Beginnersgids voor FPV Quadcopter Drone Racing - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Als je dit artikel bent tegengekomen, ben je (hopelijk) geïnteresseerd in dit nieuwe fenomeen dat bekend staat als FPV-vliegen. De wereld van FPV is een wereld vol mogelijkheden en als je eenmaal voorbij het soms frustrerende proces van het bouwen/vliegen van een FPV-drone voor de eerste keer bent, wegen de voordelen ruimschoots op tegen deze frustraties. Dit korte artikel neemt de beginner mee door de belangrijkste aspecten van FPV-vliegen en een drone in het algemeen en geeft je een goede kennisbasis van waaruit je kunt bouwen (letterlijk …).

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op dronetrest.com en hier geplaatst met toestemming van de auteur (wie ben ik!)

Stap 1: Wat is FPV?

Dus eerst en vooral, FPV staat voor First-Person-View. Kortom, je zet een camera op een vliegende drone, je ontvangt de live feed van deze camera via een bril (of monitor) en je vliegt de drone via deze live feed. FPV biedt je de kans om je wereld vanuit een vogelperspectief te bekijken - het is een heel nieuw uitkijkpunt waar je gewoon geen genoeg van kunt krijgen! Behalve dat je een echte piloot bent, is dit de meest meeslepende vliegervaring die je zult tegenkomen en ik kan het niet meer promoten. Je voelt je alsof je fysiek in de drone zit, alsof je een vogel bent, die langs bomen racet en optreedt en door de lucht draait… hoewel je natuurlijk met je voeten stevig op de grond staat.

Er zijn drie hoofdtypen FPV-vliegen; freestyle, racen en fotografie, die elk hieronder worden uitgelegd.

FPV FreestyleDit is het type FPV dat je waarschijnlijk eerder bent tegengekomen als je een FPV hebt zien vliegen op YouTube. Het is vliegen zonder beperkingen van waar je moet vliegen; je kunt laag vliegen, je kunt hoog vliegen en je kunt elke nieuwe opwindende plek verkennen die je vindt. Dit is de arena waarin je trucs en salto's kunt uitvoeren en indruk kunt maken op alle toeschouwers met je vaardigheden! De freestylisten zijn de acrobaten van de dronewereld en stellen het niet op prijs om tegengehouden te worden door bijvoorbeeld racebanen, bomen of gebouwen… Freestyle draait om het vinden van de beste lijnen door en rond obstakels terwijl ze een paar salto's maken om er geweldig uit te zien voor YouTube videos.

FPV-racen

Geen prijzen voor het raden van deze - dit is waar een groep FPV-piloten samenkomt en met hun drones racet. Er zal een soort renbaan zijn met een mix van zowel natuurlijke als kunstmatige hindernissen (bijv. bomen, poorten en vlaggen). Wie als eerste klaar is, wint. Dit gaat niet per se alleen om snelheid en kracht, maar test echt je reflexen en wendbaarheid. Hier is grote precisie nodig…

Luchtfotografie

Nogmaals, dit is precies wat er op het blik staat - dit is de kunst van het maken van foto's en video's vanuit dat vogelperspectief waar we het eerder over hadden. De technologie die in drones wordt gebruikt, heeft deze gemakkelijke toegang tot de lucht mogelijk gemaakt en dus kunnen gewone mensen zoals jij en ik het prachtige landschap vanuit de hoogte in je opnemen. Het type drone en uitrusting dat bij dit soort vliegen wordt gebruikt, verschilt nogal van freestyle en racen. Hier gaat een soepele en gemakkelijke vlucht boven snelheid en behendigheid, aangezien vloeiende beelden essentieel zijn. Hiertoe worden cameragimbals gebruikt op een drone voor luchtfotografie, naast een hoogwaardige HD-camera om vloeiende video te geven. Dus dat is FPV vliegen in een notendop. Je hebt een drone, je plakt er een camera op en vliegt ermee door de live feed te bekijken. Eenvoudig. Nu, als je geïnteresseerd bent, ga ik verder met enkele van de meer technische onderdelen (maar niet te technisch!) van wat een drone vormt.

