Construya su propio dron FPV: Guía experta paso a paso

¿Qué es un dron?

Definición de dron

Un dron es una aeronave no tripulada o un robot volador y se conoce oficialmente como vehículos aéreos no tripulados (UAV). Los drones tienen un controlador basado en tierra que controla y se comunica remotamente con la aeronave.

Si bien la opción más fácil sería comprar cualquiera de los drones disponibles comercialmente, como las opciones bind n fly (BNF) o ready to fly (RTF), el entusiasta tecnológico aventurero preferiría construir un dron de vista en primera persona o FPV desde cero.

Por cierto, no tiene que ser ingeniero o estudiante de ingeniería para construir un dron (aunque esa es una gran ventaja). Todos los aficionados al bricolaje de drones pueden, de hecho, disfrutar de la emoción de armar sus drones siempre que tengan la paciencia suficiente para seguir las instrucciones correctas.

La esencia de esta guía va más allá de conseguir un kit de dron y soldar partes preensambladas. En cambio, es para ingenieros, diseñadores y aficionados al bricolaje de drones que genuinamente quieren aprender las diversas partes para construir un dron, cómo elegir esas partes y los pasos exactos para unir todas las partes en un dron funcional que realmente pueda volar.

Tenga en cuenta que aprender a construir un dron de bricolaje no es lo más fácil del mundo. Así que, no importa cuán simples parezcan las instrucciones, la verdad es que requerirá un trabajo serio, pero la satisfacción final hace que valga la pena el esfuerzo.

Ahora echemos un vistazo breve a los diferentes tipos de drones.

Tipos de drones

Es importante saber que hay más de un tipo de drone, al igual que hay un puñado de categorizaciones (como diseño, propósito, tamaño y otros). Pero estrechemos nuestro alcance al diseño de drones de consumo. Estos incluyen:

Drones helicóptero de un solo rotor:

Estos tipos de drones también se conocen como drones heli. Dependen de solo un rotor para mantenerse en el aire (¡incluso está en el nombre!).

Drones multirrotor:

Estos son drones con un cuerpo central y más de un rotor que alimentan las hélices. Aquí hay un consejo profesional: los drones multirrotor son su mejor apuesta si quiere tener "ojos en el cielo". Es difícil argumentar con un dron multirrotor cuando se trata de fotografía aérea porque le dan un gran control sobre el encuadre y la posición. Los tipos más comunes de drones multirrotor son los de cuatro rotors (quadcopter). Otros incluyen tricóptero (tres rotores), hexacóptero (seis rotores) y octocóptero (ocho rotores).

Drones selfie:

Estos son esencialmente drones pequeños con una cámara de buena calidad con reconocimiento facial para tomar selfies. Operar un dron selfie generalmente se hace desde aplicaciones móviles descargadas en un smartphone. Algunos ejemplos incluyen DJI Spark, DJI Mavic Pro, Skye Drone y JJRC H37 Elfie drone.

Drones de carreras:

Estos son drones FPV usados en competiciones de carreras similares a una carrera de coches, excepto, por supuesto, que esta carrera es en el aire. Cada participante usa una pantalla montada en la cabeza que muestra transmisiones en vivo mientras controlan el dron equipado con cámara. Buenos drones de carreras de calidad incluyen Walkera F210 3D, Eachine Wizard X220S, Holy Stone HS230 y ARRIS X-Speed 280 V2.

Herramientas básicas necesarias para construir un dron

Ya sea que solo esté uniendo partes ya ensambladas o construyendo desde cero, necesitará algunas herramientas básicas. Además, estas herramientas son útiles cuando necesita reparar su dron después de un choque.

Aquí hay algunas de las herramientas esenciales que necesitará para construir (y reparar) su dron de bricolaje.

Soldador:

Necesitará un soldador para unir dos cables y también ensamblar bits y piezas de las partes del dron.

Cintas:

Estas servirán como el aislamiento muy necesario entre conectores para prevenir cortocircuitos y estrellar su dron. Las opciones incluyen cintas de doble cara, cintas eléctricas y cintas Kapton.

