date de début : 05/2016

Porteur de projet Robin Mathevet (contact : robin.mathevet@live.fr)

introduction : Objectif : Creation d'un drone hexacoptère X capable de porter une caméra type GoPro Temps de vol : 15minutes (avec charge de 500g (camera)) prix : environ 500€ Capable de voler avec une panne moteur Aussi stable que possible en particulier en cas de vent.

date de fin estimée : mi-07/2016

Tous les composants ont été commandé sur Hobbyking. Une partie devait venir de Readytoflyquads mais celui-ci n'a jamais été en mesure d'expédier ma commande et m'a donc remboursé (dommage vue le rapport qualité/prix de ses composants)

/!\ Difficultés/problèmes courants et/ou rencontrés :
-Frais de douane et TVA en cas d'achat hors de l'UE à partir de 150€ frais de port compris, préférer commander en UE quitte à payer un peu plus cher
-Opérations sur batterie (type soudure) dangereuses, éviter au maximum de bricoler la batterie
-Bien prévoir ses besoins avant de passer commande, les frais d'envois reviennent vite très cher et le temps avant réception peut aller jusqu'à 8 semaines dans certains cas !!
-Châssis en bois ⇒ Balsa ou plaqué semblent idéaux
-flight controller, vérifier la taille de la mémoire si vous comptez ajouter un GPS, vérifier la présence des pins soudés sauf si vous êtes équipés et formés pour effectuer des soudures fines (la carte crame vite).
-Penser à prendre des pièces de rechange en priorité pour les hélices (au moins le double), ESC (au moins 1) et dans une moindre mesure les moteurs (si le budget le permet).
-Penser au compatibilités : Branchement batterie/repartiteur d'alim - ESC/repartiteur - ESC/moteurs - flight controller/batterie - batterie/chargeur. Mais aussi fixation flight controller/châssis - hélices/moteurs - Batterie/Châssis.
-Penser à choisir des moteurs et hélices qui tournent dans le bon sens (CW/CCW)

Découpeuse laser

1x Structure (bois, ecrous, scratch)
6x Moteurs : turnigy multistar elite (+2 secours)
6x Helices (3x CW + 3x CCW) : Ø9 * 4.5 plastique (+6 secours)
6x ESC
1x Contrôleur de vol
1x distribution d’alimentation
1x Batterie (84A min) : Zippy 30C series 8000mAh
1x télécommande : 6ch min
1x Chargeur batterie
1x Alarme batterie
1x UBEC
1x Adaptateur bullet vers banana mâle

moteurs à faible kv (920) pour gagner en temps de vol et en couple
prix unitaire 17€

Hélices 9.7“ à pas de 5”
Matière plastique car :
-moins dangereux que carbone ou alu
-assez léger
-En cas de crash, l'hélice plie et non le moteur
-Peu cher

ESC sous firmware SimonK (firmware le plus performant en terme de stabilité aujourd'hui)
30A pour tenir sans surchauffe les 18A max par moteur
Prix unitaire : 9€

Comprend gyroscope accéléromètre et magnétomètre pour une meilleur stabilité
Memoire suffisante pour ajouter un module bluetooth voir même un GPS (à voir)
Prix unitaire : 18€

Repartiteur d'alimentation pour alimenter les 6 ESC via une seule batterie
Dans un premier temps j'avais choisi un rapartiteur de type carte a souder mais c'était trop dangereux en cas de court-circuit, j'ai donc protégé les soudures avec du joint pour aquarium (non conducteur, souple et solide) mais ça me semblait malgré tout trop peu fiable, j'ai donc opté pour un répartiteur plus fiable.

Ancien répartiteur soudé

Nouveau répartiteur
Prix unitaire : 6€

Batterie 8000mAh pour une durée de vol correspondant à l'objectif de 15minutes
30C donc 240A max, les 6 moteurs à 100% demanderont 108A, soit 140A au total, marge de sécurité comprise. Il est conseillé de ne pas tirer plus de 60% du max théorique de la batterie pour ne pas l'user prématurément soit 144A max, 30C semble correspondre aux attentes
prix unitaire : 37€

Radiocommande 8ch
prix unitaire : 40€

Chargeur avec équilibrage des cellules pour éviter une usure prématurée de la batterie
Puissance de charge max : 60W, l'idéal aurait été 90W pour charger à 1C qui est l'idéal mais le prix de chargeurs plus puissant était trop élevé. La batterie mettra donc plus de temps à charger. On perd en temps de charge mais on gagne en durée de vie

Alarme à batterie indispensable pour éviter de déteriorer le LiPo à cause d'un sous-charge. Un LiPo se déteriore en cas de tension inférieur à 3.3V/cell (<15%) et devient impossible à recharger si la tension passe en dessous de 3.0V/cell (<5%)
prix unitaire : < 5€


UBEC, se connectant directement sur la batterie et sortant une tension de 5V continue pour alimenter le controleur de vol. Il n'est utile uniquement parce que mes ESC sont OPTO. Des ESC standard possèdent un BEC alimentant le controleur directement mais sont plus lourd et ont tendance à chauffer plus facilement.
prix unitaire : < 5€


