Comment fabriquer un drone – Leçon 1 : la terminologie

Comment fabriquer un drone – Leçon 2 : le châssis

Comment fabriquer un drone – Leçon 3 : la propulsion

Comment fabriquer un drone – Leçon 4 : contrôleur de vol

Comment fabriquer un drone – Leçon 5 : l’assemblage

Comment fabriquer un drone – Leçon 6 : faites tout travailler ensemble

Comment fabriquer un drone/VAT – Leçon 7 : FPV et longue portée

Les leçons 1 à 6 de cette série de tutoriels comprennent les éléments de conception sous-tendant la construction d’un VAT /drone multirotor sur mesure. La leçon 7 est toutefois entièrement facultative et décrit les pièces utilisées dans les applications de pilotage en immersion (FPV : First Person View) et de commande longue portée. Cet article s’oriente plus vers les applications RC « sur le terrain », par opposition aux vols en salle ou dans des espaces où des prises murales pourraient fournir une alimentation électrique. Veuillez prendre note que cet article ne couvre qu’une très petite fraction des informations nécessaires à la bonne compréhension d’un système FPV/longue portée et vise principalement à rendre le lecteur plus familier avec les concepts, les termes, les produits et les principes derrière le fonctionnement du FPV et des drones à longue portée.

Drone FPV

Casque pour Drone FPV

Pilotage en immersion (FPV)

L’un des principaux éléments moteurs derrière l’explosion fulgurante de la popularité du multirotor est la possibilité d’obtenir une perspective complètement différente (une « vue à vol d’oiseau ») de notre planète et une impression de voler. Bien que l’ajout d’une caméra à un avion ou un hélicoptère RC n’ait rien de nouveau, la relative facilité de commande, le prix modique et la disponibilité des drones multirotor a rendu facile l’achat ou la création d’un drone avec une caméra. Le pilotage en immersion (FPV) implique actuellement le montage d’une caméra vidéo sur le drone qui envoie la vidéo en temps réel au pilote ou à un assistant. Notez qu’il existe des systèmes FPV complets et semi-complets sur le marché qui comprennent tous les produits nécessaires à un système FPV complet et apportent la tranquillité d’esprit que toutes les pièces sont compatibles les unes avec les autres.

Caméra vidéo

Presque toutes les caméras vidéo qui peut être reliées à un émetteur vidéo peuvent être utilisées pour le FPV, mais il est important de tenir compte du poids étant donné que les drones multirotor doivent constamment combattre la gravité et ne présentent pas les avantages des aéronefs à voilure en ce qui concerne la portance additionnelle. Les caméras vidéo, tout comme les résolutions vidéo, sont disponibles dans un large éventail de formes et de tailles, bien que très peu soient fabriquées spécifiquement pour les multirotors en ce moment. En raison de ces restrictions de dimensions, de poids et de puissance, la plupart des appareils utilisés dans les systèmes FPV multirotor sont adaptés à partir de « caméras sportives », ainsi que de la surveillance vidéo et des applications du secteur de la sécurité (les caméras cachées, par exemple). La plupart de ces caméras ont une sortie vidéo composite et une entrée d’alimentation, ou une sortie analogique et une entrée d’alimentation au moyen d’un connecteur de 3 ou 4 broches (GND, PWR, signal vidéo analogique et audio en option). Les caméras plus grandes comme les DSLR ou les caméras vidéo plus grandes ont tendance à être utilisées par des professionnels, mais en raison de leur poids, le drone requis a tendance à être assez grand.

GoPro Hero 3

GoPro Hero 3

Certaines caméras vidéo peuvent être alimentées directement à partir d’une source électrique de 5 V (ce qui est pratique puisque la plupart des contrôleurs de vol fonctionnent également sur du 5 V en étant alimenté par un BEC), tandis que d’autres peuvent avoir besoin de 12 V, ou même avoir leur propre batterie intégrée rechargeable. La caméra la plus populaire utilisée actuellement sur les drones multirotor est la GoPro. Leur robustesse, leur petite taille, leur vidéo/image de haute qualité, leur batterie intégrée, leur gamme d’accessoires et leur disponibilité dans le monde entier en est la raison. Les caméras Go Pro disposent également d’une sortie USB qui peut être utilisée pour transmettre la vidéo, et plusieurs ont même intégré le sans fil pour la transmission de vidéo à courte portée. Étant donné le succès des GoPro, de nombreux autres fabricants ont créé leurs propres gammes similaires de caméras sportives/d’action dont les caractéristiques, prix et qualité varient. Notez que si vous voulez de la vidéo en 3D, vous aurez besoin de deux caméras, et d’un émetteur vidéo capable d’envoyer deux signaux.

