F330四轴飞行器制作教程

UAV-jack

创作声明:初次创作，也是初次做四轴，仅仅是把个人经验分享出来，知乎有很多大神，望各位指教，有很多不完善的地方，望指出，希望能创作出完整的四轴制作教程。文章中图片的引用，有的是引用店家商铺图片，有的是个人所摄图片，有的是魔豆网的图片，引用如有不妥，望请指正。
F330四轴飞行器制作教程
一．F330机型选择以及所需的器材工具
1. 机型选择
F330机型是本教程的基础，F330指机架中两个对称力臂间距离为33cm的四轴飞行器型号，另外四轴飞行器一般有两种结构，即十字型结构和X型结构，本次所介绍的是X型结构的F330四轴飞行器，如下图




2. 器材工具
器材设备分为动力控制类和负载功能类两种，动力控制类是四轴要飞起来必须要的器材，包括机架、电机、螺旋桨、电池、飞控、遥控器等，负载功能类是根据实际需要配置的器材，如图传、云台、摄像头等。本实例主要是学习四轴飞行器的安装调试过程，所以以动力控制类的器材为主。
注意：以下所推荐的器材，并不是表示是最好的，在了解了每个器材的用途后，你完全可以根据实际情况选择其它的更适合自己的器材。
F330机架：
淘宝上买整套F330机架，包括四个力臂、一个上中心板、一个下中心板、一副支撑架以及相应螺丝，另外如果觉得螺丝拧的不够紧，可以买一些螺丝胶，在上螺丝时加入一些螺丝胶，但是对于新手不建议这样做，一旦上了螺丝胶，之后遇到故障，拆卸下来维修较为麻烦。买的散架，可按照下图组装：


无刷电机：
直流电机一般分为有刷电机和无刷电机，有刷电机就是常见的电动马达，如果做小四轴飞行器，一般会选择有刷空心杯电机，有刷电机一般不区分正反转，一般用正反相的PWM波控制正反转，但是有刷空心杯电机是分正反转，网上一般会卖一对空心杯电机，包括正反转两种。无刷电机较为复杂，但是正反转控制简单，无刷电机有三根线，称之为三相线，之后介绍的电调也有三相线，任意调换电机与电调连接的其中两条线，即可改变正反转。
无刷电机输出正弦波，检验无刷电机好坏，有条件的话，可以将电机三相线中的两根接上示波器，无需给电机上电，只需用手转动电机转子，查看示波器是否有正弦波。楼主的电机曾因为劣质电调问题，使得电机出现冒烟现象，以为电机坏了，后来用此法检验了冒烟电机，发现仍能输出正弦波，然后就继续使用了此电机。如图：




                                            图四. 无刷电机输出波形


图五. 无刷电机
图五楼主买的是新西达A2212 1400kv的电机，带有香蕉头公头（方便连电调），A是新西达品牌名缩写，22指电机转子直径22mm,12指电机转子高度12mm,1400kv指电压每升高1v，转速增加1400转。一般kv值越大，与之匹配的桨叶尺寸越小，大kv值配小桨叶，小kv值配大桨叶。新西达A2212 1400kv电机一般可选择8045、8050、9050桨叶，楼主本次选用的是8050桨叶。当然有条件的，可以买朗宇朗宇V系列V2212 KV1400等质量高的电机。
桨叶：
楼主买的是8050桨叶，桨叶是区分正反桨叶的，买的时候都是正反桨叶为一对出售的，故需要买至少两对桨叶，建议多买几对，因为在之后的飞行试验中，操作有误，易造成桨叶损坏。
另外，就是关于正反桨叶的区分，这一点很重要。不同的商家区分正反桨叶的方法可能不一样，因此买的时候，一定询问商家正反桨叶的区分方法，如果商家说桨叶上有字，通过此来区分，那恭喜你了，不用费劲就区分了正反桨叶。
楼主在这一方面被商家坑过，用了一个搞笑的方法区分的，下面会介绍，但是此方法也有一定危险性，用此法时请注意。




图六. 一对8050正反桨叶（表面无字）
区分正反桨叶：
其实区分正反桨叶目的是配合四轴飞行器四个电机的转向，下面会具体介绍。无论哪种区分方法，都是为了将桨叶装上电机后，是产生向下吹动的风，这样才会产生向上的推力。而一般正转电机配反桨，反转电机配正桨。
方法一：
用桨叶迎风面区分正反桨：螺旋桨横着放，桨叶有字的一面向上，右边桨叶的迎风面在后面的是正桨，右边桨叶的迎风面在前面的是反桨。




图七




图八
方法二：
用桨叶上刻字来区分正反桨：桨叶上刻有螺旋桨型号规格字样，如10X5.5MR，另外一个螺旋桨的刻字是：10X5.5MRP，多个P字的螺旋桨是反桨。螺旋桨生产厂家不同，用刻字来区分正桨反桨的方式也不一样，有些是以CCW和CW来区分，有些是以L和R来区分。用这种方式一定要问清楚卖家如何区分，并再用迎风面的方式检查一次。
方法三：
此方法较为危险，请慎用。由于前两种方法都不适用，主要是桨叶无文字标注，故想到以下方法。虽然说一般正转电机配反桨，反转电机配正桨。但是有时候这样做，装上桨叶的电机也不一定产生向下的风，故此法也可进一步验证是否能产生向下的风。



