Construa Seu Próprio Drone FPV: Guia Passo a Passo de Especialista

O que é um Drone?

Definição de Drone

Um drone é uma aeronave não tripulada ou um robô voador e é oficialmente conhecido como veículos aéreos não tripulados (VANTs). Drones têm controlador baseado em solo que controla e se comunica remotamente com a aeronave.

Embora a opção mais fácil seja comprar qualquer um dos drones comercialmente disponíveis, como bind n fly (BNF) ou ready to fly (RTF), o aventureiro entusiasta de tecnologia preferiria construir um drone de visão em primeira pessoa ou FPV do zero.

A propósito, você não precisa ser engenheiro ou estudante de engenharia para construir um drone (embora seja uma grande vantagem). Todos os fãs de drone DIY podem, de fato, desfrutar da emoção de montar seus drones desde que sejam pacientes o suficiente para seguir instruções corretas.

A essência deste guia vai além de obter um kit de drone e soldar partes pré-montadas. Em vez disso, é para engenheiros, designers e fãs de drone DIY que genuinamente querem aprender as várias partes para construir um drone, como escolher essas partes e os passos exatos para reunir todas as partes em um drone funcional que realmente voe.

Tenha em mente que aprender a construir um drone DIY não é a coisa mais fácil do mundo. Então, não importa quão simples as instruções possam parecer, a verdade é que vai levar algum trabalho sério, mas a satisfação final faz tudo valer o esforço.

Agora, vamos olhar brevemente os diferentes tipos de drones.

Tipos de Drones

É importante saber que existe mais de um tipo de drone, assim como há várias categorizações (como design, propósito, tamanho e outros). Mas vamos restringir nosso escopo ao design de drones de consumo. Estes incluem:

Drones Helicóptero de Rotor Único:

Estes tipos de drones também são conhecidos como drones heli. Eles dependem de apenas um rotor para permanecer no ar (até o nome diz!).

Drones Multi-Rotor:

Estes são drones com um corpo central e mais de um rotor que alimentam as hélices. Aqui está uma dica profissional: drones multi-rotor são sua melhor aposta se você quer ter "olhos no céu". É difícil argumentar com um drone multi-rotor quando se trata de fotografia aérea porque eles dão ótimo controle sobre enquadramento e posição. Os tipos mais comuns de drones multi-rotor são aqueles com quatro rotores (quadricóptero). Outros incluem tricóptero (três rotores), hexacóptero (seis rotores) e octocóptero (oito rotores).

Drones Selfie:

Estes são essencialmente drones pequenos com uma câmera de boa qualidade com reconhecimento facial para tirar selfies. Operar um drone selfie geralmente é feito a partir de aplicativos móveis baixados em um smartphone. Alguns exemplos incluem DJI Spark, DJI Mavic Pro, Skye Drone e JJRC H37 Elfie drone.

Drones de Corrida:

Estes são drones FPV usados em competições de corrida similares a uma corrida de carro, exceto, claro, esta corrida é no ar. Cada participante usa um display montado na cabeça que mostra streams de feed ao vivo enquanto controlam o drone equipado com câmera. Drones de corrida de boa qualidade incluem Walkera F210 3D, Eachine Wizard X220S, Holy Stone HS230 e ARRIS X-Speed 280 V2.

Ferramentas Básicas Necessárias para Construir Drone

Seja você apenas montando partes já montadas ou construindo do zero, você precisará de algumas ferramentas básicas. Além disso, essas ferramentas são úteis quando você precisa reparar seu drone após uma queda.

Aqui estão algumas das ferramentas essenciais que você precisará para construir (e reparar) seu drone DIY.

Ferro de Solda:

Você precisará de um ferro de solda para unir dois fios, e também montar pedaços e partes das peças do drone.

Fitas:

Estas servirão como o isolante necessário entre conectores para evitar curto-circuitos e queda do seu drone. As opções incluem fitas dupla-face, fitas elétricas e fitas Kapton.