Cardan

Une suspension à « cardan » comprend un cadre mécanique, deux ou plusieurs moteurs (normalement jusqu’à trois pour l’orientation, l’inclinaison et la rotation), ainsi que des capteurs et des pièces électroniques. La caméra est montée de telle manière que les moteurs ne doivent pas nécessairement fournir une force angulaire (un couple) pour maintenir l’appareil à un angle fixe (« équilibré »). Les axes en question permettent la rotation, l’inclinaison ou l’orientation de la caméra. Un système à un seul axe qui ne comporte pas son propre capteur peut être davantage considéré comme un système orientable ou inclinable. La conception la plus populaire implique une configuration de deux moteurs (normalement des moteurs BLDC spécifiquement conçus pour être utilisés avec des cardans) qui contrôle l’inclinaison et la rotation de la caméra. La caméra fait donc toujours face à l’avant du drone, ce qui permet également que l’opérateur ne soit pas désorienté si la caméra fait face à une direction tandis que l’avant du VAT fait face à une autre. Un cardan à trois axes ajoute le mouvement panoramique (gauche et droite) et est plus utile dans une configuration à deux opérateurs, où une personne pilote le drone tandis que l’autre peut faire fonctionner la caméra de manière indépendante. Dans une telle configuration de deux personnes, il peut également y avoir une seconde caméra (fixe) pour le pilote. Il semble y avoir deux types de systèmes à cardan :

Le cardan à courant continu sans balai

Les moteurs à courant continu sans balai (« BLDC : Brushless DC ») offrent une réponse rapide avec un minimum de vibrations, mais nécessitent un contrôleur à courant continu sans balai distinct (et spécialisé). Afin de maintenir automatiquement la caméra à niveau, une unité de mesure inertielle (UMI) constituée d’un accéléromètre et d’un gyroscope est montée quelque part à proximité de la caméra (normalement sous sa fixation), de sorte que l’orientation de la caméra (par rapport au sol) puisse être suivie. Les lectures du capteur sont envoyées à une carte contrôleur distincte à courant continu sans balai (souvent montée juste au-dessus du cardan) qui fait tourner les moteurs de façon à ce que la position de la caméra reste dans une orientation spécifique en dépit des mouvements du drone. Cette carte contrôleur comprend un microcontrôleur embarqué. Le contrôleur à courant continu sans brosse du cardan peut souvent être relié directement à un canal du récepteur (contrairement au dispositif de commande de vol), puisque son mouvement réagit aux changements de l’orientation de la caméra, plutôt qu’à l’orientation du drone et est donc indépendante du contrôleur de vol. Notez que parce que le Go Pro est la caméra sportive la plus populaire, la plupart des cardans à courant continu sans balais sont fabriqués pour être utilisés avec un ou plusieurs modèles de GoPro (en fonction de la taille de la GoPro, du barycentre, de l’emplacement de la caméra, etc.). Vous remarquerez également que les cardans BLDC sont presque toujours amortis, ce qui minimise les vibrations transmises du drone à la caméra.

Le cardan GoPro sans balai

Cardan GoPro amorti sans balai à 2 axes

Cardan à servomoteur RC

Un cardan à servomoteur RC tend à offrir un temps de réponse plus lent que celui des cardans à courant continu sans balai et à cause de la technologie de servomoteur RC, il y a un peu plus de vibrations. L’avantage est que les systèmes faisant usage de servomoteurs sont beaucoup moins coûteux que les systèmes sans balais et les servomoteurs RC à 3 broches peuvent normalement être connectés directement à un contrôleur de vol ; les systèmes de cardans à RC tirent profit du fait que le contrôleur de vol comporte normalement une IMU intégrée, par conséquent c’est le contrôleur de vol qui détermine si elle est à niveau avec le sol et déplace les servomoteurs en conséquence.

