Як я почав кар’єру кухонного FPV-барона

Привіт! Мене звати Максим, і я Middle Software Engineer у Bits Orchestra. Останній рік видався, цензурно висловлюючись, важким для країни. Одна з речей, які дозволили ЗСУ втримати навалу нечисті — FPV-дрони. Важко не помітити, що вони зараз на слуху у всіх волонтерів, військових та державних діячів, проте тут не про це.

Попри такий потужний потік дронів у наше військо, ніхто вам не скаже, що їх достатньо, бо що їх більше, то нам краще. На підтвердження сказаного, цитата міністра цифрової трансформації України, Михайла Федорова:

«Кожен дрон та кожна ініціатива для армії — важливі. Ініціативність і креативність українського народу не має жодних меж. Від заготівлі консервів та окопних свічок для військових на початку 2022, ми прийшли до збірки FPV на кухні.

У режимі реального часу формується ДНК нації. І дрони на кухні — це культурний феномен, який хочеться масштабувати, яким хочеться ділитись зі світом».

Бажаючи стати частиною «культурного феномену» допомоги ЗСУ, надихаючись статтею і блогом Вадима Ільченка і маючи бажання нарешті від коду перейти до чогось вагомого-реального на дозвіллі, я вирішив, що шлях кухонного FPV-барона — це для мене.

Проте, є момент: в житті я не тримав пальник, а з фізики мав 7-8 балів в школі. Постає питання: як такий пеньок в цій сфері зможе скласти свій перший дрон? Якщо ви людина, яка ставила собі схожі питання, моя історія для вас!

Де почати шлях

На щастя, у нас існує чудова спільнота для тих, хто хоче допомогти армії й опанувати цю сферу — SocialDrone. Звісно, вона не одна і, я впевнений, у вашому місті, як і моєму, знайдеться дві-три локальних. Рекомендую доєднатись до однієї з них, так ви матимете шанс зекономити багато часу на пошук потрібних інструкцій, практичних занять, деталей тощо.

Проте не тільки це мене зацікавило в SocialDrone — спільнота має власну команду тестерів і дозвіл на обліт дронів у спеціально відведеному місці. Коли дізнався про це, питань більше не було — адже передавати військовим непротестовані дрони — сумнівна допомога.

Процес реєстрації в спільноті:

1. Переходимо на сайт.
2. Подаємо заявку на вступ.
3. Очікуємо схвалення від адміністратора.

Перший крок зроблено, йдемо далі: що таке той паяльник і куди його прилаштувати?

Де паяти

Спершу про те, де варто паяти. Тут все залежить від обсягу роботи, яку ви збираєтесь виконувати. Для прикладу, якщо ви збираєтесь паяти до 10 дронів на місяць, то спокійно можете робити це дома, без ризику для вашого здоров’я. Проте завжди відкривайте вікно!

Якщо на місяць їх вже понад 10, то це вже схоже на повноцінну роботу, і бажано мати якусь промислову витяжку, або хоча б просто кухонну, щоб не вдихати випари від паяння (не те, чим аж дуже дихати хочеться). Мої бюджети поки дають можливість складати один-два дрони, тому я обійшовся ось таким оригінальним пристроєм, можете придбати в магазині дрібничок вашого міста.

Чим паяти

Почнемо з того, що варто прикупити відповідне начиння для цього процесу, я починав з такого набору:

Дечим я й досі користуюсь! Для одного дрону в місяць, як на мене, цього цілком достатньо — мій перший дрон, який називається «Бовван-1», я склав саме завдяки такому набору. Єдине, докупіть додаткове жало для цього паяльника — C4 (для великих контактів), в комплекті йде BC2 (для малих контактів). Обов’язково потрібно флюс та ізопропіловий спирт, тут я скористався порадою з гайда Вадима Ільченка і прикупив:

На майбутнє можете дивитись в сторону цього паяльника або схожих до нього, серед дронарів — популярний вибір.

Ну й основа всього процесу — припій, характеристики наступні: товщина 1 мм, Sn60Pb40 (відношення металів у сплаві), сам користуюсь ось цим:

За бажанням, можете придбати «третю руку», щоб легше і безпечніше паяти.

Що паяти

Тут, перед безпосередньо дроном, варто потренуватись на макетних платах — пошукайте в глибинах власних збережень непотрібні вам дроти або будь-який набір, і придбайте навчальну плату для паяння. Вже після тренування на цьому (запаяйте плату, як ви тільки можете, не жалійте), можна переходити до дрона.