Stap 2: Hoe een drone (multirotor) werkt

Dit wordt een kort hoofdstuk over de 'wetenschap' achter een drone. Ten eerste is een 'drone' technisch gezien iets dat autonoom kan vliegen, maar het is een algemene term geworden voor alles wat elektronisch vliegt. In de FPV-hobby gebruiken we vaak het woord quadcopter, of ‘multirotor’. Een multirotor is een voertuig met meerdere ‘rotors’, d.w.z. motoren en de meest voorkomende die je in de lucht zult zien is een quadcopter – een multirotor met 4 motoren.

Dus hoe bestuur je een multirotor? Een multirotor heeft 4 controlepunten; rollen, stampen, gieren en duwen. Als je enige ervaring hebt met vliegtuigen/helikopters, weet je wat dit zijn, maar voor degenen die je niet hebt, is hier een eenvoudige oefening om ze onder de knie te krijgen. Houd je hand omhoog, palm naar beneden op de grond - je hand is nu de multirotor.

• Roll - wieg je hand heen en weer - dit is jouw rol.
• Pitch - kantel je hand op en neer - dit is je pitch.
• Yaw - houd je handpalm naar beneden gericht, draai je ha naar links en rechts - dit is je yaw.
• Thrust / Throttle - til je hand op en je hebt je stuwkracht.

U gebruikt deze 4 controlepunten in tandem met elkaar om uw multirotor in elke gewenste richting te laten gaan. Het vliegt vergelijkbaar met hoe een helikopter doet. Om vooruit te komen heb je een combinatie van pitch en stuwkracht nodig.

Als je een idee wilt krijgen van FPV-vliegen zonder het risico te lopen een drone te laten crashen, is een goede plek om te beginnen een FPV-vluchtsimulator.

FPV is niet alleen voor quadcopters. Het gebruik van quadcopters is verreweg de meest populaire manier om met FPV te vliegen, maar er zijn veel piloten met vaste vleugels die camera's bevestigen aan meer traditionele radiografisch bestuurbare vliegtuigen. Maar in deze gids zullen we de basis van FPV behandelen vanuit een quadcopterperspectief, aangezien de meeste mensen hiermee aan de slag gaan.

Stap 3: Zelf bouwen of kant-en-klaar kopen?

Nu heb ik deze vraag een eigen sectie gegeven omdat het een zeer belangrijke vraag is; ga je je eigen quadcopter bouwen of een kant-en-klare, Ready-To-Fly (RTF) FPV-quad kopen? Ik ga meteen zeggen dat ik bevooroordeeld ben om te bouwen - het is niet alleen erg leuk, je krijgt ook een geweldig gevoel van prestatie als je je eigen quad in de lucht laat vliegen. Dat wil niet zeggen dat het kopen van een RTF-kit verkeerd is - je kunt een aantal geweldige kits krijgen die fantastisch zullen presteren en ik weet zeker dat je blij zult zijn met je beslissing.

De kern van het probleem voor mij is dat je zult crashen - vele, vele malen. Sommige van deze crashes leiden niet tot iets rampzaligs en je hoeft maar een paar steunen te vervangen. Sommige van deze crashes (vooral als je moedig begint te worden!) zullen echter leiden tot meer ernstige schade. Mogelijk moet u een motor, de videozender of de vluchtcontroller van de quad zelf vervangen. In deze situaties, als u de machine niet zelf hebt gebouwd, weet u niet per se hoe u deze moet repareren. Het kan daarom zijn dat je een hele kit opnieuw moet kopen - dat kan heel snel duur worden. Als je het echter helemaal opnieuw hebt gebouwd, ken je de ins en outs van de quad en kun je daarom het probleem identificeren en vrij eenvoudig oplossen.

Dus mijn advies? Bouwen. Als je hier zin in hebt, ga ik nu verder met het opsommen van de anatomie van een drone en kun je beginnen met het opbouwen van die drone-kennis…

Stap 4: Anatomie van een FPV Racing Drone

Dus laten we wat in detail treden over wat een quadcopter-drone vormt. Alle belangrijke componenten van een typische FPV-drone worden getoond in de bovenstaande afbeelding.

Een FPV-drone kan worden onderverdeeld in drie hoofd'onderdelen'; het vluchtsysteem, het stroomsysteem en het FPV-systeem.

