手把手教你DIY四轴无人飞行器

很多DIY爱好者想做一个自己的无人机，

但很多人都被制

很多DIY爱好者想做一个自己的无人机，

但很多人都被制作过程中的各种问题难住。。。不去研究复杂的算法和硬件，也能做出自己满意的无人飞行器？那么你就来对地方了！现在，我们从零开始手把手教你DIY四轴无人飞行器！ DIY制作的四轴飞行器配置清单：

1.四轴机架（轴距450mm）
2.中心沉金PCB板3.好盈天行者30A无刷电调4.朗宇2212无刷电机（980KV）5.3200mah锂电池（30C）6.APM2.8开源飞控7.M8N GPS8.BB响（低压报警器）9.减震架10.MR 1045(1047)正反螺旋桨11.电流计12.香蕉头，T插，高温硅胶线材等若干小零件

首先普及一下基础知识

1.无刷电机

（图为有刷电机）

我们小时候玩的四驱车里面的马达一般都是直流有刷电机，有刷电机工作时，线圈和换向器旋转，磁钢和碳刷不转，线圈电流方向的交替变化是随电机转动的换相器和电刷来完成的，简单来说，就是通过电刷改变线圈的电磁场方向，因此有刷电机是可以直接使用直流电驱动。

顾名思义，无刷电机是没有电刷的，它只能通过方向交替的电流来改变电磁场，因此无刷电机需要电调（电子调速器）将直流电转化为交流电才能正常工作。

（图为无刷电机）

航模通常使用无刷电机，无刷电机相对来说可以容易达到很高的速度，响应速度也会更快。无刷电机去除了电刷，最直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的电火花，这样就极大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。

这次我使用的是朗宇的电机（建议不要使用新西达的电机和电调，质量太烂）。选用的980KV的电机配MR 1045或1047的螺旋桨（MR指四轴专用桨）。其中，KV值是挑选无刷电机的一个重要指标。

无刷电机KV值定义为 转速/V，意思为输入电压增加1伏特，无刷电机空转转速增加的转速值。从这个定义来看，我们能知道，无刷电机电压的输入与电机空转转速是遵循严格的线性比例关系的。不用转速的电机要配合适尺寸、螺距的螺旋桨才能使飞行器的效率达到最大，购买的时候可以询问店家，店家一般都知道配多大的桨。

2.电调

电调全称电子调速器，英文Electronic Speed Control,简称ESC。针对电机不同，可分为有刷电调和无刷电调。它根据控制信号调节电动机的转速（将控制信号的小电流转化为可供电机使用的大电流），无刷电调将直流电转化为三相交流电。此处使用的是好盈天行者30A的无刷电调。

无刷电调有三组线：

1.信号线（白红黑），接在接收机上，另外，电调一般有电源输出功能，可为接收机和舵机提供5V左右的供电，因此将电调接入接收机后就可以为接收机供电。
2.电源输入线（红黑），与电池相连，为电调供电。
3.电调的输出线（有刷两根、无刷三根）与电机连接。

由于无刷电调输出的是三相交流电，如果连接到电机后发现转向不正确，只需要将其中随便的两条线交换一下接线就可以了。

3.锂电池

电池我们要考虑的参数一般有三个：电压，容量，放电C数（放电倍数）。

此处我使用的是3S，3200mah，30C的锂电池。

3S指三片锂电芯串联，电压为11.1V（3.7V x 3），3.7V 只是锂电池的一个恒定电压点，实际满电的锂电池电压应为4.2V，使用时随着容量的下降，电池的电压也会慢慢下降。

mah是我们较为熟悉的一个单位，实际mAh并不是一个能量单位，它需要乘上当前的电压才是真正的能量。例如3200mah的锂电池，指的是该锂电池可以进行一小时的3.7V，3200mah恒定放电，因此可以用此参数来衡量电池的容量大小。

C：用来表示电池充放电时电流大小的比率，即倍率。如1200mAh的电池，0.2C表示240mA（1200mAh的0.2倍率），1C表示1200mA（1200mAh的1倍率）。30C（3200mah），是指电池最大能输出3.2A x30 =96A 的电流。

下面开始组装飞机

(^ω^)

Here we go!!!

