Глава 1. Обзор образовательного комплекта
FPV-дрон (First-Person View - вид от первого лица) — это беспилотный летательный аппарат, оснащенный камерой, которая передает видео с помощью беспроводной связи на очки виртуальной реальности, видео очки пилота или удаленное устройство с дисплеем (Рис. 1.1). Благодаря этой технологии, пилот может ощущать полное присутствие в воздушном пространстве и видеть все, что видит дрон, будто он находится внутри летательного аппарата. Пилот FPV-дрона может контролировать движения дрона, основываясь на получаемой в режиме реального времени видеоинформации.
**Рис. 1.1. **Пример FPV-дрона, собираемого из комплекта
Полетный контроллер
Полетный контроллер - это электронное устройство, которое отвечает за управление и стабилизацию беспилотного летательного аппарата (БПЛА). Он получает данные с различных датчиков, обрабатывает их и отправляет команды на двигатели, рули и другие устройства управления, чтобы обеспечить плавный и контролируемый полет.
Одним из ключевых компонентов полетного контроллера является инерциальный измерительный блок (IMU), который обычно включает в себя:
Акселерометр: Измеряет линейное ускорение летательного аппарата по трем осям (x, y и z).
Гироскоп: Измеряет угловую скорость летательного аппарата по трем осям (крен, тангаж и рыскание).
Барометр: Измеряет атмосферное давление, что помогает определить высоту летательного аппарата.
Эти датчики предоставляют полетным контроллерам информацию о текущем положении, ориентации и движении летательного аппарата. Полетный контроллер использует эту информацию для расчета необходимых корректировок управления, чтобы летательный аппарат оставался в стабильном полете и следовал желаемой траектории.
Полетный контроллер обладает несколькими выходами для подключения различных модулей и устройств. Распиновка контроллера определяет, какие функции доступны для подключения и какие порты предназначены для этого. Распиновка представлена в виде схемы, что облегчает подключение и настройку внешних устройств.
Распиновка полетного контроллера представлена на рисунке 1.2.
**Рис. 1.2. **Распиновка полетного контроллера
Полетный контроллер содержит:
Разъем DXL - два трехпиновых разъема типа Molex, содержащих в себе линии GND (земля), 12V (питание), SIGNAL (линия данных). Используются для подключения модулей по интерфейсу Dynamixel, как в одиночном виде, так и в составе цепи устройств.
Разъем UART2 - один шестипиновый разъема типа JST, содержащих в себе линии:
GND - линия земли;
5V - линия питания, на которую можно подать напряжение 5В;
Tx - передающая линия UART-интерфейса;
Rx- принимающая линия UART-интерфейса;
SDA - линия передающая данные;
SCL - линия служит для тактирования между полетным контроллером и подключенным устройством.
Разъемы UART1, UART3, UART4, UART6 - четырехпиновые разъемы типа JST, содержащих в себе линии:
GND - линия земли;
5V - линия питания, на которую можно подать напряжение 5В;
Tx - передающая линия UART-интерфейса;
Rx - принимающая линия UART-интерфейса.
Разъем коммуникации с драйвером моторов - один восьмипиновый разъем типа JST, содержащий в себе линии:
4 motor - линия подключения мотора №4;
3 motor - линия подключения мотора №3;
2 motor - линия подключения мотора №2;
1 motor - линия подключения мотора №1;
Lout - выходной ток;
Vout - выходное напряжение;
Vin - линия входного напряжения, принимающая 12В;
GND - линия земли.
Разъем CVBS-OUT - один трехпиновый разъем типа JST, содержащий в себе:
5V - линия питания, на которую можно подать напряжение 5В;
GND - линия земли;
CVBS-OUT - аналоговый видеовыход.
Разъем CVBS-IN - один трехпиновый разъем типа JST, содержащий в себе:
VCC - линия питания, которая может выдавать 9В;
GND - линия земли;
CVBS-IN - аналоговый видеовход.
Разъем LED - один трехпиновый разъем типа JST, содержащий в себе:
LED - аналоговый вход для подключения светодиодной ленты;
5V - линия питания, на которую можно подать напряжение 5В;
GND - линия земли.
