Mon projet de Quadricoptére
Conception et choix des matériaux du châssis
Mon quadricoptére à été entiérement conçu en CAO 3D à l'aide du logiciel gratuit SketchUp 6 de chez Google. Il existe, désormais, en version française. Le poids minimal de l'engin, sans en sacrifier la robustesse, constitue la base du choix des matériaux composant le châssis. Mon choix s'est tourné vers l'aluminium et le carbone. Le poids étant déterminé à 2Kg au maximum, prêt à voler avec l'appareil photo, la transmission vidéo, la télémétrie et une batterie de 3650 mAh. Il est équipé en standard d'une nacelle gyrostabilisée sur un axe avec un débattement de 90°. Chaque gramme gagné améliorant l'autonomie avec une même batterie.
Après avoir construit une première version de 540 mm d'entraxe moteur pour une masse de 1,7Kg (hors APN), une deuxième version est en chantier avec un entraxe moteur de 800 mm et un train d'atterrissage renforcé. J'espère ainsi améliorer la stabilité générale en gommant la nervosité de l'engin.
Les deux versions cote à cote (en CAO 3D)
Bibliograhie et études théoriques sur ce thème (classés par date de parution)
| Parachutes et fusées expérimentales | CNES/ANSTJ février 2002 |  |
parachutes.pdf |
| Synthèse et Implémentation d’un Contrôleur pour Micro Hélicoptère à 4 Rotors | André Noth fév. 2004 |  |
rapportNoth.pdf |
| Design of a four rotor hovering vehicle | Eryk Brian Nice mai 2004 |  |
Designof4RotHoverVehicle.pdf |
| Analog PID module | Yves Stauffer juin 2004 | |
rapportSemStauffer.pdf |
| Drones civils - Perspectives et réalitées | Pascal Brisset août 2004 | |
brisset_sapin.pdf |
| Dynamic Modeling of UAVs | S. Bouabdallah, A. Noth and R. Siegwart mai 2006 | |
UAV_Modeling.pdf |
| Stabilisation d'un Quadrorotor | FRENOT Alexis, GOSSMANN Anthony, GUILLERM Romaric 2005 à 2006 |
|
Rapport_PIP_Quadrirotor.pdf |
| Lexique des instruments gyroscopiques | Travaux publics et Services gouvernementaux du Canada |  |
lex_gyroscop[1].pdf |
| Modèle réduit d’hélicoptère à quatre hélices |
Quentin QUADRAT déc. 2006 | |
h4hConceptionR3.pdf |
| Les hélices | Forum XBird 2007 | |
les_helices.pdf |
Tableaux et programmes de calcul liés à la discipline
| Calpfon-v3.6 | Les Clayes du Ciel | |
Calpfon-v3.6.xls |
| Dimensionnement moteur | Guillaume Demond | |
Dimensionnement moteur.xls |
| PropCalc | Helmut Schenk | |
PropCalc_en_Win.zip |
| Drive Calculator | Christian Persson | |
Drive Calculator.exe |
| Parachute | Philippe Mijon | |
Parachute.xls |
| Hélices_KV | Spaceman (forum XBird) | |
helices_KV.xls |
| Servomances 2.2 | Olivier, Patrick et Jean Luc | |
servormances_v22_mai_2007.zip |
Documentations et fichiers officiels
| Manuel_Profi-Ufo_V3_12_FR | |
Manuel_ProfiUfo_V3_12_FR.pdf |
| Manual_Profi-Ufo_V3_14_EN | |
Manual_Profi-Ufo_V3_14_EN.pdf |
| Manual_Test-Software_V1_00_EN | |
Manual_Test-Software_V1_00_EN.pdf |
| UAVPSet_2.2 | |
UAVPSet_2.2.pdf |
| UAVPSet_2.3 | |
UAVPSet_2.3.pdf |
| Le schéma UAVP refait en A3 (Ph. Mijon) | |
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| Le schéma UAVP refait format Eagle (Ph. Mijon) | |
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| Fichier source pour PIC version 3.13 |  |
Profi-Ufo-V313.zip |
| Fichier source pour PIC version 3.14 | |
Profi-Ufo-V314.zip |
| Fichier source pour PIC version 3.15beta5 | |
Profi-Ufo-V315beta5.zip |
Documentation à strict usage personnel par Ph. Mijon
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La réglementation en vigueur
(sources : Ministère des Transports et www.vision-du-ciel.com)
Les drones photographiques sont conçuent pour évoluer dans le cadre de la réglementation française de l'aéromodélisme.
Classé comme aéronef de catégorie 1, non soumis à l'obtention préalable d'un document de navigabilité : poids inférieur à 12 kg et cylindrée du moteur inférieure à 50 cm3 (décret n° 69-1158 du 18/12/69 et articles du code de l'aviation civile R. 133-1 et suivants).
Evolution toujours à vue et à une altitude maximale de 150 mètres. Pour une utilisation libre, des fréquences radio sont réservées à l’aéromodélisme. L’ARCEP (ex ART) abroge les décisions nos 98-882 et 98-883 d'octobre 1998 par la décision n° 06-1101 du 26 octobre 2006 relative aux conditions d'utilisation des fréquences radioélectriques pour les systèmes de radiocommande de modèles réduits.
ASPECTS REGLEMENTAIRES La réglementation impose aussi :
• une assurance responsabilité civile
• de se conformer aux droits et devoirs concernant les photographies aériennes et les zones de survol.