Émetteur vidéo

À l’heure actuelle très peu de contrôleurs de vol (en dehors de ceux qui sont utilisés sur les drones commerciaux du marché grand public) comportent un émetteur vidéo intégré, ce qui signifie qu’un émetteur vidéo distinct est normalement nécessaire. Les émetteurs vidéo utilisés pour les systèmes RC sont actuellement populaires, car ils sont légers et petits. D’autres émetteurs vidéo commerciaux peuvent être utilisés, mais certaines considérations importantes comprennent les branchements d’alimentation (qui pourraient avoir besoin d’être personnalisés si l’appareil accepte uniquement une alimentation provenant d’un tube cylindrique), ainsi que la tension d’entrée ; si un appareil vidéo fonctionne à une tension qui n’est pas facilement à votre disposition sur le VAT, vous pourriez avoir besoin de pièces électroniques supplémentaires comme un régulateur de tension. Les émetteurs vidéo sans RC ne prennent que rarement en compte le poids ou la taille, et ont souvent un étui de protection (qui est parfois inutilement lourd).

Émetteur vidéo

Émetteur vidéo RC + antenne

Puissance de l’émetteur vidéo

Les émetteurs vidéo sont normalement conçus pour une certaine puissance de sortie, mais il ne faut pas supposer que tout le monde peut utiliser toutes les puissances nominales disponibles sur le marché. Les fréquences sans fil et la puissance sont étroitement surveillées et réglementées, par conséquent nous vous suggérons fortement de vous familiariser avec les réglementations relatives au sans-fil de votre pays. L’association des opérateurs radio amateur est un excellent endroit pour commencer. La puissance qu’un émetteur vidéo consomme a un impact direct sur la portée maximale de ses signaux. En Amérique du Nord, l’utilisation d’un émetteur sans fil qui consomme au-dessus d’une puissance spécifique (en watts) exige que l’utilisateur dispose d’une licence de radio amateur (HAM). Au Canada par exemple, un opérateur de FPV de longue portée doit normalement avoir passé au moins le « test de qualification de base du radioamateur » pour pouvoir utiliser la puissance nécessaire aux applications sans fil à longue portée.

10.1 Certificat de radioamateur avec qualification de base

Le titulaire d’un certificat de radioamateur avec qualification de base est limité à une puissance d’émission maximale de :

(a) lorsque exprimée en puissance d’entrée en courant continu, 250 W à l’anode ou au circuit collecteur de l’étage émetteur qui fournit l’énergie de radiofréquence à l’antenne ; ou

(b) lorsque exprimée comme la puissance de sortie de radiofréquence mesurée à travers une charge à impédance adaptée

(i) une puissance en crête de 560 W pour des émetteurs qui produisent tout type d’émission à bande latérale unique, ou

(ii) une puissance de porteuse de 190 W pour des émetteurs qui produisent tout autre type d’émission.

10.2 Certificat de radioamateur avec qualification avancée

Le titulaire d’un certificat de radioamateur avec qualification de base est limité à une puissance d’émission maximale de :

(a) lorsque exprimée en puissance d’entrée en courant continu, 1 000 W à l’anode ou au circuit collecteur de l’étage émetteur qui fournit l’énergie de radiofréquence à l’antenne ; ou

(b) lorsque exprimée comme la puissance de sortie de radiofréquence mesurée à travers une charge à impédance adaptée

(i) une puissance en crête de 2 250 W pour des émetteurs qui produisent tout type d’émission à bande latérale unique, ou

(ii) une puissance de porteuse de 750 W pour des émetteurs qui produisent tout autre type d’émission.

Si vous ne disposez pas de qualification particulière, nous vous suggérons vivement de garder la puissance de l’émetteur vidéo utilisé à moins de 200 mW pour éviter toute action en justice (si votre signal commence à interférer avec d’autres signaux sans fil, les autorités pourraient être contactées). La puissance nominale est normalement indiquée dans les spécifications de l’émetteur vidéo et certains d’entre eux permettent à l’utilisateur de sélectionner la puissance (par exemple 200 mW, 500 mW, 1 000 mW ou 2 000 mW). La puissance de l’émetteur vidéo est normalement fournie par le BEC à partir de l’un des ESC qui alimente également le reste de l’électronique. Si vous pensez que l’ensemble des pièces électroniques consomme plus de courant que ce qu’un BEC peut fournir, vous pouvez utiliser le BEC d’un second ESC pour alimenter l’émetteur vidéo. Nous ne suggérons pas d’utiliser une autre batterie pour alimenter l’émetteur vidéo.