• Het vluchtsysteem bestaat uit de onderdelen die de quadcopter laten vliegen, zoals motoren en vluchtcontroller.
• Het voedingssysteem bestaat uit de onderdelen die uw drone van stroom voorzien, zoals de batterij en het stroomverdeelbord.
• Het FPV-systeem bestaat uit de onderdelen die worden gebruikt voor de videofeed, waaronder uw camera, videozender en bril.

We zullen elk van deze systemen in meer detail bespreken in de volgende stappen

Stap 5: Het kader

Allereerst moeten de drie systemen op een drone worden bevestigd aan iets, dat bekend staat als het frame. Dit is het skelet van de drone en geeft niet alleen de kracht van de multirotor als geheel, maar ook het uiteindelijke uiterlijk van de drone. Er zijn zoveel verschillende stijlen en variaties van multirotorframes die er zijn, het zou onmogelijk zijn om te tellen, maar ze hebben allemaal dezelfde algemene kenmerken. Ze willen allemaal zo sterk mogelijk zijn maar ook zo licht mogelijk (want dit is natuurlijk de beste combinatie). Dat is de reden waarom koolstofvezel vaak wordt gebruikt, omdat het over het algemeen sterk maar lichtgewicht is.

Frames zijn ook gecategoriseerd, maar hun grootte. Als ik de grootte van een frame zeg, bedoel ik de wielbasis die de diagonale lengte (in mm) is van het midden van een motor tot het midden van de motor direct diagonaal daarop. De meeste FPV-frames hebben een wielbasis van 220 mm en minder naarmate de technologie slimmer en kleiner wordt.

Verder lezen:Volledige gids voor het kopen van een FPV Quadcopter Frame

Stap 6: Het vluchtsysteem

Het vluchtsysteem bevat alles wat de multirotor nodig heeft om te vliegen. Dit omvat de vluchtcontroller, de motoren, de elektronische snelheidsregelaars (ESC's), de radio-ontvanger en de propellers.

De manier waarop het vluchtsysteem werkt is als volgt:

• Piloot beweegt de sticks op de RC-controller, dit wordt draadloos naar de ontvanger gestuurd
• De R / C-ontvanger stuurt de commando's van de pilootstick naar de vluchtcontroller
• De vluchtcontroller interpreteert deze commando's en berekent met welke snelheid elke motor moet bewegen en stuurt dit signaal naar de ESC
• De ESC zet dit signaal om in een spanning die het naar de motor stuurt
• De motor is wat stuwkracht produceert om de drone daadwerkelijk te verplaatsen

Dit proces gebeurt honderden keren per seconde. Laten we elk onderdeel in wat meer detail bekijken

Stap 7: De RC-controller en ontvanger

De radiocontroller is het apparaat dat de piloot met twee joysticks in zijn handen houdt en waarmee de drone wordt bestuurd. De radio-ontvanger is het kleine elektronische apparaat dat op de drone is geïnstalleerd (en is verbonden met de vluchtcontroller). De controller stuurt radiosignalen naar de ontvanger en de ontvanger geeft de informatie vervolgens door aan de vluchtcontroller. Er zijn veel opties als het gaat om het selecteren van uw R/C-controller en ontvanger. Op dit moment zijn de Frsky Taranis-radio's verreweg het populairst in de FPV-gemeenschap.

Stap 8: De vluchtcontroller

Zoals de naam al doet vermoeden, bestuurt dit apparaat de vlucht en kan dus worden gezien als het 'brein' van de drone. De vluchtcontroller haalt gegevens van twee ingangen en gebruikt deze om de multirotor stabiel te houden en de drone te sturen. Deze twee gegevensinvoer komt van ingebouwde sensoren op de vluchtcontroller en van de piloot via de RC-controller. De sensoren vertellen de vluchtcontroller dingen als de oriëntatie en hoogte, en de piloot vertelt de vluchtcontroller in welke richting ze willen dat de multirotor gaat.

Afhankelijk van hoe diep je wilt gaan, kun je ook je flight controller afstemmen en programmeren volgens je exacte specificaties - net zoals je zou doen met een raceauto. Zo haal je het allerbeste uit je drone.

Verder lezen:

Koopgids voor FPV Racing Flight Controller

Stap 9: De elektronische snelheidsregelaars (ESC's)

De ESC's zijn de componenten die de commando's van de vluchtcontroller opnemen en deze omzetten in stroom naar de motoren. De ESC vertelt de motor om sneller of langzamer te draaien, gegeven de instructies van de piloot. Elke motor heeft daarom een speciale ESC, aangezien elke motor op elk moment met een andere snelheid beweegt dan de andere.