主要部件如图↑↑↑↑↑↑↑↑

先把电调的以及供电线焊接在分电板上

制作电源线（做好后也焊上去，为分电板供电）

为线头上锡前先用焊锡线包住，防止锡熔化后线散开

剪出一小段热缩管

用热缩管套住后再用火机烤一下

热缩管有很好的绝缘保护作用

找出上中心板和四个机臂

用螺丝装好

把刚才焊接好的分电板（下中心板）也装上去

注意，电调的输入线要穿过机架的洞洞

PS:这里的我把分线板的上下面装反了，焊接在上面的线占去一定的地方，导致电池仓位置有点挤。影响不大，因此我没有重新拆开换过来。

正确安装如下图↓↓

开始安装减震台

减震板先用镊子装好蓝色减震胶、然后粘在机架上（减震板小板在上面用白色3M胶固定飞控、大板在下面用海绵胶粘在机架上）

把GPS支架固定在机臂的两颗螺丝上面

（此图是以白色为飞机的前进方向，由于线长的原因，GPS支架一般安装在前进方向的左后角）

下面开始对电机和电调安装香蕉头

电调的香蕉头旁边开有小孔，方便焊接。

先把电烙铁伸进小孔内加热香蕉头，再往里面融锡，待锡还没冷却把线插进香蕉头内，最后把电烙铁离开香蕉头，等待焊锡冷却即可。

下面开始电池的组装

电池我是重利用之前做的电动滑板的锂电池

拆！！！！！！！

额。。。 焊得有点难看

用电烙铁把线全部去掉

之前是做成3并2串的7.4V电池组（共六片锂电芯），现在要做成两组3S（11.1V）电池。因此要每一片电芯都要拆出来，重新组合。

3片锂电芯串起来为一组

还差平衡充插头（下图的4线插头），继续拆！！

这是一组已经怀孕的电池，已经鼓起来，不能再使用了，需要的是里面的两组电线。

因为只有一个平衡充接线，所以要用杜邦线做个转接头。

剪开两份

附上一张3S电池接线图

部分电极没有转镍片或者镍片已经脱落，这时候就很难上锡了，基本粘不上去，将极片打磨一下，会好焊一点。

老规矩，套上热缩膜！！！

处理转接线部分

将公杜邦头接上平衡充头并用热熔胶固定好（请忽略漂亮的外观）

接在电池上的杜邦头是母头，用这条转接线连上就是一条完美的平衡充线

PS：平衡充线在电池充电的时候会用上（用于检测每片电芯的电压）

两组3S，3200mah，30C的锂电池

附上一张工作照

把电机安装在机架上，并用扎带固定好接线处和电调

PS：请确认好电机转向正确后再把线固定（如果电机转向不对，对调其中两条线就可以了）

按照下图来调整电机转向和螺旋桨（正反桨）

接线按照下图来

按照图来接线，不同接收机的接线顺序可能有点不同，反正按照图示的端口接准没错。

我这里使用的是华科尔的遥控设备（接收机有效距离一公里）

GPS接线↓↓↓

这里使用的是M8N GPS，内置罗盘。APM飞控上也有罗盘，因为飞控靠近电源线和电调，易受到电磁干扰，因此我们要尽量使用外置罗盘。

使用GPS上的罗盘，需要把飞控上插针拔掉，不然飞控会默认启用内置罗盘。

接收机和飞控均通过电流计供电

BB响（低压报警器）

也可以查看各片锂电芯的电压

设备安装好后就开始飞控的校准与调试

用USB线将飞行器与电脑连接

电脑打开地面站调试软件Mission Planner（百度一下就能下载，你懂的……）

勾选正确的端口与波特率，点击连接。

成功连接后，飞控信息将会导入电脑。

首先要给飞控下载固件，在软件里面选择对应的机型就可以在线下载固件（这里刷的是四轴的固件）

