Drone (Quadcopter) Nasıl Yapılır?

Selamlar!

Bu hafta biraz geç girebildik yazıyı, kusura bakmayın. İşler çok yoğunlaştı artık, ve bununla beraber yazıları yetiştirmekte de fark ettiğiniz üzere biraz zorlanmaya başladık. Neyse, El Clasico, çekimler sonunda detaylandıracağız 🙂

Şimdi, bu hafta herkesten gelen yoğun istek üzerine sizleri kıramadık ve drone yapımını anlatalım dedik. Ama yok ben bunla uğraşamam daha basit bir şey yok mu diyenleri programda gösterdiğimiz ornithopter (kanatlı mekanik kuş) kısmına alalım!

Drone dediğimiz şey, aslında yapımı çok basit (haftaya ne demek istediğimizi daha rahat anlayacaksınız) ama çok da zor aynı zamanda. Yani bakarsak çok atla deve değil, artı şeklinde bir şase ve bunun üzerindeki elektronik. Ama tabi çok önemli bazı öğeler var, bunlara dikkat etmezsek sağa sola çarpıp daha uçuramadan kırdığımız bir drone’umuz olur elimizde.

Bu sistemin en çabuk zarar gören parçası her uçan cihazda olduğu gibi pervane (propeller). O yüzden alırken yedekli alın, değişik boylardaki pervaneler farklı thrust(itim ya da itici kuvvet, bizim için en önemli değerlerden biri) değerlerine sahip olacak. Birkaç çeşit alıp denemeler yapın. Biz 3D printerla yaptığımız drone için bir de kanat koruma koyduk, ne olur ne olmaz.

Evet gelelim can alıcı noktasına. Çıtadan bile şase yapılır falan da, malzemeyi nasıl seçeceğiz? Yani motoru neye göre hesaplamalı, hangi pili kullanmalı? Pervane dedik güzel de 1045 yazıyo o ne? 0845 olsa olmaz mı? Kumandayı kaç kanal almalı? Esc’sini nasıl seçmeliyim vs vs uzar da gider.

Malzeme listesini verelim, sonra detaylara girelim.

