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成熟的开源飞控—乐迪pixhawk评测(含新手教学,逐渐更新...

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一级飞行学员

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发表于 2016-7-14 20:21:25 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 Gaven_Liang 于 2016-7-19 18:13 编辑

楔子:单反穷三代,吸毒毁一生。航模……饭点了,我该回家吃土去了。

  我和老婆都是摄影爱好者,从佳能EOS500D入门,到7D,到1D再到5D3,再加上几个镜头,也烧了不少钱进去,深刻体验了单反穷三代的意义。
同时也明白了一个道理:最贵的一般也是最好的,但不一定是最适合的。(为什么:背着1D和三个镜头,去了一次土耳其之后,出远门再也不背它了,太重)

  一次偶然的机会,在和一个摄友聊天时,说起了航拍,并且看到了航拍的照片,立刻也有了想法。老婆本来想直接买个大疆,但考虑到一是从来没飞过,买个精灵4万一摔了心疼。二是直接的成品少了DIY的乐趣。于是,想到了自组4轴无人机

飞控:无人机飞行器的大脑

由于是航拍用,因此需要无人机有自稳、悬停等功能。
最早是准备使用APM终究是老了,8位的处理芯片性能已经被压榨到了极致,所以最终还是把目光落在了PIX上。
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PIX相比于APM,最大的改变就是硬件的提升,我们可以简单的把PIX看做是APM的升级版。
PIX使用了性能更加强大的32位处理器,气压计、陀螺仪等也使用了更高级的产品。

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Pixhawk飞控是一款开源飞控,由大名鼎鼎的3D Robotics研发。第一代产品称为px4,现在我们看到的这种骨头型状的pixhawk已经是第二代产品。

乐迪pixhawk体验:外观篇
手上正好有两个乐迪的pixhawk飞控,让我一起来看看这款飞控吧。

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寄来的包裹,这已经是我买的第二个乐迪pixhawk飞控了。

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拆开包装,里边是两个盒子,一个是飞控,一个是外置的M8N GPS模块

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在这里我忍不住要吐槽几句:
1 包装简陋,所有东西就装在一个塑料代里,然后扔进盒子,如果能象GPS模块一样增加一些发泡包装材料,打开盒子后的第一眼给人的感觉会高大上很多。
2 没有说明书。准确的说是连一片纸都没有。对于新手来说什么东西该怎么连接完全是一头雾水。印一张快速使用手册再加上一个设计精美一点的合格证&保修卡应该不是什么难事。

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再来看看GPS,感觉就要比飞控直接扔在盒子里看上去要好了很多,至少在我心里会认为厂家对产品做了较为妥善的保护。

OK,我们来详细看看pix盒子里都有些什么。

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从左至右:
1 pixhawk电源供应线
2 XT60接口电压电流计
3 安全开关
4 安全开关连接线
5 pixhawk飞控
6发泡棉材质双面胶
7 4GB TF存储卡
8 蜂鸣器
9 遥控接收机连接线

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电流计细节,从侧面可以看到“乐迪”的字样,上机测试后发现电压和电流的测量还是比较准确的。(我的第一套pix被奸商坑了,给了我一个杂牌的,电压准了电流就不准,电流准了电压就不准……)

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电流计默认是XT60接口,如果需要T插口,购买前需要与商家说明。

再来看看GPS盒子里的东西。

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GPS的安装支架,相比之前的支架,新的支架短了不少。

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新支架使用的碳杆也变成了空心杆,重量减轻了不少。但发现一个小问题:碳杆和支座只是使用插接方式,没有其它加强固定的方法,插接后会比较松,容易脱落,我想到的办法是使用热融胶固定。希望厂家能再改进一下,增加紧固的方法。

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GPS上电时会先闪一下灯光,乐迪的这款GPS采用六角型外形,灯光是绿色的,看上去很漂亮。

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厂方对GPS的模具进行了改进,相比之前的外壳,新GPS的外壳(上)透光性更好,当GPS搜到星之后的灯光也就更明显。

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GPS在搜到星之后,一只绿灯会常亮(官方的宣传图上是几只绿灯都亮,我这里只亮一只绿灯可能是因为我把GPS放在室内,只搜到了3颗星的原故,最近一直下雨,等有时间我再把GPS带到室外去试一下看看)。
值得一提的是乐迪的这款GPS搜星速度很快,我在室内30秒内搜到了3颗星,而在外阔的小区中心绿地,30秒搜到了13颗星,由于要起飞,就把USB线拨掉了,不知道最后一共搜到了多少颗星。(没数传,带着笔记本电脑下楼去的)

