我是論壇的新人,也是一個(gè)狂熱的電子和飛行器愛好者。我決定開一個(gè)帖子,記錄我從零開始DIY一臺(tái)屬于自己的四軸飛行器的全過(guò)程。這個(gè)項(xiàng)目會(huì)涉及電路設(shè)計(jì)、單片機(jī)編程、傳感器應(yīng)用、機(jī)械結(jié)構(gòu)、無(wú)線通信和電源管理等多個(gè)方面,希望能和大家一起交流學(xué)習(xí),也歡迎各位大神隨時(shí)指點(diǎn)和建議!
第一階段:理論與規(guī)劃(第1周)
在動(dòng)手之前,充分的準(zhǔn)備至關(guān)重要。我花了整整一周時(shí)間在論壇里搜索學(xué)習(xí)前輩們的經(jīng)驗(yàn)帖,并最終確定了我的項(xiàng)目目標(biāo)和基本方案。
- 目標(biāo)定位:我的目標(biāo)是制作一臺(tái)穩(wěn)定、可編程、具備基礎(chǔ)航拍功能的微型四軸飛行器(軸距約250mm),側(cè)重于學(xué)習(xí)過(guò)程而非極限性能。
- 核心部件選型:
- 飛控主板:這是大腦。經(jīng)過(guò)對(duì)比,我選擇了市面上開源且資料豐富的F4系列飛控,它集成STM32F4主控、MPU6050六軸陀螺儀加速度計(jì),并預(yù)留了氣壓計(jì)、磁力計(jì)接口,性價(jià)比高,適合學(xué)習(xí)。
- 電調(diào)與電機(jī):動(dòng)力核心。選用4個(gè)XXD 2204 2300KV無(wú)刷電機(jī),搭配4個(gè)好盈20A BLHeli電調(diào)。KV值決定了電機(jī)的轉(zhuǎn)速特性,這個(gè)搭配適合小尺寸槳葉。
- 槳葉:選用5045三葉正反槳各一對(duì),提供足夠的升力。
- 機(jī)架:為了減重和個(gè)性化,我決定自己用碳纖維板切割一個(gè)“X”型機(jī)架。圖紙已在論壇的機(jī)械加工區(qū)分享。
- 電池與電源模塊:選用3S 11.1V 2200mAh 25C鋰聚合物電池,并需要一塊5V/12V穩(wěn)壓模塊為飛控和接收機(jī)等供電。
- 遙控與接收:使用我已有的FrSky Taranis X9D遙控器,搭配X8R接收機(jī),通信可靠。
- 圖傳與攝像頭(可選):后續(xù)階段再加裝,初步選定5.8G 600mW圖傳發(fā)射和迷你攝像頭。
- 工具準(zhǔn)備:電烙鐵、熱風(fēng)槍、萬(wàn)用表、示波器(借的)、螺絲刀套件、熱熔膠槍、3D打印機(jī)(用來(lái)打印一些支架和配件)等。
第二階段:硬件組裝與焊接(第2-3周)
這是最考驗(yàn)動(dòng)手能力的環(huán)節(jié)。
- 機(jī)架組裝:按照?qǐng)D紙,將切割好的碳纖維板、鋁柱用螺絲組裝起來(lái)。過(guò)程順利,但要注意螺絲不要擰得太緊以免壓裂碳纖維。機(jī)架非常輕且堅(jiān)固。
- 動(dòng)力系統(tǒng)焊接:
- 將電機(jī)固定在機(jī)臂上,注意電機(jī)的轉(zhuǎn)向和對(duì)應(yīng)的槳葉安裝順序(正反槳)。
- 重點(diǎn)難點(diǎn):焊接電調(diào)、電源分線板與電池插頭。我采用了“XT60插頭 -> 電源分線板 -> 4個(gè)電調(diào)”的并聯(lián)方式。焊接時(shí)一定要確保焊點(diǎn)飽滿、牢固,并用熱縮管做好絕緣。特別注意正負(fù)極! 我用萬(wàn)用表反復(fù)檢查了多遍。
- 將電調(diào)的信號(hào)線(三根細(xì)線)焊接到飛控板對(duì)應(yīng)的電機(jī)輸出焊盤上(M1-M4)。
- 飛控與外圍設(shè)備連接:
- 將接收機(jī)的SBUS輸出線連接到飛控的對(duì)應(yīng)串口。
- 連接穩(wěn)壓模塊的輸出(5V)到飛控的供電輸入。
- 暫時(shí)空置的接口:I2C(留給磁力計(jì)等)、UART(留給數(shù)傳或GPS,后續(xù)擴(kuò)展)。
遇到的問(wèn)題與解決:首次上電測(cè)試時(shí),一個(gè)電調(diào)冒煙了!嚇出一身冷汗。經(jīng)檢查,是焊接時(shí)有一小段焊錫絲殘留在分線板上造成了短路。深刻教訓(xùn):焊接后必須徹底清理焊渣,并用放大鏡檢查。更換電調(diào)后問(wèn)題解決。
第三階段:軟件配置與調(diào)試(第4周)
