drone construction

Je m'intéresse depuis peu au FPV comme vous avez pu le voir dans mon précédent article sur ma sélection de sites Web pour débuter en FPV. Je construis actuellement un drone et la question récurrente que l'on me pose est : où as-tu obtenu le plan de construction du drone ?

La réponse est simple, je n'en ai pas, j'ai simplement acheté l'ensemble des pièces nécessaires à la construction du drone directement sur Internet. Quelles sont ces pièces ? Combien coûtent-elles ? Où les acheter ? C'est l'objet de cet article qui synthétise de nombreuses informations glanées sur Internet.

Mais attention, pour avoir le droit de piloter le drone, vous devez absolument veiller à ce que le poids total du drone ne dépasse pas les 800g. Au-delà, il vous faudra une autorisation de la DGAC pour piloter votre drone.

Le châssis

frame drone

La "frame" ou le châssis est la structure qui accueille l'ensemble des composants du drone, choisissez un châssis solide assurant une bonne protection de l'électronique embarquée. Préférez des châssis avec une structure de 4 à 5 mm pour assurer une bonne solidité en cas de crash. Il existe plusieurs tailles de châssis, cela va de 2 à 7 pouces, la taille la plus courante en FPV freestyle et racing sont les châssis 5 pouces.

La majorité des châssis sont en forme de X ou de H. Certains châssis innovants comme le TBS Oblivion dérogent à la règle via l'utilisation d'une structure en résine dite "incassable".

Le positionnement de la batterie sur le châssis peut avoir un impact sur le style de pilotage, certains préféreront avoir des batteries sur le dessus du drone alors que d'autres préféreront les avoir en dessous pour équilibrer le poids d'une GoPro.

Comptez un budget de 20 à 70€ pour un châssis de bonne qualité.

Les moteurs

moteur drone

Les moteurs, au nombre de 4 sur les quadricoptères, offrent une puissance plus ou moins importante que l'on mesure en KV: 2300KV, 2600 KV ... Un moteur de 2300 KV alimenté à 1 volt tournera à 2300 tours / min. Les moteurs avec de faibles KV sont recommandé pour débuter.

Ces moteurs possèdent trois fils de connexion, ces fils doivent être inversés lors du montage sur l'ESC pour permettre au moteur de tourner dans un sens inverse entre l'avant et l'arrière du drone. En fonction du châssis retenu, vérifiez l'écartement des vis de fixation des moteurs et choisissez des moteurs adaptés afin d'éviter de devoir repercer votre châssis pour permettre d'accueillir les moteurs retenus.

Comptez un budget de 6 à 20€ par moteur.

L'ESC

esc drone

L'ESC est l’acronyme de “Electronic Speed Controler, c'est le composant électronique capable d'interpréter des instructions de la carte de vol en puissance injectée dans les moteurs. Il est relié à la batterie directement ou au travers d'un PDB dans le cas d'ESC monomoteur.

Il existe deux familles d'ESC :

  • Les ESC classiques alimentant qu'un seul moteur sont généralement fixés sur les axes du châssis, ils sont plus exposés aux chocs, mais sont très facilement remplaçables en cas de problème.
  • Les ESC "All in One" permettant d'alimenter 4 moteurs au travers d'une seule carte électronique (cf photo ci-dessus). Ces ESC peuvent être protégés au sein de la canopy du drone mais sont relativement onéreux, d'autant plus quand une panne survient, tout l'ESC est à remplacer.

Notez que certains ESC peuvent être assemblés directement avec une carte de contrôle de vol via un connecteur dédié. Cela peut-être très pratique et éviter les nombreuses soudures et gagner en place. C'est par exemple le cas des Tower Dalrc et GEPRC qui s'assemblent très facilement en mode "Plug & Play".

Comptez un budget de 5 à 20€ par ESC et de 40 à 60€ pour un ESC "All in One".

Le contrôleur de vol

dalrc fc

Le contrôleur de vol a en charge de gérer la stabilité du drone et de donner des consignes de puissance aux ESC. Généralement, celui-ci fonctionne grâce à un logiciel OpenSource embarqué comme Betaflight ou Butterflight que vous pouvez trouver sur Github.