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新老飞控对比(左侧为新PIX),外观上看不出任何区别,看上去小一点是因为拍照距离的原因。(老PIX下边用泡沫胶贴在无人机上了,新PIX只是放在边上,要低一点,所以看上去小了一点点)

外观:按口定义
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外部看过了,那么这只pix的做工如何呢?我们一起来拆开看看
内部篇:做工

拆拆拆,手残党不拆不能活

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乐迪pixhawk外壳上一共有8颗螺丝,螺丝使用合金材质,不会被磁化,避免了螺丝被磁化后干扰罗盘的可能。

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由于气压计比较敏感,阳光照射、微风等都可能对气压计造成影响,所以在外壳正对气压计的位置安装了一块黑色海棉。

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主电路板正面

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主电路板反面。

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这里放一张其它厂家的主板图,可以看出乐迪在用料方面比其它厂家使用了更高的标准,而电路板走线也进行了优化。

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从反面的电器贴片方面来看,由于使用了贴片机,所以焊点较为整齐光洁。
正面针角焊接方面依然有欠火候,焊点不够细致,但至少没发现虚焊现象,希望厂家在这方面再多努力。

再来看看GPS模块

175943bf5m25aaldgdgga5.jpg
我手里这颗GPS模块是64日出厂的,还算得上是新鲜出炉。


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顶壳透明部分更加通透,GPS模块的灯光显得更加明亮了。


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正面的GPS模块


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反面的罗盘模块

整个GPS模块小巧精致,如果外壳做成四方的,整体体积还能更小。但是,我觉得6角型挺好看的。哈哈哈



轻一克值千金:重量篇
对于飞行器来说,重量是一个很重要的因素,尽管说“力大板天”(只要推力够大,板砖也能飞上天),但是在有限的电力储备下,越轻的飞行器就能飞得越久。
老婆平时也喜欢烘焙,所以有一个小电子称,能精确到1g,正好拿来用用。
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飞控39克(请无视电子称上的“牛奶”和“水”,233333333)

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电流计25

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安全开关+蜂鸣器+电流计供电线+接收机线 7

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GPS 34

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新版GPS支架8

全部重量加起来一共是:
39+25+7+34+8=113
只能说对于这个体积来说,不算重,但如果能再轻一点就完美了。


使用篇:自组装机与初飞
因为这个飞控已经是我的第二个pix飞控了,准备用来飞6轴或者固定翼的(还没想好),所以只能用最早的4轴来演示了。

装一套4轴需要如下材料:
1 无刷电机4
2 正反桨2
3 电调4
4 飞控一套
5 机架一套
6 电池一只
7 遥控器/接收机一套
8 其它小耗材若干(电烙铁,焊锡,绑带,双面胶,魔术贴,螺丝刀,六角扳手等工具)

你可能还需要(非必需品):
1 GPS模块
2 数传模块
3 图传模块
4 FPV显示器
5 平衡冲电器
6 相机云台
8 航拍相机或摄像头
9 其它按功能所需的设备

组装过程就不再赘述了,网上有很多4轴装机的教程。
上一张成品照片:
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配置:飓风2810 KV750,好盈乐天20A电调,ATG1238桨,S500机架,自组10000mAh3S电池。
最大可能减重:线能短就短,可有无的配件能不要就不要,不使用云台时硬挂山狗最大悬停时间大约45分钟。

初飞使用GPS定点悬停演示:

使用评价:

乐迪PIX功能强大,用料足,尽管焊工有待提高,但无伤大雅。对于APM,在默认参数下的平稳性就已经高于APM,尽管比APM的价格要贵不少,但在PIX同类产品中绝对是最有价格优势的。如果厂家能够在做工和包装上再用点心,绝对是一款很有竞争力的产品。

最后,祝大家爽飞。



===========================================================================                                                                     我  是  无  敌  分  割  线               (update)                                            =
==========================================================================

爽飞不了了,因为被朋友吐槽了......

朋友说:这纯粹就是个开箱帖嘛!既然说是评测帖,就应该全面一点,从组装开始,一直到爽飞,全套都不能少,至少要让一个什么都不会的新手看完帖子之后也能自己撸出一架4轴来,并且能正常飞行。


好吧,那么我们继续!

组装篇:部件简介
机架:在这里我选择的是F450的升级版--S500机架。S500的实际轴距为480毫米左右,最大可以使用13英寸的桨。

机架主体一共分为4部分:上下PCB板、机臂、脚架和挂架
173024w2iqrkeeezhzqzae.jpg

组装完成后的机架如下图所示:
(还是挺好看的,所以我这个外观党才选了这款机架。同时450~500轴距的机架也适合做航拍的入门机)
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电机:机架决定了桨的大小,桨的大小又决定了与之匹配适用的电机,由于最大只能使用13寸的桨,而使用13寸桨的电机多数都是3508或更高级别的电机,并且这种电机需要使用6S电池,大大增加了起飞重量。出于成本与重量等方面的考虑,我在朗宇2216与飓风2810之前犹豫了很久,最终还是选择了飓风2810 KV750电机。
173030xfasw8j6rza4lsbs.jpg

跟据电机力效表可知,该2810电机在使用3S电池(11.1V)时,1147桨最大推力为1120克。而后期需要更大推力时只需更换4S电池(14.8V)有1245桨就能达到1525克推力。同时,两种配置下的最大电流都没有超过20A,可以使用比较小的电调(为了轻和便宜)。
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螺旋桨:跟据电机力效表可知,在使用1147桨时电机的最高温度为51度,出于自身飞机重量及电机寿命考虑,所以选择使用1147桨。因为我自己也是新手,等以后飞熟练了再更换大桨和4S电池,这样就可以有更大的载重能挂更好的航拍设备了。
螺旋桨主要有碳纤和尼龙两种材质。碳桨更硬,在拉力和抗风上占优势,但也更脆,飞行中碰撞后容易炸桨。尼龙桨是注塑成形的,价格便宜,动平衡也普遍比较好。
考虑到新手容易炸机,出于成本,我优先选择了国产品牌乾丰的尼龙桨。(不差钱的朋友可以直接上碳桨,但要注意安全,碳桨硬度高,叶片锋利,万一打到身上就是一个血淋淋的口子,尼龙桨也会打伤,但比碳桨好一点)
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不管选择哪种桨,请选择品质良好的大厂产品,螺旋桨的动平衡很重要,动平衡不好的桨会引起机架震动影响拍摄质量,严重的可能影响飞行。

电调:不管是3S电池使用1147桨、还是4S电池使用1245桨,电机的最大电流都没有达到20A,而且飞机也很少会长时间保持最大油门,所以只需要一款20A的电调就行了。
这里我选择了好盈乐天电调,标准工作电流0~20A,支持瞬间30A电流(10秒),支持3S或4S电池,正好符合我的需要。
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电池:新手飞行,不需要那么爆力,所以先上3S电池吧。
电池的电量越大,提供的力量就越多,理论上就能提供更长的飞行时间。但电量越大重量就越重,重量大飞行时间就越短。所以需要有一个衡量。

把飞机的总重量除以4,这样就得到了飞机悬停时单个电机需要提供的拉力。再查看电机的力效表,悬停拉力不要超过电机最大拉力的50%。考虑到力效表是在理想状态下测得的,所以实际上悬停拉力最好不要超过电机最大拉力的40%。


这里以我自己的4轴举例:
我的飞机加上电池后的全部重量1670克左右,除以4后得到每个电机悬停拉力为420克。
跟据力效表,使用3S电池1147桨时,420克约占电机最大拉力的37%,数据很不错。
但如果再加上GoPro相机及云台,就要到2000克左右了,悬停需要占电机最大拉力的50%了,显然是重了,飞行会很吃力,因此需要上云台航拍时就需要换4S电和1245桨了,更换后悬停占电机最大拉力的33%,完美。



组装篇:部件组装
定义飞机机头方向,安装电机:
原则是动力线路与电子设备尽可能远离,减少干扰。

S500的下层PCB板有“S500”字样的一端已经设计了电力插头的焊接位置,所以我设定另一端为飞机头方向,后期的许多安装都是以此为基础要求。
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根据PIXHAWK电机安装要求,分别把4个电机安装在4只机臂的前端。安装时注意螺丝的长度,不能太长,以免拧螺丝时螺丝拧进电机内部顶伤线圈。
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APM/PIXhawk  X形4轴飞机器标准电机位置及旋转方向:
173026bbnfglwlfj7l7zhe.jpg
对于4轴无人机(APM或PIX,其它飞控请参照说明书),从正上方看下去:
右上角为1号电机,电机旋转方向为逆时针方向,电调信号线插在飞控主输出的1号口。
左下角为2号电机,电机旋转方向为逆时针方向,电调信号线插在飞控主输出的2号口。
左上角为3号电机,电机旋转方向为顺时针方向,电调信号线插在飞控主输出的3号口。
右下角为4号电机,电机旋转方向为顺时针方向,电调信号线插在飞控主输出的4号口。