Abracadeiras (Zip ties):

Abracadeiras são simples, mas necessárias para construir um drone com sucesso. ESCs e outro hardware são mais fáceis de fixar ao quadro usando abracadeiras.

Velcro:

Uma tira de Velcro será útil quando você precisar prender a bateria ao quadro.

Multímetro:

Você precisará desta ferramenta para diagnosticar problemas elétricos e detectar tensão nas diferentes partes elétricas. Um multímetro é uma ferramenta essencial se seu drone deve funcionar corretamente.

Ferramentas Manuais (Chaves hexagonais, Chave de porca / Chave inglesa, Alicates):

Estas são ferramentas necessárias para fixar, modificar e desmontar os diferentes componentes do seu drone. É pura perda de tempo tentar construir um drone DIY sem estas ferramentas.

Isqueiro / Pistola de Ar Quente:

Uma pistola de ar quente é uma boa opção, mas pode não ser tão necessária para aplicar calor em termorretráteis ao redor dos fios. Um isqueiro simples fará o trabalho bem também.

Paradores de Fumaça (Smoke Stoppers):

Estes são muito úteis para prevenir danos que podem ocorrer em caso de qualquer curto-circuito. Se houver excesso de corrente, a lâmpada no parador de fumaça queimará em vez de causar dano ao seu drone.

Pinças:

Você precisará destas para mover fios pequenos e minúsculos componentes elétricos. Quanto maior o comprimento das pinças, mais fácil é acessar fios, componentes e botões que podem ser um pouco complicados.

Peças Básicas do Drone

Os componentes e acessórios que você precisa dependem do tipo de drone que você quer construir e a função que você quer que ele execute. No entanto, aqui estão as peças básicas para construir quase qualquer tipo de drone.

1. Quadro (Frame):

Tudo no seu drone repousa no quadro. Você pode construir um você mesmo ou comprar um. Escolha um quadro que se adapte ao tamanho ideal do seu drone e lembre-se que os braços devem corresponder ao número de motores que você quer usar. Por exemplo, compre um quadro com quatro braços se você quer construir um quadricóptero.

2. Baterias:

Dê consideração cuidadosa ao tipo e capacidade da bateria que você quer usar. Uma Bateria de Polímero de Lítio (Li-Po) é a escolha preferida por causa de sua alta capacidade e saída.

3. Monitor de bateria:

Drone pode voar sem monitor de bateria, mas monitores podem avisar você cedo sobre níveis de bateria, tornando-os bastante úteis. Você não quer seu drone ficando sem suco sobre um lago!

4. Câmera FPV:

Você precisará de uma câmera para fazer gravações durante o voo ou tirar fotos aéreas. As melhores câmeras de drone são tipos de qualidade 4K. Um gimbal também pode ser útil se você estiver usando um drone com câmera.

5. Conectores:

Você precisa de conectores de 4,5 mm para soldar o PDB e conectores de 3,5 mm para os ESCs e motores.

6. Controlador:

Este é o cérebro do seu drone. O controlador de voo é o hub para todo o hardware do seu drone, significando que distribui energia para todos os componentes e controla os motores simultaneamente. Certifique-se de escolher um com giroscópio e acelerômetro.

7. Controle Eletrônico de Velocidade (ESC):

O número de ESCs a usar depende de quantos braços seu drone terá. Note que você não precisa de ESC se estiver usando motores com escovas.

8. Motores:

O número de motores que você precisa depende se você quer um drone de rotor único ou multi-rotor. No entanto, a principal coisa a notar sobre motores é o tipo. Existem dois tipos principais, a saber, motores com escovas e sem escovas (brushless). Um motor brushless é a escolha preferida para drones DIY porque é leve na bateria do drone e dura mais. Motores com escovas são mais baratos, porém, e são mais adequados para drones prontos para voar. A desvantagem é que eles desgastam e quebram mais rápido que as opções brushless.

9. Base de montagem:

Isto reduzirá as vibrações durante o voo, e é particularmente útil se você quer que seu drone DIY tire fotos ou grave vídeos.

10. Placas de distribuição de energia (PDB):

Este é o hardware que conecta seus principais componentes elétricos, como conector de bateria e ESCs.