Fréquences/canaux de l’émetteur vidéo

La plupart des émetteurs vidéo fonctionnent en utilisant une des fréquences suivantes. Notez que puisque vous utiliserez probablement déjà un émetteur RC standard fonctionnant à une certaine fréquence, il est plus sûr de choisir un émetteur vidéo qui fonctionne à une fréquence différente. Par exemple, si votre radio RC fonctionne à 2,4 GHz, vous ne devriez vraiment envisager de choisir qu’un émetteur vidéo fonctionnant à 900 MHz, 1,2 GHz ou 5,8 GHz.

Fréquence

Fréquence

  • 900 MHz (0,9 GHz)
    • Un signal de basse fréquence passe plus facilement à travers les murs et les arbres
    • Les antennes à faire soi-même sont faciles à fabriquer, car les fréquences basses signifient de grandes antennes
    • La qualité des images n’est pas aussi bonne qu’à 5,8 GHz
    • Il peut y avoir un impact négatif sur les récepteurs GPS
    • La technologie est considérée comme « ancienne »
    • Dans l’ensemble, c’est ce qu’il a de mieux pour une portée moyenne
  • 1,2 GHz (1,2 à 1,3 GHz)
    • Elle est utilisée pour les vols FPV à longue portée car elle permet de grandes distances
    • Il existe de nombreuses antennes différentes sur le marché
    • La fréquence tend à être utilisée par de nombreux autres dispositifs
    • Les murs et les obstacles ont plus d’effet que dans le cas des basses fréquences
    • Moyenne/longue portée
  • 2,4 GHz (2,3 à 2,4 GHz)
    • Elle est utilisée pour les FPV à longue portée avec peu d’obstacles
    • L’une des fréquences les plus utilisées pour les dispositifs sans fil
    • De nombreux accessoires sont disponibles (antennes, émetteurs, etc.)
    • Elle ne doit pas être utilisée à proximité d’émetteurs RC à 2,4 GHz ou d’autres dispositifs qui peuvent provoquer des interférences
    • Elle peut fonctionner avec d’autres fréquences, mais cet aspect n’est pas couvert dans cet article.
  • 5,8 GHz
    • Elle est idéale pour les applications à courte portée
    • Les murs et autres obstacles ont un impact significatif sur la portée
    • Les antennes sont petites/compactes
    • Elle convient mieux aux applications de course de FPV

Comme vous l’avez sans doute déjà observé, de nombreux dispositifs sans fil fonctionnent à 2,4 GHz (routeurs sans fil, téléphones sans fil, Bluetooth, ouvre-porte de garage, etc.). Ceci est largement parce que les réglementations de la FCC (Federal Communications Commission) ont déterminé qu’une bande de fréquences autour de cette plage n’a pas besoin d’une licence d’exploitation ; de même pour les bandes 900 MHz, 1,2 GHz et 5,8 GHz (dans une certaine plage de puissance). Les fréquences attribuées sont appelées bandes « industrielles, scientifiques et médicales (ISM) ». Cela signifie que tout consommateur peut acheter un appareil sans fil qui fonctionne à l’une de ces fréquences, sans avoir à se soucier des réglementations ou des directives. Plus d’informations en ce qui concerne l’attribution des fréquences radio amateur peuvent être trouvées sur Wikipédia.

Connecteurs de l’émetteur vidéo

Les émetteurs vidéo n’ont pas tous les mêmes connexions, il est donc important de savoir quel connecteur est installé sur votre caméra et vérifier s’il sera plug and play avec l’émetteur vidéo choisi. Les connecteurs les plus populaires sont les connecteurs composites, mini/micro USB et de 0,1 pouce (analogique). Il existe un certain nombre d’adaptateurs sur le marché, par exemple le connecteur Tx FPV de 0,1 pouce vers le mini USB à utiliser avec une caméra GoPro : ceci facilite quelque peu l’utilisation de produits avec des connecteurs variés. Certains émetteurs vidéo comprennent également une entrée audio, bien que dans la plupart des cas, le bruit des rotors aura tendance à étouffer toute audio que vous pourriez espérer enregistrer. Si vous voulez de l’audio, assurez-vous de placer le microphone aussi loin des rotors que possible (quelques essais seront nécessaires pour trouver l’emplacement optimal) et choisissez un récepteur compatible.

