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搞無人機設計那段日子,真心發現硬體工程師不值錢了!

老鳥雜談

這段時間,由於項目上需要一些模塊,在阿里巴巴這個平台上搜一搜,結果都很驚人,當然這並不是做廣告,而是阿里已經處於壟斷的地位。無論是我們需要什麼功能、尺寸等模塊,在阿里,或者說在深圳珠三角這一塊,都是很容易實現的,有時候感慨一下,就是硬體工程師不值錢了,因為在這片土地上,會很快將一個熱火的功能壓榨到極致。

研究空氣凈化的時候發現有一類電離凈化,利用高壓電使空氣電離,然後離子就會定向運動,灰塵就會富集而被吸附,隨後發現這種高壓包東莞很多廠家在做,只要幾十塊!!而添加這一功能的松下空調貴了快兩千塊。

再調查下去,發現利用高壓包做的電弧打火機也已經遍地都是,充電就可以重複使用,防風防火……只要二三十塊!!

更別說什麼LED電源、藍牙音箱等等各種電子件,就連平衡車這種稍微大一點有點技術含量的,也比比皆是,無論是下單訂貨,還是自己DIY組裝,都是異常的簡單。不知道這算是技術的優勢,還是技術的悲哀。

扯遠了,回來說說多旋翼無人機。

由於技術的原因,現在市場佔有率最高(或者說一直在模仿)的是可能大疆的精靈2/3,兩個基本沒多大差異,模具要物盡其用才行吧。原理其實都差不多,最主要的核心部件是飛控,我個人按照我的學習經驗劃分成幾個等級,一家之言,不喜勿噴:

1、玩具級

2、入門級

3、消費入門級

4、消費級

5、專業級

所謂玩具級自然就是華強北那種整機一兩百塊,地上踩不爛摔不碎的那種,一般是有刷的,能飛,看廣告也是功能很強悍,各種花樣都有,飛控和電機驅動做在一起,成本才三四十塊,整機壽命幾十小時就完蛋,飛遠了就不知道去哪了的。

入門級就很多了,一般是DIY用的,像QQ飛控、CC3DAPM等等,多數都是抄板國外的,因為是開源的,功能很強大,價格很便宜,二次開發出來的也多數是一百左右,能飛,但是往往沒有懸停,有的可以自穩,穩定性、易用性不高,對於飛手要求很高,普通人玩不了,我組裝好一般都是炸機。(好像我的平衡技能不行,開極品飛車從來都是撞牆撞牆撞牆)

消費入門級一般三四百塊,網上不好買,多數由專門的做飛控的廠家給無人機成品廠家定製,批量出貨,因此功能比較精簡、穩定,有懸停、繞飛、跟隨等比較高級功能,各家性能功能都差不多,使用起來其實和大疆的飛控也差不多,反正都是抄大疆的。

消費級就是消費機中專業的了,大疆、零度等飛控,在民用機的前沿,價格四五千到一兩萬的都有,模塊劃分的比較細緻,功能全面,設計也比較精緻,調教的好,並且現在功能已經遠遠超出大部分的飛控設計廠家了,有錢有技術就是有優勢,不過大部分功能普通人就用不到了,也超出了購買能力了,現在機子隨隨便便都買好幾個蘋果了,除了歐美的,國內說買來玩很少了。

至於專業級就是警用、工業用、軍用等級別的了,不了解,不評論,反正問過一個15w的,嚇得不敢說話灰溜溜跑了。

言歸正傳,怎麼組裝一台多旋翼無人機,自然是消費入門級,能穩定飛行,壽命功能都還要不錯的。以下內容是基於兩年前組裝的第一台仿精靈機子,僅供參考。由於在深圳這附近資源豐富,組裝一台無人機是一件非常容易的事情。

外殼

首先是外殼,來自於深圳某創新科技有限公司(為了避免廣告嫌疑,切掉了銘牌),所有的塑料組件,機身分有上下蓋、燈罩、電池倉、起落架、兩套螺旋槳、支撐板以及所有的螺釘,130元左右。螺旋槳不同顏色標識為正反槳。如下圖所示,對角線是同一種顏色為同一種方向的槳。