La configuration du contrôleur de vol se fait en USB avec un PC ou un smartphone Android, l'une des principales tâches de configuration est l'association des canaux RX en instruction de vol. La configuration Betaflight est l'une des étapes les plus complexes dans le montage d'un drone, il faut passer plusieurs heures sur Youtube pour comprendre les principes de réglages de Betaflight et le rôle de chacune des fonctions / hack en mode CLI.

betaflight

Il existe actuellement des contrôleurs F1, F3, F4 et F7. Le chiffre derrière le "F" correspond à la puissance de calcul des processeurs embarqués, les cartes F4 sont 2 fois plus puissantes que les cartes F3. Vous trouverez tous les détails entre les gammes de contrôleurs de vol sur cet excellent article de Oscar Liang.

Comptez un budget de 20 à 50€ pour le contrôleur de vol

Le récepteur RX

recepteur frsky r xsr

Le récepteur RX est le composant qui permettra de transformer des signaux radio provenant de la radio-télécommande en instructions sur la carte de vol. Ce récepteur doit être choisi en fonction de l’émetteur et du protocole de communication que vous utilisez dans votre radio-télécommande. Les récepteurs et radio-télécommandes les plus utilisés par les pilotes de drone sont actuellement les Frsky: récepteurs R-XSR et radio télécommande Taranis X9D plus SE ou Taranis QX7 en fonction de votre budget. La bande de fréquence utilisée par ces émetteurs est le 2.4Ghz, même bande de fréquence que le WiFi et votre micro-ondes.

Pour le vol de longue portée ou "Long Range", Team-Blacksheep distribue un émetteur / récepteur capable de couvrir plusieurs kilomètres sur la bande des 868MHz (Europe, Russie) / 915MHz (USA, Asie, Australie): Le TBS CrossFire. Comptez tout de même plus de 100€ pour l'émetteur Crossfire compatible X9D et le récepteur.

Sinon comptez environ 10 à 20€ pour un récepteur Frsky standard.

La caméra

runcam drone

La caméra permet capturer la vidéo nécessaire au pilotage du drone via l'utilisation d'un casque. Cette caméra peut être de taille normale ou au format micro. La caméra permet de filmer en 4:3 ou en 16:9 et parfois les deux, cela peut-être pratique en fonction du type de vol pratiqué : Racing ou Freestyle. Cela est d'autant pratique si le casque vidéo supporte aussi les deux formats (cf : Eachine EV200D).

La qualité vidéo de la caméra se mesure en résolution horizontale maximale que l'on appelle TVL, ce TVL varie généralement entre 600 et 1200 en fonction des caméras du marché. Les deux leaders du marché sont Runcam et Foxeer, vous pouvez aussi regarder du côté de Caddx qui est moins connu, mais dont les spécifications du matériel produit sont assez intéressantes. Attention cependant, en fonction du châssis retenu, la taille de la caméra est importante, certains châssis ne supportent pas nativement de microcaméra et vice-versa.

Comptez un budget de 30 à 60€ pour la caméra embarquée.

Le VTX

vtx tbs unify

Le VTX est le composant qui adapte le signal vidéo reçu par la caméra embarquée et le diffuse en temps réel sur la bande de fréquence des 5.8Ghz. A contrario du mécanisme d'appairage intelligent de la radio-télécommande avec son récepteur, la configuration du canal d'émission du VTX se fait manuellement. Ce qui signifie qu'il n'est pas conseillé d’allumer un drone si d'autres pilotes volent, le risque étant d'écraser le signal vidéo d'un autre pilote si la configuration du VTX n'a pas été réalisée au préalable.

Certains VTX, comme le TBS Unify, offrent une fonction "Pit mode" qui vous permet d’allumer votre drone sans risque de perturber d'autres pilotes à proximité.

Comptez un budget de 20 à 40€ pour un VTX de bonne qualité.

Les hélices

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Les hélices sont les composants les plus exposés aux chutes, il est pour cela important d'investir dans des hélices résistantes. Les plus résistantes sont en PC ou polycarbonate, c'est le cas par exemple des HQPROP. Enfin, le choix des hélices aura un impact très important sur la performance du drone, en fonction du nombre de pales, du diamètre des pales et de l'accroche de celles-ci, les performances du drone seront complètements différents. Malheureusement, seul un outil de simulation utilisé par un expert comme XCalc permet de faire des prévisions sur les performances obtenues. En tant que débutant, il est préférable de s'inspirer des hélices classiques que l'on retrouve sur les drones prêts à voler (kits RTF).