Antenne de l’émetteur vidéo

Les antennes d’émetteur vidéo utilisées sur les VAT ont tendance à être de type « boudin » ou fouet court. Les antennes de type boudin sont les plus répandues et ont l’avantage d’être omnidirectionnelles, compactes, peu coûteuses et elles restent en place pendant le vol en raison de leur petit profil. Le choix d’antenne doit correspondre à la fréquence de l’émetteur vidéo. Les fréquences élevées ont besoin d’antennes plus petites, mais les signaux ont plus de difficulté à passer à travers des obstacles. Les basses fréquences sont moins affectées par les obstacles, mais les antennes sont plus grandes/longues. L’antenne directionnelle n’est pas très souvent utilisée pour la transmission vidéo puisque le VAT peut essentiellement se retrouver dans n’importe quelle orientation dans l’espace en 3D. Idéalement, l’antenne doit être placée quelque part sur le VAT exempt d’autres signaux sans fil ou d’interférences électriques.

Émetteur vidéo

Émetteur vidéo

Récepteur vidéo

Un récepteur vidéo a tendance à être un peu (physiquement) plus grand et plus lourd qu’un émetteur vidéo parce que le récepteur est souvent fixe (relié à un écran), tandis que l’émetteur doit être monté sur le drone et pour cette raison doit être petit et léger. Afin d’économiser de l’espace, certains fabricants d’écrans LCD ont intégré des récepteurs sans fil de fréquences standards dans leurs écrans. Beaucoup d’amateurs de FPV montent soit une antenne en trèfle ou en girouette à leurs lunettes FPV afin de pouvoir orienter leur tête dans la direction du VAT pour obtenir la force de signal maximale. Certains fabricants de lunettes FPV ont également continué cette tendance et ont inclus un récepteur vidéo sans fil et une antenne incorporée ou reliée à leurs lunettes.

Récepteur vidéo

Récepteur vidéo

Il est évident que la fréquence à laquelle le récepteur vidéo fonctionne doit correspondre à celle de l’émetteur. Certains modèles de récepteurs offrent cependant une plage de canaux pouvant être sélectionnés (un à la fois), ce qui les rend compatibles avec une variété d’émetteurs vidéo. La sortie d’un récepteur vidéo a tendance à être soit composite (la plus courante) ou HDMI. Ce que vous vous connectez à la sortie (affichage vidéo) ne dépend que de vous, et certaines options sont décrites ci-dessous. La mise sous tension du récepteur sur le terrain implique toujours l’utilisation d’une batterie fonctionnant à la tension de service requise par le récepteur, ou d’une batterie qui est branchée à un régulateur de tension fournissant la tension requise. Notez qu’il n’y a pas de récepteurs vidéo « longue portée » puisque la portée du signal dépend de la puissance de l’émetteur.

Antenne du récepteur vidéo

Les antennes utilisées sur les récepteurs vidéo peuvent être omnidirectionnelles (capable de recevoir un signal de n’importe quelle direction) ou directionnelles. Les antennes les plus courantes que vous voyez sur un récepteur vidéo incluent l’antenne boudin, en feuille de trèfle/en girouette ou, dans de rares cas, directionnelle (la Yagi par exemple). L’antenne directionnelle est utilisée uniquement lorsque le VAT doit voler dans une direction spécifique par rapport à l’opérateur et qu’il sera toujours « en face » de l’antenne pour faire en sorte que le signal ne soit pas perdu. Les situations peuvent inclure l’exploration d’une zone spécifique (par exemple un terrain) ou une zone qui est à une certaine distance de l’opérateur.

