Bu konuya geçmeden önce, kendiniz yapmaya karar verdiyseniz, öncelikle amacınızı belirleyin. Tam olarak drone ile ne yapmak istiyorsunuz ? Ağırlık mı taşıyacaksınız ? Çekim mi yapacaksınız ? Yarış mı yapacaksınız ? Amacınızı belirledikten sonra hangi parçaları kullanacağınıza karar vereceksiniz. Bir drone temel olarak, Frame (gövde), İniş takımı, Motorlar, Pervaneler, Esc’ler ( Electronic Speed Controller), Uçuş Kontrolcüsü (Flight Controller – Autopilot) ve GPS Alıcısı, Kumanda ve alıcı, Görüntü Aktarım Sistemi (FPV) ve Pil den oluşmaktadır.  Bu parçaları tek tek inceleyeceğiz.

FRAME ( GÖVDE) ve İNİŞ TAKIMI : Gövdeler ve İniş takımlarını birlikte ele almak gerekir. Gövde, Yapmak istediğiniz dronun motor sayısı kadar kola sahip olan ve diğer bütün parçalara ev sahipliği yaparak üzerinde taşıyan ve katlabilir veya sabit bir iniş takımına sahip olan en önemli bileşendir. Kendiniz alüminyum, plastik, ahşap, 3d printer çıktısı gibi malzemelerden yapabileceginiz gibi, hazır olarak satılan çeşitlerinden de alabilirsiniz. Gövde seçimi yaparken dikkat edilmesi gereken en önemli husus, dronun ne kadar ağır olacağı ve drone ile ağırlık kaldırılacaksa ne kadar ağırlık kaldırılacağıdır. Çünkü gövdenin maruz kalacağı en büyük etki ağırlıktır. Bu yüzden sağlam olması önemlidir.  Ayrıca yine tasarıma ve isteğe göre katlanabilen gövdelerde mevcuttur. Aşağıda çeşitli malzemelerden yapılmış gövdeler (Frame) ile iniş takımları örneklerini göreceksiniz.

 

El Yapımı Alüminyumdan Yapılmış Quadcopter Frame (4 Motor)

Karbon Fiberden Yapılmış HexaCopter (6 Motor) Gövdesi (Hazır Gövde)

Yarış İçin Karbon Fiber QuadCopter (4 Motor) Frame (Hazır Gövde)

Karbon Fiber OctoCopter (8 Motor) Hazır Gövde

Karbon Fiber – Plastik QuadCopter Frame (Hazır Gövde)

 

El Yapımı Lazer Kesim Ahşap QuadCopter Frame

 

MOTORLAR ve PERVANELER: Dronun uçabilmesi için gerekli kaldırma kuvvetini birlikte sağlarlar. Fırçalı (Brushed) ve Fırçasız (Brushless) olmak üzere iki tip elektrik motoru mevcuttur. Drone yapımında genellikle Fırçasız (Brushless) motor kullanılmakla birlikte iki motor tipine de kısaca değinelim.

Fırçalı (Brushed) Motorlar : Dönü hareketini elde etmek için elektrik akımının motor sargılarına bir fırça ( sanayi dilinde kömür) yardımıyla verildiği motor tipidir. Sürülmesi kolay olmakla birlikte, bakıma gereksinim duymasından dolayı (kömürün bitmesi) drone yapımında tercih edilmezler. Genellikle matkap, oyuncak araba v.b araçlarda kullanılırlar.

Fırçasız (Brushless) Motorlar : Özel sürücü devreleri (ESC – Electronic Speed Controller) ile çalıştırılabilen, sürtünmenin minimum düzeyde olmasından dolayı çok verimli olan ve Fırçalı Motorlardaki gibi aşınan parça olmayan, bakım gerektirmeyen motor tipidir. Bu sebeplerden dolayı drone yapımında bu motorlar tercih edilir.