11. Hélices:

Escolha hélices que correspondam ao quadro do seu drone. Embora você possa construir um quadro usando madeira, você não encontrará hélices de madeira. Mas certifique-se de escolher hélices com materiais de qualidade que sejam um bom ajuste para seu drone.

12. Transmissor e receptor RC:

O transmissor é o que você segura como piloto, enquanto o receptor RC permanece no drone para receber comandos de você, o piloto. O dispositivo conecta no controlador de voo. Escolha um controlador RC com cerca de cinco a seis canais. Os canais de throttle, pitch, roll e yaw ocuparão automaticamente quatro canais, deixando você com dois canais extras que você pode usar para outros controles.

13. Chave USB:

Se você quer um drone que tire fotos ou grave vídeos, você precisa de uma chave USB para salvar as fotos e vídeos.

Você também pode incluir um carregador de bateria e outros acessórios, dependendo do que você quer realizar.

Como Escolher as Peças Certas?

Seu drone é tão bom quanto suas peças individuais, então certifique-se de obter peças confiáveis e de qualidade de uma loja autorizada.

Mas qualquer um pode juntar peças de drone com abracadeiras e outras ferramentas. A questão é: o drone voará e funcionará corretamente? Seu drone só pode funcionar como pretendido se você souber como escolher as peças certas para ele.

Além de encontrar peças de qualidade e confiáveis, você deve considerar a relação empuxo-peso do drone. Deve haver empuxo ascendente suficiente para levantar o peso do drone. Você pode determinar o peso total do seu drone somando o peso de todos os componentes que entram na construção dele.

Para esta pequena aeronave voar com sucesso, você precisa escolher o motor certo, tamanho da hélice e, claro, a bateria correta para alimentar o drone. Esta é a maneira simples de fornecer empuxo suficiente, e está entre os fatores mais importantes que determinarão se seu drone voará ou não.

Sem arrastar você por todos os detalhes "chatos", sempre escolha motores que venham com tabelas de empuxo. Os dados ajudarão você a decidir qual motor e outros componentes escolher sem arrastar seu drone para baixo.

Uma relação empuxo-peso de 2:1 é geralmente ideal para voo suave, mas você deve visar razões mais altas (por exemplo, 5:1) se quiser participar de corridas de drone. No entanto, tempo de voo mais alto também significa bateria maior (o que equivale a mais peso).

Ok, agora que você reuniu todas as peças e está pronto com as ferramentas que precisa, o próximo passo óbvio é começar a acoplar, soldar e unir as peças.

Como Construir um Drone

Existem muitas maneiras diferentes de construir um drone. Os passos e componentes podem variar baseados em quão DIY o drone realmente é. Mas o mais importante, o tipo de drone FPV que você quer construir determinará como você procede.

Para manter as coisas simples, este guia passo a passo focará no quadricóptero ou tipo de drone de quatro rotores por alguns motivos.

Primeiro, é um dos tipos de drone mais populares, e é bastante direto de construir. Além disso, todos os drones têm basicamente a mesma anatomia, o que significa que você pode adaptar este guia para praticamente qualquer tipo de drone que você queira construir.

Aqui está como construir um drone DIY.

Passo 1: Montando o Quadro

Se você está construindo do zero, sua primeira tarefa é escolher um material para construir o quadro, e isso depende de quão robusto ou resistente você quer seu drone. Suas opções incluem madeira, metal e plástico. Lembre-se de selecionar um material leve mesmo se estiver usando metal.

Corte duas peças de 60cm de comprimento e 30mm de largura do material de quadro escolhido e conecte-as em formato "X" usando cola ou pregos dependendo do material, que é a estrutura básica de quadricóptero.

Você também pode optar por comprar um quadro para seu drone (uma opção mais fácil) em vez de construir um você mesmo. Apenas certifique-se de escolher um quadro de alta qualidade.

O PDB geralmente vai no topo ou sob o quadro. Outros componentes conectarão à placa de distribuição de energia. Antes de prender o PDB ao quadro, é melhor fazer as conexões primeiro.

