd: onder de controller de GPS, en daarboven de receiver van de afstandsbediening. Ik heb gelijk een USB-kabel ingeplugd om de MultiWii-software op de controller te installeren.

Na calibratie van de snelheidsregelaars en controle of de draairichting van de motoren goed was heb ik de propellers erop gezet.

De batterij plaats ik onder op het frame, en deze zit vast met een simpel riempje. Op de batterij zit een batterijalarm dat herrie gaat maken als de batterij bijna leeg is.

Daarmee is de quadcopter voorlopig af – de oplader hangt eraan om de batterij vol te krijgen voor de eerste vlucht.

MAARRRR

Zo makkelijk mocht het natuurlijk niet zijn. Bij de eerste vlucht bleek al snel dat de gyroscoop kapot was. Daarnaast maakte één van de motoren een ongezond geluid en werd deze erg heet. Zowel de controller als die motor moesten dus vervangen worden – nu koos ik voor een APM 2.6-controller. Het bedrijf waar ik de defecte onderdelen had besteld was zo netjes om het bedrag terug te storten.

Terwijl ik op vervangende onderdelen wachtte heb ik ook een nieuwe oplader besteld, omdat ik van die andere niet bepaald vrolijk werd. Deze is een stuk fijner en doet gewoon precies wat ‘ie moet doen.

Na een tijdje kwam de nieuwe controller binnen. Hier hoort ook een nieuwe GPS-module bij, dus de oude versie daarvan heb ik er ook afgehaald. Omdat deze printplaat geen handige bevestigingspunten heeft voor mijn frame heb ik zelf een bevestigingsplaatje uitgezaagd van balsahout. De controller heb ik vervolgens daarbovenop geplakt met dubbelzijdige tape.

Na een testvlucht met deze controller bleek de drone wel prima te vliegen, en daarmee is de quadcopter voorlopig af.

Wederom aanpassingen

Na een paar maanden vliegen was er niet veel meer over van het aluminium frame, in de zin dat de armen scheef waren geworden. Mijn vliegkunsten hielpen er ook niet bij, dus moest er een nieuw frame komen. Ik heb het simpel gehouden met een F450-frame, dat plastic armen heeft die niet snel kapot gaan. Uiteindelijk bleek dit zelfs een beter frame te zijn, omdat het veel meer plek voor elektronica biedt. Het is daarnaast ook een stuk stabieler tijdens de vlucht.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.