Montage et essai d’un drone racer

Aujourd’hui nous vous présentons un article un peu atypique vu le contenu habituel du site, qui traitera de la construction intégrale d’un drone 250 type « racer ».

Quel est le rapport avec l’impression 3D ? Le modélisme est un hobby particulièrement adapté à l’utilisation de l’impression 3D, que cela soit pour l’impression de pièces de rechange comme pour la fabrication d’améliorations pour tout type de véhicule radiocommandé. Nous traiterons donc ici de la fabrication d’un drone Racer DIY (les petites dimensions de ce type de drone sont compatibles avec les volumes d’impression des imprimantes 3D actuelles), à partir de matériel commandé et fourni par le site français Studiosport. De nombreux sites existent à l’étranger pour commander du matériel, pour un premier montage nous avons privilégié un site sur le territoire afin de pouvoir s’approvisionner rapidement en matériel.

Pour ceux qui souhaiteraient débuter avec un drone tout prêt (monté et réglé), de nombreuses solutions existent, sachez simplement qu’il sera plus facile de réparer et d’améliorer un drone que vous aurez vous même monté.

 

Préambule.

Initialement j’avais prévu de rédiger un article sur la conception ainsi que l’impression d’un drone racer, en utilisant les bénéfices de l’impression 3D pour fabriquer soi-même son châssis. Le premier vol a permis de rapidement observer les limites pour ce type de drone, destiné à voler à vive allure mais également à subir des chocs conséquents lorsqu’il est lancé à pleine vitesse. Le premier gros impact a eu raison du châssis imprimé en PLA, qui n’a pas résisté à l’impact. J’essayerai de l’imprimer lorsque j’aurais un peu plus de temps avec du G-fil (test ici), voire même avec un filament à base de carbone.

Les bras pour les moteurs avaient été dessinés pour être facilement imprimables, tout en assurant une raideur suffisante pour résister aux efforts exercés pas les moteurs lors des accélérations brutales.

Ci-dessous quelques photos du drone avant et après le premier crash…

Matériel utilisé.

Le matériel utilisé provient essentiellement du site Studiosport comme expliqué précédemment, un futur article permettra de vous aiguiller si vous souhaitez acheter le matériel à l’étranger, ceci nécessitant d’attendre deux à trois semaines pour recevoir les produits.

Le châssis.

Il existe de nombreuses solutions de châssis en carbone pour le montage d’un drone racer, notre choix s’est porté sur le FPV250 STS.

chassis-fpv250-sts-carbone-p-image-166674-grande

Le contrôleur de vol.

La carte CC3D a été choisie, ce contrôleur est facilement programmable et paramétrable à l’aide du logiciel OpenPilot, en version 15.02.02. Les versions ultérieures ne prennent pas en charge cette carte, téléchargez donc la bonne version. Le logiciel, open source, est compatible Windows, Mac et Linux.

Un prochain article expliquera comment se servir du logiciel pour paramétrer la carte et la radiocommande.

Motorisation.

Dans le monde des drones, il existe une multitude de possibilités pour assurer la motorisation de l’engin. Les trois composants essentiels sont :

Moteur Brushless : ceux-ci sont désignés par deux chiffres

  1. – le premier désigne la taille du moteur
  2. -le second suivi de l’abréviation Kv donne une indication sur la vitesse de rotation du moteur. La vitesse de rotation du moteur est propotionelle à la tension appliquée, la formule étant : vitesse de rotation = nombre de Kv * tension appliquée. Par exemple un moteur de 2300Kv alimenté avec 10V aura une vitesse de rotation de 2300*10 = 23000 tours par minute.

Hélice : pour les drones racers de classe 250, les hélices de 5 et 6 pouces sont fréquemment utilisées. Les hélices sont dénommées de la manière suivante : ‘diamètre de l’hélices en pouces’ ‘pas de l’hélice’. Par exemple une hélice 5030 est une hélice de 5 pouces de diamètre, avec un pas de 3.0.

Pour les multirotors, les hélices vont par paire : 2 hélices CW (clockwise) et 2 hélices CCW (counterclockwise) seront nécessaires pour faire voler votre drone.

ESC : il s’agit du contrôleur du moteur, il est nécessaire d’avoir un ESC par moteur.

Dans ce montage, j’ai choisi les composants suivant :

Alimentation.

Une batterie est nécessaire, en 3S, celle-ci par exemple.