Нарешті, як паяти

Трішки теорії, основні поняття в паянні: паяльник, флюс, припій, елементи, які потрібно з’єднати, лудіння. Звучить просто, але пройдемось по кожному з них.

Паяння — простими словами, процес з’єднання двох деталей завдяки припою (сплав металів), що заповнює проміжок між цим деталями (приклад: контакт на навчальній платі та дріт).

Паяльник — інструмент для контактного нагріву об’єктів шляхом передачі їм тепла від розжареного твердого тіла (від жала паяльника до контакту на платі, чи дроту тощо). Призначений для здійснення операцій лудіння поверхонь та спаювання деталей шляхом локального паяння.

Лудіння — покриття поверхні (контакту, проводу тощо) шаром припою (олова/сплаву), цей процес потрібно робити для кожної поверхні (приклад: при пайці проводу до плати, потрібно залудити контакт на платі, а також провід).

Флюс — речовина, що додається до розплавленого металу (припою) для видалення його окислів і сторонніх шлаків, чи під час паяння для запобігання окиснення поверхні металу. Важливий складник в пайці, без якого нормальне з’єднання зробити неможливо.

Важливо: є два види флюсу, який використовують при паянні: активний (кислотний) і нейтральний (некислотний). Активним флюсом для пайки дронів ми не користуємось, бо він токсичний і є небезпечним для здоров’я. Ми використовуємо виключно нейтральний (пасивний, halogen free). Отже, для того, щоб зробити якісне з’єднання, яке правильно проводитиме струм, ми на кожну поверхню додаємо флюс, щоб в процесі з’єднання, під впливом температури він випарувався і з’єднання було однорідним (тільки припій, без шлаків, окислів тощо).

Припій — сплав, що застосовується для з’єднання металевих, мінерало-керамічних та інших деталей, для лудіння тощо. Власне, завдяки припою ми з’єднуємо елементи (приклад: провід до плати) між собою.

Процес паяння наступний: ми беремо два елементи, які хочемо з’єднати, лудимо обидва, і тоді припаюємо один до іншого, не забуваючи перед цим додати флюс, щоб з’єднання було однорідним і стійким. Коли припій застиг і ви переконались, що з’єднання якісне, змийте флюс ізопропиловим спиртом.

Як зрозуміти що з’єднання якісне? В результаті ви маєте отримати напівсферичну, блискучу каплю припою, що з’єднує два елементи. Якщо ж капля химерної форми, завелика (можна використати мідну стрічку, щоб забрати зайвий припій) або матова, це означає з’єднання неякісне. Дайте елементам, які паяєте, охолонути, покрийте знову флюсом, і спробуйте ще раз. Зображення для кращого розуміння.

Спільнота дає можливість проконсультуватись з більш досвідченими в паянні людьми, тому не соромтесь запитати, чи добре ви щось спаяли, вас направлять і порадять, як краще. Вірю, у вас вийде!

Також, для детальної інформації про паяння, можете почитати ось цю статтю або ось цю. Також рекомендую переглянути відео.

Змучились? Знаю, але ми продовжуємо, і вашій увазі, фінальна частина.

Як скласти 7-дюймовий FPV-дрон

Чудовий гайд є в статті, вже згаданого Вадима Ільченка, тому тут буде коротко, але постараюсь вичерпно.

Будова FPV-дрона:

1. Політний стек — основа або мозок FPV, який курує роботу всіх інших складових, забезпечуючи між ними зв’язок. Складається із FC (flight controller, політного контролера) і ESC (Electronic Speed Controller), і контролера швидкості моторів. Саме до нього ми будемо припаювати решту наших елементів.
2. Рама — тіло дрона, виготовлене з карбону. Складається з двох основ (нижня/верхня) і чотирьох променів (на них кріпляться мотори), поки українських відповідників на цивільному ринку з доступними цінами мною не виявлено, тому замовляється з Китаю. Найпопулярніший варіант — Mark4 7«.
3. Відеопередавач (VTX) — передає аналоговий відеосигнал з камери дрона на окуляри або планшет оператора цього ж дрона. Потрібні характеристики: 48CH (48 каналів)/37CH, перевага надається 48; максимальна потужність 2.5W.
4. Камера — аналогова, передає зображення, розмір 19×19мм.
5. Радіоприймач (ресівер/RX) — приймає радіосигнал від пульта керування оператора і передає його в політний контролер, який своєю чергою виконує потрібну оператору дію.
6. Мотори — отримують сигнал від контролера і крутять пропелери. Для семидюймового беремо на 1300kv. KV — кількість обертів за хвилину при поданні напруги 1V.
7. Пропелери — підіймають дрон в небо. Комплект містить два для обертання за годинниковою стрілкою і два проти.