MALZEME LİSTESİ

Kontrol kartı Biz KK2 kullandık. Bu bizim drone’umuzun beyni. Yani üzerinde alıcı girişleri, güç giriş çıkışları, esc çıkışları, sensörleri (akselerometre, jiroskop vs), lcd paneli olan, içinde yazılımı yüklü olan ve sistemi yöneten ana kumanda kartımız. Şimdi önemli soru şu, bunu biz Arduino veya benzeri bir kart kullanarak yapamaz mıydık? Tabi ki de yapabilirdik (ki yaptık duramadık, başka bir postta vereceğim kodu vs). Ama burada şu devreye giriyor. Biz Arduino’yu neden kullanıyoruz ki? Kristal osilatörünü, voltaj regülatörünü, Atmega’sını, direncini kondansatörünü bağlayıp pinleri dışarı verip bir prototipleme kartı yapamaz mıyız? Hatta daha ileri gidelim, kapasitör niye kullanıyoruz ki, kendimiz cam süt şişesini alüminyum folyoyla kaplayıp içine tuzlu su koysak bakır tel daldırsak olmaz mı 🙂 Hatta cam şişeyi niye kullanıyoruz ki, deniz kumundan… Tamam. Biz eğer “maker” isek yapmamız gerekir, ama bazen de işi çabuklaştırmak da gerekir. Aynı daha önceki postlarımızda anlattığımız gibi, step motor sürücüsü almamıza gerek yok, basit bir entegre+regülatör+devre elemanları vs ile işi çözebiliriz. Ama kompakt ve düzgün çalışan bir sisteme ulaşmamız için biraz vakit harcamamız gerekir. Vakit de bizim için en kıymetli şey, bunu unutmayın. Önce çalışan bir prototipi yapıp, sonra parçalarını tek tek vakit buldukça kendi imalatınız olan ürünlerle değiştirip yaparsanız; hem hata payınızı düşürürsünüz, hem de sistemi çöze çöze ilerledikçe git gide artan tecrübenizle çok daha verimli çalışabilirsiniz. Naçizane önerim 🙂
4x 30A Brushless ESC Yani Electronic Speed Controller. Biz 30A Brushless ESC kullandık, çünkü seçtiğimiz motorlar da brushless ve yüksek KV. Alırken dikkat edin. 20A ya da 25A da kullanabilirsiniz, kullanacağınız motorlara göre değişir. Küçük bir drone yapıyorsanız o kadarına bile gerek yok. Bu minik birimlerin içerisinde kendi yazılımları var. Ben bu ESCleri aldıktan sonra kullandım ve performansları çok hoşuma gitmedi, içlerindeki entegrelere minik 4 tane lehim atarak SimonK Firmware yükledim. Performansını çok arttırdığını söyleyebilirim. Biraz cerrah işi, eğer ellerinize çok hakim değilseniz hiç bulaşmayın derim. Detaylar yine sonra.
4x Brushless DC motor. Bu da iyi hesaplanması gereken bir değer. Şimdi basitçe şöyle. Motorları seçerken bizim için en önemli değer KV denen değer. Yani Volt başına RPM. Bu bizim drone’umuzun thrust değerini belirliyor. Arabadaki beygir gücü gibi düşünebiliriz. Burada vereceğim tüyo şu: Drone’unuzun toplam ağırlığını hesaplayın (her şey dahil, kamera vs de koyacaksanız ekleyin) Diyelim ki 2kg(yuh!) Sonra bu değere %15-20 civarı bir pay ekleyin = 2.4kg Bunu 2 ile çarpın ve de 4 motora bölün. Yani 4.8/4=1.2kg=1200 gr. İşte sizin alacağınız motorun minimum KV değeri bu olmalı. Çok paylı paylı koydum tabi 🙂 Yani pratikte 980 KV rahatça kaldırıyor diyebilirim. Ama hover yapacaksa siz yine de benim gibi bu payı koyun, sonra üzülmeyin.
4x Pervane Biz 1045 kullandık. Pervane seçimi de önemli, çünkü motorlardan gelen rotasyonel kuvveti drone eksenine dik kuvvete çeviren birimlerimiz bunlar. Bunlardan 2’si başka tip, 2’si başka. Yani drone’umuzun 2 motoru saat yönüne dönerken, diğer ikisi saat yönünün tersine dönüyor ya, işte bunlara takacağımız pervaneler de ona göre farklı. Üzerlerine bakarsanız örneğin ikisinde 1245 yazıyorsa, diğer ikisinde 1245R yazmalı. Burası çok önemli. Sonra da tabi bunu kontrol kartı üzerinde ayarlamanız gerekiyor. Buradaki rakamlar şu anlama geliyor: 1245 şu demek kanat boyu 12 inch(30.48 cm) uzunluğunda ve ‘pitch’ değeri (bir rotasyon için aldığı yol değeri) 4.5 demektir. Yüksek pitch değeri daha yavaş dönme anlamına gelecek tabi. Ama aynı RPM değerlerinde araç daha hızlanacak, fakat bu sefer de daha çok güç harcayacak. Yine aynı şey kanat boyu için de geçerli. Kanat boyu çok uzun olduğunda da alet çok zorlanacak ve bir noktadan sonra yerden bile kalkamaz duruma gelecek.
Kumanda+Receiver Bizde 2 tip vardı, Turnigy 9x ve 5x, Normalde 5x yeterli fakat kamera takacağımız için onun yönlerini ayarlamaya ihtiyacımız vardı, ordaki 2 servonun kontrolü için 2 kanala daha ihtiyacımız vardı. O sebeple kameralı olanı 9x ile kontrol ediyoruz.
Li-po pil Geldik son maddeye. Bu da önemli çünkü sistem bütün enerjisini bu pil üzerinden alacak. Diğer değerleri dengeledik diyelim, iyi bir uçuş süresi için iyi bir pil şart. Pilde de 2 önemli faktör var. Birinci faktör tabi ki ağırlığı, ne kadar çok mah(miliamper/saat) o kadar uzun uçuş süresi, bir o kadar da ağırlık(ve de fiyat) demek. Ne kadar ağırlık, o kadar motor Kv ve propeller hesapları demek. Ve de ağırlaştıkça aynı hız değerlerinde daha fazla güç harcanacak pil daha çabuk bitecek. Döndük mü başa 🙂 Neyse moral bozmak yok, sonuçta bizim gibi bir drone yapıyorsanız, motorlar yeterince kuvvetliyse, propeller seçimi doğruysa 200-300 gr toleransınız olacaktır sistemde merak etmeyin! Biz burada bilgi vermek amaçlı yazıyoruz bu kadar detayı, yoksa bir şekilde uçacaktır sisteminiz sonuçta 4 kanat var sistemde 🙂 İkinci faktör akım dağıtma kapasitesi. Bu pillerin üzerinde mesela 20C, 25C gibi değerler yazar. Bunu çarpanı gibi düşünebiliriz. Yani 3050 mah 3s bir pilimiz var ise ve de 25C ise, bu pilin anlık akım verebilme kapasitesi 25*3050=75A gibi bir değerdir. Yani toplamda bu kadar akımı sisteme anlık olarak sağlayabiliyor demektir. Dolayısıyla sizin motorlarınızın güç ihtiyacına göre hesaplama yaparak nasıl bir pile ihtiyacınız olduğunu belirleyeceksiniz. ESC’lerin yüksek amper olmasında sorun yok, ama düşük olması sorun, onu belirteyim.

