Actualizado: 05-Marzo-15
Antes que nada, quiero aclarar que no soy un experto en el tema y lo que escribo es resultado de mi propia experiencia y de muchas horas de leer foros y ver videos por internet, por lo que se aceptan criticas que ayuden a complementar el documento para que le sea de utilidad a otras personas.
Voy a compartir en este artículo cual ha sido mi experiencia al construir mi primer drone, en este punto hay que hacer la diferencia entre un Drone y un Quadcopter, en simples palabras un Quadcopter es un helicóptero de cuatro hélices y un Drone es un aparato volador (aviones, helicópteros, multicopteros, etc…) que tiene el hardware necesario para realizar vuelos de forma autónoma en este sentido es propiamente un robot volador, también hay que resaltar que este tipo de aparatos voladores no son juguetes y como una maquina voladora hay que usarla con cuidado y responsabilidad.
¿Que necesitamos?
En este punto es donde encontramos diferencias entre un Drone y un Quadcopter ya que para el Drone necesitamos mas componentes que para un Quadcopter, partamos de lo básico un Quadcopter y por aparte los componente adicionales para el Drone.
Frame
El frame es donde vamos a montar los motores, la batería y todos los componentes necesarios, hay de diferentes tamaños, materiales y configuraciones dependiendo del uso que se le vaya a dar, puede ser de fibra de carbono (muy caros), fibra de vidrio (más económicos), madera (hechos a mano), etc.
En cuestión del frame, mas grande no es necesariamente mejor, por el simple hecho del peso, más peso, mas motores, mas batería, mas de todo, mas caro.
El tamaño por lo regular se miden en base a la distancia que hay entre la diagonal de los dos motores extremos, los mas comunes van desde 33 a 55cm los pequeños de 25cm y los mas grandes de 70cm por decir algo.
Motores
Este componente es complejo de seleccionar ya que depende directamente del propósito al que sea destinado y la unidad en la que se miden son los Kv que son las rpm/volt ya que hay una relación directa entre motor, hélice , ESC y el peso, por ejemplo si es para carreras hay que usar motores que giren altas revoluciones y hélices pequeñas ya que estos por lo general son pequeños y ligeros por el otro lado si es para carga, necesitas motores a menos revoluciones y hélices mas grandes, un sitio muy útil para poder decidir cual es la mejor combinación para nuestro propósito es
www.ecalc.ch con introducir algunos datos, como peso total, el tipo de motores, batería, ESC y hélices, podemos obtener una gráfico de como se comportara el conjunto de estos elementos y si la configuración que escogimos es la ideal para su propósito, esta en varios idiomas y es gratis pero hay una subscripción de pago que vale la pena pagar.
ESC’s
Los controladores electrónicos de velocidad o ESC por sus siglas en inglés son los que controlan la velocidad a la que giran los motores y estos se miden por amperaje y este depende de los amperios que solicite el motor para su funcionamiento por ejemplo si tu motor consume hasta 12A es necesario un ESC de 15A para tener un margen de operación, los ESC se conectan al controlador de vuelo y se controlan directamente desde nuestra transmisora, ya que estos responden directamente de a las ordenes que le demos en tierra.
Hélices
Las hélices son las que proporcionan el sustento para que el Drone se mantenga en el aire como antes mencione el tamaño de las hélices depende de la potencia del motor, el materia también varia, pedes encontrar de madera, fibra de vidrio y fibra de carbono, las mejores por muchas razones son la de fibra de carbono pero su precio es alto y yo creo que la mejor opción son las de fibra de vidrio por que es seguro que vamos a romper muchas al principio y es mejor que se adquieran de varios tamaños para poder realizar pruebas y tener puntos de referencia para poder decidir que combinación te da mejor desempeño.
Baterías/Cargador
La batería es otro componente interesante, esta nos proporcionara la energía necesaria para alimentar todos los componentes, receptor, controlador de vuelo, ESC, motores, etc., de la capacidad de la batería y cantidad de componentes dependerá el tiempo de vuelo que tendremos disponible, aun que no se emocionen, no habrá batería o configuración que los lleve a dar la vuelta al mundo con su Drone, el tiempo promedio de vuelo de un Drone es de 15 a 30 min máximo, en las baterías tenemos tres valores importantes a considerar, uno es la capacidad de la batería que se mide en mAh, otro es el numero de celdas de la batería se mide en S y el otro es el factor de descarga que se mide en C.