硬件是軀體,軟件是靈魂。
- 固件燒錄與基礎(chǔ)配置:
- 使用USB線連接飛控到電腦,在Betaflight Configurator地面站中刷入最新的穩(wěn)定版固件。
- 進(jìn)行端口設(shè)置(激活對(duì)應(yīng)串口用于接收機(jī))、配置接收機(jī)協(xié)議(SBUS)、設(shè)置電機(jī)排序(非常重要,必須與實(shí)際物理順序一致)。
- PID參數(shù)初步調(diào)整:先使用默認(rèn)的PID參數(shù)。Betaflight的默認(rèn)參數(shù)已經(jīng)很不錯(cuò),適合首次試飛。
- 電機(jī)測(cè)試:務(wù)必卸下槳葉! 在地面站中啟動(dòng)電機(jī),逐個(gè)測(cè)試電機(jī)是否按正確順序和方向轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)現(xiàn)電機(jī)3轉(zhuǎn)向反了,通過(guò)在地面站中設(shè)置“電機(jī)方向反轉(zhuǎn)”輕松解決(也可以交換電調(diào)上任意兩根電機(jī)線實(shí)現(xiàn))。
- 遙控器通道校準(zhǔn):確保遙控器的搖桿通道映射正確(AETR1234),并且中位、行程量校準(zhǔn)準(zhǔn)確。
第四階段:試飛與調(diào)參(第5周及以后)
激動(dòng)人心的時(shí)刻!
- 首次室外試飛(空曠無(wú)風(fēng)場(chǎng)地):裝上槳葉,做好安全防護(hù)。解鎖,輕輕推油門……飛行器成功離地!但存在明顯的左右晃動(dòng)和“洗澡”現(xiàn)象(快速上下震蕩)。
- 問(wèn)題分析與調(diào)參:根據(jù)現(xiàn)象和論壇里“PID調(diào)參指南”帖子的指導(dǎo),判斷是P值(比例增益)偏高。逐步降低Roll和Pitch軸的P值,每次調(diào)整后試飛觀察。經(jīng)過(guò)幾次迭代,抖動(dòng)明顯改善,懸停變得穩(wěn)定。
- 進(jìn)階功能測(cè)試:
- 測(cè)試了“定高模式”(需要?dú)鈮河?jì))和“頭鎖模式”,工作基本正常。
- 嘗試了簡(jiǎn)單的翻滾特技動(dòng)作,響應(yīng)迅速。
當(dāng)前狀態(tài)與未來(lái)計(jì)劃
目前,我的四軸飛行器已經(jīng)可以穩(wěn)定飛行約8分鐘。這是一個(gè)巨大的里程碑!
下一步計(jì)劃:
1. 加裝FPV設(shè)備:安裝攝像頭和圖傳發(fā)射,在遙控器上加裝屏幕,實(shí)現(xiàn)第一人稱視角飛行。
2. 探索數(shù)傳與地面站:添加數(shù)傳電臺(tái),實(shí)現(xiàn)飛行中實(shí)時(shí)調(diào)整參數(shù)和傳輸遙測(cè)數(shù)據(jù)到電腦地面站。
3. 嘗試自動(dòng)駕駛功能:研究ardupilot或inav等固件,實(shí)現(xiàn)航點(diǎn)規(guī)劃、自動(dòng)返航等更高級(jí)的功能。
心得體會(huì)
這次DIY讓我對(duì)嵌入式系統(tǒng)、自動(dòng)控制原理和射頻通信有了更直觀深刻的理解。論壇里各位朋友的帖子、尤其是那些分享失敗經(jīng)驗(yàn)的帖子,給了我巨大的幫助。電子產(chǎn)品DIY的魅力就在于,你不僅創(chuàng)造了一個(gè)設(shè)備,更是在解決問(wèn)題的過(guò)程中創(chuàng)造了自己的知識(shí)體系。
我會(huì)持續(xù)更新這個(gè)帖子,分享FPV安裝和自動(dòng)駕駛功能的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。所有用到的原理圖、3D打印文件、配置文件,我都會(huì)整理后分享到論壇的下載區(qū)。
感謝“電子產(chǎn)品世界”這個(gè)平臺(tái)!歡迎大家提問(wèn)、討論,我們一起讓飛行器飛得更高更穩(wěn)!
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(本帖將持續(xù)更新……)
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更新時(shí)間:2026-02-24 04:27:47