Les drones sont devenus l’un des produits les plus populaires ces dernières années, grâce à leur capacité à capturer des vidéos aériennes uniques et à leur praticité. Si vous avez toujours voulu construire votre propre drone, nous allons vous apprendre comment fabriquer un mini drone DIY à l’aide d’Arduino et de quelques autres composants.

Tout d’abord, vous aurez besoin des composants suivants: 1 carte Arduino, 1 moteur brushless, 2 moteurs électriques, 1 hélice, 1 contrôleur de vol, 1 batterie, 1 émetteur/récepteur radio, des câbles et des connecteurs, un système d’alimentation, et un boîtier pour l’assemblage. Vous pouvez trouver la plupart de ces composants sur Amazon ou dans des magasins de bricolage spécialisés (voir les liens ci-dessous). Une fois que vous avez réuni tous les composants, vous êtes prêt à commencer la construction.

Très rapidement, la première étape est de connecter le moteur brushless à la carte Arduino et de le programmer. Vous devrez ensuite connecter les autres moteurs électriques, l’hélice, et le contrôleur de vol. Une fois ces étapes terminées, vous devrez alors connecter le système d’alimentation et le récepteur radio.

Une fois que tous les composants sont connectés, vous pouvez alors monter le drone dans le boîtier. Vous devrez également configurer le logiciel, ce qui vous permettra de contrôler le drone à distance via votre smartphone ou votre ordinateur. Une fois le tout réglé, votre mini drone DIY sera prêt à décoller!

On regarde ça de suite!

Dans cet article, je vais vous montrer comment construire et programmer votre propre drone avec Arduino à partir de zéro. Nous étudierons en profondeur tous les concepts nécessaires jusqu’à ce que nous soyons capables de construire et de programmer le drone  étape par étape et de savoir ce que nous faisons.

Chaque section présente un composant et explique comment programmer chacune des parties les plus importantes de notre futur drone.

Je vais d’abord aller sur quelques concepts de base que nous devons savoir sur le drone que nous allons construire.

• Pour définir la position de notre drone lorsqu’il est en l’air, nous allons utiliser ce que l’on appelle l’ angle de navigation, le Pitch , le Roll et le Yaw. En inclinant le drone sur ces trois axes on va le faire bouger dans la direction que l’on veut. La rotation sur l’axe de tangage fera avancer / reculer le drone , le déplacement sur l’axe de roulis fera bouger le drone à gauche / à droite, et la rotation sur son axe de lacet le fera tourner sur son propre axe vertical. En plus de ces trois mouvements, le drone Vous pourrez également monter ou descendre, gagner ou perdre de la hauteur :

Rappelez-vous simplement les concepts Pitch, Roll et Yaw , car ils apparaîtront continuellement tout au long de ce blog .

• Il existe deux types de configuration que nous pouvons utiliser avec le même cadre (structure) de quadricoptère, la configuration « x » et la configuration « + » . Les conséquences de l’ utilisation ou l’ autre configuration sont très importantes , car elles définissent cette décision l à l’ orientation  du capteur MPU6050 dans le cadre,  mais rassurez – vous, nous en discuterons plus loin dans un autre poste . Le drone que nous allons construire est de type ‘x’. Comme on peut le voir sur l’image suivante, la configuration que nous sélectionnons implique que les moteurs impliqués sont différents pour effectuer le même mouvement. Dans la configuration de type’x’ , pour avancer il faut accélérer les deux moteurs arrière et décélérer les deux avant, c’est-à-dire agir sur les quatre moteurs en même temps . De cette façon le drone s’appuie sur son axe Pitch et on le fait avancer :

Tapez « x »

Pour une configuration de type ‘+’, en revanche, nous n’avons qu’un moteur arrière et un moteur avant, laissant les deux autres sur les côtés. De cette façon, pour avancer, il suffirait d’accélérer l’arrière et de décélérer l’avant, en laissant les deux moteurs latéraux à vitesse constante. Ces moteurs vont alors agir pour se déplacer sur les côtés, c’est-à-dire sur l’axe Roulis :

Tapez ‘+’

En revanche, la rotation autour de l’axe de lacet est indépendante de la configuration. Si nous voulons tourner dans le sens horaire, nous accélérons les moteurs qui tournent dans le sens antihoraire. Plus tard et dans un autre post nous verrons comment faire tourner les moteurs dans le sens que nous voulons :

Drone Arduino: Matériel nécessaire et assemblage des composants matériels

Matériel nécessaire pour construire un drone

Le matériel minimum dont nous aurons besoin pour construire le drone est le suivant. Ne vous inquiétez pas si vous ne comprenez pas la fonction de l’un des composants, nous les analyserons en profondeur dans différentes entrées plus tard, une par une. Je vous laisse également les liens d’achat des mêmes produits que j’ai utilisés.

