Como montar um drone com GPS?

Em Máquinas incríveis por André M. Coelho

Veículos aéreos não tripulados existem há décadas, mas alcançaram a maior popularidade nos últimos anos com pequenos drones comerciais. A nova tecnologia chamada FPV (visão em primeira pessoa) nos deu uma experiência única de voo e o avanço dos sistemas de GPS nos drones abriu um mundo totalmente novo para indivíduos apaixonados.

É claro que os drones não são os únicos dispositivos voadores de RC no mercado, mas seus multirrotores ágeis e sua capacidade de tirar fotos incríveis e gravar vídeos impressionantes durante o voo os tornaram os mais populares. É por isso que os drones comerciais estão em grande demanda atualmente, mas você já se perguntou como construir um drone DIY a partir do zero?

Como montar um drone com GPS: peças básicas

Antes de começar a fazer este drone DIY, você precisa saber quais componentes são necessários para construí-lo; se você quiser voar, é claro.

Aqui está uma lista básica dos componentes necessários para criar um drone:

Chassi

Existem duas possibilidades quando se trata de um chassi para o seu drone. Você pode fazer você mesmo ou comprá-lo em uma loja online. Se você decidir construí-lo, o projeto não é tão difícil, mas você precisará de algum conhecimento de engenharia e dos materiais que você usará. Por exemplo, você pode usar ripas de metal (algo leve), plástico ou até madeira. Se você optar por uma moldura de madeira, precisará de uma placa de madeira com cerca de 2,5 cm de espessura.

Motores

Para um drone comum, você precisará de 4 motores no total, mas um octocóptero requer oito motores para voar. A recomendação é usar motores sem escova pois eles são mais leves na bateria e, a menos que você seja um engenheiro que entenda completamente como um motor funciona, essas peças devem ser compradas em uma loja.

ESCs

Ou controle eletrônico de velocidade. Essas também são peças essenciais do seu drone, pois são responsáveis por fornecer energia aos motores. Novamente, o número deles depende do número de armas que seu drone terá.

Hélices

Ao procurar as hélices, você deve encontrar as que correspondem à estrutura do seu drone. Preste atenção aos materiais, pois você não encontrará hélices de madeira, mas verifique se as que você escolhe se encaixam bem.

Conectores

Você precisará de conectores de 3,5 mm para soldar os motores e ESCs, bem como conectores de 4,5 mm para o quadro de distribuição de energia.

Placa

A placa de distribuição de energia – esta placa conecta os controles eletrônicos de velocidade à bateria. Geralmente é nesta placa que será conectado o GPS do drone.

Baterias

Ao comprar as baterias para o seu drone, você precisa considerar a capacidade de uma bateria e seu tipo. As baterias mais usadas para esse fim são as baterias de Li-Po e sua potência é diferente.

Monitor de bateria

Este não é um item básico, mas o monitor é bastante útil para avisá-lo quando as baterias estiverem quase terminando. Dessa forma, você não corre o risco de o drone permanecer sem suco no ar, sobre uma lagoa. Um monitor de bateria garante que seu veículo aéreo não morra no lugar mais inoportuno.

Almofada de montagem

Reduz as vibrações e, portanto, melhora o voo. Este é muito útil, especialmente se você estiver tentando tirar fotos ou vídeos com o seu drone caseiro.

Controlador

Este dispositivo compartilha a potência e comanda os motores ao mesmo tempo.

Receptor RC

É claro, se você tiver um transmissor (que geralmente é com você), também terá um receptor montado no drone.

Câmera

Se você quiser tirar fotos aéreas e gravar os arredores enquanto pilota seu drone, precisará de uma câmera. As melhores câmeras são aquelas que podem gravar vídeos 4K de qualidade, mas todos encontrarão um de acordo com suas necessidades. Para fotografia aérea e videografia de alta qualidade, você também pode precisar de um eixo para a câmera.

USB

Necessário para salvar as fotos e vídeos.

Além das peças acima mencionadas, você também precisará de fios de silicone AWG, um carregador de bateria, cabos servo, gravatas, tiras de comando 3M, componentes de trava de rosca, etc. Além desses componentes, você também pode incorporar outros acessórios para o seu drone e torná-lo mais avançado.