Solde os conectores aos seus ESCs e motores, após o que você também deve soldar o pinout da bateria e dos ESCs, frequentemente escrito como "pinout" é uma referência cruzada entre contatos de um conector elétrico e suas funções. Há uma semelhança de pinos como conector macho para o PDB. Com todos os conectores no lugar, você pode agora prender o PDB ao quadro usando abracadeiras.

Passo 2: Montar os Motores

Fure buracos no quadro do seu drone DIY onde você montará cada motor. É uma excelente ideia fazer furos adicionais para permitir movimento livre do clipe e eixo se os motores não vierem com montagens. Claro, pule isso se houver montagens no lugar.

Agora, é hora de montar os motores, mas você precisa observar cuidadosamente para não colocá-los errado. Seu quadricóptero terá quatro motores; dois CW (horário) e dois CCW (anti-horário). Instale-os corretamente, ou você terá resultados menos que satisfatórios.

Coloque os motores corretos na ponta de cada braço e prenda-os usando parafusos e chave de fenda. Certifique-se de que não estão muito apertados.

Passo 3: Montar o ESC

Em seguida, você precisa montar os controladores eletrônicos de velocidade. Um bom lugar para conectar o ESC é na parte inferior do quadro. Fazer isso dará espaço no lado superior do drone para outros componentes.

Prenda os ESCs ao quadro usando abracadeiras para garantir que permaneçam no lugar durante o voo. Não esqueça de conectar os conectores do ESC aos motores.

Agora será um bom momento para testar se os motores CW e CCW estão girando corretamente. Troque as conexões se não estiverem girando na direção certa.

Passo 4: Instalar Trem de Pouso

Seu VANT deve pousar em uma peça em vez de colidir com o solo quando desce. Trem de pouso minimizará significativamente o choque durante o pouso, e seu drone deve ter um.

Não há regra rígida sobre isso. Criatividade é o que é necessário aqui. O objetivo é reduzir o choque geral quando seu pequeno drone pousa.

Mas se você precisa de alguma inspiração, aqui está uma ideia de como fazer um bom trem de pouso. Corte um cano de metal em quatro anéis de cerca de 2 cm de espessura. Use fita adesiva para prender os anéis ao quadro. Você também pode usar plástico ou qualquer material forte mas flexível para criar um trem de pouso.

Passo 5: Fixar o Controlador de Voo

Monte um controlador de voo pronto para uso no topo do quadro perto do meio do drone. Você pode obter um controlador de voo em kits de drone ou construir um você mesmo. Mas só faça isso se tiver certeza porque o procedimento é bastante complicado e desafiador.

O controlador de voo permite estabilidade e processa as mudanças de direção durante um voo. Certifique-se de prendê-lo no lugar segurando-o com fitas adesivas dupla-face, abracadeiras ou parafusos.

As vibrações do motor podem impactar o controlador de voo. Portanto, lembre-se de adicionar um pequeno pedaço de esponja sob o controlador de voo enquanto o monta para reduzir as vibrações geradas do motor. Fazer isso melhorará a estabilidade geral do seu drone durante o voo.

Agora conecte todos os fios e outros eletrônicos no controlador de voo e calibre os ESCs. Este também é um bom momento para prender as hélices. Não as instale muito apertadas pois elas apertarão automaticamente se você instalar CW e CCW corretamente. Certifique-se de que suas hélices estão empurrando ar para baixo quando giram.

Passo 6: Escolher o Sistema de Controle Remoto Sem Fio Certo

Você precisará de um sistema de controle remoto para controlar seu VANT. Existem algumas opções disponíveis, então faça sua pesquisa e selecione uma das mais confiáveis, como Spektrum, Futaba, FlySky e mais.

Você também precisará de alguns canais para throttle, roll, pitch e yaw, incluindo alguns mais se planeja usar câmeras de fotografia aérea. Um drone com câmera ou algum outro acessório útil é mais valioso do que apenas uma peça de aeronave voando. Mas para seu primeiro drone DIY, está ok construir um drone simples sem muitos gadgets. Sempre há espaço para melhoria, então não sobrecarregue seu primeiro drone DIY.

