睿诚科技协会

新手自制四轴无人机,难不难?

第一部分:心态准备与核心概念

在开始之前,你需要建立正确的预期和心态:

新手自制四轴无人机,难不难?-图1
(图片来源网络,侵删)
  1. 耐心是关键:DIY过程不会一帆风顺,你可能会遇到各种问题(如飞控不启动、电机不转、炸机等),保持耐心,享受解决问题的过程。
  2. 安全第一:无人机高速旋转的桨叶非常危险!永远不要在人、动物或贵重物品附近尝试起飞,首次飞行务必在开阔、无人的草地或空旷场地进行。
  3. 循序渐进:不要试图一次性完成所有步骤,每完成一个部分(如焊接电机、安装飞控),都进行一次检查。
  4. 核心概念
    • 飞控:无人机的“大脑”,它接收遥控器的指令,并利用陀螺仪、加速度计等传感器保持飞机姿态,再通过调节四个电机的转速来控制飞机的升降、前后、左右和旋转。
    • 电调:电子调速器,它是飞控和电机之间的“翻译官”,飞控发出微弱的PWM信号,电调将其转换成能驱动电机高速转动的强大电流。
    • 电机和螺旋桨:无人机的“肌肉和翅膀”,电机提供动力,螺旋桨将动力转化为升力。注意:电机旋转方向(CW/CCW)和螺旋桨的旋转方向必须匹配!
    • 电池:无人机的“心脏”,提供整个系统所需的电能,通常使用锂聚合物电池,能量密度高,但也需要小心使用,避免过充过放。
    • 遥控器和接收机:你的“意志”传达给无人机的设备,遥控器你发出指令,接收机在飞机上接收这些指令并传递给飞控。

第二部分:所需工具与材料清单

A. 必备工具

  1. 电烙铁和焊锡丝:用于焊接电机线、电调线等,新手推荐使用带温度控制的恒温烙铁。
  2. 尖嘴钳/斜口钳:用于剪掉多余的焊点、线材等。
  3. 螺丝刀套装:通常需要M2、M2.5、M3的内六角螺丝刀。
  4. 扎带和魔术贴:用于固定电池、飞控等内部元件。
  5. 热缩管:用于绝缘和保护焊接点。
  6. 万用表:非常有用,用于检查电压、通断,排查电路问题。
  7. 胶枪:用于固定某些部件或加强结构。

B. 核心材料零件 (以一个典型250mm尺寸的航拍/竞速无人机为例)

你可以直接在网上购买“无人机DIY套件”,这样能确保所有零件兼容,对新手最友好。

类别 推荐型号/规格 备注
机架 250mm 碳纤维机架 碳纤维轻且坚固,X型或正型均可。
飞控 F4系列飞控 (如 Betaflight F4, Omnibus F4) 强烈推荐选择集成了OSD的飞控,可以显示电压、电流等信息。
电调 4-in-1 30A 电调 将4个电调集成在一起,简化布线,减轻重量,确保电流足够(如30A)。
电机 2207 2300KV 无刷电机 KV值影响转速和桨叶选择,2207是250mm机架的常用规格。
螺旋桨 5寸三叶桨 (如5030, 5040) 注意:购买时一定要确认“CW”和“CCW”两种方向的桨!
电池 4S (4串) 1500mAh 锂聚合物电池 4S电压高,动力足,容量1500mAh是250mm机架的常用选择。必须配平衡充电器!
遥控器 ExpressLRS/ELRS 或 TBS Crossfire 系统 至少支持6通道,ELRS是目前主流,延迟低,抗干扰强。
接收机 与遥控器配套的接收机 插入飞控的UART或SBUS接口。
VTX (视频发射机) 25-800mW 可调功率VTX 用于将摄像头信号发射到地面站。
摄像头 Caddx Turtle V2 / Runcam Swift 2 轻便、画质好,适合FPV(第一人称)飞行。
图传天线 发射机和接收机各一对 通常采用“面-面”或“面-笼”天线,确保信号稳定。
DJI O3/O3 Air Unit (可选) 如果预算充足 集成了图传和接收机,体验更好,抗干扰能力强。
LED灯条 用于夜间飞行或定位 提升可视性。

第三部分:详细制作步骤

组装机架

  1. 将机臂安装到机架中心板上,通常使用M3螺丝和螺母固定。
  2. 安装电机,将电机用M2螺丝固定在机臂末端。注意区分电机的“A”、“B”、“C”、“D”位置或标记好,因为这关系到后续的接线顺序。
  3. 安装机架顶部板和底部板。

焊接电机与电调

这是最关键也最容易出错的步骤!