Le respect de ces règles permet néanmoins une utilisation peu contraignante. Les drones peuvent être équipé de matériel en option pouvant augmenter leurs capacités et autonomie (auto-pilot) mais dans ce cas il relèverait des réglementations de l'aéronautique civile nettement plus contraignantes. Il serait alors soumis à différentes autorisations dont celle de l'ARCEP (Autorité de régulation des communications électroniques et des postes).
Le choix de l'appareil photo numérique 
L'APN est finalement assez simple à choisir pour une utilisation professionnelle embarquée sur un UAVP. Les caractéristiques principales recherchées étant de mon point de vue (sur la base de mon expérience de la photo par ballon) :
1/ La possibilité d'être télécommandée à distance, soit par un système infrarouge, soit par un déclenchement par câble avec une sortie vidéo.
2/ Un objectif grand angle de 28 mm au minimum (équivalent 24x36 mm).
3/ Une résolution du capteur assez élevée (au minimum 8 Mpx), ce qui permet de faire les inévitables recadrages sans trop de perte de définition.
4/ Un enregistrement des fichiers en mode RAW, "le négatif du numérique". Cela permet d'exploiter pleinement les possibilités de retouche à l'aide de logiciels spécialisés.
5/ Bien entendu, le poids et les dimensions de l'APN complet avec sa batterie. Ce qui explique le choix d'un compact.
6/ Les caractéristiques de l'écran étant secondaires, celui-ci n'est pas alimenté pendant les prises de vues.
Pour ces raisons et quelques autres, mon choix s'est porté sur un nouveau modèle de chez Ricoh, le GR II Digital. Il a comme caractériques essentielles d'être télécommandable par câble, d'avoir un grand angle modifiable à 21mm, une résolution de 10 Mpx, d'enregistrer simultanément en RAW et JPG, une résolution vidéo en 640 x 480 pixels à 30 fps, et enfin, de peser 195 gr en ordre de marche (boitier en magnetium). Mais tout ceci ne restant évidement qu'un choix personnel. D'autres appareils remplissant, en tout ou partie, ce cahier des charges.
Quelques autres vues en CAO 3D de la version II du Quadricoptére
Caractéristiques version I |
Caractéristiques version II |
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Poids en ordre de marche avec l'APN : 2,022 Kg Entraxe entre deux moteurs opposés : 540 mm Software UAVP Wolferl 3.13 (PPM) Châssis complet de 900 gr à base de blocs d'aluminium usinés (AU4G 2017) et de carbone de 2 et 4 mm d'épaisseur. Bras moteur creux en carbone de 16/14 mm 4 Moteurs AXI 2217/20 avec 4 contrôleurs YGE 30i (PPM ou I²C) 4 Hélices EPP 10x4,5 Maxx Products 3 gyroscopes analogiques ADXRS300, accéléromètre I²C LIS3LV02DQ, compas I²C HMC6352 Récepteur Graupner R16 Scan (8 voies - 41MHz) Émetteur vidéo (2,4 GHz) pour retour image au sol Télémétrie en incrustation vidéo OSD (batterie, altitude, température, cap en °, anémomètre) Buzzer de sécurité et LEDs hautes luminosités de positionnement Av/Ga/Dr Batterie Lipo TanicPack 3650 3s 11,1V/3650mAh (12 mn de vol) Télécommande Graupner MX-16s (41MHz) avec antenne vidéo, RX vidéo et moniteur LCD 7" couleur APN sur nacelle orientable (Nick avec servo Futaba S3305) avec Ricoh Caplio GX100 Déclenchement par câble direct (Gentles) |
Poids en ordre de marche avec l'APN : x,xx Kg Entraxe entre deux moteurs opposés : 800 mm Software UAVP Wolferl 3.14 (PPM) Châssis complet de xxx gr à base de blocs d'aluminium usinés (AU4G 2017) et de carbone de 2 et 4 mm d'épaisseur. Bras moteur creux en carbone de 18/14 mm 4 Moteurs AXI 2217/20 avec 4 contrôleurs YGE 30i (PPM ou I²C) 4 Hélices EPP 10x4,5 Maxx Products 3 gyroscopes analogiques ADXRS300, accéléromètre I²C LIS3LV02DQ, compas I²C HMC6352, pression SMD500 Récepteur Graupner R16 Scan (8 voies - 41MHz) Émetteur vidéo (2,4 GHz) pour retour image au sol Télémétrie en incrustation vidéo OSD (batterie, altitude, température, cap en °, anémomètre) Buzzer de sécurité et LEDs hautes luminosités de positionnement Av/Ga/Dr Batterie Lipo TanicPack 3650 3s 11,1V/3650mAh (xx mn de vol) Télécommande Graupner MX-16s (41MHz) avec antenne vidéo, RX vidéo et moniteur LCD 7" couleur APN sur nacelle orientable (Nick avec servo Futaba S3305) avec Ricoh GR Digital II. Déclenchement par câble direct (Gentles) |
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Principales piéces en aluminium et carbone de la version I
Le circuit électronique avec tous les capteurs et le récepteur PPM en 41 MHz
Le boitier comprenant l'émetteur vidéo et le systéme OSD (télémétrie)
La télécommande avec son système de visualisation
En cours de finition, comprenant l'émetteur Graupner, l'écran 7", l'antenne vidéo RX 2,4 GHz et le RX vidéo (non visible, car sous la télécommande). Porté par un harnais sur les épaules.
