APM四軸組裝調試記錄

標籤：

我們計劃周末下幾個周末野外吃火鍋，並且進行航拍，吃著火鍋開著飛機唱著歌。這裡就組裝一台可以航拍的四軸飛行器做一個記錄：

阿木社區 http://www.amovauto.com/?p=631

QQ群:526221258

器件選擇機架：因為450的機架攜帶不方便，而250的穿越機太小不方便採用運動相機，所以我們採用一體成型的機架，外觀是經典的大疆精靈2 ,如果要說是山寨精靈2，那我也沒有辦法,F450機架電線裸露在外面實在受不了，打算好好上漆噴塗，做一個帥氣的四軸。

圖1.1 經典外殼套件

圖1.2 組裝成品的樣子

更具這個外觀的軸距，我們來確定，選擇什麼樣的電機，電調，電池，如果有條件可以選配雲台，航拍運動相機。整機不帶電池，電機680克左右。算上電機電調大概1300左右。所以如此的重量，建議在空曠人少的地方測試，以免不必要的麻煩。
飛控:

圖1.3
採用開源飛控領域非常出名和優秀的APM/PIX4，用完整的飛控硬體和地面站軟體，硬體在單片機,樹莓派，linux上均可以移植，後期的可玩性和可擴充性比較強。也比較穩定，可以媲美商業飛控，可玩性和可學習性比較強。入手有一定的挑戰，但是非常適合作為四軸設計的平台，這也是我寫這篇文章的目的。APM的飛控是一個8位的單片機和一些感應器組成。

遙控器：FSi6 六通道遙控器，切換飛航模式比較方便，切換到自動巡航，一鍵返航，自穩模式等等，要實現這些功能切換，至少六通道。

圖1.4

電機：據說是大疆代工廠LD-POWER的MT2212-920KV，好吧將山寨進行到底，其實新西達的2212的電機也夠了，LD-POWER的太貴了不值得。

圖1.5

電調：好盈20A的電調足夠了

圖1.6

電池:5000MA 20C 的電池剛好帶動4個20A電調。4個電調需要80A的電流輸出，5A X 20C 為100A，留有一定餘量沒有錯。

數傳:433數傳

圖1.7
GPS:8M的，其實6M的也可以，不過8M的精度更好。

圖1.8
圖傳：某寶圖傳套裝還是不錯的

運動相機：三狗還是不錯的。
硬體安裝：硬體安裝有很多注意要點，下面一一道來，就是要把四軸的電機，電調，電池，飛控，圖傳，數傳等硬體裝置串連起來，組成一個可以工作的系統。電調的作用就是把PPM訊號轉換成電壓強度訊號來調節電機的轉速，實現四軸做各種動作。當然還有一系列的感應器來做反饋，實現四軸的平衡，其中的演算法實現，有時間寫一個文檔給大家，這篇文章只涉及到APM四軸的組裝調試。
四軸的調試建議要具備基礎的電路焊接和一定的電路知識，同時這個355的軸距的中型四軸比較危險，注意安全不要被漿打到。
首先是把焊接電機連上電調，一般四軸採用無刷電機，三相電機的三個引腳接入電調的三個輸出引腳。

圖1.9

圖1.10電調電源線接入底板
注意正負極即可，一般地板上有說明正負

圖1.11電調接入電機
電機接入電調的時候電機不一定是轉向正確的，這時候調整電機黑紅黃線和電調輸入介面的順序，一般任意對調兩根線線的順序即可，一定要按照圖下的漿的轉向來保證電機轉向準確。這裡吐槽下，這個電調沒有插頭線，要完全手焊，很不方便，不建議買這類電調。

圖1.12 槳的旋轉方向
對角線是同向電機，這樣設計的目的是相互抵消對角線電機轉動合力，儲存四軸機身不自轉。還要注意機頭的方向。
在嘗試電機方向的時候可以把電調的控制線直接接入遙控器的接收器，開啟遙控器開嘗試轉向即可，不用非要接入飛控。