Adaptateur 5.5mm bullet vers banana pour brancher la batterie au chargeur accucell S60
Prix unitaire : < 5€

Choix des composants
Design en CAO du chassis

Test pratique de la resistance du chassis avec un newtonmètre

Programmation du flight controller

Fabrication du chassis

Montage de l'ensemble moteurs, batterie, ESC, flight controller, repartiteur d'alim sur le chassis

Réglages PID
Test en vol

Commande et réception des composants

Design sous FreeCad (CAO) du châssis

Réalisation du châssis en bois

Test de résistance =⇒ OK

Poids supérieur aux attentes

Redesign du châssis

Test resistance =⇒ N-OK

Redesign du châssis

Test de résistance =⇒ OK

poids =⇒ OK

Soudure sur le répartiteur d'alim =⇒ Trop dangereux (risque de court-circuit)
Détail : La soudure était assez sale (je n'ai pas de formation en soudure) mais parfaitement safe pour un objet qui ne bouge pas ou peu, le problème sur un drone c'est que celui-ci risque et va se crasher, dans ce cas si trop de poids s'appliquait sur la soudure celle-ci a de grande chance de céder et de créer un court-circuit entrainant l'explosion du drone. De plus, les 6 ESC devaient être soudés sur cette même carte avec les pôles + sur un cercle intérieur et les pôles - sur un cercle exterieur. j'ai eut peur qu'en cas de choc ou chauffe un court-circuit se produise au niveau de ces connexions.

Changement de répartiteur d'alim, branchement sur batterie ok mais branchement sur ESC trop large, ecrasement avec une pince plate des connecteurs femelle pour forcer le contact entre les prise male des ESC puis collage avec adhésif isolant =⇒ OK
Détail : Les connecteurs de l'alim sont de type bullet 5.5mm (male pour le + et femelle pour le -), ceux des ESC sont des bullet males (+ et -) de 3mm. le répartiteur d'alim a des connecteur cotées batteries de type bullet 5.5mm mais 3.5mm du coté ESC. J'ai donc écrasés les connecteurs côté repartiteur pour qu'ils fassent bien contact avec les prises mâles des ESC et qu'ils restent en place. Pour plus de sécurité j'ai entouré la connexion avec du scotch isolant pour être certain qu'en cas de crash ceux-ci ne se débranchent pas au risque d'un court circuit.

Montage final =⇒ OK

Réglage sur le flight controller, pitch et yaw ne réagissent pas =⇒ N-OK
Détail : J'ai interconnecté le flight controller avec le receiver des radiofrequences émises par ma radiocommande via des cables avec embout pour pin femelle-femelle. Le receiver doit être alimenté, soit via la batterie soit via le flight controller, dans mon cas je l'ai alimenté via le flight controller en faisant partir 2 fil, 1 + et 1 - depuis des pins de connexion pour ESC innutilisés qui j'ai connecté sur le receiver sur un pin + et un pin -. Ensuite j'ai connecté chaque commande de contrôle de mon flight controller à un channel sur le receiver (uniquement le pin signal, le pin + et - étant déjà branché et en série avec tous les autres pin, il est inutile voir risqué de les rebrancher). J'ai ensuite lancé l'application PC de mon controller (multiwiiconf 2.3 32bit (la version 2.4 ne fonctionnait pas et la version 2.3 64bit etait instable)). Tout marchait sauf les commandes de yaw et pitch.

Modification du code de la carte (les 2 moteurs gauche et droit n'étaient pas pris en compte) =⇒ OK
Après vérification dans le code de la carte, mon drone étant un hexa, 2 emplacements pour ESC etaient par défaut en commentaire dans le code (entrées A0 et A1)

Test sur simulateur des commandes et capteurs =⇒ OK

-UBEC pour alimenter le flight controller, les ESC sont de type OPTO et ne possèdent pas de BEC permettant l'alim du flight controller

-Alarme à batterie pour éviter de la détériorer en descendant les cellules en dessous de 3.3V (15% de batterie)

-Banana plug to Bullet 5.5mm plug pour pouvoir charger la batterie sur l'accucel S60

-Branchement des ESC et des moteurs sur la batterie et le flight controller un par un pour tester le bon fonctionnement de chacun, SANS HÉLICE pour éviter le danger

-Charge de la batterie

-Réglage des PID en accrochant le drone au sol avec du fil de pèche à chacun des bras et protection en polystyrene.

-Test de la portée max de la télécommande

-Test du temps de charge et du bon fonctionnement de l'alarme

-Conception/Fabrication de pieds et d'une accroche pour caméra

-Codage d'un fonction return to home

-Codage d'une protection en cas de perte de controle du drone

-Codage d'un contrôle via smartphone

-Codage d'une fonction follow me

-Ajout d'un GPS avec des fonctions de pilotage pré-programmé voir partiellement automatique

PHOTOS A VENIR