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Liste des composants

 

• Arduino Nano
• Cadre 450mm
• Moteurs 1000kW
• ESC 20A
• MPU6050
• Contrôle radio
• Batterie
• Batteries chargées
• Tableau de distribution
• LED
• Plaque à souder
• Connecteurs à vis
• Connecteurs à puce
• ACL
• Résistances
• Tinner
• Interrupteur 20A

Matière principale en détail

• 1x Arduino Nano . Le cerveau de notre drone et où s’exécutera le logiciel de contrôle de vol.

• 1x Frame 450. C’est la structure où nous assemblerons tous les composants matériels  de notre  drone . Nous allons utiliser un cadre de 450 mm :

• 4x moteurs 1000kV et 4x ESC  20Amp .  L’un des composants les plus importants de notre drone , les moteurs et les 4 ESC chargés de les faire tourner. Nous utiliserons des moteurs 1000kV et des ESC d’au moins 20 ampères. Assurez-vous que le pack que vous achetez comprend également les hélices. La taille d’hélice recommandée pour ces moteurs est de 10 × 4,5R :

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• 1x MPU6050. Le capteur le plus important de notre drone , sans lequel il serait impossible de le faire voler de manière contrôlée. Je recommande d’en acheter plusieurs pour avoir des pièces détachées, c’est très bon marché à acquérir.

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• Plaque de montage (pour les composants à souder). Nous allons l’utiliser pour souder les différents composants du drone . Cette plaque sera ensuite placée sur le dessus du cadre .

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• 1x télécommande et récepteur RC . Nous l’utiliserons pour contrôler le drone et le faire bouger à notre guise. Il existe d’innombrables modèles disponibles, je vous laisse celui que j’utilise, dont les caractéristiques sont suffisantes pour cette application. Assurez-vous que le modèle que vous achetez comprend également le récepteur.

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• 1x batterie 3S 22000mAh . Source d’ énergie  du drone . Nous utiliserons une batterie 3S 2200mAh.

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• 1x chargeur de batterie 3S . Nous allons l’utiliser pour recharger la batterie.

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• 1x tableau de distribution électrique . Nous utiliserons cette plaque pour souder les quatre ESC à la batterie de manière robuste. Cette connexion peut être effectuée simplement à l’aide d’un câble, mais il est plus confortable et plus sûr de le faire à l’aide d’une plaque comme celle-ci.

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• 1×16 ×2 ACL . Nous l’utiliserons pour visualiser certaines variables et alarmes pouvant survenir pendant le vol. Assurez- vous qu’il comprend un adaptateur i2C pour faciliter la connexion.

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• 1x Pack de LED. Je recommande d’acheter un pack de LED de différentes couleurs. Nous les utiliserons pour visualiser les paramètres pendant le vol. J’ai utilisé des LED bleues, oranges et rouges.

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• Connecteurs bullet (pour moteurs). Il est essentiel de connecter les ESC et les moteurs de manière robuste. Pour cela, nous utiliserons des connecteurs de type bullet.

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• Connecteur à vis à 2 broches (pour les signaux de commande).  Pour connecter les sorties de la carte Arduino avec les différents périphériques ( MPU6050, ESC, LEDs …) nous utiliserons des connecteurs vissés.

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• Pince à sertir et cosses . Nous les utiliserons pour sécuriser les câbles de signaux et faciliter leur connexion lors de leur insertion dans les bornes à vis :
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• Interrupteur 20 ampères . Nous l’utiliserons pour éteindre et allumer le drone (connecter / déconnecter la batterie) de manière sûre et contrôlée.

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Kit de résistance . Nous n’en utiliserons pas beaucoup, mais il est toujours bon d’avoir un kit de ce type, car ils sont très bon marché.

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Autres composants

• Bricoler (et étain). Indispensable pour souder les différents composants de manière robuste. Ils sont très bon marché à acquérir.

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• Polymètre . Je recommande d’avoir un multimètre de base à la maison pour la moyenne tension et les impédances. Assurez-vous qu’il intègre un ampèremètre et un impédancemètre.

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• Support anti-vibration (en option). En montant le capteur MPU6050 sur un support anti- vibration , on empêchera les vibrations produites par les moteurs de passer à la commande, déstabilisant le drone . Son utilisation est facultative, je ne l’ai pas utilisé depuis que j’ai calibré les moteurs avec précision.
• 

• Oscilloscope (seulement si vous en avez un, ils sont très chers). Il existe une variante moins chère de Hantek , qui est celle que j’utilise. Il est très utile pour la résolution de problèmes.
• Câble, attaches, ruban isolant…

Comme vous pouvez le voir, j’ai ajouté 4 LEDs et un petit LCD 16×2 pour afficher certains paramètres lors de l’initialisation du drone , mais ces composants sont optionnels. En plus de cela, on peut toujours compléter le montage avec de nouveaux capteurs tels que baromètre/altimètre pour contrôler précisément l’altitude de vol, module GPS pour connaître la position exacte du drone …

