四軸飛行器入門-概念掃盲

時(shí)間：2015-12-29 11:19:24

關(guān)鍵字：四軸飛行器調(diào)試遙控器信號(hào)

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[導(dǎo)讀]最近一個(gè)月，在朋友傻魚的幫助下，搭建起一套四軸飛行器。鑒于四周飛行器、智能家庭之類的，都是各類Geek蛋疼而毫無創(chuàng)新的愛好，所以給各位分享下其中的一些基本概念。作為掃盲帖，不含有任何高級(jí)內(nèi)容，內(nèi)行請(qǐng)直接略過。

最近一個(gè)月，在朋友傻魚的幫助下，搭建起一套四軸飛行器。鑒于四周飛行器、智能家庭之類的，都是各類Geek蛋疼而毫無創(chuàng)新的愛好，所以給各位分享下其中的一些基本概念。作為掃盲帖，不含有任何高級(jí)內(nèi)容，內(nèi)行請(qǐng)直接略過。

先來個(gè)照片：

首先談?wù)勊妮S的原理，就是4個(gè)螺旋槳，對(duì)角的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向相同，相鄰的旋轉(zhuǎn)方向相反。順時(shí)針轉(zhuǎn)的叫反槳，逆時(shí)針轉(zhuǎn)的叫正槳。所以當(dāng)他們轉(zhuǎn)速相同時(shí)，就可以抵消旋轉(zhuǎn)上帶來的反作用力，不至于自己打轉(zhuǎn)。當(dāng)然也就不需要直升機(jī)的尾槳了。當(dāng)然任何東西的制造都有誤差，一套四軸飛起來以后，難免各個(gè)螺旋槳，機(jī)架的平衡等存在些問題。所以安裝后有個(gè)很必要的調(diào)試的過程，調(diào)試以后，過小的誤差，就由飛控自己解決了。也就是確保遙控器沒有動(dòng)作信號(hào)時(shí)，自己保持平衡。鑒于四軸的復(fù)雜性，沒有飛控基本別指望靠手來起飛。

分別講各個(gè)配件吧。

**機(jī)架** ：

就是個(gè)架子，用來把各種東西拼上去。有不同的材料，價(jià)格差異也較大。我買的是SK450，塑料的，比較重，相當(dāng)?shù)慕Y(jié)實(shí)，至今沒有摔壞。追求高性能的可以選碳纖維機(jī)架的，會(huì)輕不少，比如X450、X600。這里的數(shù)字是指軸距，比如SK450和X450的軸距就是450mm。也就是對(duì)角線兩個(gè)軸之間的距離。

機(jī)架上的電機(jī)安裝座決定了你能安裝什么樣的電機(jī)，軸距決定了最大可以安裝多大的槳。450mm軸距的機(jī)架可以安裝最大10英寸的槳。一般初學(xué)時(shí)買個(gè)塑料機(jī)架玩玩就好，玩熟悉了可以依據(jù)動(dòng)手能力酌情選擇碳纖維或者自己做。

我一開始就是選擇這樣一個(gè)可以盡快飛起來的機(jī)架，畢竟系統(tǒng)的迭代要以第一次可運(yùn)行為基礎(chǔ)。最近開始考慮自己做機(jī)架了。SK450的一個(gè)腿的重量就有41克。而最近發(fā)現(xiàn)買IC時(shí)帶的IC管子，一根20cm的也才不到10克，硬度卻是夠用的。

105元。

**電機(jī)** ：

這玩意講究可就多了。一般玩四軸的也就是22xx系列的規(guī)格。我用的是朗宇的A2212-KV980。2212是其尺寸規(guī)格，具體我就不列出了?？傊妮S常用的2208、2212。KV980是指每1伏電壓帶來的轉(zhuǎn)速。這個(gè)數(shù)字不是越大越好，而應(yīng)該選一個(gè)合適的數(shù)值。KV數(shù)小的，方便配比較大的槳，用低速大量空氣來飛行，這樣效率較高。KV值大的，就需要配較小的槳，高速少量空氣飛行，效率較低。一般死貴死貴的電機(jī)往往KV值都很小，甚至我見過有一百多的。裝在直升機(jī)上都免了變速箱了。

四軸上玩的一般都是無刷電機(jī)，而且大多還是外轉(zhuǎn)子的，結(jié)構(gòu)是很好玩的，完全顛覆了我以前玩車模時(shí)的印象。運(yùn)行時(shí)不需要換向器，效率可想而知。缺點(diǎn)就是這屬于三項(xiàng)交流電機(jī)，需要電調(diào)來實(shí)現(xiàn)直流到交流的變換。