圖1.13 接上遙控器接收器測試電機的轉向
給系統電調供電7.4V - 15V，給遙控器接收機供5V電，撥動對應通道搖杆，這時候電機就會轉動，可以對照圖上系統，是否漿轉向正確。

圖1.14動力系統安裝完成

接下來就是安裝飛行控制系統，很多飛控系統底盤做了減震，我這裡怕增加重量就沒有做減震，直接固定到底盤。

圖1.15 飛控板安裝套圖
這裡我用的是防震動雙面膠把飛控板串連到底板，起到減震的作用。

飛控系統按照APM官方的知道檔案就可以了。
電調和飛控的接線圖：
我們參考APM官網的如下所示：

圖1.16 電調控制線和飛控的串連，1,2,3,4一次接入飛控輸入端即可
這個機架式採用右邊四軸的接線方式，一號電機的電調接入飛控的一號口，入按照序號依次接入。注意控制板的三個引腳是S(訊號端) + (正極) -(負極)，電調也是有三個引腳，或者兩個引腳，在一般的電調中紅色線代表正極黑色線代表負極，其餘一根是訊號線一般是白色或者綠色。APM的控制板上也是有明顯標示，一般來說靠近板子邊緣的是負極，靠近板子內部的是S極訊號線，中間的是正極。電調和APM的控制板輸出端串連，遙控器接收器對於APM控制板的輸入端。 注意我選用的這個電調是不帶EBC供電功能的電調，所以如果要給飛控板供電，我們採用的是帶供電功能的電流計，提供5V電壓，至少是穩定的5V/2A的電壓和電流，飛控板會外接數傳，GPS會比較耗電。電流計可以監控鋰電池的放電情況，如果電量不足，在APM系統中會有警示。

圖1.17 遙控器接收端接入飛控輸入端,1,2,3,4,5對應即可

圖1.18電流計和APM的串連
電流計接入電池，輸出端接入安裝底板的電源輸入給電調供電，電流檢測介面1.16插上APM飛控給飛控供電。接上GPS模組和433數傳，整個系統就算搭建完成了。注意採用電流計供電要挑掉JP1的短路帽。
成品調試：在成品調試之前，請確保所有感應器和裝置均已正確接入，在調試成功之後，因為APM採用很多接外掛程式，GPS,羅盤,電流計,數傳,圖傳。這些介面看似非常緊，但是在飛行器飛行的過程中會產生震動，這些介面容易鬆動，導致資料錯誤而失控，尤其這種接外掛程式，我們建議在插槽介面部位打入熱熔膠，固定住接外掛程式，確保資料準確，提供整個系統的穩定性。

圖1.19

這是完整安裝好硬體的配置，我在關鍵位置都打了熱熔膠，來保證介面不鬆動。
軟體佈建：APM的地面站是Mission Planner，在硬體安裝結束後一些感應器的校準工作會在地面站完成，有羅盤校準，加速度計校準，遙控器校準，電調校準，功能通道設定，初級人員不用PID校準，如果採購好點的槳，槳的平衡也不用做，APM的功能還是很強大的，有人說APM的調試困難，我覺得一點都不困難，安裝MP的軟體來設定，就沒有問題。

圖1.20
初始設定介面就是這樣，MP這版軟體是支援中文的，基本上按照中文提示，把必要硬體裡面的參數都設定一遍，就沒問題了。網上一些視頻也講得很好。這裡著重講一下飛航模式的設定
APM2.8飛控支援很多種飛航模式，這裡我們根據初學者入門和應用場合從多到少的順序，來進行簡要介紹。

1、穩定模式Stabilize 穩定模式是使用得最多的飛航模式，也是最基本的飛航模式，起飛和降落都應該使用此模式。 此模式下，飛控會讓飛行器保持穩定，是初學者進行一般飛行的首選，也是FPV第一視角飛行的最佳模式。 一定要確保遙控器上的開關能很方便無誤地撥到該模式，這對搶救緊急情況十分重要！