Kullanılacak olan Fırçasız Motor, yapılmak istenen drona göre seçilir. Motor değerinin belirlenmesinde, kullanılacak olan pil, uçuş süresi, motorların kaldıracağı ağırlık, kullanılmak istenen pervane boyutu gibi parametrelerin çok büyük önemi vardır. Bütün bu değişkenler göz önünde bulundurularak motor seçimi yapılır. Seçim yapılırken kullanılmak istenen motorun üretici firma verilerine bakarak karar vermek faydalı olacaktır. Motorun kaç volt aralığında çalıştığı, devir sayısı, boyutu, çevirebileceği minimum ve maximum pervane boyutu, minimum ve maximum besleme voltajında kaç watt güç ürettiği ve gram olarak kaldırma kuvveti gibi teknik veriler genel olarak bütün motor markalarında üretici firma verileri olarak yer alır.  Motor seçildikten sonra gövdenin izin verdiği ölçüde ve motorun besleneceği pil voltajına ve devir sayısına göre pervane seçimi yapılır. Bunun içinde temel kural, motor yüksek devirde çalışacaksa küçük boyutlu pervane (hız için), motor düşük devirde çalışacaksa büyük boyutlu pervane (Tork için) kuralıdır. Motorlar ve Pervaneler, CW (ClockWise) saat yönünde ve CCW (CounterClockWise) saat yönünün tersinde dönmek üzere iki çeşittir. Hangi motoru ve pervaneyi, gövdenin hangi koluna takacağınızı kullanacağınız uçuş kontrolcüsüne göre değişkenlik gösterir. Bunun için uçuş kontrolcünüzün kullanım kitapçığına bakmanız gerekir. Çeşitli marka ve modelde birçok Fırçasız Motor mevcuttur. Şimdi birazda motorlar üzerinde yazan bilgilerin ne anlama geldiğinden bahsedelim.

KV (rpm/V) : Motor üzerinde yazan KV değeri, 1 Volt besleme gerilimi ile motorun döneceği devir sayısını ifade eder. Örneğin aşağıdaki resimde görülen Turningy marka motorun üzerinde yazan 1000 KV değeri, motora 1 Volt gerilim uygulandığında dakikada 1000 devir döneceğini ifade eder. Bu bilgiye dayanarak motorumuzu besleyeceğimiz pilin voltajı ile devir sayısını çarparak motorumuzun dakikada kaç devir döneceğini hesaplayabiliriz. Örnek olarak 1000 KV değerli motorumuzu 12 volt ile beslersek, motorumuz  12×1000=12000 devir dönecektir.

BOYUT BİLGİLERİ : Yine aşağıdaki Turningy marka motor üzerinde gördüğünüz 2830/11 değeri, motorun stator çapının 28 mm, stator uzunluğunun 30 mm, ve her sargının 11 sarım dan oluştuğunu belirtmektedir.

Aşağıda drone yapımında kullanılan Fırçasız motor ve Pervane örneklerini görebilirsiniz.

 

 

Mini Yarış Droneleri İçin Örnek Bir Motor

450 – 600 MM Çapındaki Droneler İçin Örnek Bir Motor

450 – 600 MM Çapındaki Droneler İçin Örnek Bir Motor

1045 Boyutunda Karbon Fiber Pervane

1045 Boyutunda Plastik Pervane

 

ESC (Electronic Speed Controller) : ESC, Dc motorları çalıştırmak, devir ve yönünü kontrol etmek için kullandığımız sürücü devredir. Fırçalı ve fırçasız motorlar için fırçalı ve fırçasız esc ler olarak 2 ye ayrılır.

 

50 Amper Değerinde ESC

35 Amper Değerinde ESC

30 Amper Değerinde ESC

 

Yukarıdaki resimlerde çeşitli değerlerde ESC ler görülmektedir. Şimdi de ESC seçmenize yardımcı olacak, ESC lerin üzerinde yazan bilgilerin ne anlam ifade ettiğini açıklayalım.

Akım Değeri : Akım değeri ESC nin üzerinde “A” harfi ile yanında yazan sayı değerinde akımı kontrol edebileceğini ifade eder. Yani 30A yazıyorsa, bu Esc 30 Amper akıma kadar dayanabilecektir demektir. Akım değeri ESC seçiminde çok önemlidir. Seçim yaparken kullanacağınız motor-pervane-pil değerlerini net olarak belirledikten sonra ESC seçimi yapmalısınız. Yani kullanacağınız motor, bu motoru kaç volt ile çalıştıracağınız ve kullanacağınız pervanenin boyutuna göre motorun pil den çekeceği maximum akımı hesapladıktan sonra bu akıma göre ESC seçmelisiniz. Genelde hesaplanan akım değerinin %10 üzerinde bir değerde ESC seçilir.