然后就是进行校准加速度计和罗盘

卖家出货前已经帮我刷好固件和校准加速度计和罗盘，我只需要校准遥控器。

遥控器校准的目的就是让飞控识别各通道的最大（小）行程

APM飞控对遥控器的要求是6通道或以上我使用的是华科尔DEVO 7E 遥控器，具有7通道，其中一通道为双向传输，用不上，所以实际用得上的通道只有6个，刚好满足要求。飞控是使用遥控器的第五通道进行飞行模式控制，因此，我的遥控器只剩下一个开关（两段式）用作模式切换。如果你的遥控器有更多的通道，那就可以在遥控器切换的飞行模式也越多。

下面进行飞行模式设置↓↓↓↓

有很多种模式选择

受遥控器通道数的限制，我只能选择其中两种模式：自稳模式+返航模式

平时飞行的时候就把档位打到自稳模式上，档位打到返航模式时飞机会启动一键返航，返回到起飞地点。另外，飞机配备了电流计，实时监测电池的电压和电流，可以把飞控设置成低电量自动返航，保证飞行安全。

现在可以进行户外飞行测试

小编选择在农田上进行测试

风很大，飞机漂移严重，没有飞控的定点模式辅助，单靠人手很难稳定将飞机稳定在一个点上。（自稳模式只能让飞机保持水平）

不用找了，飞机不在图里，哈哈哈哈。。。

正常飞机的一键返航误差只有几十厘米，还是挺准的。

但是也会有意外出现，

起飞时没有什么风，后来就刮起大风，这就有可能影响到气压高度计的正常工作，估计起飞时的GPS信号也受到干扰，一键返航的时候飞机就把降落地点定在十多米外的水沟上。

嗯！降落很成功，可能就是水喝多了点，好怕飞机感冒了。

作过程中的各种问题难住。。。不去研究复杂的算法和硬件，也能做出自己满意的无人飞行器？那么你就来对地方了！现在，我们从零开始手把手教你DIY四轴无人飞行器！ DIY制作的四轴飞行器配置清单：

1.四轴机架（轴距450mm）
2.中心沉金PCB板3.好盈天行者30A无刷电调4.朗宇2212无刷电机（980KV）5.3200mah锂电池（30C）6.APM2.8开源飞控7.M8N GPS8.BB响（低压报警器）9.减震架10.MR 1045(1047)正反螺旋桨11.电流计12.香蕉头，T插，高温硅胶线材等若干小零件

首先普及一下基础知识

1.无刷电机

（图为有刷电机）

我们小时候玩的四驱车里面的马达一般都是直流有刷电机，有刷电机工作时，线圈和换向器旋转，磁钢和碳刷不转，线圈电流方向的交替变化是随电机转动的换相器和电刷来完成的，简单来说，就是通过电刷改变线圈的电磁场方向，因此有刷电机是可以直接使用直流电驱动。

顾名思义，无刷电机是没有电刷的，它只能通过方向交替的电流来改变电磁场，因此无刷电机需要电调（电子调速器）将直流电转化为交流电才能正常工作。

（图为无刷电机）

航模通常使用无刷电机，无刷电机相对来说可以容易达到很高的速度，响应速度也会更快。无刷电机去除了电刷，最直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的电火花，这样就极大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。

这次我使用的是朗宇的电机（建议不要使用新西达的电机和电调，质量太烂）。选用的980KV的电机配MR 1045或1047的螺旋桨（MR指四轴专用桨）。其中，KV值是挑选无刷电机的一个重要指标。