Assemblage des composants 

L’assemblage du drone est quelque chose d’ouvert à l’imagination de chacun, il n’y a pas qu’une seule façon de le faire, bien qu’il y ait un certain nombre d’aspects à prendre en compte. Le schéma électrique qui doit être monté est le suivant :

Je vous laisse une série de conseils et de directives générales de montage pour vous faciliter la tâche. Si vous avez des questions, n’hésitez pas à me les poser dans les commentaires, j’essaierai de résoudre vos doutes au plus vite :

• Essayez de garder le poids équilibré et aussi centré que possible , placez la batterie aussi bas et centrée que possible. Saisissez-le bien à l’aide d’une attache zippée. Je l’ai placé dans la partie inférieure du cadre . J’ai utilisé un « tableau de distribution d’alimentation » pour connecter les quatre ESC à la tension de la batterie :

• Montez les composants électroniques (MPU6050, LED, connecteurs … ) sur une plaque où vous pourrez souder facilement et solidement les composants. Vissez fermement la plaque au cadre . Une fois les composants placés, vous pouvez découper la plaque à votre guise et lui donner la forme qui vous plaît le plus. Si vous regardez les photos que je vous ai laissées plus tard, vous verrez que j’ai découpé la plaque pour donner à l’ensemble du drone une forme plus ‘agressive’ :

• Le capteur doit toujours être orienté avec l’un des axes de mouvement. Il suffira d’orienter la ‘date Y’ du capteur avec ce que l’on considère comme ‘l’avant’ de notre drone , de cette façon, nous alignerons cet axe avec notre axe Pitch . Maintenant, lorsque nous déplaçons le stick de l’ axe Pitch vers le haut , le drone se déplacera « en avant », c’est-à-dire dans la direction indiquée par la « flèche Y ». Plus d’informations dans la rubrique dédiée au capteur MPU6050 :

N’oubliez pas que nous allons construire un drone de type ‘ x ‘, nous n’aurons donc pas à orienter le capteur avec l’un des bras du châssis :

• Il est pratique de monter la puce MPU6050 dans le support anti-vibration que j’ai indiqué dans la liste (bien que je ne l’ai pas fait).
• Il est important de numéroter les moteurs comme suit . Le moteur avant droit sera notre moteur numéro 1 (vous pouvez mettre une petite étiquette sur chaque moteur) :

• Fixez solidement les quatre ESC aux pieds du cadre , par exemple à l’aide de ruban isolant.
• Utilisez des connecteurs appropriés pour établir la connexion entre l’ ESC et les moteurs , ne le faites en aucun cas. Une mauvaise connexion entre ces deux composants peut détruire les composants et les rendre inutilisables (j’ai cassé plusieurs ESC et moteurs à cause de mauvaises connexions). Utilisez des « connecteurs à puce ». Vous avez plus d’informations dans la rubrique dédiée aux ESC et moteurs .

• J’utilise deux connecteurs à vis de la broche pour transmettre les signaux PWM de commande de l’ Arduino bord des CES . Vous avez plus d’informations dans la rubrique dédiée aux ESC et moteurs .

• Pour câbler correctement le récepteur de la télécommande RC, vous devez savoir quel levier de commande agit sur chaque canal. Vous avez plus d’informations dans l’ entrée dédiée à la commande et au récepteur RC .
• Au moins un interrupteur principal doit être utilisé pour pouvoir couper facilement l’alimentation de la batterie. Utilisez un connecteur pouvant supporter au moins 20 ampères.
• L’interrupteur secondaire est optionnel, il sert à alimenter indépendamment la partie puissance de la partie commande.
• Il est pratique d’installer plusieurs LED (et si possible un LCD , bien que ce soit en option) pour pouvoir afficher n’importe quelle alarme ou variable de manière simple et visuelle.
• Soyez prudent lorsque vous montez le diviseur résistif et effectuez les connexions avec la batterie. Vous devez vous assurer que les pôles positif et négatif de la batterie ne se toucheront jamais. Vous avez plus d’informations dans l’ entrée dédiée à la batterie .
• Utilisez un système d’amortissement lorsque le drone atterrit à peu près, j’ai déjà utilisé des bouchons de bouteille placés sur chacune des 4 pattes.
• Pour le moment, nous n’allons pas installer les hélices , nous le ferons plus tard lorsque nous aurons démarré le logiciel et que nous serons en mesure de contrôler les moteurs en toute sécurité.

Je vous laisse quelques images de mon drone pour vous inspirer. Comme vous pouvez le voir, j’ai utilisé une configuration à plusieurs niveaux en utilisant une plaque perforée où j’ai placé les différents composants.

Maintenant que vous savez comment fabriquer un drone, vous pouvez partager votre expérience sur les réseaux sociaux. N’oubliez pas d’utiliser le hashtag #DIYDrone, et n’hésitez pas à inviter vos amis à essayer de construire leur propre drone. Vous pourriez même lancer un concours de conception de mini drone sur Facebook! Quoi qu’il en soit, construire un drone est une expérience amusante et gratifiante, alors n’hésitez pas à le faire!

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