Antenne Yagi

Antenne Yagi

Affichage de la vidéo

Moniteur LCD

En envisageant le choix de l’écran LCD, Il est important de connaître la distinction entre un moniteur LCD de bureau/d’ordinateur, de téléviseur LCD et ceux destinés à être portables. Un écran de télévision/d’ordinateur a presque toujours un connecteur d’alimentation qui est compatible avec un câble d’alimentation d’ordinateur standard (alimentation directe en courant alternatif), ce qui rend très difficile leur usage avec une batterie. Un écran LCD/OLED qui est destiné à être plus portable comporte souvent une entrée en courant continu et nécessite un transformateur externe afin de se connecter au réseau (courant alternatif). La taille de l’écran, le taux de rafraîchissement et la qualité des écrans utilisés pour les applications FPV varient, des petits écrans avec des images granuleuses qui se rafraîchissent plusieurs fois par seconde, aux grands écrans qui, lorsqu’ils sont combinés avec les bons émetteurs et récepteurs vidéo, affichent de grandes images en HD sans retard apparent. Gardez à l’esprit que, quel que soit l’écran en 2D que vous sélectionnez, il devra être alimenté et monté quelque part – soit dans une station de base (décrite ci-dessous) ou en utilisant une fixation de moniteur FPV reliée à l’émetteur RC. Un problème avec les moniteurs est l’éblouissement, en particulier lorsqu’ils sont utilisés en extérieur ; c’est pourquoi il est important de fabriquer (ou dans certains cas acheter) une boîte à trois côtés autour de l’écran (en haut et sur les côtés) qui est souvent amovible (à l’aide de velcro) pour faciliter le transport.

Écran LCD de l’émetteur

Écran LCD d’émetteur

Lunettes FPV

Les lunettes 2D sont largement utilisées dans le FPV en raison de leur prix modique, leur compatibilité avec une seule source vidéo (à partir d’une seule caméra vidéo) et leur facilité d’utilisation avec une batterie externe. Certains modèles comprennent un récepteur vidéo, et des kits sont disponibles avec la caméra, l’émetteur vidéo, les lunettes FPV (avec récepteur vidéo intégré) et la batterie externe, ainsi que les deux antennes. La qualité vidéo offerte par des lunettes FPV bon marché peut être très faible, donc si le budget est un facteur, pensez que vous pourrez obtenir une meilleure expérience globale avec un plus grand écran LCD pour le même prix que les lunettes FPV.

Lunettes FPV

Lunettes FPV

Suivi des mouvements de la tête

Le suivi des mouvements de la tête est essentiellement le même que celui des mouvements, mais il mesure spécifiquement les angles/l’orientation en 3D, par opposition au mouvement linéaire. Les capteurs de suivi des mouvements de la tête sont constitués de puces à accéléromètre MEMS, de gyroscopes ou d’unités de mesure inertielle (IMU). Les capteurs sont montés (ou intégré dans) les lunettes FPV/de RV et envoient des données à un microcontrôleur pour interpréter les données des capteurs comme des angles, lequel envoie ensuite les données soit à l’aide du système RC distant (pour les modèles haut de gamme) ou à l’aide un système de transmission sans fil à part. Idéalement, le système de suivi des mouvements de la tête que vous utilisez est compatible avec l’émetteur, de sorte que les angles peuvent être envoyés par l’émetteur en utilisant deux canaux RC libres.

Suivi des mouvements de la tête

Suivi des mouvements de la tête (Occulus Rift)

Réalité virtuelle/en 3D

Les lunettes de réalité virtuelle Occulus Rift, Samsung Gear, Morpheus, basées sur les smartphones et une variété d’autres écrans 3D/de RV montés sur la tête sont conçus pour être utilisés avec des drones.  Bien que ces dispositifs soient normalement conçus pour les jeux d’ordinateur/de console en 3D ou comme alternative à un téléviseur, ces dispositifs sont nativement compatibles avec la 3D et comportent souvent des capteurs intégrés pour le suivi des mouvements de la tête et ils deviennent de plus en plus attrayants pour la communauté des drones FPV.

Oculus Rift

Lunettes 3D de réalité virtuelle Oculus Rift

Dispositifs intelligents

Les smartphones, tablettes ou ordinateurs portables peuvent être utilisés pour afficher la vidéo en temps réel. Leurs batteries sont intégrées et ces appareils sont légers. La difficulté en ce qui concerne l’utilisation de dispositifs intelligents est que la plupart des récepteurs ne sont pas conçus pour recevoir un signal vidéo à partir d’un récepteur vidéo sans fil (soit câblé soit sans fil). Un ordinateur portable ou une tablette avec une carte de capture vidéo embarquée ou sur le port USB peuvent recevoir une vidéo composite normale. Un smartphone fonctionne actuellement mieux avec une vidéo envoyée via le sans fil (caméra sans fil ou port composite/série vers l’adaptateur sans fil). Utiliser le signal vidéo sans fil de la GoPro et l’application GoPro sur un smartphone est l’un des moyens les plus faciles de se préparer pour le FPV, mais il faut noter que la portée du signal sans fil de la caméra est très limitée. Puisque les smartphones sont si répandus, et que les drones font fureur, les fabricants annoncent régulièrement de nouveaux produits qui misent sur ces appareils, donc effectuez toujours des recherches avant de décider.

