Автор каналу FPV Geek поставив собі дивне, на перший погляд, завдання: наскільки маленьким можна зробити цифровий FPV-дрон, не втративши при цьому якість картинки. Зазвичай для подібних кадрів використовують п’ятидюймові дрони з екшн-камерами — але тут ставка була зроблена на протилежне: мінімум ваги, мінімум розміру, максимум інженерних головоломок.
Не має жодного практичного сенсу зменшувати дрон ще більше. Просто хотілося перевірити, наскільки маленьким його взагалі можна зробити — настільки, щоб він поміщався в кишеню.
Полювання за найменшими деталямиЩоб зібрати такий апарат, знадобилися справді мікроскопічні компоненти: міні-політний контролер, найменші безколекторні мотори з доступних на ринку, найкомпактніша система відео 4K, невеликий високовольтний LiPo-акумулятор і набір мініатюрних пропелерів. Частину деталей — мотори, контролер і пропелери — надав виробник Mepsking, тож проєкт вийшов не суто самостійним, а частково партнерським.
Робота почалася зі стандартного, здавалося б, підходу: заміряти всі компоненти, накидати ескіз від руки, а потім перенести деталі у Fusion 360,
будуючи раму навколо них. Але далі почалося найцікавіше.
Щоб зробити дрон ще компактнішим, мотори довелося присунути впритул. І тут виявилась проблема: у звичайному розташуванні вони гнали повітряний потік прямо в плату, а не вниз, як належить. Рішенням стала конфігурація «pusher» — мотори розвернули на 180 градусів, і повітря нарешті пішло в правильному напрямку.
Далі народилась ідея «сендвіч»-компоновки: відеопередавач зверху, політний контролер знизу, а рама затиснута між ними на двох гвинтах. Але тут виринула нова, ще більш підступна проблема — куди подіти акумулятор, найбільш громіздкий елемент усієї конструкції.
- Батарея знизу — заважає пропелерам
- Батарея зверху — зсуває центр ваги, і дрон стає нестабільним
Пропелери, що торкаються одне одногоАвтор пішов у мінімалізмі до крайнощів — мотори зблизили настільки, що пропелери фізично почали торкатися одне одного під час обертання.
Це, звісно, створило нову проблему: без синхронізації, як у тандемних гелікоптерах, мотори просто заважали б одне одному. Рішення вийшло дещо саморобним, але робочим — під два з чотирьох моторів побудували невелику «платформу», щоб рознести їх по висоті і уникнути зіткнення лопатей.
Наскільки маленькі вийшли мотори? Порівняння з класичним мотором 2207 з п’ятидюймового FPV-дрона вражає — різниця у вазі колосальна. При цьому крихітні двигуни розкручуються приблизно до 130 000 обертів на хвилину, що навіть важко уявити для такого розміру.
Тест пропелерів у власній лабораторіїОскільки готового рішення щодо оптимальних пропелерів не існувало, автор перебрав варіанти від Gemfan, Mepsking та HQProp — з різним кроком і кількістю лопатей. Для чесного порівняння він побудував саморобний тестовий стенд із датчиком навантаження на базі ESP32, а результати тяги виводив у власноруч написаному додатку.
Переможець знайшовся — пропелери з максимальною тягою, хоча й з найбільшим споживанням струму. Компроміс, як завжди, неминучий.
Перший політ: більше запитань, ніж відповідей
Коли дійшло до першої серйозної збірки, головна інтрига полягала в одному: чи взагалі полетить ця конструкція? Перші спроби зльоту виявились невдалими — дрон просто не піднімався як слід. Але коли він нарешті відірвався від землі, автор почув дещо тривожне — двигуни видавали дивний, «плаваючий» звук.
Проблему довелось діагностувати через чорну скриньку політного контролера — маленький чип, що записує все: позицію, напругу, обороти моторів. Саме за цими логами і відбувається тонке налаштування дрона: коригування фільтрів акселерометра (щоб контролер реагував на реальний рух, а не на вібрацію) та налаштування PID-регулятора, який відповідає за те, наскільки різко апарат реагує на нахили та команди зі стіка.
Окрема головна біль — сам запуск. Через компактну конструкцію дрон не має нормальної опори і фактично «сидить» на власних пропелерах. У момент розкрутки моторів це призводило до неконтрольованого зльоту.
- Стандартну стартову платформу використати не вдалося — конструкція знизу цього не дозволяла
- Спроба «toss launch» (запуск кидком з руки) — довелося вимкнути PID на холостому ході, щоб дрон не «істерив» під час армування
- Кидковий запуск у приміщенні виявився майже неможливим через брак простору
- Врешті найкращим рішенням став швидкий зліт з рівної гладкої поверхні
п’ятидюймовий дрон проти кишеньковогоНайнеочікуванішим став тест на витривалість — зіткнення саморобного малюка з великим п’ятидюймовим дроном та DJI O4. Результат здивував навіть самого автора: постраждав лише гумовий буфер і трохи погнувся пропелер, тоді як надрукована на 3D-принтері рама залишилась цілою. Тест на міцність можна вважати пройденим.
Коли ідея зменшити FPV-дрон до мінімуму тільки народилась, автор чесно зізнається — він не вірив, що апарат взагалі буде керованим. Очікував нестабільний, ледь контрольований політ у найкращому випадку. Але після ретельного тюнінгу дрон літає впевнено, і головне — він таки вміщається в кишеню. Нехай і не той варіант, який хочеться брати із собою в похід, але точно менший за все, що можна купити готовим у магазині.
За словами автора, потенціал для подальшої мініатюризації ще є — щоправда, ціною продуктивності. Але це, каже він, уже тема для окремого відео.
Запис Ентузіаст зібрав міцний найменший у світі FPV-дрон: витримав зіткнення з DJI O4 спершу з'явиться на ProstoMob.