航模用電機(jī)的功率是很大的。比如我買這種，滿載時(shí)在11.1V，功率差不多180W。所以輸出的導(dǎo)線也是要足以承受近20A的電流。也要配20A或以上的電調(diào)。

輸出軸徑也是個(gè)需要關(guān)注的參數(shù)，2212一般輸出是3mm，也有3.17mm的。

50元*4=200元。

**槳** ：

就是螺旋槳了，不同人玩法區(qū)別很大。建議可以買一堆便宜的正反槳，因?yàn)檫@屬于耗材，幾乎每次墜機(jī)都會(huì)摔壞若干個(gè)槳。還好一對(duì)正反槳，便宜的只要5元。我用的是1045的槳，指長(zhǎng)度是10英寸，那個(gè)45貌似是指寬度。

也有賣所謂碳纖維槳的，不過真假難辨。

槳需要注意軸徑這個(gè)值，要與電機(jī)的輸出相匹配，同時(shí)也可以用槳墊微調(diào)。

5元*10=50元。

**電調(diào)(電子調(diào)速器)** ：

一種將直流變換為三相交流，給電機(jī)使用，同時(shí)可以按照控制信號(hào)來調(diào)整輸出功率的玩意。需要根據(jù)電機(jī)的配置來選擇。注意留有一定的功率余量。

因?yàn)榻兴妮S飛行器，所以有4個(gè)電機(jī)，同樣也要配4個(gè)電調(diào)。還好的是好盈出了個(gè)把4個(gè)電調(diào)捆一起的玩法，接近200元，在重量和方便性方面比較有優(yōu)勢(shì)。

電調(diào)會(huì)有很多設(shè)置的值，具體看各個(gè)說明書吧，多到不可思議。進(jìn)行調(diào)試時(shí)需要聽聲音，所以必須接上電機(jī)(此時(shí)千萬不要接槳)，來進(jìn)行調(diào)試。

180元。

**電池** ：

能源阿，最麻煩的事情。依據(jù)電機(jī)、電調(diào)來進(jìn)行選擇。四軸常見的如3芯(3S)的電池，11.1V，容量可以選2200mAh的。這樣的電池大約170克的重量，湊合飛飛還不錯(cuò)?？梢跃S持15~20分鐘。

想要飛的更久一點(diǎn)可以選更大的電池，不過所有此類玩意都涉及到油耗油的問題，飛行時(shí)間不是根據(jù)你選電池大小等比例提高的，因?yàn)榇箅姵匾矔?huì)更重，需要更大的功率來飛行。所以，與其選更大電池，不如多買個(gè)電池，外出游玩時(shí)，沒電了就換個(gè)。

電池的放電能力有個(gè)數(shù)值，就是多少C。1C表示1小時(shí)把全部電量放光。我的兩個(gè)電池分別是25C和20C。分別對(duì)應(yīng)144秒和180秒放光所有電能，對(duì)應(yīng)的峰值功率是610W和488W。對(duì)我的小四軸，基本夠用了。我估計(jì)一般飛的時(shí)候整機(jī)功率還不到200W的樣子。

100元*2=200元。

**充電器** ：

航模的電池都是比較強(qiáng)悍，價(jià)格也比較貴，所以需要相對(duì)較好的充電器。這不是給電池接上電源那么簡(jiǎn)單，而是要直接控制每個(gè)電池芯的。常見的可選IMAX B6平衡充。充電時(shí)，記得電池的兩個(gè)接口都要接上。

充電器的電壓適配器(220=>12V)也記得選個(gè)好的。我曾有30元的電壓適配器(12V 5A)在1.1A時(shí)用了五六次就炸掉的記錄。所以最近換了個(gè)IMAX B6原廠的適配器，80元。

充電器也是個(gè)夠麻煩的事情，需要一大堆的設(shè)置才能正常開始充電，而不是簡(jiǎn)單的接上去。比如選擇充電電流，電池類型等等。記得不要選錯(cuò)了，否則，否則，…，那可是鋰電池。

188+80=268元。

**飛控(飛行控制器)** ：

就是從接收機(jī)拿到控制信號(hào)，轉(zhuǎn)換為4個(gè)螺旋槳的轉(zhuǎn)速信息，并控制飛行器的平衡。組裝過程中對(duì)飛控的調(diào)試占據(jù)了90%以上的時(shí)間。所以強(qiáng)調(diào)一下，要保持好耐心，不要自己砸灰機(jī)。

便宜的有KK，玉兔之類的。KK還是3個(gè)分立的陀螺儀。好點(diǎn)的有MWC系列，當(dāng)然還有更好的?？聪埠昧?。KK也有調(diào)試的很好的。