Em outras palavras, existem muitas, muitas maneiras de construir um drone e, dependendo de quanto você realmente deseja fazer DIY, essas etapas variam e os componentes necessários mudam. O guia abaixo fornece informações sobre o processo de montagem de um drone.

Monte um drone com GPS para um voo mais estável e planejado de drones. (Foto: Overmax)

Existem diferentes tipos de drones, mas as pessoas acham que os quadricópteros são mais eficientes, pois são fáceis de pilotar. Portanto, neste guia passo a passo, nos concentramos em mostrar como construir um drone com peças que você pode comprar separadamente:

Como construir um drone: o chassi ou quadro

Não importa qual seja o seu drone, ele deve ter um estrutura base, um chassi. Então, a primeira tarefa é fazer um quadro. Para esse fim, você pode usar materiais diferentes, como metal, plástico ou madeira. Esses materiais diferem com base no quão robusto você pretende que o drone seja.

Se você selecionar madeira para o quadro, encontre uma placa de madeira com mais de 60 cm e cerca de 25 a 30 mm de espessura. Corte esta placa de maneira a obter duas ripas com 60 cm de comprimento e 30 mm de largura. Esses dois comprimentos são necessários para criar a estrutura do seu futuro drone.

Cruzando esses dois ripas, você fará o quadro X. Além disso, você precisará de uma folha de madeira para fazer e adicionar uma peça retangular na parte central desse quadro. Seu tamanho deve ter 6 × 15 cm e cerca de 2 mm de espessura.

Obviamente, você pode usar outras dimensões, se quiser, mas isso proporcionará um quad muito bom. Para conectar essas peças, você precisará de unhas e cola. Caso você decida usar metal ou plástico, as dimensões são semelhantes, mas a maneira como você conecta os ripas será diferente.

Hélices, controladores de velocidade eletrônicos e motores

Os ESCs (Controladores Eletrônicos de Velocidade), os motores e as hélices estão entre os elementos mais importantes de um drone funcional. Portanto, você deve obter esses componentes de uma loja autorizada para garantir qualidade e confiabilidade. Eles devem estar de acordo com o tamanho do seu drone, portanto, tenha isso em mente ao comprá-los. Não tenha medo de pedir ajuda de alguém na loja.

Ao procurar os motores (ou rotores), você deve saber que os drones com vários rotores produzem maior velocidade e garantem um voo estável, pois cada rotor trabalha com os pontos de pressão de outros. Por exemplo, confira estes rotores:

Para as hélices, sugerimos que você compre as peças de metal de 9 polegadas que podem ser encontradas a um preço muito acessível no mercado. Eles são duráveis e não dobram tão facilmente se o drone atingir algo durante o voo. No entanto, se você deseja um melhor desempenho, seria melhor obter adereços de carbono. Se você deseja um bom desempenho, recomendamos que você obtenha um destes:

E, finalmente, você precisa adquirir alguns ESCs (controladores eletrônicos de velocidade). Se você não quiser 4 deles (lembre-se de que estamos falando de um quad aqui), pode comprar o controlador 4 em 1. Sugerimos esses modelos, ótimos e estáveis:

Motores elétricos de drones e ESCs

A próxima coisa que você precisa fazer é fazer os furos na estrutura dos motores, de acordo com a distância entre os furos dos parafusos nos motores. Seria bom fazer outro furo que permita que o clipe e o eixo do motor se movam livremente.

No entanto, você pode pular esta ação se os motores já vierem com montagens. Coloque o motor no local apropriado e fixe-o à estrutura usando os parafusos e uma chave de fenda.

Depois de montar os motores, você também precisará montar os controladores de velocidade. Como você vai fazer isso? Recomenda-se conectar os controladores de velocidade na parte inferior do quadro devido a várias razões que envolvem a funcionalidade do drone. Esses motivos, entre outros, incluem que ele “descarregará” a parte superior do drone, onde outros componentes devem ser adicionados.

Para fixar o ESC muito bem no quadro, você precisa usar tirantes. Dessa forma, seus ESCs são amarrados e bem protegidos enquanto voam.

Equipamento de aterrissagem

Esse equipamento é uma parte importante ao pousar o seu drone, pois reduz significativamente o choque quando o drone aterrissa em um terreno sólido. Pode ser feito de maneiras diferentes, mas você deve ser criativo e fazê-lo da sua maneira única e única.

