Een voorzichtige start

Dus, je wil zelf je eigen quadcopter maken? Geweldig!

Al wil ik je wel even waarschuwen: als je dacht onmiddellijk te kunnen starten en/of goedkoper uit te komen dan een kant-en-klaar exemplaar, dan raad ik je nu aan om te stoppen met lezen en toch te gaan kijken naar volledige kits of andere ready-to-fly modellen.

Als je echter je inner-geek tevreden wil stellen en klaar bent voor een sociaal aanvaardbaar avontuurtje: lees vooral verder!

Stap 1: het frame.

Je kan een frame zelf maken, maar dat heb ik niet gedaan. Ik ben voor een kit gegaan van HobbyKing of dat was toch tenminste de bedoeling. Helaas hadden ze het daar niet meer in voorraad en omdat geduld nu eenmaal niet één van mijn grootste deugden is zocht -en vond- ik op Ebay alternatieve aanbieders. In mijn geval was dat multicopters.co.uk die mij ook ineens van een kortingsbon en een lolly voorzagen. Bedankt jongens!

In de doos vindt je:

• 7x glasvezel plaatjes
• 4x armen
• 4x pootjes (landingsgestel)
• 52x vijsjes met zeshoekige kop (M2.5*6)
• 4x spacers (M3*18)
• 2x stokjes
• 1x balletje om de voorkant van je frame te herkennen

Uitpakken

Als eerste, en waarschijnlijk leukste, stap mag je alles uitpakken. Hoera!

Wanneer je daarmee klaar bent mag je de 4 armen aan de glasvezelplaat hangen met de bijgeleverde schroefjes.

In het doosje zit ook een handleiding, maar eigenlijk legt de kit zichzelf uit.

Om de schroefjes in de armen te schroeven heb ik gebruik gemaakt van goedkope ( 0,99 EUR/setje) inbussleutels. Ze waren goedkoop met een goede reden en waren dan ook kapot nadat het frame in elkaar zat. Je kan bij de lokale doe-het-zelver ook deftige inbussleutels kopen of een zeshoekige schroevendraaier. Aan te raden als je zoiets meerdere keren nodig hebt!

Nadat we het bovenste glasvezelplaatje geplaatst hebben doen we nog eens hetzelfde met de onderkant.

En als ook daar het plaatje is vastgeschroefd dan kunnen we de pootjes plaatsen.

Vervolgens zet je ook nog even het laatste glasvezelplaatje vast, rijg je het balletje over één van de stokjes en plaats je de stokjes in de gaatjes die daarvoor voorzien zijn in de pootjes. Et voila, je frame is klaar!

Maar Jan-Bart, bij mij zaten er nog vier van die ronde glasvezelplaatjes bij…

Wat moet ik daarmee doen?

Dat, beste lezer, is voor een volgende blogpost!

Wat is een drone zonder een drijvende, stuwende kracht?
Kortom: iets om het object naar ongekende hoogten te laten schieten?

Dit kleine maar essentiële onderdeel vormt de motor van dit alles. (Je hoort nu te lachen.)

Er zijn wel een paar dingen belangrijk om deze stap correct te kunnen uitvoeren:

1) Je hebt nagekeken hoeveel stroom deze jongens trekken.

2) Je let op de juiste grootte van accessoires die je bestelt.

Je hebt nodig

Uitpakken

Hopelijk heb je de onderdelen van je frame nog niet te ver weggelegd en kan je de vier schijfjes nog terugvinden.
Deze heb je namelijk nodig want daar gaan we de motoren op vijzen.
Je kan hiervoor gebruikmaken van een inbussleutel, maar geloof mij, een zeshoekige schroevendraaier is de investering meer dan waard!

Je begint dus met de motor op de zwarte schijfjes te vijzen met de schroefjes die ook bij je frame zaten. Hou hierbij rekening dat je draadjes van de motor naar de arm van je frame moet laten lopen. (Soms is het wat zoeken naar welke gaatjes waar moeten zitten.)

Verder hebben we ook nog het accessory pack dat we nodig hebben om uiteindelijk onze propellors op te monteren. Je zal misschien ook al gemerkt hebben dat er geen staafjes op de motor zitten om zo’n propellor op te installeren…

Als alles goed gaat krijg je uiteindelijk dit:

Propellers (Props)

Ik ken te weing van propellers om hier een deftige uitleg over te geven. Maar deze props lijken het alvast goed te doen.

Volgende keer gaat het er heet aan toe en solderen we de ESC’s.
 

Edit: 03/06/2016

• Hoofdstukje over propellers toegevoegd.

