FPV drony - základní informace o komponentech
V tomto článku se budeme věnovat pouze FPV dronům, které si můžete sami sestavit z jednotlivých komponent. Tyto drony se také často označují jako Custom Build FPV drones a nebo přímo jako závodní drony, což může být trochu zavádějící, jelikož se tyto skládané drony nevyužívají pouze na závodění, ale také na létání typu Freestyle, LongRange, Cinematic, apod. Drony od společnosti DJI jsou již kompletně sestaveny přímo z výroby a tento článek se jich tedy netýká.
Rám dronu (frame)
Stejně jako potřebují auta karoserii, tak i drony potřebují rámy, na které jsou uchyceny ostatní komponenty dronů. Rám musí být lehký, ale zároveň také tuhý kvůli zamezení vibrací dronu při letu a odolný kvůli možným pádům a nárazům. Proto se na výrobu rámů používají materiály, jako je např. karbon a nebo slitina hliníku 7075, která se používá pro výrobu trupů letadel, křídel, podvozků, motorů a dalších dílů. Aktuálně je nejpoužívanější velikost rámu 5″. Je to vpodstatě taková univerzální velikost, vhodná jak pro freestyle létání, tak i pro závodění, ale zároveň ještě né moc velká např. pro převážení v batohu nebo v kufru. Pokud jste tedy na začátku cesty létání s FPV dronem, určité neuděláte chybu výběrem právě této velikosti 5″ rámu. Pro long-range létání se pak doporučují spíše rámy větší, např. rámy velikosti 7″, na které lze připevnit větší vrtule s úspornějšími motory a hlavně baterii s větší kapacitou, která pak podstatně prodlouží dobu letu.
Řídicí jednotka (FC) a regulátor (ESC)
Řídící jednotka (FC – Flight Controller) je v podstatě takový malý počítač s mikrokontrolérem (většinou Arm® STM32F4 nebo výkonnějším STM32F7) a dalšími komponenty jako jsou senzory typu gyroskop, barometr, bluetooth, atd. Zároveň se k němu připojují nebo pájejí další komponenty, jako je rádiový přijímač signálu (receiver), video vysílač (VTX), GPS modul, apod.
Regulátor (ESC – Electronic Speed Control) slouží k řízení otáček motorů na základě povelů z řídicí jednotky za použití vyššího napětí a proudu z baterie. Když bychom FC a ESC měli přirovnat k lidskému tělu, tak řídící jednotka je v podstatě mozkem dronu a regulátor s připojenými motory jsou pak svalovou soustavou dronu. Regulátory máme buď samostatné, které jsou určeny pro jeden motor a jsou převážně používané na letadlech a nebo tzv. 4-in-1, což jsou 4 regulátory na jedné desce plošných spojů a jsou určeny pro 4 motory dronu, resp. přesněji řečeno kvadrokoptéry.
Nejčastěji se pak FC a ESC prodávají společně jako jeden produkt, který se nazývá stack a který vám zaručuje kompatibilitu mezi oběma komponentami.
Motory
Motory dronů mají spoustu parametrů, zde se ale pro jednoduchost zaměříme pouze na ty základní.
velikost motorů – typicky např. 2506, kde 25 označuje šířku statoru v milimetrech a 06 výšku statoru v milimetrech. Stručně řečeno platí, že čím větší motor a tedy i plocha magnetů statoru, tím větší kroutící moment motor má. Ovšem pro dron s rámem velikostí 5″, na který se vám vejdou vrtule s určitou maximální velikostí vám silný motor nebude nic moc platný a zde pro vás bude zajímavějším parametrem rychlost otáčení motorů.
rychlost otáčení motorů – značí se jako KV a udává počet otočení rotoru o jednu obrátku za 1 minutu na 1 Volt a to bez zatížení motoru (bez nasazených vrtulí). Pokud tedy máte např. motor 1500KV a baterii typu 6S (22,2 Volt), váš motor se bude otáčet maximální rychlostí 33300 rpm. Tedy, čím více KV, tím rychleji se motor otáčí, ale o to více energie spotřebovává. Pro závodní drony tedy sáhnete spíše po motoru s vyšším KV a naopak u dronů, u kterých chcete dosáhnout maximální letové doby pak po nižších KV.
Přijímač (Receiver)
Jedná se o přijímač rádiového signálu z vaši vysílačky, který předává řídící jednotce informace o tom, jestli chcete s dronem např. zatočit, stoupat, dát mu povel k návratu na místo vzletu, apod. I když existuje více protokolů, na kterých komunikuje vysílačka s přijímačem, uvedeme ty nejrozšířenější a to je protokol ELRS (ExpressLRS) a nebo TBS Crossfire. Oba jsou perfektní, ovšem ExpressLRS se stává čím dál více oblíbenější, jelikož se jedná o opensource protokol, který má skvělé parametry a neustále se vyvíjí. Zároveň pro něj existují levnější přijímače a vysílačky, což mu také značně nahrává co se popularity týče.