Het type en de grootte van ESC dat geschikt is voor uw drone hangt af van het voedingssysteem dat u gebruikt en welke motoren u gebruikt.

Verder lezen

Waar u op moet letten bij het kopen van een ESC voor uw multirotor

Stap 10: De motoren

De motoren zijn de drijvende kracht van de multirotor en zorgen (samen met de propellers) voor de stuwkracht. Het belangrijkste om te weten in termen van FPV-dronemotoren is hoe motoren worden geclassificeerd.

Je hebt veel verschillende motoren van veel verschillende groottes, maar wat betekenen ze? Laten we als voorbeeld de ChaosFPV CF2205 2300Kv PRO-motor nemen. Dit is een 2205-motor met een KV-classificatie van 2300KV. Het nummer 2205 verwijst naar de afmetingen van de motor; de motor heeft een diameter van 22 mm en een statorhoogte van 5 mm. Hoe groter de motor (grotere statorhoogte), hoe sneller deze kan reageren, terwijl motoren met een grotere diameter u meer koppel en vermogen geven, maar langzamer reageren. De KV-classificatie wordt gedefinieerd als het aantal omwentelingen per minuut (RPM), per volt. Typisch lagere KV-motoren worden het best gebruikt met grotere props.

Verder lezen:

Borstelloze motoren – hoe ze werken en wat de cijfers betekenen

Stap 11: De propellers

De propellers zijn bevestigd aan de motoren en zorgen voor de benodigde stuwkracht. Er zijn veel verschillende soorten propellers op de markt, van uw traditionele 2-blads propellers tot de 5-blads propellers. Nogmaals, propellers worden op een standaard manier genoemd, b.v. 5x3x3. Dit betekent simpelweg dat je een 5 inch propeller hebt met een spoed van 3 inch en dat er 3 bladen zijn.

Stap 12: Het voedingssysteem

Het voedingssysteem van een drone bestaat uit de onderdelen die stroom leveren en de stroom naar alle elektronica leiden. In een typische FPV-quadcopter zijn er slechts twee componenten, een stroomverdeelbord (PDB) en de batterij.

Het PDBThe-stroomverdeelbord neemt eenvoudig de stroom van de batterij en verdeelt deze naar de relevante bronnen. In de eenvoudigste vorm is het een apart bord waarop je de batterij aansluit en waarop je de andere componenten van het vluchtsysteem (zoals ESC's) aansluit. Soms bevat een PDB ook enkele spanningsregelaars die een consistente 5V- of 12V-uitgang leveren om sommige van uw andere elektronica van stroom te voorzien. Je zult ook merken dat vluchtcontrollers ook een ingebouwde PDB hebben, wat betekent dat je de batterij (en ESC's) rechtstreeks op de vluchtcontroller aansluit. Kijk voor meer informatie op

De batterij

Nu komen we bij het onderdeel dat de stroom levert aan uw multirotor - de batterij. Drones worden over het algemeen aangedreven door lithium-polymeer (LiPo) batterijen die uit meerdere ‘cellen’ bestaan. Elke cel heeft een spanning van 3,7 V en door meer cellen toe te voegen, voeg je meer spanning toe. Een batterij met 3 cellen (aangeduid als 3S) heeft bijvoorbeeld een spanning van 11,1 V. Zoals vermeld in het gedeelte 'Motoren', is de snelheid waarmee de motor draait direct gecorreleerd aan de geleverde spanning. Dus om je motor sneller te laten draaien, heb je meer spanning nodig. Je kunt helaas niet zomaar een batterij van 10 cellen op je drone slaan om hem sneller te laten gaan - er is altijd een goede balans tussen gewicht en vermogen bij het kiezen van de juiste batterij voor jou.

Verder lezen: LiPo-batterijen - Hoe u de beste batterij voor uw drone kiest.