Для більшості елементів я не вказую конкретні товари, бо їх список постійно росте, є велика кількість аналогів. В спільноті SocialDrone у вас завжди буде доступ до списку найактуальніших складових.

Алгоритм збирання

1. Скрутіть нижню основу рами, після чого вона виглядатиме ось так:

2. Встановіть ESC, регулятор швидкості моторів, нижня частина політного стека, так щоб контакти для силових кабелів були ближче до задньої частини рами (далі буде показано на зображеннях). Пролудіть всі контакти (для силових кабелів і для моторів) і припаяйте до ESC силові кабелі (йдуть в комплекті з контролером, червоний плюс, чорний мінус) під кутом, в напрямку лівого нижнього променя рами (маленька підказка: силові — жалом C4 на 420-450 градусів, все решту — жалом BC2 на ~350 градусів). Важливо, щоб силові кабелі та з’єднання не торкались верхньої частини стека, а також виходили набік, з-під верхньої основи рами (далі буде показано, як).

3. Якщо силові припаяні правильно, найважчий крок пройдено. Далі потрібно обрізати проводи моторів, довжина індивідуальна для кожного контакту (в спільноті є можливість замовити спеціальний 3D-друк, за яким це зробити — справа двох секунд). Після обрізки припаяйте мотори на раніше пролуджені контакти. Зрештою послідовність припаювання проводів мотора не важлива (потім мотори налаштовуються в програмі), але для зручності та надійності краще дотримуватись наступного порядку.

4. Встановіть в задній частині дрона VTX (перед цим на задні стійки потрібно вмонтувати 3D-друк, можна замовити через спільноту SocialDrone), зафіксуйте чорною стяжкою, після чого припаяйте до з’єднання силових кабелів конденсатор (йде в комплекті зі стеком, але купляйте краще окремо, EEUFC1V102 або EEUFR1V102B потужніші) — він потрібен для стабільнішої напруги, на ньому є позначка мінус, що означає, паяєте мінус до мінуса, плюс до плюса! Виглядає це так:

5. Ваш дрон тепер готовий на 70%. Наступним кроком потрібно припаяти VTX, RX (радіоприймач) та камеру. Для цього встановлюємо другу частину стека поверх першої. Зверніть увагу: на ній є стрілка, яка має вказувати на передню частину дрона (туди, де буде камера). Припаюємо проводи до відповідних контактів, як на зображенні, і чистимо поверхню від флюсу:

6. Все спаяно, тепер витягайте верхню основу, закручуйте її зверху, додайте стяжки та насолоджуйтесь результатом праці:

Вітаю, дрон спаяно, а на зображенні ви якраз бачите наступника раніше згаданого «Бовван-1», який вже поїхав виконувати завдання.

Для покрокової відеоінструкції збірки дрона, перегляньте це відео.

Що з ним робити далі

Тут ви стоїте перед вибором — ви можете відправити його на тестування до спільноти не налаштовуючи або спершу налаштувати, і тоді вже відправити фактично готовий до польоту дрон. Після проходження тестування ви можете обрати підрозділ, якому відправити вашу пташку, або ж лишити це на розсуд адмінам спільноти. Згодом ви побачите наступне:

Щодо налаштування дрона, пропоную вам переглянути коротке відео на моїй сторінці.

Висновок

«Один добре, а два краще», — рекомендую не зупинятись на одному, а максимізувати свою кухонну фабрику, за можливості навчити близьких (з їхньої згоди, звичайно😅) і збирати кошти у своєму оточенні (друзі, робоча команда тощо). Проте, якщо ви стабільно передаєте один дрон в місяць — ви вже стали кухонним FPV-бароном, mission completed, так тримати!

До речі, якщо у вас виникло бажання допомогти мені в масштабуванні дроно-кухні, додаю посилання на свої банку і конверт.

Монобанка

Приват-конверт

Найактуальніші мої збори

Дякую за увагу!