Video vysílač / VTX (video transmitter)
Video vysílač, označován jako VTX (Video transmitter), je samostatné zařízení, které se stará o přenos videa, které zachycuje kamera umístěná na přední části dronu do zařízení, které máte u sebe vy na zemi (FPV brýle, LCD displej, atd.). Video vysílače máme buď analogové nebo digitální.
Analogové video systémy používají spíše závodníci, jelikož tyto systémy mají menší latenci, čehož využívají piloti, kteří musí reagovat opravdu velice rychle na danou situaci. Dále se pak hodí na dolety dronu na opravdu velmi dlouhé vzdálenosti (což však z pohledu zákonů v ČR není povoleno) v desítkách kilometrů. Cenově jsou tyto systémy obecně levnější než systémy digitální, ovšem kvalita videa přenášená do brýli je poměrně malá a drony se pak vybavují dodatečnou kamerou (např. GoPro), která pořizuje kvalitní záběry. To má potom dopad na celkovou váhu dronu a tedy i na to, jak dlouho dron vydrží ve vzduchu.
Digitální video systémy, vzhledem ke skutečnostem popsaným výše, jsou ty které preferujeme a doporučujeme i přes jejich vyšší cenu. Jednak vám odpadne nutnost použití dodatečné GoPro kamery, ale také si rovnou daleko více užíváte samotný let s dronem, protože kvalita obrazu přenášeného do brýli je opravdu vynikající a dále to prohlubuje váš zážitek z toho, jako by jste letěli vy sami. Nemusíte mít obavy, že by byl dosah videa u digitálních video systémů příliš krátký, i tak se jedná o vzdálenosti od cca 3km a více v závislosti na použitých anténách a dodatečných konfiguracích VTX jednotky. Do brýlí se vám přenáší obraz ve kvalitě až 1080p a zároveň vám ještě VTX jednotka ukládá přímo na microSD kartu vloženou do VTX záznam až ve kvalitě 4K při 120fps. Aktuálně je nejpoužívanějším digitálním VTX zařízením DJI O3 Air Unit.
GPS modul
Dron je sice schopen létat i bez GPS modulu, ovšem důrazně doporučujeme GPS modul mít namontován a otestován. Práve díky tomuto modulu se vám váš dron vrátí zpět na místo vzletu, pokud např. ztratíte signál mezi vaši vysílačkou a dronem. Zároveň doporučujeme používat pouze kvalitní GPS moduly, tedy ty s novější verzí čipu u-blox M10, což jsou již všechny námi nabízené GPS moduly.
Vrtule (Propellers)
Základní rozdělení vrtulí je podle jejich velikostí v palcích a také podle stoupání listu vrtule. Pro drony s rámem o velikosti 5″ tedy použijete 5″ vrtule, pro 7″ rám pak logicky použijete 7″ vrtule, atd. Stoupání listu vrtulí pak udává, jestli se vrtule hodí spíše na pokldinější lítání a nebo na závodění. Další parametry vrtulí si rozebereme detailněji v jiném návodu.
Pípák (Buzzer)
Pokud nastane ten nejhorší možný scénář a dron vám z nějakého důvodu spadne např. do lesa nebo na louku s vysokým travním porostem, pípák bude právě ta komponenta, která vás pomocí hlasitého pípání navede na místo, kde se dron nachází. Zde opět máme malé doporučení a to použít pípák s vlastní baterií. Při pádu dronu může dojít např. k odpojení hlavní baterie, nebo se hlavní baterie může vybít během delší doby hledání dronu, atd. Pípák s vlastní baterií právě řeší i tyto situace a kromě standardních situací, kdy jeho pípání aktivuje řídící jednotka, aktivuje se také sám, pokud se napájení z hlavní baterie z nějakého důvodu odpojí. Námi nabízený pípák je GEPRC Super Buzzer (pípák s vlastní baterií).
Baterie
Pro drony existuje spousta typů baterií, největší popularitě se však aktuálně těší baterie s označením 6S, což znamená, že baterie se skládá ze 6ti článků zapojených sériově za sebou. Jeden článek má jmenovité napětí 3.7V, takže celkové jmenovité napětí této baterie je 6 x 3.7V = 22.2V. Toto zkrácené označení 6S nejčastěji zastupuje plné značení 6S1P, což se rovná 6 sériových článku v jedné paralelní větvi. Pokud chce výrobce baterie zvýšit její celkovou kapacitu, může pak poskládat celkově 12 článků tak, že použije 2 paralelní větve, kde kažá z nich bude mít stále 6 článků, aby se dosáhlo stejného napětí jako v předchozím zapojení. Taková baterie pak bude mít označení 6S2P.