De la capacidad de la batería depende el tiempo de vuelo, mientras mas mAh mas tiempo de vuelo pero también mas peso.
Del numero de celdas depende el voltaje que tendremos disponible, por lo general cada celda aporta 3.7 volts:
- 2S tendrás 7.4v
- 3S tendras 11.1v
- 4S tendras 14.8v
Del factor de descarga depende que tanta energía se puedes descargar de forma continua por ejemplo una de 20C se descargara mas lento que una de 70C por lo tanto la primera nos dará mas tiempo de vuelo, pero, esto nos limita ya que una batería de descarga lenta no nos podrá responder si necesitamos hacer maniobras que exigen mas potencia de la que nos pueda dar la bateria,
Por ejemplo una batería LiPo de 4000 mAh 25C/3S nos dará una descarga de (4Ah x 25C) 100 Ah de descarga continua.
Controlador de Vuelo
El controlador de vuelo es el cerebro de nuestro Drone, y tenemos dos ramas los Open Source/Hardware y los Privados.
Open Source
- CC3D OpenPilot
- APM ArduPilot Mega
- Pixhawk
- MultiWII
- KK Multicopter
Privados
- DJI NAZA
- Walkera QR
- Vector
- Feiyu Panda
- ZeroUAV Gemini
La diferencia principal entre estos es que los privados por lo general son ready to fly o listos para volar a diferencia de los open source/hardware que requieren ajustes adicionales antes de estar listos para volar, ademas de que los open source/hardware son mas económicos ya que los pueden fabricar terceros habiendo en el mercado placas del mismo tipo de diferente calidad pero con la misma funcionalidad.
El controlador de vuelo recibe las instrucciones de nuestra transmisora a travez del receptor y las envía a los motores por medio de los ESC’s
Transmisora/Receptor
La interfaz con la cual controlaremos nuestro Drone es la transmisora esta requiere de un receptor abordo del Drone para que reciba nuestras instrucciones, las transmisoras se encuentran en una gran variedad de marcas y modelos lo que debemos de observar en una transmisora es el numero de canales, los canales son por los cuales envía información, la transmisora debe de ser de al menos de 6 canales, entre las transmisoras existen diferentes protocolos, a la mayoría de las transmisoras se le pueden adaptar módulos para que sea compatibles con diferentes protocolos sin embargo él receptor y la transmisora deben usar siempre el mismo.
¿Y un drone que mas necesita?
Losa Drones, adicionalmente requieren de un GPS, este les ayuda a saber su ubicación y hacia donde se tienen que dirigir, también se necesita un modulo de telemetría, un OSD (On Screen Display) y junto con este un transmisor de de video, obviamente una cámara a bordo todo esto con la finalidad de saber donde esta el Drone cuando esta fuera del alcance de la vista.
Todos estos componentes pueden alcanzar el costo de 200 a 300 USD dependiendo de la marca y calidad de los componentes.
GPS UBLOX
Modulo de telemetría 3DR
Transmisor y Receptor de video
Camara para FPV
¿Donde lo compro y cuanto cuesta?
Desafortunadamente nada de esto es barato, puedes buscar ofertas y conseguir componentes que se adapten a tu presupuesto pero aún así no será barato, otra punto a considerar es que hay que pensar que debemos proteger nuestra inversión y vale la pena invertir en componentes de calidad y que no por ahorrar unos dólares perdamos toda nuestra inversión yo creo que armar un quadcopter es posible con un presupuesto de 350 a 500 USD, y de ahí hasta vaciar tu cartera.
Y todo esto dónde se consigue, pues dependiendo de tu lugar de residencia esto es mas o menos complicado, ya que por lo general las tiendas especializadas pueden elevar el precio de los componentes al doble o triple de lo que lo puedes conseguir por internet, sí vives en Estados Unidos las cosas son mas fáciles ya que la mayoría de los sitios donde se consiguen los componentes se ubican en este país, y para los que vivimos fuera afortunadamente la
mayoría de estos sitios hacen envíos internacionales, la desventaja es que no todos los componentes son elegibles para envíos internacionales por ejemplo las baterías.
En mi caso yo use los siguientes sitios
HobbyKing es el sitio de referencia para los aficionados al RC, tienen buena selección de productos y tienen almacenes en Australia, Reino Unido, Europa, China y Estados Unidos, acepta paypal y también tiene una tienda en eBay que solo vende dentro de Estados Unidos y los precios varían dependiendo del Almacén donde salga por lo general el Internacional es el mas económico.