图九. 正反桨叶判断
器材：电钻一个、如图所示的梅花起子一个（或其他能如图连接桨叶与电钻的东西）以及若干填充物（由于桨叶连接孔直径大于起子直径，故需要一些填充物来较为紧密连接起子与桨叶，注意不能连接死，螺旋桨一定程度上还能上下活动）。
操作：
1. 电钻调到顺时针转后，断电，按图中所示安装桨叶到钻头上，锁紧钻头（一定要锁紧，否则高速旋转中飞出来可不是闹着玩的），上电，给电钻增速。
若桨叶能够由下向上运动，则说明此桨叶在电机正转情况下，才产生向下的风，断电，拆下桨叶，在桨叶上用标签纸标注“顺下”，贴在桨叶表面，之后四轴进入试飞阶段，确认安装无误后，撕下标签纸，再试飞。
若桨叶不运动，用纸条在扇叶上方测试，纸条被吹动，则也许产生的是向上的风，断电，进入步骤2.
注意：此过程中禁止用手触碰旋转中的桨叶，桨叶离头部尽量远，保持安全，做好安全措施。
2. 电钻调到逆时针转后，上电，给电钻增速。
若桨叶能够由下向上运动，则说明此桨叶在电机反转情况下，才产生向下的风，断电，拆下桨叶，在桨叶上用标签纸标注“逆下”，贴在桨叶表面，之后四轴进入试飞阶段，确认安装无误后，撕下标签纸，再试飞。
注意：此过程中禁止用手触碰旋转中的桨叶，桨叶离头部尽量远，保持安全，做好安全措施。
重复1和2步骤判断其他桨叶。如下图：




图十. 桨叶判断
电调：
根据新西达A2212 1400kv电机力效表，8050桨在3S（3S指三块串联的锂电池，一块锂电池3.7V,故3S是11.1V）电压下最大电流是14.4A，电调要选择持续电流20A以上的，故需要30A的电调四个，电调有标30A字样，这里特别说明，有条件的话，推荐买好的电调。




图十一. 新西达30A电调
注：买来的电调需要校准，楼主买的是带有香蕉头母头以及带XT-6公头的电调。关于信号线的判断也可以将电调上电，之后用万用表测电压，表笔任意接三根线中的两根，有5v电压输出的，则是GND和5V线，另一根是信号线，至于谁是5V线，则根据电压值的正负来区分。
校准方法如下：
1.MC6遥控器对码：
由于校准电调需要遥控器，故先插入遥控器的讲解，楼主买的是MC6遥控器，MC6是一款价格便宜，性价比较好的遥控器，比较适合初学者。但使用前遥控器与接收器需要对码才能使用。一次对码成功，此后无需再对码。




图十二. 接收机与对码线
步骤：
1.关闭发射机（遥控器）和接收机电源。
2.把黑色“对码线”插头连接到接收机的 ”ID ”接口。
3.给接收机供5V电源,5v pin接5v正极，GND接负极。
4.此时需要注意的是，接收机 LED 将有一个持续闪烁绿灯。
5.将遥控器油门摇杆调到最低的位置，然后打开遥控端。
6.当接收机的绿色 LED 灯常亮，此时接收机已对好频。
7.从接收器拆下对码线插头。
8.首次对码后，下次通电无需再对码。
2.校准步骤：




图十三. 校准连接图
1.如图所示连接电池 电机 电调 接收机，其中信号线接入接收机第三通道。
2.遥控上电（此时油门打到最高）
3.接收机上电，听到滴滴两声后，立刻将油门遥杆打到最低，再听到滴滴声直至结束后，一个电调校准完毕。
4.缓慢推动油门，电机随之转动，则确定电调校准完毕。
5.重复上述步骤，校准其他电调。
电池：

楼主选择的是3S的花牌锂电池INFI2200MAH30C，2200MAH是电池容量，30C是放电能力，电池的品牌很多，同一个容量的电池价格差别挺大的。电池真是一分钱一分货，好的电池容量真实，充放次数多，寿命长。如下图：




图十四. 2200mAh 30C锂电池
平衡充：
楼主买的是B6平衡充，平衡充有条件的可以买质量好的，如下图：





图十五. B6平衡充

飞控板：

楼主买的是淘宝商家的STM32F407匿名飞控板，板载资源较为丰富，如下图：




图十六. 匿名STM32F407飞控板
遥控器：

楼主买的是MC6B遥控器，如下图：


图十七. MC6B遥控器

注：关于飞行操作中遥控器的使用后面将会介绍。
二．材料以及工具

材料：
1. 电源主线，买的是一对XT60公母头连接线





图十八. XT60公母连接线
2. 魔术贴扎带，用于固定电池。




图十九. 魔术贴扎带
3.尼龙扎带，用于固定飞控板、 电调 、接收机等。




图二十. 尼龙扎带
4. 电烙铁及焊锡



图二十一
5.其它




图二十二
三．组装





1）飞控板采用5V供电，任意一个5V与GND空闲的插针都相通、都可以作为供电口。，虽然电调可以供电，但是有条件最好不要选择电调供电，一般是飞行器电池通过5V降压模块给飞控板供电。
2）电调按照下图中的顺序。定义机头为正前方，按照图中的方向，组装桨叶和机臂，主控板安装在机架上时，板上白色箭头为指向机头，电机1与飞控板PWM1接，以此类推。




