DIY Drone – (2) Construire le cadre

Le cadre est la structure de base du quadricoptère, son squelette,il va servir à accueillir toutes les pièces. Il doit être solide mais souple et aussi le plus léger possible.

Avant de commencer il peut être utile de noter sur papier ce qu’on veut réaliser exactement, les dimensions, etc. Voici une check-list avant projet.

Quel matériau on utilise ?

Pour les cadres fait-maison on peut utiliser des tasseaux en bois, des tubes en aluminium, en fibre de carbone.

Dans ce projet on utilise du bois. C’est un matériau rigide mais souple à la fois. Il transmet moins les vibrations que l’aluminium. (en cas de crash le bois peut casser, cela se révèle salvateur pour l’électronique de l’engin).

Qu’est ce qu’on met sur le Quadricoptère ?

La question étant de savoir si on met juste l’électronique de vol, ce qui prend relativement peu de place ou si on veut aussi mettre une caméra type gopro, un module GPS, un système FPV, etc. Tout ça prend de la place et il faut prévoir le coup au début (et avoir un impact sur la taille du cadre ou sur sa conception).

Dans cette série on va rester sur du très simple, juste l’électronique de vol et un emplacement pour une GoPro.

On va réaliser un cadre qui ressemble à cela :

schema_quad

On voit les 4 moteurs au bout des bras, au centre un plateau avec l’électronique de vol, la batterie, le récepteur de la télécommande.

On fait un cadre de quelle dimension ?

Question essentielle. Elle est liée à l’usage que vous voulez faire du quad, de la taille des moteurs que vous comptez y mettre, de la taille des hélices, des accessoires, etc.

On va partir sur un appareil de taille moyenne d’un poids de 700-800g en tout. On peut tout à fait partir sur des choses plus petites ou plus grandes, le principe est similaire. Notez quand même que certaines choses sont liées, la taille des hélices détermine le choix des moteurs, qui déterminent le choix des ESC, de la batterie, etc.

Je vais utiliser des hélices de 8 pouces (20 cm de diamètre). Pour qu’elles ne se touchent pas il faut que la distance entre chaque moteur soit supérieure à 20 cm, on prévoit un peu de marge au cas où.

Pour déterminer tout cela on ressort quelques maths de niveau collège : triangle isocèle, théorème de Pythagore, etc.

dimensions

 

Pour dimensionner le cadre on considère celui-ci comme un carré. On trace une diagonale et on se retrouve avec des triangles rectangles isocèles. Les moteurs sont les points rouges, à chaque sommet du carré.

Si on choisit une diagonale de 30 cm, les cotés font environ 21 cm. Ca passe pile-poil pour des hélices de 8 pouces.

Je vais réaliser un cadre de 40 cm de diagonale pour avoir plus de place. Les cotés du carré mesureront 28,3 cm.

PS : ce cadre de forme carrée est un choix, on peut faire des cadres rectangulaires ou trapézoïdaux sans problème.

 Matériel

Pour réaliser le cadre on a besoin de :

  1. Un tasseau en sapin de 2m de long (1cm x 1,8cm)
  2. Un panneau MDF de 3mm d’épaisseur (j’ai pris un 40 cm x 80 cm)
  3. Des vis en acier M3 de 30 mm
  4. Des rondelles de 4 (simples et frein)

Pour les outils : une scie à métaux (ça marche super bien pour les tasseaux), une perceuse avec un mèche bois de 4 mm, un cutter, des tourne-vis, un pistolet à colle peut également être très utile, du scotch double-face, de la patience et de la minutie 🙂

Du frein-filet. Assez indispensable vu que les écrous ont tendance à se dévisser à cause des vibrations des moteurs.
Du frein-filet. Assez indispensable vu que les écrous ont tendance à se dévisser à cause des vibrations des moteurs.
Vis et rondelles
Vis et rondelles

Construction

On coupe d’abord le tasseau pour réaliser les bras.

On va couper un morceau de 50 cm (40 cm entre les axes des moteurs + 5 cm de marge de chaque coté).

Comme on a un long bras de 50cm, il nous faut 2 autres bras de 50cm/2 moins l’épaisseur du grand bras (1,8cm). Donc 24,1 cm.

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On fait des petits repères pour le centre du cadre et des bras, pour le centre des moteurs, etc.

Remarque : j’ai coupé 4 petits morceaux de 5cm en plus pour rehausser les moteurs, c’est facultatif.

On va ensuite réaliser le plateau destiné à supporter l’électronique, la batterie, etc … et surtout à tenir les bras ensemble.

J’ai utilisé 2 morceaux de MDF découpés au cutter. Un de 14 cm x 14 cm (en haut) et un de 14 cm x 19 cm (en bas). Le plateau du bas est un peu plus grand pour pouvoir y placer une GoPro.

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On découpe les deux plaques au cutter.
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On fait des repères sur les plaques pour placer les vis qui vont tenir les plateaux entre eux et surtout les bras. Utilisez 2 vis pour chaque bras, pour la solidité.
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J’ai aussi fait 4 trous oblongs dans la plaque inférieure (la plus grande). Ils font servir à faire passer 2 lanières scratch destinées à tenir la batterie. Faites lès dès le début et fixez les lanières c’est plus simple.

On a les bras, on a les plaques, il est temps de commencer à faire des trous et assembler tout ça.

