爬行动物龙2(RD2)组装指南
爬行动物龙2是一款双电机遥控飞机,专为高效的第一人称视角(FPV,First Person View)飞行而设计。 由于专为FPV飞行设计,RD2在设计上优化了各类设备的安装便利性,便于安装相机、传感器、逻辑电子设备、大容量电池、天线以及其他常见于典型FPV飞机上的负载组件。 这种对负载搭载的重视,使得该飞机成为安装PX4系统的理想选择。
综述
本次组装的目标是打造一个高效、长航时的FPV平台,用于一般的PX4测试与开发。
机身关键特点
- 内部空间宽敞
- 顶部大舱门设计,方便进入整个机身内部
- 后部舱门
- 可选择安装可拆卸的V型尾翼或传统尾翼
- 机翼和机身顶部带有螺纹嵌件,便于外部安装
- 众多安装设计:
- 顶部天线孔
- 顶部GPS盖
- 侧面“T”型天线安装位
- 后部电子设备托盘
- 前置“运动相机”切口
- 前置FPV相机切口
- 可拆卸机翼
- 失速速度低
- 操控性平稳
组装关键特点
- 整体组装过程简单
- 易于接触到Pixhawk及所有外围设备
- 配备相机云台的FPV系统
- 来自皮托管/静压探头的大气数据
- 约40分钟的飞行时长
零件清单
- 爬行动物龙2套件
- ARK6X飞行控制单元(FMU)
- ARK6X载板
- 替代FMU载板:Holybro Pixhawk 5X载板
- Holybro电源模块
- Holybro M9N GPS模块
- Holybro PWM breakout板
- MS4525DO差压模块和皮托管
- Caddx Vista FPV空中单元
- Emax ES08MA ii
- 大疆FPV眼镜
- ExpressLRS Matek分集接收机(RX)
- 5V BEC
- 6s2p 18650锂离子飞行电池(选择XT60连接器)
- 定制设计的3D打印零件:
- ARK6X载板支架
- Holybro Pixhawk 5X载板支架
- FPV吊舱和相机支架
- 皮托管静压探头“插头”适配器
- 定制设计的电源分配印刷电路板(PCB)
- 其他硬件:M3硬件(螺柱、垫圈、O型圈、螺栓)、M2.5尼龙螺柱和螺丝、XT30连接器、热胶、热缩管、Molex Microfit连接器
- 硅胶线(大电流用14号线规,小电流用16号线规,低功率和信号用22号线规)
工具
本次组装使用了以下工具:
- 舵机测试仪(带居中按钮)
- 螺丝刀套装
- 3D打印机
- 扳手套装
- 胶水:热胶、氰基丙烯酸酯(CA)胶、“Foamtac”胶
- 砂纸
机身组装
该飞机开箱后需要进行一些组装工作,包括安装舵机、机翼和尾翼。
INFO
对于这部分组装,套件中包含的说明书应该足够用,但下面也列出了一些有用的提示。
泡沫粘合
在将RD2的泡沫部件粘合在一起时,先用砂纸打磨贴合面,然后使用CA胶。如果不使用砂纸打磨泡沫表面,胶水将无法有效地“抓住”泡沫,粘合效果会很差。Foamtac似乎不太适合这种泡沫的粘合,所以我在所有泡沫与泡沫的贴合处都使用了CA胶。
防滑板
RD2附带的防滑板需要进行修剪以适配。
修剪掉防滑板平面一侧的模具毛边,使用粗砂纸打磨防滑板的内表面以及机身底部的贴合面。检查适配情况后,使用CA胶将防滑板粘在RD2的底部。
舵机安装
INFO
在安装舵机之前,建议用砂纸打磨舵机面向舵机盖的一侧。在最终安装时,在舵机和盖子之间滴一滴Foamtac胶,这样可以防止舵机安装后移动。
RD2上的舵机通过可调节的舵机连杆连接到操纵面。RD2的说明书会注明每个操纵面使用的连杆特定长度(套件中已包含)。在安装前务必测量每个连杆,确保其长度与相应的操纵面匹配。使舵机的机械行程与操纵面的机械行程良好对齐非常重要。当舵机处于中心点时,舵机臂应与舵机成90度角,且操纵面应大致居中。可能无法做到完全精确对齐,任何剩余的偏差将在软件中进行调整。
可以按照以下步骤进行舵机对齐:
- 先将舵机放在飞机外部。
- 使用舵机测试仪将舵机移动到中心点。
- 使用附带的固定螺丝安装舵机臂,注意将舵机臂对齐,使其尽可能以90度角从舵机的正确一侧伸出。
- 将舵机安装在飞机的舵机槽内。
- 安装连杆,并扭动连杆进行调整,使操纵面尽可能居中。
INFO
由于舵机轴上的齿,舵机臂可能无法与舵机精确成90度角。如上述示例安装图所示,只需尽量接近90度即可,剩余的偏差可以通过连杆或稍后在软件中消除。
GPS/指南针模块安装
GPS/指南针应安装在RD2附带的后部电子设备架上。这个位置远离电源布线(以及任何可能引起磁干扰的其他设备),是GPS/指南针模块的理想安装位置。
可以将GPS模块从其塑料外壳中取出,以便使用安装孔。然后使用尼龙M3硬件将其连接到后部电子设备架上。三个所需安装孔中有两个恰好位于电子设备托盘上,所以我使用记号笔和钻头标记并钻出了第三个孔。
FPV吊舱
FPV吊舱组装
首先,将ES08MA ii舵机安装在FPV吊舱的舵机槽内。舵机应能轻松滑入,电缆通过舵机槽内的孔穿出FPV吊舱。使用一点Foamtac胶固定舵机。