Autre matériel nécessaire :

Pour monter le drone, vous aurez également besoin :

Connecteur XT60 si vous avez du câble ou bien un ensemble connecteur XT60+ câble

Des colliers serre câble

-De la gaine thermo-rétractable

-Un chargeur de batterie, pour débuter celui-ci peut convenir.

-Un ensemble radiocommande + récepteur. De nombreuses solutions existent, à tous les prix et en fonction de votre utilisation. Sur Banggood Europe vous trouverez une bonne télécommande pour débuter.

une sangle velcro pour la batterie

 

Le matériel étant rassemblé, il est à présent temps de passer au montage du drone !

Montage.

Les éléments étant rassemblés, il temps de commencer le montage.

La première étape consiste à reprendre à la Dremel les trous des bras de support moteur, ceux-ci sont initialement prévus pour accueillir de la visserie en M2, les vis pour moteur 2204 sont en M3.

Attention lors de l’agrandissement des trous à la Dremel, le carbone est très nocif pour les poumons et les poussières émises. Portez un masque de protection et si possible travaillez en extérieur.

On commence donc par monter les entretoises sur la plaque intermédiaire, à l’aide des vis M3 fournies. On fixe ensuite au centre de la plaque le contrôleur de vol à l’aide des entretoises et écrous en nylon fournis.

Ensuite, on vient fixer les ESC de part et d’autre de la CC3D, deux de chaque côté.

Il existe de nombreuses solutions afin de positionner les ESC (sur les bras par exemple), j’ai choisi cette solution qui permet une meilleure protection des composants, ceux-ci seront malgré tout refroidis par la rotation des hélices et le flux d’air dû à l’avance du drone. Libre à vous de choisir le positionnement des ESC. Sur les photos ci-dessous la carte est enlevée pour bien monter l’implantation. Les câbles d’alimentation sont orientés vers le centre de la plaque en carbone (le câble rouge, le noir, ainsi que les 3 câbles qui seront ensuite reliés à la CC3D).

Les 3 autres câbles noirs serviront à alimenter et piloter le moteur.

Les ECS étant fixés, vous pouvez à présent souder l’ensemble des câbles rouges ensemble, et l’ensemble des câbles noirs ensemble. Ensuite, soudez le lot de câble rouge à la prise XT-60 sur la borne positive, les câbles noirs sur la borne négative.

Il est ensuite nécessaire de relier chaque ESC à son moteur. 3 câbles noirs repartent de chaque ESC, chacun devant être soudé sur un câble provenant du moteur. Il est important que les moteurs soient opposés diagonalement.RXzZ5pPUkvSTsa40T3w8C6-WjrA

Les moteurs en violet sur le schéma ci-dessus doivent avoir le même câblage, ceux en orange également. Par exemple : 01Il n’est à ce stade pas possible de savoir si le moteur tournera dans le bon sens, en cas de soucis il sera possible de changer l’emplacement du moteur par la suite.

Les moteurs peuvent ensuite être fixés sur les bras en carbone, et les bras peuvent être montés sur le châssis à l’aide de la visserie et des écrous nylstop.

Le moteur 1 (avant gauche du drone) doit ensuite être branché sur la sortie 1 de la CC3D via la prise (3 câbles) présente sur l’ESC (attention à bien respecter le sens de branchement), de même pour les moteurs 2,3 et 4.

IMG_0686

Enfin, vous pouvez brancher le récepteur sur la prise prévue à cet effet sur la CC3D. La prise rouge visible en plus sur les photos ci-dessous a été rajoutée pour alimenter un kit FPV de manière à pouvoir le monter et le démonter facilement.

Le travail est à présent quasiment terminé, il ne reste plus qu’à poser la plaque supérieure en carbone sur le châssis et à la visser, puis à glisser la sangle velcro servant à tenir la batterie en vol.

Le montage est à présent terminé, plus qu’à essayer le drone ! La carte CC3D doit bien sûr être paramétrée, je vous expliquerai comment faire dans un prochain article. En attendant de nombreux tutoriels existent en ligne !

IMG_0707

 

Ci-dessous une petite vidéo, la prochaine sera de meilleure qualité (beaucoup de vibrations sur la camera, dues aux moteurs).

 

One Response to “Montage et essai d’un drone racer”

  1. Crtn 6 avril 2016 at 5:52 #

    On attend la suite avec impatience !

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