Bridas:

Las bridas son simples pero necesarias para construir un dron con éxito. Los ESC y otro hardware son más fáciles de sujetar al marco usando bridas.

Velcro:

Una tira de Velcro será útil cuando necesite sujetar la batería al marco.

Multímetro:

Necesitará esta herramienta para diagnosticar problemas eléctricos y detectar voltaje en las diferentes partes eléctricas. Un multímetro es una herramienta esencial si su dron debe funcionar correctamente.

Herramientas manuales (llaves hexagonales, llave de tuercas/llave inglesa, alicates):

Estas son herramientas requeridas para asegurar, modificar y desmontar los diferentes componentes de su dron. Es una pérdida de tiempo intentar construir un dron de bricolaje sin estas herramientas.

Encendedor / Pistola de calor:

Una pistola de calor es una buena opción pero podría no ser demasiado necesaria para aplicar calor a termorretráctiles alrededor de cables. Un simple encendedor hará el trabajo bien también.

Detenedores de humo:

Estos son muy útiles para prevenir daños que puedan ocurrir en caso de cortocircuito. Si hay exceso de corriente, la bombilla en el detenedor de humo se fundirá en lugar de causar daño a su dron.

Pinzas:

Necesitará estas para mover cables pequeños y diminutos componentes eléctricos. Cuanto más larga sea la longitud de las pinzas, más fácil será acceder a cables, componentes y botones que puedan ser un poco difíciles.

Partes básicas del dron

Los componentes y accesorios que necesita dependen del tipo de dron que quiera construir y la función que quiera que realice. Sin embargo, aquí están las partes básicas para construir casi cualquier tipo de dron.

1. Marco:

Todo en su dron descansa en el marco. Puede construir uno usted mismo o comprar uno. Elija un marco que se adapte a su tamaño ideal de dron y recuerde que los brazos deben coincidir con el número de motores que quiera usar. Por ejemplo, compre un marco con cuatro brazos si quiere construir un quadcopter.

2. Baterías:

Dé una cuidadosa consideración al tipo y capacidad de la batería que quiera usar. Una Batería de Polímero de Litio (Li-Po) es la opción preferida debido a su alta capacidad y salida.

3. Monitor de batería:

El dron puede volar sin un monitor de batería, pero los monitores pueden advertirle temprano sobre los niveles de batería, lo que los hace bastante útiles. ¡No quiere que su dron se quede sin energía sobre un estanque!

4. Cámara FPV:

Necesitará una cámara para hacer grabaciones durante el vuelo o tomar fotos aéreas. Las mejores cámaras para drones son de calidad 4K. Un gimbal también puede ser útil si está usando un dron con cámara.

5. Conectores:

Necesita conectores de 4.5 mm para soldar el PDB y conectores de 3.5 mm para los ESC y motores.

6. Controlador:

Este es el cerebro de su dron. El controlador de vuelo es el centro para todo el hardware de su dron, lo que significa que distribuye energía a todos los componentes y controla los motores simultáneamente. Asegúrese de elegir uno con giroscopio y acelerómetro.

7. Control de Velocidad Electrónico (ESC):

El número de ESC a usar depende de cuántos brazos tendrá su dron. Tenga en cuenta que no necesita ESC si está usando motores con escobillas.

8. Motores:

El número de motores que necesita depende de si quiere un dron de un solo rotor o multirrotor. Sin embargo, lo principal a notar sobre los motores es el tipo. Hay dos tipos principales, a saber, motores con escobillas y sin escobillas. Un motor sin escobillas es la opción preferida para drones de bricolaje porque es suave con la batería de su dron y dura más. Los motores con escobillas son más baratos, aunque, y son más adecuados para drones listos para volar. El inconveniente es que se desgastan y se rompen más rápido que las opciones sin escobillas.

9. Almohadilla de montaje:

Esto reducirá las vibraciones durante el vuelo, y es particularmente útil si quiere que su dron de bricolaje tome fotos o grabe videos.

10. Placas de distribución de energía (PDB):

Este es el hardware que conecta sus componentes eléctricos principales, como el conector de batería y ESC.