Полетный драйвер моторов четырехканальный
Еще одно важное устройство в системе управления беспилотным летательным аппаратом – это четырехканальный полетный драйвер моторов. Он необходим для эффективного управления двигателями постоянного тока. Обеспечивает возможность изменения скорости и направления вращения моторов.
Полетный драйвер моторов предназначен для многофункционального управления моторами. Его основными функциями являются:
Управление скоростью вращения моторами.
Изменение направления вращения моторов.
Предотвращение перегрузок и коротких замыканий.
Драйвер работает путем подачи соответствующих сигналов на разъемы. Эти сигналы задают уровень скорости и направление вращения каждого мотора. Драйвер имеет четыре канала, что позволяет управлять четырьмя моторами независимо друг от друга. Подключение мотора происходит при помощи конвекторов. Каждый канал драйвера имеет свои командные входы для управления скоростью и направлением вращения мотора. Проверить работоспособность мотора можно путем последовательного подключения к контроллеру драйвера и к нему мотора. После, используя конфигуратор полетного контроллера, можно проверить работу моторов.
Распиновка четырехканального полетного драйвера моторов представлена на рисунке 1.3.
**Рис. 1.3. **Распиновка драйвера мотора
Драйвер мотора содержит:
VCC - линия питания;
GND - линия земли;
SIGNAL - линия данных;
Выход Vin в верхней части платы подключается к проводу питания батареи;
Выход GND в верхней части платы подключается к проводу земли батареи.
Приемник
Приемник FLYSKY FS-A8S A8S V2 2,4G 8CH (Рис.1.4) является важным устройством в системе управления дроном. Его роль заключается в приеме сигналов от пульта управления и передаче команд на управление моторами и другими устройствами, установленными на дроне. Приемник устанавливается для того чтобы принимать радиосигналы, отправляемые с пульта управления, и дальнейшей передачи этих команд на борт дрона. Имеет встроенный радиоприемник с частотой 2,4 ГГц и поддерживает до 8 каналов управления. Благодаря этому, осуществляется передача команд и управление дроном в целом. Обычно он подключается к полетному контроллеру или другому управляющему устройству на борту дрона с помощью соответствующих кабелей и разъемов. После подключения приемник получает сигналы от пульта управления и передает их на управляющее устройство. Которое затем интерпретирует эти команды и управляет двигателями, сервоприводами и другими устройствами на борту дрона.
**Рис. 1.4. **Приемник FLYSKY
В данном комплекте управление осуществляется через протокол SBUS, поэтому применяется именно этот приёмник, а также FLYSKY FSA- 8S гораздо легче Flysky fs-ia6b, что сильно облегчает конструкцию.
Приемник содержит:
GND - линия земли;
VCC - линия питания;
i-BUS/S.BUS - принимающая линия IBUS/SBUS-интерфейсов;
PPM - принимающая линия PPM протокола;
Камера
Камера Foxeer Mini / Full tooth 2 1200TVL FOV - это высококачественная камера для FPV-дронов (Рис.1.5). Она имеет разрешение 1200ТВЛ и поле зрения (FOV) 145 градусов, что обеспечивает четкое и широкое изображение во время полета.
Камера Foxeer Mini / Full tooth 2 1200TVL FOV используется для передачи видеосигнала на очки пилота или экран FPV-монитора. Она позволяет пилоту видеть от первого лица, что видит дрон, и управлять им. Это необходимо для безопасного и эффективного полета, особенно при выполнении сложных маневров или полетов в ограниченном пространстве.
**Рис. 1.5. **Камера Foxeer Mini/Full tooth 2 1200TVL FOV
Камера содержит:
VCC - линия питания;
GND - линия земли;
VID - VID (Video In) используется для подключения видеосигнала
OSD - OSD (On-Screen Display) используется для подключения к OSD-контроллеру для отображения информации на экране FPV.
Vsen - Vsen (Voltage Sense) используется для подключения к OSD для отображения напряжения аккумулятора на экране FPV.