无刷电机KV值定义为 转速/V，意思为输入电压增加1伏特，无刷电机空转转速增加的转速值。从这个定义来看，我们能知道，无刷电机电压的输入与电机空转转速是遵循严格的线性比例关系的。不用转速的电机要配合适尺寸、螺距的螺旋桨才能使飞行器的效率达到最大，购买的时候可以询问店家，店家一般都知道配多大的桨。

2.电调

电调全称电子调速器，英文Electronic Speed Control,简称ESC。针对电机不同，可分为有刷电调和无刷电调。它根据控制信号调节电动机的转速（将控制信号的小电流转化为可供电机使用的大电流），无刷电调将直流电转化为三相交流电。此处使用的是好盈天行者30A的无刷电调。

无刷电调有三组线：

1.信号线（白红黑），接在接收机上，另外，电调一般有电源输出功能，可为接收机和舵机提供5V左右的供电，因此将电调接入接收机后就可以为接收机供电。
2.电源输入线（红黑），与电池相连，为电调供电。
3.电调的输出线（有刷两根、无刷三根）与电机连接。

由于无刷电调输出的是三相交流电，如果连接到电机后发现转向不正确，只需要将其中随便的两条线交换一下接线就可以了。

3.锂电池

电池我们要考虑的参数一般有三个：电压，容量，放电C数（放电倍数）。

此处我使用的是3S，3200mah，30C的锂电池。

3S指三片锂电芯串联，电压为11.1V（3.7V x 3），3.7V 只是锂电池的一个恒定电压点，实际满电的锂电池电压应为4.2V，使用时随着容量的下降，电池的电压也会慢慢下降。

mah是我们较为熟悉的一个单位，实际mAh并不是一个能量单位，它需要乘上当前的电压才是真正的能量。例如3200mah的锂电池，指的是该锂电池可以进行一小时的3.7V，3200mah恒定放电，因此可以用此参数来衡量电池的容量大小。

C：用来表示电池充放电时电流大小的比率，即倍率。如1200mAh的电池，0.2C表示240mA（1200mAh的0.2倍率），1C表示1200mA（1200mAh的1倍率）。30C（3200mah），是指电池最大能输出3.2A x30 =96A 的电流。

下面开始组装飞机

(^ω^)

Here we go!!!