Banggood es una tienda con almacenes en Singapur y Estados Unidos, con buenos precios, y buena reputación acepta pagos con tarjeta de crédito y paypal.
Aliexpress es una sitio donde se anuncian proveedores de manufactura China, en general de aceptable calidad puedes encontrar productos de Marca pero que se venden sin el empaque original, solo acepta tarjeta de crédito y hasta ahora no he tenido problemas de cargos fraudulentos y mis compras siempre han llegado.
eBay hay muchos productos de marcas reconocidas pero la mayoría son de vendedores americanos y por lo general no hacen envíos internacionales y los que lo hacen en general (no todos) son productos que salen de almacenes en China, en este caso es mejor comprar en cualquiera de los dos anteriores y ahorrarse los gastos de envio.
Amazon es el almacén por excelencia con su gran infraestructura es el lugar mas seguro para comprar por internet, desafortunadamente no todos los productos son elegibles para envíos internacionales, pero de los que he probado el envío es el mas rápido a precio razonable.
Personalmente he probado todos estos servicios y tiendas, desde hace tres años compro productos de tiendas en China, así que hablo por experiencia propia.
Tiempos de Envio y Costos
En mi caso para poder comprar en eBay de vendedores americanos y traer productos a Mexico use un servicio de Estafeta que se llama Estafeta Members, este servicio te ofrece una dirección en Estados Unidos para recibir envíos de compras hechas solo en eBay, y el costo de la importación es de 10 dólares mas IVA, con opción de seguro de envío, esta tarifa es solo para compras de menos de 50 USD incluyendo el envío, si el producto y el envío superan los 50 USD se te cobra un impuesto de importación que se calcula sobre el costo de tu producto, a partir de que llega el paquete a su dirección, tarda de 5 a 10 días en llegar por Estafeta.
Los envíos de tiendas como Banggood, Aliexpress, DX, etc., ofrecen envío gratuito generalmente por ChinaPost, HonkonPost, SingoporePost con tiempos de envío de 30 a 60 días también ofrecen EMS, Fedex y DHL, con costos promedio de 20-50 USD y tiempos de entrega entre 7 y 15 días (lo he comprobado). Amazon maneja costos de envío de entre 6 - 40 USD dependiendo del peso y tamaño y generalmente usan paqueterías como UPS y DHL Express y sus tiempos de entrega son de 5 a 10 días, si el costo del producto es de menos de 50USD no te cobran impuestos. En HobbyKing todos los productos con envío Internacional salen del almacén en China y los tiempos de envío son de 40 a 50 días y los costos de envíos van de 7 - 50 USD dependiendo del peso y volumen del paquete
La lista de compras
Después de conocer a grandes rasgos los componentes que conforman un quadcopter las tiendas y tiempos de envío es hora de abrir la cartera y llenar el carrito.
Les comparto la lista de los componentes que yo adquirí para que les sirva de referencia.
| Fecha Pedido | Tienda | Componente | Precio | Cantidad | Subtotal | Envio | Total | Importación |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 02/NOV/14 | eCalc | eCalc membresía 12 meses | $9.99 | 1 | $9.99 | $9.99 | ||
| 11/NOV/14 | HobbyKing | Helices 12X4.5 SF 2pc STD Rotation/ 2pc | $4.36 | 1 | ||||
| Helices 12X4.5 SF 2pc Orange STD Rotation | $4.36 | 1 | ||||||
| Helices 12X4.5 SF 2pc Yellow STD Rotation | $4.36 | 1 | $13.08 | $6.99 | $20.07 | |||
| 29/NOV/14 | Aliexpress | KIT 4-DJI-2212 920Kv y 1-KK Multicopter 2.1 | $58.82 | 1 | $58.82 | $58.82 | ||
| 01/DIC/14 | HobbyKing | AfroESC 30Amp SimonK Firmware | $9.99 | 4 | ||||