Smartphone Galaxy Nexus

Smartphone Galaxy Nexus

Affichage à l’écran (OSD)

Un affichage à l’écran (OSD) permet au pilote de voir les différentes données de capteurs que renvoie le drone. L’un des moyens les plus simples d’inclure des données à l’écran est d’utiliser une caméra disposant d’une sortie analogique et de placer un panneau d’affichage entre la sortie de la caméra et l’émetteur vidéo. La carte de l’adaptateur OSD comporte des entrées pour différents capteurs et superposera les données sur la vidéo, de sorte que le pilote reçoit la vidéo avec les données de télémétrie déjà superposées.

Facteurs associés à la longue portée

Comme vous l’avez vu, le contrôle à longue portée repose principalement sur la puissance de l’émetteur (du contrôleur RC ainsi que de la vidéo le cas échéant). Normalement, les émetteurs RC comprennent un système RF composé de joysticks et de sélecteurs, de pièces électroniques et d’un émetteur RF, et des unités RC moins coûteuses ; ce système consiste presque toujours en un seul appareil. Les modèles haut de gamme ont souvent un module RF interchangeable comme un boîtier situé à l’arrière de l’émetteur. En Amérique du Nord, c’est une exigence légale que les VAT restent visibles du pilote (dans un usage personnel). Cependant, les lois changent, il est donc préférable de les consulter avant de tenter d’utiliser de drones à longue portée.

Alimentation

VAT/Drone

Votre VAT/ drone est composé de plusieurs pièces différentes, chacune nécessitant des tensions spécifiques. Les pièces électroniques les plus courantes que vous trouverez sur un FPV ou sur un drone à longue portée comprennent :

  • Moteurs: la plupart des moteurs de drones de taille moyenne ont tendance à fonctionner à 11,1 V ou à 14,8 V.
  • Contrôleur de vol, récepteur, GPS : ceux-ci devraient idéalement être alimentés par le BEC d’un ESC.
  • Récepteur de suivi des mouvements de la tête : il devrait être alimenté par le BEC.
  • Cardan à servomoteur : un système de cardan à servomoteur peut être alimenté par l’un des BECs des ESC et fonctionner à 5 V.
  • Cardan BLDC : certains cardans BLDC peuvent se brancher au connecteur de charge de la batterie principale, tandis que d’autres ont besoin d’une tension spécifique. Vérifiez les spécifications du modèle que vous achetez.
  • Caméra : les caméras utilisées pour les vols FPV ont tendance à fonctionner à 5 V (à partir d’un BEC) ou à 12 V (batterie principale). La plupart des caméras sportives ont leur propre batterie intégrée.
  • Émetteur vidéo : la plupart fonctionnent à 5 V et peuvent être alimentés par un BEC.
  • Pièces électroniques supplémentaires (lumières, parachute, etc.) : 5 V.

Nous suggérons que votre VAT ait idéalement qu’une seule batterie principale et que vous devriez envisager l’utilisation d’une batterie principale de 11,1 V ou de 14,8 V sur un drone personnalisé de taille moyenne. Si votre ESC n’a pas de BEC, vous aurez alors besoin d’un régulateur de tension externe de 5 V pour alimenter l’électronique. Assurez-vous qu’il peut fournir suffisamment de courant pour tout.

Opérateur

Bien qu’un opérateur de drone normal ne doit s’inquiéter que de l’émetteur RC, l’opérateur d’une installation complète de FPV peut finir par avoir à transporter des batteries plus grosses et une variété d’équipements