Indien je mee bent met de vorige blogs zit je in dezelfde situatie als mij: we hebben een frame en we hebben motoren, maar geraken nog steeds niet van de grond.
Tijd dus voor wat elektronica.

De Electronic Speed Controllers (ESC) zetten de gelijkspanning die van je batterij komt om in driefase wisselspanning die je motoren mee aanstuurt. Omdat motoren die continu even snel blijven draaien niet erg praktisch zijn als je je drone meer wilt laten doen dan op en neer vliegen, moet die snelheid per motor ook variabel zijn.

Daarvoor zorgen je ESC’s. Ze hebben kleine stekkertjes die je met je ontvanger (Rx) of met je Flightcontroller kan aansturen. Hierdoor kan je de snelheid waarmee je motoren ronddraaien bepalen.

Je hebt nodig

Solderen maar!

Eigenlijk zou een lijstje met materiaal dat je nodig hebt ook wel handig zijn want je hebt buiten je materiaal voor je drone ook volgende zaken nodig:

• Een soldeerbout
• Soldeersol
• Een derde hand (optioneel, maar wel handig)

Stekkertjes monteren

De ESC’s komen zonder stekkertjes zodat je ze niet rechtstreeks kan aansluiten op de motortjes. Daarom gaan we er stekkertjes aan solderen zodat we de ESC’s en motortjes gemakkelijker kunnen aansluiten.

Klem een stekkertje vast in je 3^de hand zodat je je eigen hand niet verbandt.
Houd je soldeerbout tegen het stekkertje en laat er voorzichtig een paar druppeltjes soldeersol in smelten.

Terwijl het soldeersol nog warm is steek je voorzichtig het draadje in het stekkertje en laat alles afkoelen. (Het begint hier verdacht veel op een kookboek te lijken, maar dat even terzijde)

Om te vermijden dat metalen stekkertjes tegen elkaar zouden komen (en dus een kortsluiting kunnen veroorzaken) trekken we een krimpkous over de stekkertjes.

Hopelijk heb je de draadjes goed recht in de stekkertjes gestoken, anders zou dit wel eens een lastig karwei kunnen worden…

Je neemt één van de draadjes apart.

En schuift er een stukje krimpkous over.

Daarna verwarm je de krimpkous (met een aansteker of een theelichtje) tot hij netjes over het stekkertje en de draad krimpt.

Afwerken doe je met een kabelbinder (colsonbandje) of plakband of lijm of… maakt eigenlijk niet zoveel uit.
Wanneer je alle draadjes van de ESC’s aan stekkertjes hebt gesoldeerd, is het tijd om de andere kant van de ESC’s aan je printplaatje te solderen.

Het printplaatje

Probeer zoveel mogelijk het printplaatje proper te houden en zeker niet met je vingers op het koperen gedeelte te komen. Gebeurt dat toch? Geen ramp hoor, maar het vet aan je vingers zal ervoor zorgen dat je soldeersol niet zo goed meer pakt. In dat geval kan je het printplaatje met een (droge!) propere doek schoonmaken.

Hou er ook rekening mee dat je alle zwarte draadjes van je ESC aan dezelfde kring soldeert op het printplaatje. Er is een positieve (buitenkant) en een negatieve (binnenkant) kring.

Meet zeker ook op voorhand uit hoe je ESC’s moeten zitten tov je frame, knip dan je draadjes op de juiste lengte af, strip het voorste deel, vertin het en soldeer het dan op je printplaatje.

Je doet dit, uiteraard, vier keer. Ik heb er achteraf ook nog een stekkertje voor de batterijaansluiting op gesoldeerd. Uiteindelijk zou je printplaatje met de aansluitingen er ongeveer zo moeten uitzien:

De Flight Controller is het hart van je drone. Zonder dit stukje technisch vernuft zal je het behoorlijk moeilijk hebben om je drone in de lucht te houden.

Je hebt nodig

Wat doet dat spel?

Je flight controller heeft op dat klein stukje printplaat drie gyroscopen zitten die de bewegingen op de x-, y- en z-as monitoren. Dit vormt, samen met het signaal dat je controller binnenkrijgt van je ontvanger (die ontvanger is voer voor een andere blogpost) je input signalen.

Stel dat je vooruit wil vliegen dan zal het signaal om vooruit te vliegen samen met het signaal van de drie gyroscopen in je flight controller aankomen. Die flight controller gaat dan op zijn beurt berekenen wat elke motor moet doen om vooruit te kunnen vliegen. Vervolgens zal hij die signalen doorsturen naar de ESC’s die op hun beurt dan weer de motoren aansturen. Snappie?