| AfroESC usb Programing Tool | $6.65 | 1 | ||||||
| XT60 to 4 x 3.5mm bullet Breakout cable | $3.36 | 1 | $51.63 | $6.99 | $58.62 | |||
| 01/DIC/14 | Aliexpress | Helices para DJI | $7.88 | 1 | $7.88 | $7.88 | ||
| 03/DIC/14 | Aliexpress | Ledstrip | $4.00 | 1 | $4.00 | $4.00 | ||
| 10/DIC/14 | HobbyKing by eBay | Zippy 5000mAh 2S/25C | $26.49 | 1 | $26.49 | $6.30 | $32.79 | $12.24 |
| 17/DIC/14 | HobbyKing | Turnigy Accucel-6 50W 6A Balancer/Charger | $22.99 | 1 | ||||
| Turnigy Receiver Controled switch | $7.25 | 1 | ||||||
| Turnigy 4mm heat shrink tube red | $0.35 | 2 | ||||||
| Turnigy 4mm heat shrink tube black | $0.35 | 2 | ||||||
| Polimax 3.5 Gold conector 10 pcs | $1.83 | 3 | $37.13 | $15.99 | $53.12 | |||
| 19/DIC/14 | HobbyKing by eBay | Zippy 4000mAh 3S/25C | $21.20 | 1 | $21.20 | $6.30 | $27.50 | $12.37 |
| 22/DIC/14 | Aliexpress | Cables para servos | $6.38 | 1 | $6.38 | $6.38 | ||
| 22/DIC/14 | Aliexpress | Aliexpress HXT Conectors | $5.74 | 1 | $5.74 | $5.74 | ||
| 24/DIC/14 | Aliexpress | LiPo Battery safety bag 23X29 | $5.87 | 1 | ||||
| LiPo voltage indicator alarm | $1.84 | 1 | ||||||
| Power battery conection board 5cm | $1.05 | 2 | $9.81 | $9.81 | ||||
| 28/DIC/14 | Banggood | Transmisora Taranis X9D Plus | $250.99 | 1 | $250.99 | $19.96 | $270.95 | |
| 29/DIC/14 | Amazon | Permatex 24200 Medium Threadlocker Blue 6ml | $3.86 | 1 | ||||
| Permatex 27100 High Threadlocker Red 6ml | $4.29 | 1 | $8.15 | $5.26 | $13.41 | |||
| 06/ENE/15 | Banggood | Balanceador de helices | $18.79 | 1 | $18.79 | $18.79 | ||
| 06/ENE/15 | Aliexpress | Frame | $91.69 | 1 | $91.69 | $91.69 |
¿Y todo llego bien?
Hasta este momento he recibido solo algunos de los componentes pondré una lista de los componentes con su fecha de entrega y fotos de los paquetes con forme vallan llegando y al principio del post pondré la fecha de actualización para mejor referencia:
Componente: HobbyKing: Helices 12X4.5 Green, Orange, Yellow
Fecha de Envio: 17-Nov-2014
Fecha de Entrega: 02-Ene-2015
Este paquete salió del almacén internacional de HobbyKing y como se ve no viene el nombre de la tienda, por lo que imagino viene directo de la fábrica, sí podemos identificarla podríamos comprar directamente, el paquete es muy grande a mi parecer por el contenido.
Unboxing
Componente: Helices para DJI
Fecha de Envio: 06-Dic-2014
Fecha de Entrega: 30-Dic-2014
Estas hélices son de Aliexpress.
Unboxing
Componente: HobbyKing eBay: Bateria Zippy 5000mAh 2S/25C
Fecha de Envio: 13-Dic-2014
Fecha de Entrega: 19-Dic-2015
Este salió del almacén de HobbyKing en EU y viene etiquetado al contrario del que sale del almacén internacional y se tuvo que importar por Estafeta Members al igual que la siguiente batería, primero viajó por USPS y después por Estafeta.
Componente: HobbyKing eBay: Bateria Zippy 4000mAh 3S/25C
Fecha de Envio: 24-Dic-2014
Fecha de Entrega: 05-Ene-2015
Unboxing
Componente: Banggood: Taranis X9D Plus
Fecha de Envio: 06-Ene-2015
Fecha de Entrega: 15-Ene-2015
Este paquete de Banggood se trajo por EMS, como se ve paso por aduana y fue abierto para su inspección tuve la suerte de no tener que pagar el impuesto de importación.
Unboxing
Componente: Amazon: Threadlocker
Fecha de Envio 29-Dic-2014
Fecha de Entrega: 07-Ene-2015
Este paquete también fue abierto para su inspección se ve como fue sellado por la misma paquetería, no me había pasado antes o al menos no me había dado cuenta.
Unboxing
Componente: Conectores HXT
Fecha de Envio 25-Dic-2014
Fecha de Entrega: 22-Ene-2015
Este se ve que viajo por china post, sin ninguna novedad.