2、定高模式ALT_HOLD 初次試飛之後就可以嘗試定高模式，此模式不需要GPS支援，APM會根據氣壓感應器的資料保持當前高度。 定高時如果不會定點，因此飛行器依然會漂移。可以遙控來移動或保持位置。 定高時就是APM控制油門來保持高度。但仍然可以用遙控油門來調整高度，不可以用來降落，因為油門不會降到0。 穩定模式和定高模式之間切換時，要讓遙控發射機的油門在同一位置，避免因模式切換、油門控制方式發生變化造成飛行器突然上升或者下降。

3、懸停模式Loiter 懸停模式就是GPS定點模式。應該在起飛前先讓GPS定點，避免在空中突然定位發生問題。其他方面跟定高模式基本相同。

4、簡單模式Simple Mode
設定過APM飛航模式的朋友都會注意到，軟體介面的各個模式旁邊，都有個“Simple Mode”簡單模式的勾選框。勾了這個框之後的模式，飛行中會更加簡單： 不用再管飛行器機頭的朝向，可以將飛行器看成一個點，如果升降舵給出俯衝指令，飛行器就會飛得遠離操作者；反之如果給出拉杆指令，飛行器會飛回操作者；給出向左滾轉的指令，飛行器會向左飛，反之亦然。。。注意，這些前後左右的飛行，是不管當時的機頭指向的！

5、返航模式RTL 返航模式需要GPS定位。GPS在每次ARM前的錨點，就是當前的“家”的位置；GPS如果在起飛前沒有定位，在空中首次定位的那個點，就會成為“家”。 進入返航模式後，飛行器會升高到15米，或者如果已經高於15米，就保持當前高度，然後飛回“家”。 還可以設定進階參數選擇到“家”後是否自主降落，和懸停多少秒之後自動降落。

6、繞圈模式Circle 當切入繞圈模式時，飛行器會以當前位置為圓心繞圈飛行。而且此時機頭會不受遙控器方向舵的控制，始終指向圓心。 如果遙控器給出橫滾和俯仰方向上的指令，將會移動圓心。 與定高模式相同，可以通過油門來調整飛行器高度，但是不能降落。
圓的半徑可以通過進階參數設定調整。

7、指導模式Guided 此模式需要地面站軟體和飛行器之間通訊。串連後，在任務規劃器Mission Planner軟體地圖介面上，在地圖上任意位置點滑鼠右鍵，選快顯功能表中的“Fly to here”（飛到這裡），軟體會讓你輸入一個高度，然後飛行器會飛到指定位置和高度並保持懸停。

8、跟隨模式FollowMe 跟隨模式基本原理是：操作者手中膝上型電腦或者手機帶有GPS，此GPS會將位置資訊通過地面站和數傳電台隨時發給飛行器，飛行器實際執行的是“飛到這裡”的指令。其結果就是飛行器跟隨操作者移動。 由於此模式需要額外的裝置，暫時不討論。

9、自動模式 此模式下飛行器會自動執行地面站Mission Planner設定好的任務，例如起飛、按順序飛向多個航點、旋轉、拍照等。 此模式內容豐富，會另行詳細介紹。

價格指導:
精靈2外殼+槳 150
APM               180
433數傳          120
電機                240
電調                240
電池               100
遙控器            240
GPS               150
山狗運動相機 200-400
1500元左右
綜述電機和電調選貴了，GPS也是採用最好的M8N，應該是頂配了，電機和電調，GPS都是最好的。綜合配起來在1500元左右，可以航拍，GPS定點懸停，自動起降，繞圈飛行和自動跟誰。其他全套動輒3000到5000的航拍整機，還是很划算的。

組裝完成的實物圖
試飛總結，試飛肯定要炸機，使用感覺，採用精靈2的ABS外殼不錯，保護了飛控和電子裝置，當時操作失誤從20米高空墜落，機身正面著地，居然沒事。要是換做F450的機架，電子裝置裸露在外，肯定損失大了，F450機架便宜，應了那句話省錢是費錢的開始.....

APM四軸組裝調試記錄