Alkatrészek és a köztük lévő kapcsolat - Drónbiznisz Johnny-val // 2. rész

Mielőtt vadul elkezdenénk böngészni a Banggood és a GearBest kínálatát, tisztázni kell magunkban két dolgot:

1. Mire akarjuk használni a drónt?
2. Miből is áll egy drón?

Mire használjuk?

Az első kérdést a blog első részében már részben megválaszoltuk: valami olyat szeretnénk, ami gyors, agilis, pörög-forog és a rá szerelt kamerával látványos felvételeket tud készíteni. Itt el kell különíteni a versenydrónokat a freestyle drónoktól, amelyek ugyan egy kategóriát képviselnek, de részleteiben egészen különbözők.

Racerek versenyre várva
(U.S. Air Force Photo by Senior Airman Chase Cannon @ holloman.af.mil)

A versenydrónokkal – ahogy a neve is jelzi – versenyezni szokás, így kritikus tényező a súly. Egy éles kanyarban tovább sodródik a nehezebb drón, ezzel értékes századmásodperceket veszítve, csak hogy egy példát említsek. Emiatt „éles” helyzetben a versenydrónok általában nem cipelnek GoPro-t és az akkumulátoruk is a lehető legkisebb, ami elegendő a versenytávra. Ezen felül gyakori a 180-150- vagy akár 120 mm-es váz használata, amely szintén a mozgékonyságot javítja és a súlyt csökkenti. Járatos propeller méreteket tekintve 3-5” közöttiek, de a versenyszabályzatokba ne menjünk bele.

Freestlye drón természetes környezetében (Dan Lundmark @ flickr.com)

Mi most freestyle drónt építünk, amelynél kisebb szerepe van a grammoknak sőt, egyes vélemények szerint sok trükk szebben jön ki, ha nagyobb a drón tehetetlensége (lásd például ezt a vitát). Ezen túl, mivel mindenképp szeretnénk rá feldobni egy HD kamerát, ezért masszívabb, robosztusabb felépítést célzunk meg, amely nem mellesleg jobb túlélési esélyeket is biztosít egy balesetben (...bizonyos mértékig, hiszen ütközésnél a nagy súly megint csak hátrány). Mi most 5”-es propellerekhez építkezünk, de gyakoriak a 4” és a 6”-es freestyle quad-ok is.

El is érkeztünk tehát a második fontos kérdéshez, ami szerintem a legtöbb fejfájást okozza a laikus érdeklődőknek:

Miből áll egy quad?

Ígérem, igyekszem konyhanyelven fogalmazni, de így is muszáj lesz megtanulni egy sor kifejezést és rövidítést. Kezdésnek tekintsük át a drónok felépítését a Drone Nodes weboldal remek szemléltető ábrájával.

Drón anatómia (nagyításért katt IDE, dronenodes.com)

A főbb alkatrészekből néhányat bárki felismerhet (váz, motor és propeller, kamera, akksi), de ezen kívül van többféle áramköri lap, antenna, miegyéb. Mik ezek? Nézzük sorban, a funkciójuk és a köztük lévő kapcsolat bemutatásával.  

Váz: a drón merevségéért és a belső alkatrészek épségéért felel, egyben meghatározza a használható propeller méretet.

Motor: szénkefe nélküli (brushless), nagy fordulatszámú elektromos motor, ami a váz karjainak végén foglal helyet. A drónok repülési sajátosságai miatt (a Coriolis-erő kiegyenlítése érdekében) a páronként szemközti motorok azonos forgásirányúak, a szomszédos motorok pedig mindig ellentétesek. Közvetlenül kapcsolódik az ESC-hez.

Propeller: ezen képződik minden felhajtóerő. Forgásiránya az adott motoréval megegyező kell, hogy legyen.

ESC (Electronic Speed Controller = elektronikus sebességszabályozó): árammal látja el a motort és annak forgási sebességét az FC által kiszámolt módon szabályozza. Áramot a PDB-től kap.

PDB (Power Distribution Board = energiaelosztó lap): közvetlenül az akkumulátorból kap áramot és azt a megfelelő feszültségre szabályozva tovább osztja a kapcsolódó komponenseknek. Jobb esetben zajmentes, szűrt kapcsolódási pontokkal rendelkezik, így a finom elektronika működésébe nem zavar be (annyira) a motorok áramfelvételének hirtelen változása. Számítógépes hasonlattal élve ez a tápegység.