電機

下面就是電機,型號是2212KV1400,帶螺紋,用來鎖螺旋槳,一般壽命可以達到一千個小時,好的四五十的有,差的20多點。和螺旋槳是一一配套的。這種是外轉子的無刷電機,轉子就固定在外殼上跟著外殼一起轉動,這種帶正反螺紋的設計正好可以鎖緊螺旋槳,轉動的時候越轉越緊,不會脫落,而不像大型的螺旋槳使用螺釘固定,比較難以拆換。

電機的接線按照順序焊接在電調的三個焊盤上,因為是無刷電機,是需要用電橋驅動的,所以這三根線按順序焊接就是正轉,交叉其中一組焊接就是反轉。對於精靈這個成熟的機型設計,由於電機設計分正反轉的,所以不用交叉焊接,直接按順序就可以了。這類電調當然也是成熟的設計,好盈的是最好的,小四十;普通的也是20多一片。

電機底部是用4個內六角螺釘固定在底殼上,精靈2的設計是保護罩也是固定在外面這兩個螺釘上面,因此損壞了以後更換比較麻煩,精靈3就變成卡扣式的,方便很多。

飛控

下一步就是接飛控了,買殼的時候是全套的,送一個支撐板,這是一個PCB,用來把電調供電和控制信號分開,同時承載各種配件。

除了電調上的信號,其餘所有的接線都是杜邦線,按照順序插就好了。先將電機供電和控制信號分別焊接好以後,然後把飛控、電源、遙控器接收板等放置到支撐板上,按順序將控制信號、遙控信號等接好。非常簡單,比如電機就是M1~M4,再多旋翼就是M6M8這樣的,都是標好的,遙控器通道也是標好的,對應插好就可以。需要注意的是,遙控器信號輸出要關閉串列模式,因為飛控只認并行的信號。所有的信號都是非常簡單的方波信號,變化的是占空比。這裡遙控器用的是FS-IA6B,一百多塊錢一套,都是通用的。

至於攝像頭,低端的版本就是模擬信號直接用一個天線發射出去,再用模擬的顯示屏接收就可以看了。好一些的就是外掛一個運動相機,可以存儲和拍照,這裡就不另外添加了。

到此為止電路部分就完成了。

由於設計是模塊化的,所以裝配起來非常簡單。這個時候只用稍微調試一下就可以使用了,注意每個電機的位置和旋轉方向,機殼上面都有標識,然後單個電機運行一下觀察方向對不對,晃動一下遙控器的搖桿,判斷各個方向是否正確,無誤就可以把機殼裝上了。

電池是用XT60介面的2700mAh左右的鋰電池,3S3節鋰電池串聯),25C。當然這些都是標稱值,熟悉深圳電子環境的人都會笑而不語,實際在10C的樣子,這個電池一百左右,壽命大約200個充電循環,當然這也是要看品質的,因為沒有保護板,所以一般無人機的電池都活不長。

然後就可以飛了。總重大約900g,載重大約200g,實飛飛20分鐘左右。整體成本算下來小一千吧。相信做電子經常會拆東西敗家的組裝基本都沒啥問題,就是調試的時候要記得關閉遙控器,不要用手直接去抓機子,雖然是塑料的螺旋槳,但是割起肉來還是挺爽的,更別說我另外一個用碳纖維槳的大機子了。

特寫鏡頭,自己用相機拍的,效果還是不錯的

閃燈一個功能是指示方向,在無頭模式普及以後就沒啥意義了;另一個功能是警告,比如沒電了。

當然,現在實名制出來以後,這種機子是沒法飛了,練練手,自己玩玩就好了。自用我其實一直並不看好,太吵了,幾十米外都聽的一清二楚,除了炮火硝煙的地方,都沒法隱藏,更別說另一個拉力10kg的螺旋槳,開起來整棟樓都在震,能效也低。一個電池要是給固定翼使用,飛幾個小時都可以,旋翼機只能幾十分鐘;載重比也只有20%不到;植保機用多旋翼的,十幾分鐘就要換電池、換藥箱;在地頭要用個發電機給十幾個電池充電,使用起來是非常的不方便,噴一天農藥要換幾百次。電池的錢加起來比機子都要貴,更不用說電池只能充200個循環這個損耗了。所以,無論是經濟問題,還是操控性,亦或者政策問題,多旋翼無人機在的市場開始極速減小了。

謹以此紀念自己的無人機的日子~



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