使用ES08ma ii套件中包含的一个舵机臂,将其切割成适合FPV吊舱相机支架插槽的尺寸,应使其与插槽底部齐平,使用CA胶固定舵机臂。
使用舵机测试仪将舵机居中,将相机支架舵机臂直接连接到舵机顶部,并用附带的螺丝固定。使用两侧的螺丝将大疆FPV相机固定在支架上。
要完成FPV吊舱的组装,使用长M2螺栓、1mm螺柱和尼龙锁紧螺母将Caddx Vista安装在吊舱后部。
FPV吊舱机身安装
FPV吊舱使用尼龙M3螺栓和两个O型圈安装在电池舱门顶部,以使FPV吊舱底板与电池舱门保持一定间距。
飞行计算机安装
INFO
本组装与ARK6X载板和Holybro 5X载板均兼容,并分别提供两种载板的安装说明。
RD2机身内预粘有一块木质电子设备安装底板。在此图中,两组标记点用于指示每种载板安装座应背靠的位置;单个标记点对应Holybro 5X载板安装座,两个标记点对应ARK5X载板安装座。
ARK6X载板(推荐)
为ARK6X载板制作了一个定制的3D打印安装座,使用M2.5尼龙硬件将ARK6X载板固定到安装座上。
ARK6X载板没有普通的舵机输出连接器,而是有一个单一的JST GH连接器,用于传输8个FMU舵机输出信号。使用了一个Holybro PWM breakout板将单个JST GH PWM输出连接器分成8个单独的舵机通道。
此处展示的ARK6X载板已安装到底板上,注意载板的后端与两个标记点对齐。
最后,将ARK6X安装在安装座顶部。
Holybro 5X载板(可选)
另一种载板是Holybro Pixhawk 5X载板。
该载板安装在一个塑料外壳中,虽然外壳看起来不错,但会增加额外重量,所以将载板从外壳中取出。取出后,安装ARK6X,并在顶部安装一个保护盖。
为Pixhawk 5X载板设计并3D打印了一个定制安装座,该安装座将RD2内部安装板的孔型适配到Pixhawk 5X载板的安装孔上。
将此安装座安装在RD2内部正确位置非常重要,应尽可能靠后。由于前部有大容量电池和FPV吊舱,飞机可能会头重。将飞行计算机安装在靠后位置有助于使机身重心(CG)保持在正确位置。
以上图片展示了完全完成并连接好的Holybro 5X载板安装情况。
电气部分
电池电力分配
电池电力通过Holybro电源模块,然后连接到定制设计的电源分配PCB(印刷电路板)。从电源分配板开始,电池电力通过单独的XT30连接器分流到BEC、两个电子调速器(ESC)和Caddx Vista。
如果没有定制的PCB,也可以很容易地将电力分配到飞机的所有组件。此图展示了一种替代方案,由一个XT60连接器连接到几个XT30连接器组成。图中还展示了舵机电源BEC。
舵机供电
由于Holybro载板不包含板载舵机电源,因此使用外部"BEC"为舵机供电。BEC的输入引线焊接到一个XT30连接器上,该连接器插入电源分配板。BEC的输出可以插入任何未使用的舵机输出端口(我选择了IO输出8)。
电子调速器(ESC)与电机
将子弹头连接器焊接到16号线规的引线上,然后将其焊接到每个ESC的各相输出端。在完成的ESC上套上热缩管,并将ESC的子弹头连接器连接到各自的电机上。
电机的旋转方向取决于连接到ESC的电机引线顺序。目前,可先对两侧电机进行猜测性连接。如果有任何一个电机旋转方向错误,可以通过交换任意两根连接线来改变方向。在最终的飞行前检查中会确认电机的正确旋转方向。
舵机与ESC信号引线
舵机按左副翼、右副翼、左ESC、右ESC、升降舵、方向舵、FPV云台的顺序连接到FMU输出端口。
INFO
使用了DSHOT ESC(与舵机使用的PWM不同)。为了有效利用DSHOT输出端口限制,两个ESC必须连接到FMU输出通道3和4。
空速传感器与皮托管
空速传感器通过随附的JST GH I2C电缆连接到FMU载板上的I2C端口。
将皮托管穿过皮托管安装座,然后安装在前部FPV相机切口处。
将皮托管/静压管剪成合适长度,并安装以连接皮托管静压探头与空速传感器。最后,使用双面胶带将皮托管静压传感器固定在机身侧壁上。
ELRS RX
制作了一根定制电缆,用于将ELRS RX连接到FMU载板的JST GH TELEM2
端口。
电缆的另一端连接到一个杜邦连接器,以连接到ELRS RX上标准间距的插头上。将ELRS RX连接到电缆上,然后使用热缩管将两者固定在一起。
将一根细的无线电天线管穿过机身顶部,用于将两个ELRS分集天线中的一个垂直安装。将第二个分集天线用胶带固定在机身侧壁上,与第一个天线成90度角。使用双面胶带将ELRS RX固定在机身侧壁上空速压力传感器旁边。
USB
使用直角USB C延长线,以便轻松访问FMU上的USB C端口。
电缆的安装方式是使其从Pixhawk向飞机后部穿出,电缆继续延伸到后舱门,多余的长度可以牢固地打成结。只需打开后舱门并解开电缆结,即可访问此电缆。
固件构建
由于此飞行器依赖于默认未包含的PX4