一般玩四軸的都是比較有折騰精神的，飛控是最麻煩的地方，也是可玩性最高的地方。為了可玩，務(wù)必注意選擇一個(gè)開源的飛控，方便以后自己修改代碼實(shí)現(xiàn)更好玩的功能。典型的如MMC10，就是不開源的，給我坑的很慘。

MWC系列都是AVR的單片機(jī)，開源的，基于Arduino開發(fā)?？梢宰鳛槿腴T的飛控。

飛控的具體注意事項(xiàng)就不在這里寫了，實(shí)在太多了。我是買了3個(gè)飛控：MMC10，MWC-S V1.5，MWC。正在用的是MWC-S V1.5。

108+178+128=414元。

**遙控器&接收機(jī)** ：

即便是有單片機(jī)開發(fā)能力的人也不建議自己做，因?yàn)樯婕暗奖壤b控的通道，往往沒有東西可以模擬。況且遙控器也是要注重手感的?？蛇x的品牌不多，型號(hào)也不太多。

四軸需要至少4個(gè)通道，分別用于：油門：旋轉(zhuǎn)、前后飛、左右飛。多數(shù)飛控還需要第5個(gè)通道，用于飛行調(diào)試。

朋友傻魚推薦的Devo-7E，據(jù)說可以自己刷第三方固件，玩法多多。接收機(jī)要與遙控器配對(duì)，我買的RX-601。

280+95=375元。

一些細(xì)節(jié)的部件：

如下列出的是看起來不那么重要的一些細(xì)節(jié)，其實(shí)所有細(xì)節(jié)做不好都會(huì)坑死人。所以也介紹一下。

**槳夾**

用于把螺旋槳連接到點(diǎn)擊的軸上面。不要嘗試自己用手來擰，力量不夠的，需要在槳夾上穿入一個(gè)桿來借力。否則就等著槳自己飛走吧。

槳夾應(yīng)該屬于僅次于槳的第二耗材，墜機(jī)時(shí)會(huì)摔彎，就要換掉。我手里儲(chǔ)備了超過20個(gè)槳夾，暫時(shí)還沒有壞掉的。

選擇時(shí)注意兩側(cè)的軸徑，必須匹配。電機(jī)那邊軸徑常見3mm，槳的軸徑常見5mm。

5元*20=100元。

**電池接口**

電池是要直接連到電調(diào)的，他們之間的接口于是成了問題。常見的有T插、香蕉頭、XT60、DC3等。建議不要用T插了，那玩意的焊接實(shí)在太麻煩了。圖便宜的可以用香蕉頭，但是沒有防呆功能，也要小心電池的短路。我是最近全部換成了XT60了，其接口與3.5mm香蕉頭兼容，有防呆，焊接方便。除了貴，5元一對(duì)。。

香蕉頭作為與電機(jī)等其他設(shè)備之間的接頭，是需要很多的，選3.5mm的那種，建議儲(chǔ)備30個(gè)以上。反正1元一個(gè)也不貴。

焊接所有這些接頭時(shí)，還需要配備熱縮管，來防止之間的短路?？梢赃x4mm的，不同的顏色，多多益善。

5元*22+1元*50=160元。

**腳架**

飛行時(shí)，時(shí)常有保留著陸。此時(shí)腳架就是負(fù)責(zé)吸納這些能量的。好的腳架避免傷及四軸的昂貴部件，差的，…。SK450自帶了4個(gè)尖的腳架，安裝在四個(gè)電機(jī)下方，這樣著陸的穩(wěn)定性是不錯(cuò)，但是因?yàn)槭撬芰系?，彈性不好。我飛了10次左右就摔壞了兩個(gè)。

后來，我就把4個(gè)腳架都拆了，換成了雀巢咖啡的塑料瓶，現(xiàn)在彈性是相當(dāng)?shù)暮茫看伪┝χ懸院?，居然還會(huì)彈起來。且價(jià)格便宜，重量也只有7克一個(gè)。

4.6元*4=18.4元。

**電子秤**

優(yōu)化你的飛行器重量。我之前買過高腳架，全部配齊有1Kg多?，F(xiàn)在換了雀巢咖啡，優(yōu)化到885克左右了。

更輕的重量決定了可以做更靈活的動(dòng)作，以及飛的更久，或者搭配更酷的載荷。精度要到1克的。

32元。

**擴(kuò)孔器**

打孔用的，四軸貌似還用不上，不過作為專業(yè)工具，你值得擁有。

26元。

**螺旋槳平衡器**

用來測(cè)量槳的平衡性，方便自己做一些休整。槳的平衡性越好，效率越高，而且噪音也越小。

38元。