Unboxing
Componente: Kit DJI 2212 y KK2.1
Fecha de Envio 7-Dic-2014
Fecha de Entrega: 24-Ene-2015
Unboxing
Componente: Frame DAYA 550
Fecha de Envio 7-Ene-2015
Fecha de Entrega: 26-Ene-2015
Unboxing
Componente: Afro ESC 30A y Programador de ESC
Fecha de Envio 14-Dic-2014
Fecha de Entrega: 7-Feb-2015
Unboxing
Componente: Indicador de Voltaje, Lipo Safety Bag, Placa de distribucion de Poder
Fecha de Envio 23-Dic-2014
Fecha de Entrega: 26-Feb-2015
Componente: Cargador Turnigy Accucel
Fecha de Envio 31-Dic-2014
Fecha de Entrega: 04-Mar-2015
12-Feb-15
Esta semana llegaron los ESC, con esto tenemos prácticamente cubierto todos los componentes necesarios para empezar a montar, aun faltan los cables que conectan el receptor al controlador de vuelo, los conectores banana de 3.5 mm y la placa de distribución de poder para poder energizar los ESC y el controlador de vuelo, pero por el momento es suficiente para presentar la distribución de los componentes en el chasis, que es en lo que trabajare en los siguientes días.
El Armado
25-02-15
La semana pasada comencé con el armado del Frame, un DAYA-550 de fibra de carbono, debo comentar que me gusto mucho el modelo pero encontré detalles que no me dejaron satisfecho del todo
PROS.
- La construcción es buena, el frame es muy firme.
- Los brazos son plegables.
- Es de buen tamaño, tiene el espacio suficiente para los componentes.
- El tren de aterrizaje me gusto mucho, muy diferente a lo que comúnmente se ve, aunque como mejora le agregaría un tubo mas largo
CONTRAS.
- Los sujetadores de aluminio que van a los brazos, no son del mismo tamaño, unos quedan justo, y otros parecieran mas chicos no cerrando por completo al atornillar.
- Los soportes de aluminio que sujetan el tren de aterrizaje, parecen ser mas chicos que el tubo de fibra de carbono que es de 1 cm de diámetro.
- Le faltan ranuras para sujetar el controlador de vuelo.
Una vez terminado con el armado del Frame, comencé con el montaje de los motores, y descubrí que no tenia tornillos para sujetar los motores, así que tuve que hacer un pedido de emergencia a HobbyKing y aproveche para pedir algunas cosas que me hacían falta pero esta ves use el envío de DHL Express, el pedido lo hice el viernes 20 de Feb., y lo recibí el lunes 23 de Feb. en la tarde
- Kit de accesorios para motor
- Cable rojo de silicon 14AWG
- Cable negro de silicon 14AWG
- Cables para servo
- Cables HXT a 4X3.5 banana
- Tornillos de aluminio M2.5
Para montar los motores hay que desmontar los soportes de los brazos para hacer coincidir el motor con los orificios del soporte, primero se coloca un tornillo para cuadrar el motor y poder ajustar el segundo con mas facilidad, colocamos una gota de threadlocker y apretamos, después quitamos el primer tornillo y hacemos lo mismo.
Así se vera ya montado
Para poder conectar los motores a los ESC, necesitaremos tres extensiones para cada motor, por un lado usaremos un conector banana macho de 3.5 mm y por el otro lado, un conector banana hembra de 3.5 mm para la extencion ocuparemos cable de 18 AWG de preferencia de silicon por que es mucho mas felxible el cable comun.
06-03-15
Las extensiones conectaran los motores con los ESC, estos se montaran en el interior del Frame para darle mayor estética al montaje aquí se muestra la posición y la forma en que se sujetara al Frame por la parte interior.
Y aquí ya se ve como quedo sujeto en el interior.
Así se ve después de haber montado todos los ESC.
Todos los ESC se deben de conectar a la batería para eso usamos la placa de distribución de poder o el cable de HXT a 4 banana de 3.5 mm, en mi caso usare el cable, y así se vera una ves este todo conectado.
Después colocaremos la batería y la sujetaremos con velcro para poder removerla fácilmente para recargara.
Colocaremos el controlador de vuelo y lo conectaremos a los ESC.
Y después colocaremos y conectaremos el receptor.
Y por ultimo las helices,
Configuración (En curso)
07-03-15
Espero que me sigan en las actualizaciones que seguiré haciendo conforme lleguen los paquetes que aun faltan y puedan ver fotos y vídeos de los componentes.
El armado, configuración y primer vuelo se documentaran conforme se vaya trabajando en el Drone.
Primer vuelo (Pendiente)
Primer choque (Pendiente)
Post original | yovany.me | 2014-12-31