下图是电调连接方法：





之后进行机架组装，前面已经介绍，这里不再描述机架组装，在保证转向正确的前提下，如果电机的旋转方向要是不对，电调的三相接线任意两相对换可改变电机转向。正转电机接反桨叶，反转电机接正桨叶，前面已经介绍，此处不再描述。
3）接收机，将通道按顺序将信号线接入板上的接口IN1~IN8（有几个通道就接几路），另外，接收机需要5V供电，板上任意的GND和5V都可以给接收机供电。只需给接收机接一对GND和5V。








4）其它接口外设
USART2：上位机串口，有数传则可接匿名数传
SWD下载口：支持4线SWD下载的下载器都可以对飞控板进行下载
PPM：板上有两个IN1，其中一个为预留PPM而用，实际程序店家并未撰写。
3．飞行操作

特别提示：由于飞行器具有较高的危险性，请在空旷无人地带进行飞行。新手请多加练习。
板上的RGB指示灯
青色闪烁：锁定状态
粉色常亮：校准状态（只有在锁定状态才能进入校准）
蓝色闪烁：解锁状态，正常飞行模式
绿色闪烁：定高模式
操作步骤
1、将机头朝向正前方，水平静止上电。每次上电飞控会自动进行水平标定，如果无法上电保持水平静止，请用连上匿名上位机，利用数传或者USB转串口进行在线校准(USB不支持在线校准)。
（闲此种做法不好的买家，可以更改程序，注释掉上电校准，校准完自动保存到AT24C02）
2、解锁，油门摇杆往右下角掰.
3、正常模式下，轻推摇杆，配合方向控制即可进行稳定飞行操控。
4、定高模式下，拨动AUX1（通道5），看到RGB指示灯变成绿色即进入定高模式。进入定高模式后，分为三个情况
1）定高，油门摇杆居中
2）上升，油门摇杆上拨
3）下降，油门摇杆下拨
退出定高时，请把握好油门。
5、锁定，油门摇杆往左下角掰，锁定飞行器，将在任何情况下停止飞行。
6、失控保护，一旦失控将进入自动降落模式。
四.其它关于飞行器的操作

4.1关于电调的校准

前面已经介绍过电调校准，但是接收机以及遥控上电后，仍然有以下现象时电调需要校准：
n 一上电就转、转转停停、异常快速旋转
n 凡出现响声异常（如不断滴滴滴滴）
n 转速不同步
校准步奏（请严格按照以下步骤逐一对每个电调进行校准）：
1校准前准备
Ø 将飞控的电调接线全部拔掉防止电机意外旋转。
Ø 接收机拔掉信号线，留下供电接线，并断电。
Ø 将遥控电源关掉，油门遥杆打到最高。
2开始校准
1）将要校准的电调插入接收机接线口的通道3
   2）遥控上电（此时油门打到最高）
3）接收机上电，听到响声结束后，将油门遥杆打到最低，再听到响声后，一个电调校准完毕。
5、常见问题

5.1飞行时旋转

1）疯狂旋转： 首先保证电机四个转向正确的前提下，然后调整AB（正反桨叶）桨叶，使桨叶风向下吹。
2）缓慢旋转：没有保持静止校准
5.2 不能解锁

保证各个通道接线正确，对应几个摇杆的值都要保证在1000-2000的变化。遥控解锁是根据油门摇杆最低值（THR值）和偏航摇杆最高值（YAW值）进行判断。对着上位机查看摇杆值，保证油门小于1050 （油门微调按键调） 偏航角大于1800（偏航按键微调），如果做不到，就是遥控有问题。






5.3 不能锁定

保证各个通道接线正确，对应几个摇杆的值都要保证在1000-2000的变化。如果经过5.2步骤后，各相应值达到要求，但是油门往左下角掰动，仍然无法锁定，则需要拨动遥控器最左上角量程开关即可。



5.4 飞行过程老往一边倾斜

可能原因：上电时没有保持水平、摇杆值不对。大四轴比较重的，刚起飞不太稳很正常，可使用较大的油门直接起飞。
第一步：确认ROLL和PITCH遥杆值处于中值1500，没有请使用按键微调





第二步 完成第一步后如果还有偏移，使用遥控微调按键继续调整，比如往左边飞，就按右边的微调按键。
第三步 保持水平静止，上电起飞。

zxgcz888

stm32的程序是怎么解决的？

Love7

5.2那个软件叫啥了