Software

Als je, net als ik, je quadcopter in een x-configuratie wilt laten vliegen ipv in een +-configuratie dan zal je nieuwe software moeten installeren op je flight controller. Gelukkig is er software beschikbaar die dat voor jou doet.

Om die software op je flight controller te krijgen heb je wel een (apart te kopen) USBasp AVR Programming Device for ATMEL proccessors nodig.

Let daarbij op dat je USBasp op de juiste manier aansluit op je flight controller (draadjes richting de rechtopstaande gyro)

Monteren maar

Installeer je flight controller in het midden van je drone. Let hierbij op dat je hem op een plek zet waar hij zo min mogelijk last zal hebben van trillingen. Ik heb nylon spacers gebruikt om de flight controller vast te zetten en dat werkte prima.

Het is belangrijk dat de twee pijltjes op je flight controller naar de voorkant van je drone wijzen. Standaard staat er op je flight controller software om in een plus-configuratie te vliegen, maar dat kan je -uiteraard- zelf aanpassen.

Software gedoe

Ik had verwacht dat het moeilijkste deel nu al wel achter de rug zou zijn. Solderen is niet zo gemakkelijk en dat was behoorlijk goed gelukt. De rest is slechts kabeltjes inpluggen en je kan vliegen. Right? Nee dus…

Omdat ik, uiteraard, niet te veel geld wilde uitgeven aan een projectje waarvan ik niet wist of het ooit zou lukken heb ik één van de goedkopere flight controllers gekozen die op de markt waren.

En dat was niet de gemakkelijkste oplossing. Wil je echt zonder al te veel zorgen kunnen vliegen: ik had meer succes met deze flight controller.

Moest je toch met de Atmega328 willen verdergaan dan raad ik je de blog van deze sympathieke Nederlander aan.

Communicatie is belangrijk en bij het vliegen met drones is dat niet anders. Zolang je drone niet autonoom kan vliegen (spoiler alert: dat kan deze drone niet) heb je dus iets nodig waarbij je vanop een veilige afstand je drone kan besturen. Een zender en ontvanger zijn dus noodzakelijk.

Je hebt nodig

Als je flight controller (bv de openpilot cc3d) al kabeltjes heeft meegeleverd dan heb je uiteraard de Male to Male Servo Lead kabeltjes niet meer nodig.

De zender (Tx)

Nog voor je een keuze maakt over het merk of prijsklasse zal je moeten beslissen in welke mode je wil vliegen.
In het filmpje hieronder leggen ze het verschil uit tussen beide mode’s.

Bij het kiezen van de zender heb ik me een beetje laten gaan. Je kan ook een veel eenvoudiger (goedkoper) exemplaar kiezen zolang je maar voldoende kanalen vrij hebt. (minstens 4)

Ontvanger (Rx)

Het maakt niet zoveel uit welke ontvanger je neemt, maar er zijn wel een aantal dingen waarmee je rekening moet houden:

• Werkt deze ontvanger ook met mijn zender?
• Wat is het bereik van deze zender?
• Heb ik voldoende kanalen vrij? (minstens 4 heb je er nodig)
• Prijs?

1. Hoe installeer ik de ontvanger?

De ontvanger maak je stevig vast aan je frame. Zorg er ook voor dat de antennes niet in aanraking kunnen komen met je propellors.

Afhankelijk van je Flight Controller zal je de kabeltjes op een andere plaats moeten aansluiten. Als je de CC3D gebruikt dan krijg je tijdens de installatie op je computer een scherm te zien waarop staat hoe je alles moet aansluiten.

2. Hoe installeer ik de zender?

Achteraan in de behuizing van je zender zie je een groot gat. Daarin moet je de verzendmodule plaatsen. Gewoon vastklikken zou moeten volstaan.

3. Binden

Nu zowel je ontvanger als je zender zijn geïnstalleerd moet je ze nog duidelijk maken dat beiden een paar vormen.
Dit gebeurt in een proces dat we “binden” noemen.

Heel dat proces leggen ze uit in dit filmpje:

Voila, nu zou alles moeten werken. Test zeker alles nog eens uit zonder props voor je gaat vliegen!

Moest je nog vragen hebben of als er nog iets onduidelijk is, laat dan maar zeker weten in een commentaar onder deze blogpost. Dan probeer ik de ontbrekende info mee in de blogpost te steken.

Niet dat een drone moet eten, maar je hebt wel van ergens energie nodig om het gehele spel te laten werken.

Wat op het eerste zicht ontzettend eenvoudig mag lijken (je sluit een batterij aan en het werkt) was dat -voor mij althans- niet echt.