Çalışma Voltaj Aralığı : Bu değer ise ESC nin üzerinde genel olarak 2-5S Li-Po, 3-4S Li-Po, 3-6S Li-Po ve 5-12 NiMh gibi ifadelerle belirtilir. Bunun anlamı ESC belirtilen sayılarda hücre sayısına sahipLi-Po pil veya NiMH pil aralıklarında kullanılabilir demektir. Yine dronu tasarlarken amacınıza göre, kullanacağınız besleme voltajının değerine göre, ESC seçiminizi yapacaksınız.

BEC-SBEC-UBEC : Her ESC modelinde olmamakla  birlikte ihtiyaca göre bazı ESC lerin üzerinde BEC (Battery Eliminator Circuit) denilen bir nevi dahili voltaj regülatörü bulunur. Bu devre aracılığı ile dronun alıcısını beslemek için gerekli gerlimi sağlamış olursunuz.  SBEC ve UBEC bu devrenin değişik tiplerinin adının kısaltmasıdır. BEC olanlarda, BEC voltajı ve akımı sabit iken, UBEC veya SBEC olanlarda voltaj ve akımın, bir jumper aracılığıyla ayarlanabilir seçenekleri mevcuttur.

UÇUŞ KONTROLCÜLERİ : Uçuş Kontrolcüleri, her drone da bulunması gereken, içerisinde ivmeölçer, altimetre, barometre v.b gibi özel sensörler içeren ve dronun kumandadan verilen komutlara göre en stabil şekilde uçmasını sağlayan en önemli parçadır. Piyasada en basitten başlayarak en gelişmiş ve profesyonel özelliklere sahip birçok marka da uçuş kontrolcüsü bulunmaktadır. Marka olarak bahsetmek gerekirse, CC3D Open Pilot, Naze-32, APM,  DJI NAZA, PIXHAWK, FEIYU TECH 41AP, INAV gibi daha pek çok marka ve model uçuş kontrolcüleri piyasada bulunmaktadır. Bu uçuş kontrolcüleri opsiyonel olarak tek başına satılabildiği gibi, GPS, güç modülü ve akım sensörü gibi kendine has donanımlarla set olarakta satılabilmektedir. Bu noktada tasarladığınız drone ve amaçlarınızın doğrultusunda uçuş kontrolcülerin özelliklerini inceleyerek, sisteminize en uygun uçuş kontrolcüsünü seçmelisiniz. Aşağıda az önce saydığımız markaların uçuş kontrolcülerinin resimlerini göreceksiniz.

CC3D OPEN PILOT UÇUŞ KONTROLCÜSÜ

NAZE-32 UÇUŞ KONTROLCÜSÜ

APM UÇUŞ KONTROLCÜSÜ

DJI NAZA UÇUŞ KONTROLCÜSÜ

PIXHAWK UÇUŞ KONTROLCÜSÜ

FEIYU TECH 41AP UÇUŞ KONTROLCÜSÜ

INAV UÇUŞ KONTROLCÜSÜ

 

 

KUMANDA VE ALICI : Bütün donanımlar gibi yine en önemli bileşenlerden biri olan dronunuzu kontrol etmenizi sağlayan bir kumanda ve alıcıya ihtiyacınız olacaktır. Kumandalar genel olarak Mode-1 ve Mode-2 olmak üzere iki şekilde satılmaktadır. Mode-1 Kumandalarda Sağ Stick Gaz kolu olurken, Mode-2 Kumandalarda Sol Stick Gaz kolu olmaktadır. Satın alırken dikkat edeceğiniz en önemli noktalardan biri budur. Model uçak ve droneler için genellikle Mode-2 kumandalar tercih edilir. Kumandalar genel olarak 2.4 Ghz frekansında çalışırlar ve farklı kanal sayılarında olabilirler. Kumanda seçerken dikkat edilmesi gereken ikinci nokta ise kanal sayısıdır. Tasarladığınız dronda yapmak istediğiniz her farklı iş için bir kanala ihtiyacınız olacaktır. Örneğin standart olarak uçmanın dışında havadan bir yere yük bırakacaksanız +1 kanal, gimbal kontrol edecekseniz +1 kanal, v.b her farklı iş için +1 kanala ihtiyacınız olacaktır. Bu sebepten dolayı satın alırken kanal sayısı fazla olan bir kumanda seçmekte fayda vardır. Tabi ki buda bu iş için ayırdığınız bütçe ile bağlantılıdır. Kumanda sektöründe de bir çok farklı markalar olmakta birlikte, FUTABA, SPEKTRUM, JR, HITEC, TARANIS, FLY-SKY gibi markalar başı çekmektedir. Yine aşağıda Mode-1 ve Mode-2 farkını anlatan resmi ve örnek olarak yazıda bahsettiğimiz markaların kumandalarının birer resmini göreceksiniz.