11. Hélices:

Elija hélices que coincidan con el marco de su dron. Mientras puede construir un marco usando madera, no encontrará hélices de madera. Pero asegúrese de elegir hélices con materiales de calidad que sean un buen ajuste para su dron.

12. Transmisor y receptor RC:

El transmisor es lo que sostiene como piloto, mientras que el receptor RC permanece en el dron para recibir comandos de usted, el piloto. El dispositivo se enchufa en el controlador de vuelo. Elija un controlador RC con unos cinco a seis canales. El acelerador, cabeceo, alabeo y guiñada ocuparán automáticamente cuatro canales, dejándole dos canales extra que puede usar para otros controles.

13. Llave USB:

Si quiere un dron que tome fotos o grabe videos, necesita una llave USB para guardar las fotos y videos.

También puede incluir un cargador de batería y otros accesorios, dependiendo de lo que quiera lograr.

Cómo elegir las partes correctas

Su dron es tan bueno como sus partes individuales, así que asegúrese de obtener partes fiables y de calidad de una tienda autorizada.

Pero cualquiera puede unir partes de dron con bridas y otras herramientas. La pregunta es: ¿volará el dron y funcionará correctamente? Su dron solo puede funcionar como se espera si sabe cómo elegir las partes correctas para él.

Aparte de encontrar partes de calidad y fiables, debe considerar la relación empuje-peso del dron. Debe haber suficiente empuje hacia arriba para levantar el peso del dron. Puede determinar el peso total de su dron sumando el peso de todos los componentes que entran en su construcción.

Para que esta pequeña aeronave vuele con éxito, necesita elegir el motor correcto, tamaño de hélice y, por supuesto, la batería correcta para alimentar el dron. Esta es la forma simple de proporcionar empuje suficiente, y está entre los factores más importantes que determinarán si su dron volará o no.

Sin arrastrarlo por todos los detalles "aburridos", siempre elija motores que vengan con tablas de empuje. Los datos le ayudarán a decidir qué motor y otros componentes elegir sin arrastrar su dron hacia abajo.

Una relación empuje-peso de 2:1 suele ser ideal para vuelos suaves, pero debería apuntar a ratios más altos (por ejemplo, 5:1) si quiere participar en carreras de drones. Sin embargo, un mayor tiempo de vuelo también significa una batería más grande (lo que equivale a más peso).

Bien, ahora que ha reunido todas las partes y está listo con las herramientas que necesita, el siguiente paso obvio es comenzar a acoplar, soldar y unir las partes.

Cómo construir un dron

Hay muchas formas diferentes de construir un dron. Los pasos y componentes pueden variar según cuánto del dron sea realmente de bricolaje. Pero lo más importante, el tipo de dron FPV que quiera construir determinará cómo proceda.

Para mantener las cosas simples, esta guía paso a paso se centrará en el quadcopter o dron de cuatro rotores por un par de razones.

Primero, es uno de los tipos de dron más populares y es bastante sencillo de construir. Además, todos los drones tienen básicamente la misma anatomía, lo que significa que puede adaptar esta guía a casi cualquier tipo de dron que quiera construir.

Aquí está cómo construir un dron de bricolaje.

Paso 1: Montar el marco

Si está construyendo desde cero, su primera tarea es elegir un material para construir el marco, y esto depende de qué tan robusto o resistente quiera que sea su dron. Sus opciones incluyen madera, metal y plástico. Recuerde seleccionar un material ligero incluso si usa metal.

Corte dos piezas de 60 cm de largo y 30 mm de ancho de su material de marco elegido y conéctelas en forma de "X" usando pegamento o clavos dependiendo del material, que es la estructura básica de quadcopter.

También puede optar por comprar un marco para su dron (una opción más fácil) en lugar de construir uno usted mismo. Solo asegúrese de elegir un marco de alta calidad.

El PDB generalmente va encima o debajo del marco. Otros componentes se conectarán a la placa de distribución de energía. Antes de sujetar el PDB al marco, es mejor hacer las conexiones primero.

Suelde los conectores a sus ESC y motores, después de lo cual también debe soldar los ESC y la pinout de la batería, a menudo escrito como "pinout" es una referencia cruzada entre contactos de un conector eléctrico y sus funciones. Hay una analogía de pines como conector macho al PDB. Con todos los conectores en su lugar, ahora puede asegurar el PDB al marco usando bridas.

Paso 2: Montar los motores

Taladre orificios en el marco de su dron de bricolaje donde montará cada motor. Es una excelente idea hacer orificios adicionales para permitir el movimiento libre del clip y el eje si los motores no vienen con montajes. Por supuesto, omita esto si ya hay montajes en su lugar.

Ahora, es hora de montar los motores, pero debe tener cuidado de no colocarlos mal. Su quadcopter tendrá cuatro motores; dos CW (horario) y dos CCW (antihorario). Instálelos correctamente, o de lo contrario tendrá resultados menos que satisfactorios.

Ponga los motores correctos al final de cada brazo y asegúrelos usando tornillos y un destornillador. Asegúrese de que no estén demasiado apretados.

Paso 3: Montar el ESC

A continuación, necesita montar los controladores de velocidad electrónicos. Un buen lugar para conectar el ESC es en la parte inferior del marco. Hacer esto dejará espacio en el lado superior del dron para otros componentes.

Asegure los ESC al marco usando bridas para asegurar que permanezcan en su lugar durante el vuelo. No olvide conectar los conectores ESC a los motores.

Ahora será un buen momento para probar si los motores CW y CCW giran correctamente. Cambie las conexiones si no giran en la dirección correcta.

Paso 4: Instalar tren de aterrizaje

Su UAV debe aterrizar en una pieza en lugar de chocar con el suelo cuando desciende. Los trenes de aterrizaje minimizarán significativamente el impacto durante el aterrizaje, y su dron debería tener uno.

No hay una regla dura y rápida sobre esto. La creatividad es lo que se necesita aquí. El objetivo es reducir el impacto general cuando su pequeño dron aterriza.

Pero si necesita algo de inspiración, aquí tiene una idea de cómo hacer un buen tren de aterrizaje. Corte un tubo de metal en cuatro anillos de unos 2 cm de grosor. Use cinta adhesiva para sujetar los anillos al marco. También puede usar plástico o cualquier material fuerte pero flexible para crear un tren de aterrizaje.

Paso 5: Colocar el controlador de vuelo

Monte un controlador de vuelo listo para usar en la parte superior del marco cerca del centro del dron. Puede obtener un controlador de vuelo en kits de dron o construir uno usted mismo. Pero hágalo solo si está seguro porque el procedimiento es bastante complicado y desafiante.

El controlador de vuelo permite la estabilidad y procesa los cambios de dirección durante un vuelo. Asegúrese de asegurarlo en su lugar sujetándolo con cintas de doble cara, bridas o tornillos.

Las vibraciones del motor pueden afectar el controlador de vuelo. Por lo tanto, recuerde agregar un pequeño trozo de esponja debajo del controlador de vuelo al montarlo para reducir las vibraciones generadas por el motor. Hacer esto mejorará la estabilidad general de su dron durante el vuelo.

Ahora conecte todos los cables y otros componentes electrónicos al controlador de vuelo y calibre los ESC. Este también es un buen momento para colocar las hélices. No las instale demasiado apretadas ya que se ajustarán automáticamente si instala los CW y CCW correctamente. Asegúrese de que sus hélices empujen aire hacia abajo cuando giren.

Paso 6: Elegir el sistema de control remoto inalámbrico adecuado

Necesitará un sistema de control remoto para controlar su UAV. Hay bastantes opciones disponibles, así que investigue y seleccione uno de los más fiables, como Spektrum, Futaba, FlySky y más.

También necesitará algunos canales para acelerador, alabeo, cabeceo y guiñada, incluyendo unos pocos más si planea usar cámaras de fotografía aérea. Un dron con una cámara u otro accesorio útil es más valioso que solo una pieza de aeronave voladora. Pero para su primer dron de bricolaje, está bien construir un dron simple sin demasiados gadgets. Siempre hay espacio para mejorar, así que no sobrecargue su primer dron de bricolaje.