Lithium Polymeer (LiPo) batterijen werken namelijk niet hetzelfde als de kleinere AA-batterijtjes die je pakweg in de afstandsbediening van je tv steekt.

Je hebt nodig

De batterij

Low voltage alarm

In tegenstelling tot je AA-batterijen mag je je LiPo batterijen NIET laten leeglopen. Mocht je dat toch doen dan zijn ze daarna niet meer oplaadbaar en mag je je batterij weggooien. (Ja, er zijn inderdaad wel manieren en ja, ik heb die ook al uitgeprobeerd, maar nee, geen enkele daarvan is echt veilig)

Trouwens, om te vermijden dat je batterijen in de lucht helemaal zouden leeglopen en je drone tegen 9,81 m/s² naar de begane grond “vliegt” is het van primordiaal belang (Look at me using fancy words) om te weten wanneer je batterij bijna leeg is.

Daarvoor dient het Low Voltage Alarm. Een investering van de volle 2,54 EUR maar wel eentje die zijn geld meer dan waard is. (Ooit al een drone op iemand zijn hoofd zien vallen terwijl je niks meer kan doen?)

Het opladen

Helaas pindakaas maar je kan je gewone batterijlader niet gebruiken.
Je hebt behoorlijk wat materiaal nodig enkel en alleen om je batterij op te laden:

Op de foto zie je links een grijze zak. Je weet ondertussen al wel dat LiPo-batterijen niet erg veilig zijn en soms vuur kunnen vatten. Mocht dat toch gebeuren dan zitten ze op z’n minst in een brandveilige zak. Het is trouwens ook aan te raden om bij het opladen van een LiPo-batterij in de buurt te blijven en regelmatig te checken of ze niet bol komt te staan.

Dus, je steekt je batterij in de zak en laat de twee kabeltjes naar buiten komen. Die sluit je aan op de HXT 4mm to XT-60 Battery Adapter en vervolgens op de batterijlader (met bijgeleverde kabeltjes).

Die batterijlader komt trouwens zonder voeding, daarvoor moet je dus ook nog een 12V voeding voor voorzien.

Wanneer alles insteekt stel je je batterijlader zo in dat hij op LiPo staat. Je checkt of het aantal cellen van de batterij gelijk is aan het aantal cellen dat op de lader staat (DIT IS BELANGRIJK!) en start een balanced charge.

Ben je klaar met vliegen kun je je batterij niet zomaar wegleggen. Je sluit ze terug aan op je batterijlader en stelt die terug in maar deze keer selecteer je “storage”. Wanneer dit klaar is mag je je batterij loskoppelen en kan ze terug het schap op.

Bevestigen

Het is belangrijk dat je batterij stevig aan je drone blijft hangen en niet kan verschuiven tijdens het vliegen. In het begin gebruikte ik kabelbindertjes maar die moest ik dan na elk gebruik weggooien. Nu gebruik ik een stevig velcro bandje maar eigenlijk is elk soort velcro dat stevig genoeg is voldoende.

Wanneer de batterij stevig vasthangt kan je ze aansluiten aan het kabeltje dat we in deze blogpost gemaakt hebben.

Voila, let there be power!

Nabeschouwing

Het is ontzettend leuk om je eigen drone in elkaar te steken maar je zal er niet onmiddellijk mee kunnen vliegen. Wil je hetzelfde weekend nog in de lucht dan koop je beter een kant en klaar exemplaar.

Al is het plezier dat je je zelf in elkaar gestoken drone ziet vliegen bijna onbetaalbaar.

Het is trouwens geweldig dat je al je componenten zelf kan kiezen! Zwaardere motoren? Geen probleem, installeren maar!
Is je arm van je frame kapot? Geen probleem, er bestaan reserve onderdelen.

Deze lijst is verre van volledig: materiaal, verzendingskosten, verkeerd bestelde stukken,… zijn allemaal niet meegerekend.

Hou er rekening mee dat deze lijst slechts een begin is. Achteraf heb ik nog aan mijn drone gesleuteld en bvb een nieuwe Flight Controller geïnstalleerd.

Wat kost dat nu eigenlijk?

Dat is een goede vraag! Tijd voor een overzicht:

Een gedetailleerde lijst

1) Frame

2) Motoren

3) ESC’s

4) Flight controller

5) Zender en ontvanger

6) Voeding

Failsafe button

Om te voorkomen dat je per ongeluk de motoren start
kan je op je zender een failsafe switch instellen.
Op je Turnigy 9xr doe je dat als volgt:

Wat we hier eigenlijk doen is het thrust signaal (THR) enkel doorgeven als onze knop aanstaat.

Een betere uitleg (maar wel in het Engels) kan je hier bekijken: