Une documentation épique par l'équipe DronyPEIP, armez les ESCs, c'est parti !

L’équipe DronyPEIP est constituée de trois amis, s'étant unis dès le mois de novembre dans cette quête de construction d'un drone. Game of Drone est un projet ambitieux, fabriquer son propre drone et le présenter lors d'une épreuve de vol.

Dans cette documentation, nous vous expliquerons tout sur la construction de la terreur volante qu'est notre drone, sans oublier de parler des choix que nous avons dû faire pour la réaliser, et des énormes problèmes petits soucis qu'on a pu rencontrer.

Enfin, ce projet est sensé nous apporter la satisfaction personnelle et l’expérience d’avoir appris à travailler efficacement en équipe, mais surtout d’avoir fabriqué un drone évidement meilleur que celui des autres ¹⁾.

Pour atteindre la perfection, et obtenir le respect de tous, nous avons choisi de réaliser un quadricopter en X, dont nous créerons nous même le châssis.

Il existe plusieurs types de drones sur le marché. Les plus courants sont les tricopters, à trois hélices, et les quadricopters, qui en possèdent quatre. Nous avions tout d'abord pense à faire un tricopter, en effet, possédant une hélice de moins, son châssis possède donc un bras de moins, un moteur de moins, un ESC de moins etc. ce qui le rend plus léger, et augmente donc son autonomie. Une autre particularité de ce type de drone, est la présence d'un servomoteur à l’arrière. Celui sert a incliné l’hélice arrière afin de faire tourner le drone, mais plus généralement supprimer l'effet de couple produit par le nombre d’hélice impair. Sans ce servo, le tricopter se comporterait comme un hélicoptère privé de son rotor arrière, et tourne sur lui-même.

Afin de faciliter la construction, nous avons donc opté pour un quadricopter, et avons choisi un châssis en X.

Cette forme est très classique, ce qui peut nous faciliter la création. De plus, il y a plus de documentation présente sur Internet pour nous aider.

Nous remarquons par ailleurs sur l'image si dessus que tous les moteurs ne tournent pas dans le même sens dans le cas d'un quadricopter. C'est justement pour annuler l'effet de couple décrit précédemment. Ici, il y a le même nombre de moteurs tournant dans un sens que dans l'autre.

Voilà un aperçu du résultat final, croyez-le ou non, il vole !

Facile, faire la liste du matos, expliquer les choix, donner le coût total Faire sous partie “pièces de rechange” avec +moteur, +ESC … et ré estimer le budget

Pour réaliser notre châssis, nous avons utilisé deux matériaux. De la mousse et du FR4. Le FR4 est fait de résine renforcée avec de la fibre de verre, ce qui donne un matériau solide et léger. Il faut une plaque de 60 cm par 100 pour réaliser un châssis. Nous avons commandé une plaque de 0.5mm d'épaisseur, ce qui nous a coûté 17€.

Plaque de FR4 60*100 : Plaque de FR4

La mousse que nous utiliserons pour construire notre châssis est une mousse polyuréthane à cellule fermées. Ce type de mousse est très utilisé pour les matériaux composites. Malheureusement, après plusieurs recherches et appels passés a des distributeurs, nous n'avons pas réussi à en obtenir sous forme de plaque. Nous sommes donc allés au bazar de l’hôtel de ville à paris pour nous en procurer. La mousse est uniquement vendue en lot de 2 bandes de 10cm par 160 et est épaisse d'un cm. Ce n'est pas idéal, mais faute de mieux, on s'en est contenté.

Nous n'avons pas trouvé de liens pour la commandé, il faut se débrouiller pour la trouver chez soi. Pour indication, nous avons pris une photo de ce que l'on peut trouver au BHV. Ce paquet coute 36€ et suffit pour un châssis.

Nous verrons plus loin (ici) comment utiliser ces matériaux, mais il vous faudra de la colle cyanoacrylate pour les assembler ensemble. On en trouve chez Hobby King ou Castorama, un pot d'une vingtaine de grammes à une dizaine d'euros est suffisant pour faire le châssis.

Cela fait donc un total de 55€ judicieusement dépensés dans le châssis

Apres réflexion, le temps dont nous disposons pour la compétition, et les compétences que nous possédons nous ne nous ont pas semblées suffisantes pour nous permettre de faire nous-même notre carte de vol. Plutôt qu'une arduino à laquelle nous aurions connecté gyroscopes, accéléromètres, baromètre etc. nous avons choisi d'acheter une carte de vol Multi Wii chez Hobby King comportant directement tous ces capteurs. Ce type de contrôleur tout en un a l'avantage d'être très facile à utiliser.

Voilà le lien :Contrôleur de vol

La carte coûte 44€ à l'heure où nous écrivons ces lignes, et le prix semble changer régulièrement.

Nous avons décidé de construire un drone réactif et rapide pour la compétition. Nous allons donc privilégier les moteurs avec une grande vitesse de rotation. L'unité de cette valeur est le KV, et correspond au nombre de tours par minutes par volts. Les moteurs que nous avons choisi d'acheter sont des moteurs Multistar de 935KV. Nous allons les associer à des hélices 10 pouces, soit 25 cm environ. Celles-ci sont directement vendues avec les moteurs, et possèdent un pas de 45. Il faut savoir que plus le pas est élevé, plus le drone est nerveux.

Moteurs et hélices : Multistar 935KV

Chaque lot coute 14€, donc prévoyez 56€ de moteurs et hélices. Il est aussi agréable de noter que deux hélices sont vendues avec chaque moteur, l'une horaire, l'autre antihoraire. Vous aurez donc quatre hélices supplémentaires, qui pourront remplacer celles que vous casserez, sans avoir besoin d'en racheter en plus.

Le choix des ESC dépend directement du choix des moteurs : comme expliqué plus haut nous avons pris des moteurs Multistar qui consomme chacun 15A max donc il faut des ESC de 15A minimum, afin d'éviter une surchauffe, on prend des ESCs de 20A.

De plus, nos ESCs seront alimentés directement par la batterie via la carte de distribution, ce qui n'est pas le cas de la carte de vol (carte de vol≠carte de distribution, vous suivez ?). Donc il nous faut des ESC dit uBEC qui peuvent alimenter la carte de vol !

Un petit tour sur notre site préféré et on trouve : Les Afro ESC 20A

Un ESC coute 12€32 donc 49€28 d'ESC minimum.

Le choix de la batterie doit permettre d'avoir un temps de vol raisonnable. Il est donc important de bien la choisir. Deux paramètres influent sur le choix d'une batterie, sa capacité, en $mAh$ et son coefficient de décharge $C$. Tout d'abord, on va essayer d'avoir un temps de vol d'environ 8 minutes, ce qui est déjà très bien en vol stationnaire. On estime que nos moteurs tournent à 50% de leur vitesse maximale en vol stationnaire, donc consomment $\frac{15 A}{2}$ soit $7.5 A$. L'ensemble demande donc $30 A$.

Pour un vol de 8 minutes, notre batterie doit avoir une capacité de $\frac{30A*1000*8min}{1h}=4000\ mAh$. On va faire les fifous, et prendre une batterie de … 4000 mAh.

Le coefficient de décharge d'une batterie est sa capacité à fournir du courant instantanément. 1$C$ pour une batterie de $1000 mAh$ signifie que celle-ci délivre au maximum $1A$. Notre batterie doit être capable de fournir $60A$ aux moteurs, si ceux-ci tournent à pleine vitesse. Elle doit donc avoir un $C$ égal a $\frac{60}{4.2} = 14.3C$ au minimum.

On va donc choisir celle-ci : Batterie, qui possède $40C$. Elle va nous coûter 26€

ATTENTION : Si vous choisissez vous aussi cette batterie, il sera nécessaire de changer son connecteur pour la brancher à la carte de distribution.

Cette petite plaque cache bien son jeu. Elle sert à répartir équitablement le courant sortant de la batterie dans les quatre moteurs. Elle se branche donc à la batterie, et possède quatre sorties vers les moteurs.

La carte de distribution vendue ici ici sur Hobby King coûte moins de 4€. Faites attention à ce que tous les connecteurs soient compatibles !

Le choix de notre télécommande s'est porté sur le meilleur rapport qualité prix du marché que nous ayons pu trouver, la Turnigy 9x. Cette merveilleuse télécommande possède en effet 9 canaux séparés, ce qui veut dire, que le récepteur est capable de recevoir 9 informations en même temps. Inutile de dire que c'est un peu trop, nous n'en n'utilisons réellement que 6 : Un pour le Throttle (gaz), pour le Yaw (lacet), le Roll (roulis), le Pitch (tangage) ainsi qu'un pour armer les moteurs, et un autre pour activer les accéléromètres.

Cette télécommande coûte 45€, et vaut vraiment le coup. Si vous trouvez moins cher ailleurs, nous vous remboursons quarante-deux fois la différence ! Vous pouvez l'acheter ici : Lien vers la télécommande de ouf !

(En plus, elle a un écran et plein de boutons dont on n’a toujours pas compris l’intérêt)

En plus de toutes ces pièces vraiment obligatoires, vous aurez tout de même besoin d'outils et d'autres matériaux : -Pas mal de colliers de serrage (serflex, …) -Fer à souder, et étain -Une vingtaine de vis de 2cm et de diamètre 3mm -Une perceuse et/ou une dremel -Du scotch double face -Des fils et des connecteurs pour adapter la longueur des fils reçus -Des napolitains (c'est bon les napolitains)

Vous avez désormais le nécessaire pour construire votre drone. Néanmoins, nous ne pouvons que vous conseiller de prendre un stock de pièces de rechange, dont un moteur, un ESC, une bonne dizaine d'hélices de rechange, et pourquoi pas avec des pas plus élevés, une seconde batterie. Prévoyez aussi un chargeur pour votre batterie, et aussi une batterie pour votre télécommande, si vous ne voulez pas passer votre temps à acheter des piles AA.

Voilà, si vous possédez tout cela, une grande motivation motivation et une petite dose de débrouillardise et de bonne humeur, vous êtes prêt pour continuer !

Dire de pas e faire en bois, choisir la mousse

Facile, mettre les plans, parler de SW, des trucs comme ça

Tout est dit

Bah on parle de trous quoi