主要部件如图↑↑↑↑↑↑↑↑

先把电调的以及供电线焊接在分电板上

制作电源线（做好后也焊上去，为分电板供电）

为线头上锡前先用焊锡线包住，防止锡熔化后线散开

剪出一小段热缩管

用热缩管套住后再用火机烤一下

热缩管有很好的绝缘保护作用

找出上中心板和四个机臂

用螺丝装好

把刚才焊接好的分电板（下中心板）也装上去

注意，电调的输入线要穿过机架的洞洞

PS:这里的我把分线板的上下面装反了，焊接在上面的线占去一定的地方，导致电池仓位置有点挤。影响不大，因此我没有重新拆开换过来。

正确安装如下图↓↓

开始安装减震台

减震板先用镊子装好蓝色减震胶、然后粘在机架上（减震板小板在上面用白色3M胶固定飞控、大板在下面用海绵胶粘在机架上）

把GPS支架固定在机臂的两颗螺丝上面

（此图是以白色为飞机的前进方向，由于线长的原因，GPS支架一般安装在前进方向的左后角）

下面开始对电机和电调安装香蕉头

电调的香蕉头旁边开有小孔，方便焊接。

先把电烙铁伸进小孔内加热香蕉头，再往里面融锡，待锡还没冷却把线插进香蕉头内，最后把电烙铁离开香蕉头，等待焊锡冷却即可。

下面开始电池的组装

电池我是重利用之前做的电动滑板的锂电池

拆！！！！！！！

额。。。 焊得有点难看

用电烙铁把线全部去掉

之前是做成3并2串的7.4V电池组（共六片锂电芯），现在要做成两组3S（11.1V）电池。因此要每一片电芯都要拆出来，重新组合。

3片锂电芯串起来为一组

还差平衡充插头（下图的4线插头），继续拆！！

这是一组已经怀孕的电池，已经鼓起来，不能再使用了，需要的是里面的两组电线。

因为只有一个平衡充接线，所以要用杜邦线做个转接头。

剪开两份

附上一张3S电池接线图

部分电极没有转镍片或者镍片已经脱落，这时候就很难上锡了，基本粘不上去，将极片打磨一下，会好焊一点。

老规矩，套上热缩膜！！！

处理转接线部分

将公杜邦头接上平衡充头并用热熔胶固定好（请忽略漂亮的外观）

接在电池上的杜邦头是母头，用这条转接线连上就是一条完美的平衡充线

PS：平衡充线在电池充电的时候会用上（用于检测每片电芯的电压）

两组3S，3200mah，30C的锂电池

附上一张工作照

把电机安装在机架上，并用扎带固定好接线处和电调

PS：请确认好电机转向正确后再把线固定（如果电机转向不对，对调其中两条线就可以了）

按照下图来调整电机转向和螺旋桨（正反桨）

接线按照下图来

按照图来接线，不同接收机的接线顺序可能有点不同，反正按照图示的端口接准没错。

我这里使用的是华科尔的遥控设备（接收机有效距离一公里）

GPS接线↓↓↓

这里使用的是M8N GPS，内置罗盘。APM飞控上也有罗盘，因为飞控靠近电源线和电调，易受到电磁干扰，因此我们要尽量使用外置罗盘。

使用GPS上的罗盘，需要把飞控上插针拔掉，不然飞控会默认启用内置罗盘。

接收机和飞控均通过电流计供电

BB响（低压报警器）

也可以查看各片锂电芯的电压

设备安装好后就开始飞控的校准与调试

用USB线将飞行器与电脑连接

电脑打开地面站调试软件Mission Planner（百度一下就能下载，你懂的……）

勾选正确的端口与波特率，点击连接。

成功连接后，飞控信息将会导入电脑。

首先要给飞控下载固件，在软件里面选择对应的机型就可以在线下载固件（这里刷的是四轴的固件）

然后就是进行校准加速度计和罗盘

卖家出货前已经帮我刷好固件和校准加速度计和罗盘，我只需要校准遥控器。

遥控器校准的目的就是让飞控识别各通道的最大（小）行程

APM飞控对遥控器的要求是6通道或以上我使用的是华科尔DEVO 7E 遥控器，具有7通道，其中一通道为双向传输，用不上，所以实际用得上的通道只有6个，刚好满足要求。飞控是使用遥控器的第五通道进行飞行模式控制，因此，我的遥控器只剩下一个开关（两段式）用作模式切换。如果你的遥控器有更多的通道，那就可以在遥控器切换的飞行模式也越多。

下面进行飞行模式设置↓↓↓↓

有很多种模式选择

受遥控器通道数的限制，我只能选择其中两种模式：自稳模式+返航模式

平时飞行的时候就把档位打到自稳模式上，档位打到返航模式时飞机会启动一键返航，返回到起飞地点。另外，飞机配备了电流计，实时监测电池的电压和电流，可以把飞控设置成低电量自动返航，保证飞行安全。

现在可以进行户外飞行测试

小编选择在农田上进行测试

风很大，飞机漂移严重，没有飞控的定点模式辅助，单靠人手很难稳定将飞机稳定在一个点上。（自稳模式只能让飞机保持水平）

不用找了，飞机不在图里，哈哈哈哈。。。

正常飞机的一键返航误差只有几十厘米，还是挺准的。

但是也会有意外出现，

起飞时没有什么风，后来就刮起大风，这就有可能影响到气压高度计的正常工作，估计起飞时的GPS信号也受到干扰，一键返航的时候飞机就把降落地点定在十多米外的水沟上。

嗯！降落很成功，可能就是水喝多了点，好怕飞机感冒了。