Sonuçta anlatacak o kadar çok şey var ki, dediğim gibi kolay gözüken zor olan bir konu. Yani motoru seçerken şöyle düşünün, motorların verimliliği yüksek olmalı, fazla ısınmamalı. Kanatlar ne kadar büyük o kadar iyi diye bir şey yok. Optimum değeri bulmalısınız. Küçük kanat, düşük RPM çoğu zaman daha iyi çalışıyor. Pili de hesaba katın. Kanat büyüdü, motorlara yük bindi, daha çok pil harcanıyor ama daha hızlı yükseliyor, fakat ani hareketlerde yavaş. Küçük kanatla daha atik bir drone olur ama bu sefer de hız faktörü var vs. vs. Olay en doğru değeri yakalamak. Kanat-motor-pil dengesini çok iyi kurmalıyız ki maksimum verimi alalım. Bunun için de daha malzeme listesi aşamasında nasıl bir drone istediğimize karar vermeliyiz. Ağırlığı ne olacak, hızlı atik olup taklalar mı atsın, bakkaldan bize kola mı alsın bunları iyi belirleyip alışverişimizi ona göre yapmalıyız.

Şimdi bağlantı kısmı kolay hızlıca geçiyorum. Dikkat etmeniz gereken en önemli nokta, ağırlıkları dengeli olarak dağıtmak. Sistemin ağırlık merkezi ortaya gelecek, yoksa bazı motorlara daha çok yük binecek demektir.

Peki seçtik malzemeyi, bağladık ettik sonra? Hadi uçuralım bakalım 🙂 Bir kaldırdık sağa gidiyor, hani bu ne güzel dümdüz yükselip havada duruyordu yahu?

İşte en önemli kısım. Ayarlar. Önce doğru ayarları yapmamız lazım. Çok fazla vaktim olmadığından yine hızlıca size bir fotoğraf koyacağım. Üstünde sırasıyla 13 maddelik bir ayarlar sıralaması var. O sırayı takip ederek ayarlarınızı yapın. Malum anlatacak çok şey var, daha vakumlu şekillendirme kısmına bile gelemedik. Bizi bir süre daha idare edin, 1-2 aya kalmaz bütün detayları vereceğiz. Sorular yine yorumlara lütfen, cevaplardan herkes faydalansın, şimdilik böyle ilerleyelim. Yazdıklarımı tekrar okuyamadım bile, yazım hatalarında da uyarırsanız sevinirim 🙂

Bu ayarları yazıya da döktüm, aşağıdan bakabilirsiniz.

HER ZAMAN İLK ÖNCE KANATLARI ÇIKARIN! Burası çok önemli, bu yüzden pek çok yaralanmalar yaşanıyor. Bana olmaz demeyin sakın, oluyor 🙂

KK 2.0 SK 450 AYARLAR

1- Önce menüden ‘Factory Reset’ yapın.

2- Sensörlerin çalıştığına emin olun. Ekranda ‘Sensor Check’ var onu yapın. Drone’u düz bir yüzeye koyun. Burası önemli. Düz zannettiğiniz bir yüzey değil, su terazisiyle vs. bakarak düz olduğunu bildiğiniz bir yüzeye koyun. Sonra ‘ACC calibration’ yapın.

3- Self level = AUX

Link roll pitch = YES

Auto Disarm = YES

CPPM enabled = NO

4- Misc settings altından şu ayarları yapın:

min. throttle = 10

Height Dampening = 0

Height D.Limit = 30

Alarm 1/10 Volts = 105

Servo filter = 50

5- Load motor layout = Quadcopter x Mode

6- Receiver Test

Ail: 0

Elev: 0

Throttle: 0

Rudder: 5

AUX: -125 ort

7- Gerekirse, kanalları ters çevirin. (Invert Channels)

8- 4 kanalı da 0’a ayarlayın.

9- PI Editor

Axis: Roll (Aileron) <=> pitch İkisi de aynı olacak.

P gain = 30

P limit = 100

I gain = 0

I limit = 20

10- Self level settings

P gain = 70

P limit = 20

ACC trim roll: 0

ACC pitch roll: 0

11-

Throttle’ı en yukarı çekin.(Full throttle)
1 & 4 tuşlarına aynı anda basılı tutun.
Sonrasında pili takın, esc’lerden 2 kısa bip gelecek.
Throttle’ı tekrar 0sıfıra çekin, 1 kısa bip sesi gelecek.
Butonları bırakın.

12-

Motorları çalıştırın. Hepsinin aynı anda dönmeye başlaması gerekir. Dönmüyorsa kumanda üzerindeki trimler ile ayarlamaya çalışın. Beni biraz uğraştırdı, tam istediğim verimi alamadım. Ben de ESC firmware’lerini flash edip ‘SimonK’ yazılımını yükledim.
Motorların şu şekilde dönmesi gerekiyor:

! Eğer ters dönen varsa, bağlı olduğu Esc üzerindeki herhangi 2 kablonun yerini değiştirin.

13- %50 throttle uygulayın, drone’u yerden alıp sağa sola oynatın. Aşağıda kalan motorun daha hızlı dönmesi gerekiyor.

Son not, yukarıdaki temel ayarların ardından, kumanda üzerindeki ‘trim’ leri kullanarak sistemi stabil hale getirebilirsiniz. Yani sağa gidiyorsa biraz sola ‘trim’leyerek sistemi dengeleyebilirsiniz!

Haftaya görüşmek üzere 🙂

TASARIM KISMI