Paso 7: Conectar el Open Pilot a su dron

Luego, configure el controlador de vuelo al ESC y al sistema de control remoto. Este paso implica mucho montaje, cableado y programación. Será útil si encuentra videos tutoriales apropiados en la web para instrucciones específicas sobre cómo hacer esto para su elección particular de controladores de vuelo.

Paso 8: Probar su dron

Antes de poner el dron en uso, necesita probarlo para asegurar que todo funciona bien. Puede verificar todas las funciones, incluyendo sensores y otros componentes, usando OpenPilot, MissionPlanner o cualquier otro buen software GCS.

Antes de la prueba, es mejor quitar las hélices. Aquí está la cosa, no puede estar demasiado seguro de que nada se romperá durante la prueba. Puede ser frustrante comenzar de nuevo después de haber llegado tan lejos. Por lo tanto, quitar las hélices reduce el riesgo de romper su dron durante la prueba.

Encuentre un lugar adecuado para probar su pequeño dron. Hágalo dentro de una distancia controlada y preste atención a los cables y bridas mientras prueba el movimiento del dron. Asegure cualquier componente que parezca inestable o se mueva durante la prueba. Cuando todo funciona según lo planeado, ¡su dron está listo para despegar!

Paso 9: Dron – Despegue

El último paso es volar su dron. Aquí es donde la goma encuentra el camino, o en el caso, donde el dispositivo encuentra el aire. Antes del despegue, asegúrese de que la batería esté segura en su lugar (preferiblemente usando una tira de Velcro). No quiere que la batería se mueva durante el vuelo. Además, asegúrese de que esté correctamente conectada a todos los componentes y suministre suficiente energía. Asegúrese de que la batería no esté a medio vacío antes del despegue. Definitivamente no quiere quedarse sin energía en pleno aire.

Para su primer vuelo de prueba, encuentre un área abierta para probar su dron de bricolaje. Un área abierta minimizará el daño a su pequeña aeronave si se estrella. Además, si algo sale mal, un área abierta limitará el daño potencial que el dron puede causar. Asegúrese de probar su dron donde pueda verlo durante toda la sesión de vuelo.

Coloque su pequeño dron en el suelo, encienda los controles y realice su primer vuelo. Recuerde acelerar su dron lentamente, asegurándose de mantenerlo a baja altitud para empezar. Hacer esto evitará cualquier daño grave en caso de que su dron pierda el control y se estrelle.

Si siguió las instrucciones y hizo su debida diligencia (y salvo cualquier incidente inesperado), su UAV debería despegar suavemente.

¡Felicitaciones por su primer vuelo!

Conclusión

Este artículo trata sobre cómo construir un dron desde cero. Hay muchos factores a considerar, pero comienza conociendo los diferentes componentes y cómo elegir las partes correctas. Agregar accesorios a su UAV, como cámaras, puede mejorar significativamente la funcionalidad de su dron. En lugar de volar una cometa glorificada, un dron con cámara puede volverse útil de más de una manera.

El éxito de su diseño de dron comienza con la relación empuje-peso. Recuerde siempre que los mejores drones son lo suficientemente ligeros para volar pero lo suficientemente pesados para permanecer equilibrados en el aire.

Tenga en cuenta que el procedimiento real para construir drones diferirá ligeramente e incluso incluirá varios pasos pequeños o intermedios. Eso es porque los componentes, accesorios, programas y tipos de drones varían de persona a persona. Además, las formas de construir y unirlos dependen de lo simple o complejo que cada individuo pretenda hacer su dron.

Está bien acoplar partes de un kit de dron FPV, especialmente si es un principiante completo. Hacerlo le ayudará a acostumbrarse a las diferentes partes y pasos involucrados y también le dará una idea de qué esperar cuando decida construir el suyo desde cero.

Su primer dron de bricolaje puede no ser perfecto, pero la práctica hace al maestro. Y la emoción de verlo despegar del suelo es más que suficiente motivación para construir mejores versiones en el futuro.