Mode-1 ve Mode-2 Kumandaların Farkı

FUTABA MARKA KUMANDA

SPEKTRUM MARKA KUMANDA

JR MARKA KUMANDA

HITEC MARKA KUMANDA

TARANIS MARKA KUMANDA

FLY-SKY MARKA KUMANDA

FPV SİSTEMİ : First Person View olarak geçen ve kişisel görüntüleme anlamına gelen FPV sistemi, havadan çekilen görüntüyü kablosuz olarak rf alıcı-verici sistemler ile yerden canlı olarak izlediğimiz sisteme verilen addır. Bu görüntü sistemi hava aracı üzerinde bulunan bir video verici ve yerde bulunan video alıcı ile kurulur. Hava aracına yerleştirilen kamera video vericiye bağlanır. Yerde ise hava aracından gelen görüntüyü izlemek için video alıcı bir monitöre bağlanır. Bu sayede hava aracından anlık olarak aktarılan görüntü yerde izlenebilmektedir. FPV sistemleri genel olarak 1.2 Ghz, 2.4 Ghz ve 5.8 Ghz frekanslarında ve farklı iletim güçlerinde çalışır. Bu frekanslardan hangisi sizin için uygunsa, o frekansa ait video alıcı – verici seti alarak sisteminizi kurabilirsiniz. Bu noktada ise Radyo Frekansın temelinde yatan bir kural devreye girer. Frekans büyüdükçe anten boyu kısalır ve buna bağlı olarak iletim mesafesi düşer. Yani 1.2 Ghz frekansı ile kurulan sistemdeki video iletim mesafesi, 5.8 Ghz frekansı ile kurulan sisteme göre daha fazladır. Yüksek güç çıkışlı video vericiler kullanılarak iletim mesafesi bir miktar artırılabilir. Ancak bir önceki kumandalar konusunda bahsettiğimiz üzere, kumandaların çalışma frekansı da 2.4 Ghz olduğu için, FPV sisteminde 1.2 Ghz veya 2.4 Ghz kullanıldığında, RF sisteminde “Harmonik” denilen, elektronik anlamda gürültü yani parazitler olarak adlandırılan sinyaller, kumanda sinyalleri ile karışacak, bu yüzdende sisteminizde istenmeyen durumlar ortaya çıkabilecektir. Harmonik, kullanılan rf sinyalin 2’li katlarında ortaya çıkan düşük güçlerdeki gürültü sinyalleridir. Yani 1.2 Ghz FPV sistemi kullanıyırsanız, bunun 2 katı olan 2.4 Ghz de oluşan harmonikler kumanda sinyalleriniz ile karışacak, buda istenmeyen durumların ortaya çıkmasına sebep olacaktır. Bu sorunların önüne geçmek için ise LPF olarak adlandırılan Low Pass Filter yani alçak geçiren filtreler kullanılarak harmonik etkisi azaltılmaya çalışılır. Bu karışıklıklarla uğraşmak istemeyenler genelde 5.8 Ghz frekansında FPV sistemlerini oluşturup, video iletim mesafesinin biraz az olmasından fedakarlık ederek rahatça görüntülerini yere aktarabilirler. Bu sistemlere ait örnek video alıcı-verici ve anten resimlerini de aşağıda görebilirsiniz.

1.2 Ghz 1500 mW Video Alıcı-Verici Seti

 

5.8 Ghz Video Alıcı Yer Sistemi

 

PİL : Drone lara gereken elektrik enerjisini sağlayan, FPV sistemini ve bütün donanımları besleyen temel güç kaynağımızdır. Genellikle Li-Po (Lityum Polimer) piller tercih edilmektedir. Li-Po Pil, Lityum-iyon polimer pil olarak  adlandırılmaktadır. Lityum-iyon pilin daha gelişmiş bir versiyonudur ve aynı özellikleri taşımaktadır.  Bu pillerde hafıza etkisi yoktur ve kullanılmadıkları zamanlardaki enerji kayıpları yavaştır. Uygun kullanılmadıkları takdirde çok tehlikeli olabilirler. Eğer gerekli önlemler alınmaz ise diğer pil türlerine göre ömürleri daha kısa olabilir. Özel şarj  cihazları ile şarj edilmeleri gerekir. Lipo piller hücrelerden oluşurlar. Tek bir hücrenin boş hali 3.7V dolu hali ise 4.2V olmalıdır. Lipo pillerin hücreleri seri olarak(S) veya paralel olarak(P) bağlı olabilir. Bu piller bağlantı şekline göre adlandırılırlar. Örneğin 3 hücre seri bağlı ise  3S, 2 hücre paralel bağlı ise 2P,  3 hücre seri bağlı ve  bunlara paralel bağlı bir takım daha var  ise 3S2P olarak adlandırılırlar.  Peki nedir bu S,P ? Seri bağlı demek voltaj değerimizin artması demektir. Paralel bağlı da aynı voltaj değerinde verilen akımın artması demektir. Örnek vermek gerekirse aynı özelliklere sahip hücreleri düşünürsek:

3S =>  3 x 3.7V = 11.1 V ( Pilin normal Hali) ve 3S =>  3 x 4.2V = 12.6 V (Pilin Tam Şarjlı Hali)

4S=>   4x 3.7V = 14.8V ( Pilin normal Hali) ve 4S=>   4×4.2V = 16.8 V  (Pilin Tam Şarjlı Hali)

3S2P demek ise, yukarıda belirttiğimiz 3 seri bağlı hücreden 2 adet paralel bağlanmış demektir. Yani 3S pile göre 2 kat daha fazla akım verebilir.

4S3P ise, Seri bağlı 4 hücreden, 3 tane paralel bağlanmış demektir. Bu da 4S Pile göre 3 kat fazla akım verebilir demektir.

Birde Li-Po pillere özgü “C” değeri vardır. Örnek olarak 4S 5000 mAh 45C değerlerinde bir Li-Po pil üzerinden gidersek;

Bu pil sabit 5A çeken bir sisteme bağlanırsa 1 saat boyunca kesintisiz olarak 5A verir.

5A x 45C = 225 A  Bu Pil anlık olarak en fazla 225 Amper verebilir. C değeri ne kadar büyük olursa pilin anlık olarak verebileceği akım değeri o kadar fazla olur.

Bu pil 1 saat yani 60 dakika boyunca durmadan 5A akım verebiliyorsa 225A akımı ne kadar süre verebilir ? Bu sorunun cevabını basit bir hesaplama yaparak bulabiliriz.

(60 dk x 5A)/225A=1.33 dk boyunca durmadan 225A verebilir.

Bu pil, lipo piller için üretilmiş bir şarj aleti kullanılarak 1C değeri ile yani 5A ile 1 satte şarj olur.

Dron tasarımı yaparken kullanacağız motorun kaç volt ile çalıştığı, çektiği akım değeri ve besleyeceğiniz diğer donanımların çekecekleri akım değerlerine göre bir hesaplama yaparak, sisteminizi kaç S, kaç mAh ve kaç C değerinde bir Li-Po pil ile besleyeceğinizi belirledikten sonra pil almalısınız.

Li-Po pilleri kullanırken,

-Pilin gücünden daha yüksek oranda kullanmaya çalışmayın. Bu pilinizin aşırı ısınmasına, şişmesine ve hatta yangına sebebiyet verebilir. Dronunuz havada yansın istemezsiniz.

-Pili, Li-Po pillere özel olarak üretilmiş balanslı bir şarj cihazı ile şarj edin.

-Kullanım esnasında hücre başı voltaj değerini 3 Voltun altına düşürmeyin. Aksi taktirde o hücreler büyük ihtimalle aşırı deşarj yüzünden ölecek ve piliniz kullanılmaz hale gelecektir. Bunun için Li-Po buzzer denilen hücre başı voltaj sizin ayarladığınız değere indiğinde sesli uyarı veren bir alarm kullanın.

-Uzun süre kullanmayacak iseniz 3.7 v – 3.85 V aralığında storage modda şarj edip serin ortamlarda saklayın.

Aşağıda örnek Li-Po pil resimlerini görebilirsiniz.

6S 10.000 mAh 25 C Li-Po Pil

3S 5200 mAh 30C Li-Po Pil

3S 4000 mAh 25C Li-Po Pil

 

Böylelikle bir drone nin nasıl tasarlanması gerektiğini ve tasarım sürecinde nelere dikkat edilmesi gerektiğini ve bir dronenin hangi bileşenlerden oluştuğunu detaylı olarak açıklamış olduk. Soru ve talepleriniz için iletişim sayfamızda bulunan iletişim bölümünden bizimle irtibata geçebilirsiniz.