Passo 7: Conectar o Open Pilot ao Seu Drone

Em seguida, configure o controlador de voo para o ESC e o sistema de controle remoto. Este passo envolve muita montagem, fiação e programação. Será útil se você encontrar vídeos tutoriais apropriados na web para instruções específicas sobre como fazer isso para sua escolha particular de controladores de voo.

Passo 8: Testar Seu Drone

Antes de colocar o drone em uso, você precisa testá-lo para garantir que tudo funciona bem. Você pode verificar todas as funções, incluindo sensores e outros componentes, usando OpenPilot, MissionPlanner ou qualquer outro bom software GCS.

Antes do teste, é melhor remover as hélices. Aqui está a coisa, você não pode ter certeza de que nada quebrará durante o teste. Pode ser frustrante começar tudo de novo depois de chegar até aqui. Portanto, remover as hélices reduz o risco de quebrar seu drone durante o teste.

Encontre um local adequado para testar seu pequeno drone. Faça isso dentro de uma distância controlada e preste atenção aos cabos e abracadeiras enquanto testa o movimento do drone. Prenda qualquer componente que pareça instável ou se mova durante o teste. Quando tudo funcionar de acordo com o plano, seu drone está pronto para decolagem!

Passo 9: Drone – Decolagem

O último passo é voar seu drone. É onde a borracha encontra a estrada, ou no caso, onde o dispositivo encontra o ar! Antes da decolagem, certifique-se de que a bateria está segura no lugar (preferencialmente usando uma tira de Velcro). Você não quer a bateria se movendo durante o voo. Também, garanta que está devidamente conectada a todos os componentes e fornece energia suficiente. Certifique-se de que a bateria não está pela metade antes da decolagem. Você definitivamente não quer ficar sem energia no ar.

Para seu primeiro voo de teste, encontre uma área aberta para testar seu drone DIY. Uma área aberta minimizará danos à sua pequena aeronave se ela cair. Além disso, se algo der errado, uma área aberta limitará o dano potencial que o drone pode causar. Garanta que você testa seu drone onde pode vê-lo durante toda a sessão de voo.

Coloque seu pequeno drone no chão, ligue os controles, e faça seu primeiro voo. Lembre-se de acelerar seu drone lentamente, garantindo mantê-lo em baixa altitude para começar. Fazer isso evitará danos sérios caso seu drone saia do controle e caia.

Se você seguiu as instruções e fez sua devida diligência (e exceto qualquer incidente inesperado), seu VANT deve decolar suavemente.

Parabéns pelo seu primeiro voo!

Conclusão

Este artigo é sobre como construir um drone do zero. Existem muitos fatores a serem considerados, mas começa sabendo os diferentes componentes e como escolher as peças certas. Adicionar acessórios ao seu VANT, como câmeras, pode melhorar significativamente a funcionalidade do seu drone. Em vez de voar uma pipa glorificada, um drone com câmera pode se tornar útil de mais maneiras do que uma.

O sucesso do seu design de drone começa com a relação empuxo-peso. Sempre lembre que os melhores drones são leves o suficiente para voar, mas pesados o suficiente para permanecer equilibrados no ar.

Tenha em mente que o procedimento real para construir drones diferirá ligeiramente e até incluirá vários passos pequenos ou intermediários. Isso porque os componentes, acessórios, programas e tipos de drones variam de pessoa para pessoa. Além disso, as formas de construir e montá-los dependem de quão simples ou complexo cada indivíduo pretende fazer seu drone.

Está ok acoplar partes de um kit de drone FPV, especialmente se você é um novato completo. Fazer isso ajudará você a se acostumar com as diferentes peças e passos envolvidos e também dará uma sensação do que esperar quando você decidir construir o seu do zero.

Seu primeiro drone DIY pode não ser perfeito, mas a prática leva à perfeição. E a emoção de vê-lo levantar do chão é motivação mais que suficiente para construir versões melhores no futuro.