Stap 13: Het FPV-systeem

Het FPV-systeem bestaat uit een camera, een videozender die de videofeed terugzendt naar uw videobril op de grond. Om het FPV-systeem te begrijpen, is de gemakkelijkste analogie om na te denken over hoe televisie werkt, aangezien het vrijwel hetzelfde is, alleen op een veel kleinere schaal. Je drone heeft een camera die een video vastlegt. Dit signaal wordt naar een videozender gestuurd, die draadloos een signaal uitzendt (zoals een televisiestudio zou doen). De FPV-bril op uw quadcopter is als een televisietoestel dat het signaal oppikt. Maar om specifiek te zijn, de video-ontvanger zal het signaal oppikken en op het scherm in de bril weergeven. De meeste FPV-brillen hebben een geïntegreerde video-ontvanger, of hebben de mogelijkheid om er een aan te sluiten via een modulecompartiment.

De FPV-camera

De FPV-camera is misschien wel het belangrijkste onderdeel van elke FPV-drone, omdat het het apparaat is waarmee u naar uw FPV-platform wordt getransporteerd. FPV-camera's zijn begonnen als CCTV-camera's, maar naarmate de hobby is gevorderd, maken veel fabrikanten aangepaste camera's die speciaal zijn ontworpen voor FPV. Dit betekent dat FPV-camera's zijn ontworpen om de laagst mogelijke latentie te hebben (de tijd die nodig is om een frame vast te leggen en naar u terug te sturen). De meeste FPV-camera's bieden echter GEEN HD-uitvoer, omdat dit de latentie van de feed verhoogt, wat rampzalig is voor FPV-vliegen. Wanneer u met een snelheid van 80 mph + reist, maakt elke milliseconde latentie een verschil.

Stap 14: De videozender (VTX)

Zonder videozender aangesloten op uw camera is de camera volkomen nutteloos. Dit is het onderdeel dat de videofeed van de camera draadloos terugstuurt naar je FPV-bril op de grond.

FPV VTX's zijn er in verschillende maten, vermogens en functies, maar ze worden voornamelijk gecategoriseerd in termen van hun zendvermogen (in milliwatt, mW). De twee belangrijkste vermogens zijn 25mW- en 200mW-zenders - 200mW komt het meest voor bij FPV-vliegen.

Houd er ook rekening mee dat er enkele voorschriften zijn over hoeveel stroom u met uw FPV-zender kunt gebruiken. Binnen de EU is het maximale vermogen dat je legaal mag gebruiken 25mW. Als u hier een hoger zendvermogen over wilt gebruiken, heeft u hiervoor toestemming nodig.

Verder lezen: alles wat u moet weten over FPV-videozenders

FPV-antennegids

Stap 15: De FPV-bril

Je bekijkt de live videofeed van je drone met een FPG-bril. Technisch gezien ontvangt een video-ontvanger het signaal en het scherm in de bril geeft het weer. Maar tegenwoordig is een FPV-ontvanger ingebouwd in, of klemt deze op zowat elke FPV-bril, dus we beschouwen dit meestal als één ding.

De live videofeed wordt weergegeven op een klein scherm in de bril en, net als virtual reality, zie je wat de camera ziet en word je de lucht in getransporteerd! Net als bij elk ander onderdeel in multirotor-bouw, zijn er veel verschillende soorten, stijlen en merken FPV-brillen. Als je het geld hebt, kun je kiezen voor een echt high-end paar met briljante schermkwaliteit, dubbele ontvangers voor betere ontvangst en speciale functies zoals DVR-mogelijkheden (wat betekent dat je kunt opnemen wat je ziet). U kunt echter ook voor niet zo veel geld een zeer solide bril in handen krijgen die het werk uitstekend zal doen voor een beginner.

Verder lezen: Koopgids voor FPV Goggle

Stap 16: Samenvattend

FPV-vliegen is daarom gewoon het vliegen met uw FPV-drone met een camera bevestigd terwijl u de livebeelden bekijkt en uw drone dienovereenkomstig bestuurt. Je kunt alleen aan deze activiteit deelnemen (als je een beginner bent, is het aan te raden om met een ervaringspiloot op pad te gaan) of in een groep. Je kunt je eigen racebaan uitzetten en tegen elkaar racen om te zien wie de ultieme FPV-piloot is. Het geeft je een heel andere kijk op de wereld om je heen en stelt je in staat een nieuwe vaardigheid te ontwikkelen terwijl je jezelf onderdompelt in een geweldige ervaring.