Les batteries

lipo drone tatt

Les batteries offrent une durée de vol au pilote plus ou moins longue en fonction de leur performance. Plusieurs types de batteries sont généralement utilisées par les pilotes de drone : 3S / 4S / 5S. Le chiffre devant le "S" constitue le nombre de cellules que comporte la batterie. Ainsi une batterie 4S possède 4 cellules capables d'alimenter en énergie votre drone. Attention au choix de la puissance de la batterie, ce choix est lié aux limites électriques de l'ESC retenu. Certains ESC ne supportent que des batteries 3S alors que d'autres peuvent accepter des 4S et des 5S.

Enfin, toutes les batteries ne se ressemblent pas. Une nouvelle génération de batteries au graphène semble avoir de meilleures performances que les LiPo classiques, mais elles restent plus onéreuses.

Avant de réaliser des premiers vols avec vos LiPo, un rodage peut s'avérer utile avant de trop les brusquer. Vous retrouverez sur Youtube quelques vidéos qui détaillent la phase de rodage de LiPo.

L'utilisation d'un condensateur entre la batterie et le PDB/ESC est indispensable pour éviter les chutes de tension et une perte de contrôle du drone en plein vol. Vous trouverez ce condensateur généralement fourni par défaut avec les ESC.

Comptez un budget de 18 à 35€ par batterie. Il vous en faudra plusieurs si vous souhaitez piloter plus de 4 minutes à chaque sortie. Les pilotes confirmés sortent généralement avec une dizaine de batteries dans le sac pour pouvoir piloter librement.

L'assemblage

Vous vous demandez comment tout cela peut s'assembler ?

Voici un exemple d'assemblage avec 4 ESC, une carte de vol, un VTX, un RX, un panneau LED et une caméra. La majorité des soudures se font sur la carte de vol et les ESC.

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Voici un autre exemple d'assemblage avec un ESC "All in One" cette fois :

dalrc f405

Quel est le budget total de la construction d'un drone ?

Si l'on additionne l'ensemble de ces composants, la fourchette du coût de la construction d'un drone tourne environ entre : 150€ et 400€ si vous choisissez du matériel haut de gamme. Il faut additionner au coût du drone le casque vidéo (80€ à 500€) , la radio-télécommande (100€ à 250€) et le chargeur de LiPo (20€ à 60€).

Soit au final, prévoyez un budget de 350€ à 1150€ en fonction de la qualité du matériel retenu. Je vous recommande d'investir dans un casque et une télécommande de bonne qualité plutôt que sur un drone haut de gamme si vous débutez. Le risque de crash et de perte est non négligeable lors des premiers vols.

Où commander son matériel ?

Plusieurs options s'offrent à vous, il y a tout d'abord l'offre chinoise avec des durées de livraison très variables si le colis est envoyé par bateau ou avion, une garantie qui peut nécessiter de longues semaines d'attentes en cas de pièce défectueuse, mais des prix imbattables :

  • Banggood : probablement la plus grande épicerie chinoise des pièces détachés de drone. Mais attention aux ruptures de stock et aux délais de livraison.
  • GearBest : Une autre épicerie chinoise avec un très grand catalogue de produits.
  • Team-Blacksheep : de super produits (VTX Unify, Crossfire ...) venant de Singapour, mais parfois vendu cher quand ce sont des produits dont ils ne sont pas les fabricants.

En France, plusieurs magasins en ligne possèdent des catalogues très complets, c'est le cas par exemple de :

Enfin, sur Amazon, certains revendeurs comme DroneAcc et CrazePony possèdent un très large catalogue de produits à des prix corrects. Malheureusement, le catalogue d'Amazon est loin derrière Banggood sur la catégorie drone, un bon exemple est la Taranis X9d SE ou Q7S qui sont introuvables. L'avantage d'Amazon est le délai de livraison sur une large gamme de produits généralistes, comme les LiPo par exemple.

Enfin, vous voyez des précisions, des compléments à ajouter à cet article, n'hésitez pas à laisser un commentaire ;-)

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