  1. 识别电机线:电机有3根线,颜色通常是红、黄、蓝(或黑),它们没有正负之分,顺序决定了旋转方向。
  2. 识别电调线:4-in-1电调有4组输出线,每组3根,分别对应4个电机,同样,颜色顺序代表相序。
  3. 焊接
    • 将电调的输出线与对应的电机线焊接在一起。
    • 绝对不要接错! 接错可能导致电机反转或电调烧毁。
    • 焊接后,用热缩管套住焊点,防止短路。
  4. 确定电机旋转方向
    • 接好电池(极其小心,正负极不要接反!),给电调通电(通常会听到“B-B-B”的提示音)。
    • 在飞控软件(如Betaflight Configurator)中,你可以通过测试来确认每个电机的旋转方向是否正确。
    • 标准顺序:当你从上往下看时,电机1和3应为逆时针,电机2和4应为顺时针,如果不对,交换电调输出到电机的任意两根线即可。

安装飞控和电调

  1. 安装飞控:使用双面胶或魔术贴,将飞控水平地固定在机架顶部板的中央位置。确保飞放水平,否则自校准会不准!
  2. 连接飞控与电调
    • 4-in-1电调通常通过一根排线连接到飞控的PWM输出接口DShot接口,对于现代飞控,推荐使用DShot。
    • 将排线插入飞控和电调,注意方向(通常有防呆设计)。
  3. 连接接收机:将接收机连接到飞控的一个UART端口。
  4. 连接VTX和摄像头
    • VTX通常通过一根排线连接到飞控的VTX端口
    • 摄像头通过一根排线连接到飞控的Camera端口
    • 注意:摄像头和VTX都需要供电,大部分飞控会从5V或3.3V引脚为它们供电,请查看你的飞控说明书,如果功率不够,可能需要从电池单独引电。

安装其他部件

  1. 安装图传天线:将VTX的天线安装在机架的最高点,远离碳纤维和金属部件,以保证信号。
  2. 安装LED灯条:用扎带或双面胶固定在机臂上,并连接到飞控的LED端口。
  3. 安装摄像头:将摄像头固定在机架前部,镜头朝向飞行方向。

配飞控 (最核心的软件步骤)

你需要一台电脑和一根Micro-USB线

  1. 安装软件
    • 下载并安装 Betaflight Configurator (这是最常用的飞控配置软件)。
    • 下载并安装 Betaflight 固件刷写工具 (如 CLIConfigurator 自带的刷写功能)。
  2. 连接飞控
    • 用USB线连接电脑和飞控。
    • 打开Betaflight Configurator,选择正确的串口。
  3. 刷写固件
    • 进入 "Firmware Flasher" 标签页。
    • 选择正确的飞控型号(如 OMNIBUSF4SD)。
    • 点击 "Flash Firmware"。
  4. 基本配置
    • 校准传感器:进入 "Setup" -> "Sensor" 标签页,点击 "Accel" 进行陀螺仪和加速度计校准,按照提示将无人机放在不同平面上。
    • 设置遥控器
      • 进入 "Receiver" 标签页。
      • 拨动遥控器上的摇杆和拨杆,右侧的通道条应该会动。
      • 点击 "Save" 保存。
      • 进入 "Mode" 标签页,设置你的飞行模式(如普通模式、角模式、自稳模式等)和开关功能(如失控保护、返航等)。
    • 设置电机
      • 极其重要! 在电机旋转前,务必取下所有螺旋桨
      • 进入 "Motor" 标签页,点击 "Enable"。
      • 你会听到电机发出“滴”声,然后开始自检,每个电机会依次转动一下。
      • 检查电机旋转方向是否正确(见步骤二)。
    • 设置电调
      • 进入 "Configuration" 标签页,找到 "Motor" 部分。
      • 将 "Motor protocol" 设置为 DShot300DShot600
      • 将 "Minimum Command" 设置为 1000
    • 设置PID:PID是控制飞机稳定性的核心参数,新手千万不要随意修改!可以先使用飞控自带的或从网络上下载的成熟PID调参库。

第四部分:首次飞行与调试

  1. 安全检查
    • 所有螺丝是否拧紧?
    • 螺旋桨是否安装牢固且方向正确?
    • 电池是否固定好?
    • 周围是否安全(无人、无障碍物)?
  2. 起飞
    • 将飞机放在平坦的地面上,机头朝向自己。
    • 油门杆(通常是左手最前的杆)推到底,然后迅速拉回,这叫“油门校准”,飞控会知道油门的最大和最小值。
    • 轻轻推动油门,飞机应该平稳起飞。
  3. 调试
    • 如果飞机“点头”、左右晃动,说明PID参数需要调整,可以先尝试减小P值。
    • 如果飞机飘忽不定,可能是陀螺仪需要重新校准,或者存在电磁干扰。
    • 如果飞机总是朝一个方向倾斜,可能是安装不平或者电机推力不均。

第五部分:后续发展与安全须知

  • 学习FPV:DIY无人机主要是为了FPV飞行,你需要购买一副FPV眼镜来体验第一人称视角的沉浸式飞行。
  • 炸机处理:炸机是每个飞手都会经历的,检查机架、电机、电调、飞控是否有损坏,更换损坏零件后即可再次起飞。
  • 电池安全
    • 使用专用平衡充电器充电,切勿用普通充电器。
    • 不要过度放电(电压低于3.7V/节),否则会永久损坏电池。
    • 不要穿刺、短路或摔打电池。
    • 长时间不用时,应将电量存储在3.8V-3.9V/节左右。
  • 遵守法规:了解并遵守你所在地区关于无人机飞行的法律法规。

祝你DIY顺利,早日翱翔蓝天!这是一个充满乐趣和挑战的爱好,坚持下去,你一定能成为一名优秀的飞手。

新手自制四轴无人机,难不难?-图2
(图片来源网络,侵删)
新手自制四轴无人机,难不难?-图3
(图片来源网络,侵删)
分享:
扫描分享到社交APP
上一篇
下一篇