Видеопередатчик
TS5828 5,8G - это видеопередатчик, который используется в FPV-дронах для передачи видеосигнала с камеры дрона на очки пилота или экран FPV-монитора (Рис. 1.6). Он работает на частоте 5,8 ГГц и имеет мощность до 200 мВт, что обеспечивает надежную передачу видеосигнала на расстоянии до 1 км.
Видеопередатчик TS5828 5,8G необходим для того, чтобы пилот мог видеть от первого лица, что видит дрон, и управлять им от первого лица («глазами» дрона). Это особенно важно при выполнении сложных маневров или полетов в ограниченном пространстве.
**Рис. 1.6. **Видеопередатчик TS5828 5,8G
Видеопередатчик содержит:
GND - линия земли;
Audio - аудиовыход предназначен для подключения к аудиовходу внешнего устройства
Video - видеовыход предназначен для подключения к видеовходу внешнего устройства
GND - линия земли, предназначенная для сигнальной земли, которая используется для опорного уровня видеосигнала.
7 - 24V - используется для питания внешнего усилителя мощности (PA).
Микрофонный усилитель
MAX4466 - это микрофонный усилитель с низким уровнем шума и высоким коэффициентом усиления, предназначенный для использования в приложениях с электретными микрофонами. Он обеспечивает чистое и усиленное аудио, которое можно использовать в различных электронных устройствах.
Микрофонный усилитель MAX4466 необходим для усиления слабых сигналов от электретных микрофонов до уровня, пригодного для обработки и воспроизведения.
**Рис. 1.7. **Микрофонный усилитель MAX4466
Микрофонный содержит:
OUT - линия данных;
GND - линия земли;
VCC - линия питания. Рекомендуемое напряжение - 5В
Пульт управления
Пульт управления – это устройство, используемое для управления радиоуправляемыми моделями, такими как: дроны, самолеты, вертолеты и автомобили.
**Рис. 1.8. **Пульт управления FS-i6
Данный пульт управления FS-i6 преобразован и настроен специально под образовательные дроны.
Он имеет основные характеристики:
Количество каналов управления: 10 каналов позволяют управлять различными функциями и режимами работы модели.
Настройка каналов управления: назначение каждого канала настраивается из интерфейса пульта, можно настраивать управление под свои задачи и удобство.
Основные каналы управления: пульт обеспечивает управление четырьмя основными каналами креном, тангажем, рысканием и газом, которые необходимы для контроля непосредственного движения.
Дополнительные каналы управления: помимо основных каналов,
предоставляет 6 дополнительных, которые можно использовать для настройки различных режимов работы или для управления дополнительными функциями.
Для соединения пульта управления с моделью используется специальный радиоприемник.
Подключение пульта управления
Если передатчик медленно моргает красным, значит он не связан с пультом управления.
Для подключения пульта к передатчику:
Отключаем питание дрона. Отключаем пульт.
Зажимаем кнопку на передатчике и подаем питание на дрон, передатчик начинает мигать.
Зажимаем кнопку BIND на пульте управления и включаем его.
Если подключение прошло успешно, то передатчик начнет постоянно гореть красным, при этом на пульте управления не будет никакой индикации.
Всё отключаем и заново перезапускаем, если передатчик по-прежнему статично горит, то всё подключено, если нет, то требуется повторить шаги по подключению.
Подключение FPV очков
FPV дрон поддерживает управление через FPV очки (видео-шлем).
**Рис. 1.8. **FPV видео-очки
Можно использовать любые виды FPV очков для управления дроном от 1 лица. В качестве примера рассмотрим комплект FPV видео-очков (видео-шлем). Он не входит в состав образовательно комплекта. Далее рассматривается универсальный пример подключения очков.
Для подключения очков:
Включите очки (в данном случае, нажав на кнопку «Menu»).
Если вместо картинки появятся помехи, нажмите на кнопку автоматического поиска нужного канала (кнопка «Search») или найдите необходимый канал вручную (кнопка «CH+»).
После подключения можно пользоваться шлемом и управлять дроном от первого лица.