Dále se pak můžete setkat s různými typy konektorů baterií, z nichž u 5″ dronů to bude nejčastěji konektor s označením XT60. Na menších dronech se pak nejčastěji setkáte s menším konektorem XT30 a naopak na velkých dronech, které potřebují pro napájení svých motorů větší proudy, tam to bude nejčastěji XT90.
Co se týče kapacity baterií, pro drony velikosti 5″ doporučujeme např. baterii CNHL MiniStar 1500mAh. Pokud chcete létat spíše svižněji a nebo závodit, zvolíte spíše nižší kapacitu baterie kvůli její nižší váze a tedy celkové lepší agilnosti dronu, takže např. baterii s kapacitou 1300mAh a pokud chcete naopak létat spíše klidněji a preferujete delší letový čas, můžete pro svůj 5″ dron zvolit např. baterii s kapacitou 2000mAh. U baterií pro větší drony pak nezapomaňte na limit 100Wh (cca. 4500mAh u 6S baterií) při převozu baterie letadlem.
Dalším neméně důležitým aspektem při nákupu baterií je její nabíjecí a vybíjecí proud. Značí se písmenem C, přičemž čím větší číslo je před písmenem C, tím se baterie umí vybíjet rychleji, aniž by došlo k jejímu poškození. Ve zkratce to znamená, jak velký proud vaše baterie dokáže v daný moment vydávat motorům a vypočítává se jako počet Ah x počet C. Tedy pokud máte baterii 2000mAh, což jsou 2Ah a na baterii je uvedeno 100C, tak tato baterie dokáže dronu trvale poskytovat teoreticky až 2×100 = 200A. Dále na bateriích bývá uveden ještě jeden údaj označený také písmenem C oddělený lomítkem nebo vlnovkou od vybíjecího proudu a jde o špičkový vybíjecí proud a zpravidla jej baterie zvládne poskytnout na dobu max. 10sec. Stejným způsobem se značí i nabíjecí proudy a ty bývají podstatně nižší, ovšem ty už nejsou tolik kritické, jen si prostě déle počkáme na nabití baterie.
Stěžejním aspektem pro výběr baterie je pak její typ co se chemického složení týče. Nabízíme 3 typy baterií a to Lipo, LiHV a Li-ion. Srovnání těchto typů baterií je poměrně rozsáhlé a je tedy na samostatný článek. Prozatím si zapamatujte pouze to, že pro svižné a závodní létání volte pouze Lipo nebo LiHV baterie a pro dlouhé lety (Long-range) lze zvolit i Li-ion baterie. Lipo baterie umí vydat opravdu vysoké špičkové proudy ve srovnání s Li-ion bateriemi, ale proto se také umí velice rychle vybít a když si nedáte pozor s přidáváním otáček motorů, může vás to na vaši delší cestě nemile překvapit. Dále si u Lipo baterií velice pozorně hlídejte napětí při letu, protože pokud se baterie dostane na 3.5V na článek, zbývá vám už opravdu velice krátká doba na přistání, jelikož je následný pokles napětí baterie opravdu příliš strmý. LiHV baterie jsou speciálním typem Lipo baterií, které umožňují nabití na vyšší napětí (LiHV = Lipo High Voltage) a tedy poskytnou delší dobu letu. Standardně se článek Lipo baterie nabíjí na 4.2V, kdežto u LiHV baterie lze článek nabíjet až na 4.35V nebo dle dalšího doporučení výrobce baterie. Li-ion baterie se naopak vybíjejí více lineárně a předvídatelně a mají delší životnost, ovšem vzhledem k poměrně malým výstupním proudům ve srovnání s Lipo bateriemi nejsou tak oblíbené a používají se spíše na nabíjení menších Lipo baterií v terénu a nebo v ojedinělých případech na long range létání.
FPV brýle
FPV brýle jsou právě tím zařízením, které vám zprostředkují ten nezapomenutelný zážitek z letu vašeho dronu. Zachytávají signál z video zařízení (VTX), které je umístěné spolu s kamerou na dronu a zobrazují vám jej v brýlích tak, že si připadáte, jako by jste seděli v kokpitu dronu. Jelikož brýle komunikují primárně s VTX zařízením namísto řídící jednotky dronu, je tedy nutná vzájemná kompatibilita FPV brýli a video systému VTX. Pro analogové vysílače VTX potřebujete kompatibilní analogové brýle (nebo digitální brýle s dodatečnou podporou pro analogový signál) a s digitálním video vysílačem VTX potřebujete digitální FPV brýle. K aktuálně nejoblíbenějšímu video vysílači na trhu DJI O3 Air Unit lze připojit např. FPV brýle DJI Goggles Integra nebo DJI Goggles 3.