FC (Flight Controller = repülésirányító): típustól függően giroszkóp, barométer, gyorsulásmérő, stb. szenzorok segítségével a beállított repülési módnak (level, acro, 3D) megfelelően stabilizálja a drón röppályáját. Processzora feldolgozza továbbá az RX-ből érkező jeleket és a számítások elvégzése után utasítással látja el az ESC-ket az adott motorok fordulatszámát illetően.  Ha tartalmaz OSD chipet, akkor ez biztosítja az FPV kamera és a VTX közötti jeltovábbítást is. Típustól függően temérdek további tulajdonsággal rendelkezhet, pl.: fekete doboz, telemetria.

RX (Receiver = vevő): antennáival fogja a távirányító jeleit és közvetlenül továbbítja azokat az FC-nek. Modelltől függően az FC-hez különböző protokollokon keresztül kapcsolódhat (pl. I-BUS, SBUS, PPM), amelyek meghatározzák az elérhető funkciókat. Áramot kaphat a PDB-től vagy az FC-től.

FPV kamera (First Person View = belső nézet): analóg PAL vagy NTSC rendszerű kamera nagy dinamikatartománnyal és jellemzően 110-150°-os látószöggel. A kép jelét a jelkábelen továbbítja a VTX-nek, esetenként kényelmi szempontból vagy extra funkciókért az FC vagy a PDB közbeiktatásával. Áramot bármely szabályozott forrásból kaphat (például az FC-től vagy PDB-től).

VTX (Video Transmitter = videójel továbbító): az FPV kamerától kapott videójelet dolgozza fel és alakítja küldésre kész analóg jellé. Áramot az FC-től vagy PDB-től kaphat. A teljes FPV-rendszer (kamera + VTX + szemüveg) gyakorlatilag függetlenül működik a dróntól, extra funkciók híján csak áramra van szüksége.

Videóantenna: a VTX-re szerelendő, amely így 5,8 GHz-en tudja analóg, kódolatlan formában sugározni a kamera képét. SMA vagy RP-SMA csatlakozójú, RHCP (jobbkezes) vagy LHCP (balkezes) orientációjú. Az orientáció megjegyzése fontos, mert RHCP és LHCP antennák még teljesen azonos frekvencián is képesek elbeszélni egymás mellett (úgy képzeld el, mint a moziban a polarizált szemüveges 3D vetítést).

Akkumulátor: napjainkban kizárólag lítium-polimer, azaz LiPo áramforrásokról beszélhetünk. Nevében az S-szám a cellaszámra utal (1S-6S). A cellák sorosan vannak kötve, így a különböző cellaszámú akkumulátorok kimeneti feszültsége is eltérő (szorzódik a cellaszámmal). Az alkatrészek összeválogatásánál ez az egyik legfontosabb szűk keresztmetszeti tényező a kompatibilitásban. Az akkumulátor tárolókapacitása mAh-ban van megadva, amely egyenesen arányos a telep súlyával, a titokzatos C-szám pedig a folyamatosan/rövid ideig leadható maximális áramra utaló származtatott érték. A könnyű oldhatóság érdekében egy XT60-as csatlakozón keresztül látja el árammal a PDB-t.

Vannak ezen kívül további részegységek, amelyek nem szükségesek a drón működéséhez, de sokan döntenek a beszerelésük mellett. Ilyen például a buzzer, amely erős hangjelzést kiadva segít a lezuhant drón megtalálásában, a különböző LED megoldások, GPS modul, stb.

Most, hogy már tudjuk mi mire való és hogyan kapcsolódik a többi részegységhez, hozzáfoghatunk a konkrét alkatrészek kereséséhez.
Vagy mégsem...?

Nos, az az igazság, hogy a kevésbé nyilvánvaló buktatók még előttünk állnak, de ez a blogbejegyzés már így is elérte a tervezett karakterszámot. A következő részben összefoglalom a fontosabb tudnivalókat a részegységek kompatibilitásával kapcsolatban, kicsit belemegyünk egyes fícsörökbe és végre bemutatom (írásban is) BÖSZME-1 alkatrészlistáját. Nem esett még szó továbbá a perifériákról, úgy mint távirányító, FPV szemüveg, akku töltő, stb, amelyeket szintén egy későbbi blogbejegyzésben vesézünk ki.

Addig is teaser gyanánt itt hagyok nektek két további Drónposta epizódot, amely a „Miért?”-eket ugyan nem válaszolja meg, de jól körvonalazza, hogy milyen irányba tartunk ezzel a leírással. Jó szórakozást hozzá!

Kövessétek az írásaimat itt és iratkozzatok fel a fent linkelt YouTube csatornára, hogy első kézből értesülhessetek Zümzüm és BÖSZME-1 kalandjairól!

(Apropó: a csatornán már több drónos témájú videó is szerepel, ezeket egyesével, történettel ellátva megosztom a blogban, így ha nem muszáj, ne spoilerezzétek el magatoknak őket ;) )

A blog első részében a hobbi elkezdéséhez szükséges motivációról beszélünk. KATT IDE