这样做的原因为是为了抵消电机转动时产生的扭力,防止无人机在飞行时产生自旋现象。


为了能够方便的安装螺旋桨,每个电机都配有桨座,桨座主柚的螺纹分为正丝与反丝两种,对应螺旋桨的不同旋转方向。安装桨座时注意区别,在螺旋桨正常转动时,桨座螺纹应该将压桨螺丝越转越紧。如果装错了,很可能在飞行时发生螺旋桨脱落而引起炸机。
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(小窍门:装好桨座之后,最好在压桨螺丝上用小刀刻个标记,往哪一边转是松。刻的丑了点,莫笑莫笑。)
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组装篇:电调与电路板的焊接:
由于机架的下PCB板是带焊接点的,所以可以把电调直接焊在PCB上。
电调3根线的一端是连接电机的,另外一端是2根电力线(接电池)和2根细的控制线(接飞控)。
接电池一端的线比较长,为了减轻重量,我们在量好合适的长度后,把多余的电力线剪短,并直接焊在PCB板上。
173023k3wyy700w0tw0gg8.jpg
图中黄圈的部分可以直接焊上个插头用于连接电池或电流计。

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(我这里是焊了个T插的插头,准备插电流计的,结果来的电流计是XT60接头,没办法,只能把电流计的插座焊掉,然后把线直接焊在PCB板上。)(整个电流计使用绝缘铝箔包起来做了屏蔽,减少电磁干扰。)


由于我自己的PCB板已经很早前就焊好了,当时忘了拍照,这里只能借用别人的一张图片来做示例了,原图作者请莫怪。
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再来说说香焦头的焊接:
有很多商家地卖电机和电调时是已经焊好香焦头的,电机与电调的电线只要对插就能完成连接。但也有些商家只提供材料,需要自己焊接。

焊接的方法很简单:香焦头的焊洞侧面有一个小孔,焊接时用一只老虎钳夹住香焦头,然后把尖头电铬铁的尖头从小孔是伸进去,加热后把焊锡丝顶在烙铁尖上,焊锡就会融化在焊洞里,把电线捅进去之后把电烙铁拿开,就能把香焦头焊在电线上。老虎钳手柄那里用一根皮筋勒紧防止香焦头在焊接时移动就OK。
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组装篇:拼装
该焊的都焊好之后,开始拼装飞机,先把机架说明组装脚架与下PCB板,然后按照4只电机的正确旋转方向安装4只机臂。
之后在合适地位置用双面胶固定好遥控器接收机及其它需要安装的可选部件。
再把需要的插接的各种线缆从上PCB板的边槽中穿出来,用螺丝固定上PCB板。
把飞控用厚双面泡沫胶粘在上PCB板上部中心位置,再把线插在飞控上。

部件组装安放原则:
1 电力供应和电子控制最好分开放置,距离越大越好,必要时对电力供应模块做屏蔽。
2 各种无线设备如遥控接收机、数传模块、图传模块等,距离尽量分开。天线尽量远离金属部件防止遮挡信号。
3 飞控尽量安装在飞机的中心点,安装高度尽量与螺旋桨保持水平。
4 各部件选择安放位置时,注意尽可能保持飞机重心在4只机臂的交叉点上。
5 确保所有部件已经安装牢固,必要时使用双面胶+尼龙绑带。
6 为避免震动引起的螺丝松动,拧螺丝时可以先给螺丝上抹上一点螺丝胶。

7 电种线缆的连接处,确保插紧,重要线路的插头处可以上一点热熔胶加固,飞行中万一松了基本上就是炸机。


各部件的连线图:
电调:
173027pncm2n7zi32ec7en.jpg

电流计:
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遥控器接收机:
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乐迪OSD回传模块(遥控器接收数据):
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乐迪GPS SE100模块:
173023ibojpo893o8zpsp9.jpg

飞控上面板接口及说明:
173031ykjwrpqkmlmbhriv.jpg


最后来几张整体全图:
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努力打造民间最大、最好、最强的竞技、交流线上线下平台!

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发表于 2016-7-17 07:59:15 | 显示全部楼层
我也用的乐迪的套装,还不错,一路下来比较稳定,特别是GPS做的很好!
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发表于 2017-8-3 09:37:43 | 显示全部楼层
其实pixhack  pixhawk都是好飞控,只是它之前的线材,元器件质量以及做工自己玩玩还可以,要装在批量的设备上,不仅仅是产品质量的问题,还有就是售后服务的问题跟不上。
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