Aqui está uma ideia: encontre um tubo de metal (cerca de 15 cm de diâmetro) e corte (com as ferramentas apropriadas) 4 anéis com espessura de 1 a 2 cm. Obviamente, o tamanho desses anéis deve estar de acordo com o tamanho geral do seu drone. Você pode usar fita adesiva para fixar essas peças no quadro.

Se você não gosta dessa ideia de tubo de metal, também pode usar outros materiais que são flexíveis, mas fortes, como alguns plásticos novos ou qualquer coisa que reduza o choque.

Controlador de voo

Todo drone voador deve ter um sistema de controle. Este sistema eletrônico permite que um drone seja estável no ar enquanto voa e processa todas as mudanças e mudanças de direção e vento. Existem duas opções quando se trata desta etapa: comprar um controlador pronto para uso ou fazer seu controlador.

Para este trabalho, você pode usar um dos seguintes projetos de controlador de voo:

DJI NAZA: DJI NAZA M V2 ou DJI Naza Lite.

ArduPilot: um hardware caro, mas muito bom para controladores drone com ótimo desempenho. Possui um modo de voo automatizado.

OpenPilot CC3D: este excelente projeto de voo de código aberto contém 6 canais e o MPU-6000. É muito fácil de configurar e instalar, e há um guia do assistente que o orienta na instalação. Melhor ainda, este projeto aberto agora está disponível em diferentes fontes na web.

NAZE32: muito flexível, mas um pouco complicado de configurar. Ele possui aviadores avançados que melhoram o controle sobre o seu drone, mas você deve garantir que pode configurá-lo.

KK2: este é um dos projetos mais usados para esse fim, pois é mais barato que a maioria das outras fontes desse tipo. Ele vem com LCD baseado nos controladores AVR avançados. Assim, você pode configurá-lo sem usar um computador. Além disso, o MPU6050 possui um sensor, que permite gravar seu firmware. No entanto, o KK2 requer ajuste manual e não é conveniente para iniciantes em RC.

Se você deseja criar um controlador, opte por um desses projetos que melhor se adapte às suas necessidades. Siga os links acima para fazer mais algumas pesquisas e examine os recursos individuais de cada uma com mais detalhes. É muito complicado construir esse dispositivo e requer um técnico especializado em drones. Mas se você puder, o seu drone será o melhor veículo aéreo do tipo “faça você mesmo”.

Sistema de controle remoto para drone

Este é o sistema de controle remoto necessário para controlar um drone. Atualmente, existem vários sistemas de controle RC disponíveis, como Futaba, Spektrum, Turnigy, FlySky e assim por diante. Você pode encontrar mais detalhes e pesquisar todos esses sistemas online com facilidade.

Além deste sistema, você também precisará de alguns canais para guinada, afinação, aceleração e rotação, além de outros canais, se desejar montar um controle de câmera no seu drone para tirar fotos aéreas.

Montando o controlador de voo e conectando os componentes

Depois de escolher o controlador de voo específico que é melhor para suas necessidades, você precisará montá-lo. Existem várias maneiras de montá-lo. Por exemplo, você pode colocá-lo na parte superior do quadro em uma determinada direção, mas precisa garantir que todos os componentes estejam bem fixos antes de calibrar seu drone. Para esse fim, você também pode usar os tirantes mencionados acima.

Recomenda-se colocar um pequeno pedaço de esponja na parte inferior do controlador de voo, pois absorve e reduz as vibrações dos motores. Assim, seu drone ficará mais estável enquanto estiver voando, e a estabilidade é essencial para pilotar um drone.

A próxima coisa que você precisa fazer é configurar e conectar o controlador de voo aos controladores eletrônicos de velocidade.

Além disso, você deve conectá-lo ao controle remoto. Para ver como executar esta etapa, você precisará encontrar um vídeo tutorial apropriado na Web para o controlador de voo específico que você montou anteriormente. Há muitas informações sobre montagem, conectando tudo e a ciência da programação envolvida.

Aqui também conecte o GPS do drone para não ter problemas.

Testando o drone

Antes de finalmente usar seu drone, você deve ter certeza de que tudo funciona bem. Portanto, você deve verificar todas as funções antes do primeiro voo. Você pode testar os sensores e outros componentes do seu drone usando o OpenPilot GCS especial.