  • Émetteur RC de poche : la plupart des émetteurs RC peuvent recevoir des piles AA (4x AA ou 8x AA) en option, mais pour le FPV, vous voudrez peut-être alimenter l’émetteur en utilisant une batterie externe
  • Émetteur RF d’appoint : si vous n’utilisez pas l’émetteur/récepteur RF inclus avec la télécommande, les modèles haut de gamme disposent normalement d’une sortie d’alimentation sur laquelle ce module peut être branché. Alternativement, vous pouvez l’alimenter avec une répartition du bloc-batterie utilisé pour la télécommande de poche.
  • Émetteur du suivi des mouvements de la tête : cet appareil peut normalement être alimenté avec du 5 V
  • Récepteur vidéo : la plupart nécessitent du 12 V, mais ils disposent souvent d’une plage assez large de tension en entrée. Le récepteur est probablement livré avec un adaptateur mural que vous n’utiliserez pas/dont vous n’aurez pas besoin sur le terrain. Vérifiez la plage de la tension d’entrée pour voir si vous pouvez utiliser une tension pour alimenter l’émetteur et le récepteur (7,4 V ou 12 V par exemple).
  • Affichage vidéo : assurez-vous de choisir un écran LCD portable disposant d’un connecteur cylindrique en entrée qui vous permet d’utiliser un bloc-batterie pour l’entrée. Les lunettes FPV ont normalement un connecteur cylindrique en entrée, mais soyez sûr de vérifier. La tension la plus courante pour les écrans LCD portables est 12 V, ce qui pourrait ne pas être ce qui convient le mieux autres appareils.
  • Pointeur d’antenne : un pointeur d’antenne est décrit ci-dessous. Ce dispositif motorisé est souvent constitué de servomoteurs RC, d’un microcontrôleur et d’autres capteurs/pièces électroniques. Il y a très peu de systèmes commerciaux pour le marché du passe-temps, donc si vous continuez à concevoir et à construire un tel système, vous aurez besoin de travailler sur la configuration de l’alimentation.

Station de base

Comme vous pouvez le dire à partir de l’unité de commande ci-dessus, le pilote doit porter et alimenter beaucoup d’appareils, qui peuvent être très encombrants. Les stations de base sont souvent utilisées pour soulager l’opérateur de cette charge/pagaille et elles peuvent être constituées d’un certain nombre d’équipements et de compartiments différents précisés ci-dessous. Vous pouvez imaginer que, sans une station de base bien faite, les spaghettis de fils reliant tous ces dispositifs l’un à l’autre peuvent devenir un facteur entravant lorsqu’il faut essayer de se préparer un vol.

Station de base de VAT

Station de base de VAT

Une station de base peut inclure :

  • Une batterie principale qui peut être utilisée pour alimenter l’écran LCD et/ou des lunettes FPV et éventuellement le récepteur vidéo
  • Une batterie secondaire pour le récepteur et/ou l’émetteur vidéo
  • Une fixation pour l’écran LCD et/ou un espace pour les lunettes FPV
  • Une fixation pour le récepteur vidéo
  • Un espace pour ranger l’émetteur RC
  • Une fixation pour l’antenne longue portée (ou un espace pour une antenne directionnelle portable)
  • Un espace pour un chargeur de la ou les batteries principales
  • Un espace pour les pièces de rechange du drone (hélices, moteurs, batteries, composants de châssis)

Une « station de base » n’est pas nécessairement un produit fabriqué dans le commerce qui peut être facilement utilisé avec toutes les applications de drone, mais c’est plutôt quelque chose qu’un opérateur de drone amateur peut concevoir et construire lui-même. Normalement, sélectionner une mallette de transport robuste (Pelican ou Nanuk par exemple) est le point de départ pour construire une station de base géniale, mais un sac à dos avec un cadre rigide peut également être utilisé/adapté. Souvent, un trépied est utilisé pour monter l’antenne à une certaine hauteur au-dessus du sol.

Un suiveur d’antenne

Un suiveur d’antenne est un dispositif électromécanique qui permet de suivre la position du drone dans l’espace 3D à l’aide des coordonnées GPS, et connaître la position GPS d’un suiveur, maintient une antenne directionnelle pointée sur le drone. Les suiveurs d’antenne sont normalement utilisés pour des applications à longue portée et peu de produits commerciaux existent sur le marché. Un suiveur est composé d’un récepteur GPS, d’une boussole (et parfois d’une UMI), d’un microcontrôleur, d’un récepteur de données (pour recevoir les coordonnées GPS du drone), d’un moteur d’orientation et d’un moteur d’inclinaison, d’un châssis mécanique, d’une antenne directionnelle et d’une batterie. Afin de réduire les effets des obstacles, les systèmes de suiveur d’antenne sont surélevés par rapport sol à l’aide d’un trépied.

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