Para garantir que tudo funcione bem, você precisa retirar os acessórios e fazer uma pequena experiência com o controle remoto. Isso garante que você possa testar o drone sem arriscar o potencial de quebrá-lo.

Para este teste, você deve encontrar um local adequado e tentar mover seu drone dentro da distância de controle. Preste atenção às presilhas e cabos para garantir que eles estejam bem conectados. Quando está tudo bem, seu drone está pronto para voar!

Certifique-se de não cortar cantos nesta etapa, é imperativo testar tudo em detalhes antes de realmente voar o drone. Você não gostaria que o primeiro voo do seu drone fosse o último, afinal!

Decolagem do drone

Este é o último (e ouso dizer, o mais importante) passo. Antes de decolar, a bateria deve estar bem conectada e todos os componentes devem estar fixados no lugar. Para o voo de teste, você precisa escolher um local com cuidado, pois essa aeronave pode causar sérios danos e também pode ser danificada. É melhor escolher uma área aberta e plana, para que você não corra o risco de danificar nada com seu drone ou vice-versa. Além disso, você garantirá que pode ver seu drone o tempo todo.

Coloque seu quad no chão, coloque-o em operação, pegue o controlador de voo e comece seu primeiro voo. Recomenda-se que você acelere seu drone lentamente e voe em baixa altitude pela primeira vez. Assim, se começar a ficar fora de controle, o dano não será tão significativo.

Se o drone começar a flutuar em uma direção, você precisará usar os acabamentos para fazer a correção de voo necessária. Além disso, você deve experimentar diferentes valores de PID para ver como o seu drone funciona em várias entradas até obter exatamente o que deseja.

Resumindo

Neste artigo, conseguimos cobrir brevemente as peças e as etapas a serem feitas para construir um drone do zero, mas você deve considerar aprender mais. Além disso, também existem muitas “etapas intermediárias”, além das etapas básicas que acabamos de descrever. É simplesmente o fato de que, devido à variedade de tipos de drones, componentes, programas e acessórios, existem muitas maneiras de construir um drone, dependendo da complexidade do drone que você planeja fazer.

Então, qual será a conclusão final quando se trata de aeronaves não tripuladas do tipo faça você mesmo? De qualquer forma, eles não serão concorrentes sérios dos drones prontos para uso no mercado, especialmente se forem fabricados pelos amadores.

Essa diferença geral de qualidade entre os bricolage e os drones prontos para uso se aplica aos recursos e à aparência. No entanto, as pessoas que constroem os UAVs do zero geralmente não querem competir com os drones comerciais, simplesmente fazem isso por prazer. É uma alegria indescritível quando você decola sua aeronave faça você mesmo no ar! As pessoas que desejam construir um drone provavelmente só querem aprender uma nova habilidade e se orgulham de algo que construíram, independentemente de quão alto desempenho seja o resultado final.

Outra grande consideração é o custo total desse drone. Como existem tantas variáveis, componentes e programas em potencial envolvidos, o custo pode realmente variar. O custo dependerá dos componentes que você usará se estiver considerando acessórios adicionais. No entanto, como referência geral, os custos totais para todo o projeto variam de 75% a 100% do salário mínimo vigente.

Além desse valor, você também deve considerar o custo da câmera e se vai usar um drone para gravação aérea e tirar fotos de alta qualidade também.

https://youtu.be/FJqLhzCX7DI

Se você verificar os preços online, verá que pode comprar um drone avançado que suporta fotografia aérea por uma quantidade semelhante a um drone caseiro. No entanto, a satisfação de ter construído seu próprio drone não tem um preço, e muitas vezes você só quer ter a experiência de pilotar algo que criou.

Ficou alguma dúvida? Deixem nos comentários suas perguntas e iremos responder!

Sobre o autor

Engenheiro eletricista, André sempre foi interessado em novas tecnologias. Na primeira década dos anos 2000, atuou como consultor tecnológico em empresas, ajudando as empresas a escolherem as melhores tecnologias para suas necessidades. Desde então, continuou estudando o assunto e hoje compartilha o que aprendeu e continua aprendendo através do site Tecnologia É.

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