Après avoir percé les plaques on positionne sur les bras pour repérer où faire les trous.
Après avoir percé les plaques on positionne sur les bras pour repérer où faire les trous. J’ai aussi fait un trou au milieu, c’est plus facile de repérer le centre des bras.
Les moteurs sont en général livrés avec un support en forme de croix. Je l'ai utilisé pour repérer les trous a faire pour fixer les moteurs.
Les moteurs sont en général livrés avec un support en forme de croix. Je l’ai utilisé pour repérer les trous a faire pour fixer les moteurs.
On visse les plateaux et les bras. Vérifiez bien l'alignement.
On visse les plateaux et les bras. Vérifiez bien l’alignement.
Le dessous avec les deux lanières pour la batterie.
Le dessous avec les deux lanières pour la batterie.

Un truc très embêtant c’est le train d’atterrissage. Sur une construction antérieure j’ai essayé 4-5 combinaisons différentes avant de trouver quelque chose d’assez solide et fonctionnel.

En effet, dans ce montage la batterie est en dessous. Il faut la protéger des chocs lors de l’atterrissage. J’ai donc vissé 4 morceaux de tasseau de 5cm sur les bras afin de surélever le cadre.

Un pied en bois est placé à 12 cm du bord sur chaque bras. Ca permet de réaliser un train d'atterrissage à moindres frais.
Un pied en bois est placé à 12 cm du bord sur chaque bras. Ca permet de réaliser un train d’atterrissage à moindres frais.
Détail de l'assemblage final, avec les lanières pour la batterie et le train d'atterrissage.
Détail de l’assemblage final, avec les lanières pour la batterie et le train d’atterrissage.
Le cadre fini, on est prêts pour l'électronique.
Le cadre fini, on est prêts pour l’électronique.

Voici la construction dans ses grandes lignes. On a la base du quadricoptère. Il nous reste à monter les moteurs, l’électronique, les accessoires.

Mais avant il va falloir choisir les composants, rendez-vous dans la suite : (3) Choisir son électronique

14 réponses sur “DIY Drone – (2) Construire le cadre”

  1. Salut, j’ai un petit probleme, je n’ai pas de support pour mes moteurs, comment faire ? Ce sont des Turnigy Multistar 2209 980Kv V2.

    1. Bonjour Arthur,

      plusieurs options :
      – Magasin de modélisme.
      – Sites en ligne (ex : HobbyKing) pour quelques euros (ils doivent même en avoir dans le store UK ou Europe).
      – Les fabriquer à partir d’une petite baguette de métal.

  2. Bonjour,
    pour la piece centrale du drone et les bras je ne peux avoir que 200g, est ce que le mdf ne serait pas trop lourd? Si oui qui y a t il comme alternative pour la piece centrale? Et pour mon drone je n utiliserai qu une seule plaque est c e que une plque de 3mm de mdf suffirais pour soutenir les bras la batterie etc sans se plier?
    Tres bon article merci!

    1. C’est assez difficile de répondre sans savoir exactement ce que tu fais.

      Normalement oui le MDF de 3mm devrait suffire pour la batterie et le reste. Tu peux gagner du poids en perçant des trous dans le MDF en faisant attention à ne pas fragiliser la structure.

  3. Salut Alex encore moi, je voulais savoir comment tu avais réussi à fixer les trois bouts de tasseaux ensembles avant de les visser entre les deux plaque car j’ai essayé le scotch double faces, la colle je n’y arrive pas et je n’arrive pas non plus à voir sur l’image comment tu les a fixé ensemble.
    Bonne journée et merci d’avance.

    1. Saut, Ils sont pas fixés. j’ai placé des repères pour les aligner (traits en longueur au milieu des tasseaux + repère au centre ou les tasseaux se rejoignent).

      J’ai percé les plaques avec les trous de vis + gros trou au milieu.

      ca me permet de centrer sur le les lignes et centre et repérer ou percer les tasseaux. Tu peux commencer avec le plus long d’abord et le visser et ensuite tu fais les deux petits.

      tu vois bien le calage sur cette photo dans l’article https://i1.wp.com/ledrone.club/wp-content/uploads/2014/08/IMG_1676.jpg?ssl=1

      1. Salut, ah ok je pensais qu’ils étaient fixés entre eux pour encore plus de solidité mais non ils sont juste coincé entre les deux plateaux. D’accord merci, et aussi j’hésite à prendre le même contrôleur de vol que toi ou prendre le naze 32 mais j’ai peur de ne pas pouvoir le programmer et de tout foiré donc l’as tu testé ? et si oui est-il simple a programmer alors que je n’ai que les bases de la programmation ? ( même si je pense qu’il doit avoir pas mal de tuto ) ou sinon s’il en existe un facilement programmable et un peu plus récent car en étudiant le contrôleur de vol que tu utilise il a l’air pas très jeune.
        Bonne journée.

        1. Pas besoin d’en faire plus pour la fixation 🙂 Par contre il te faut 2 vis par bras.

          Le contrôleur de vol de l’article (KK2) il est clairement obsolète, à l’époque c’était bien et pas cher pour commencer mais ca vaut clairement plus le coup. Même naze32 commence à être vieillot.

          Je te recommande de regarder des choses basées sur de processeurs F3 ou F4 (par exemple cet OmnibusF4). C’est très évolutif et ça se configure avec une application Chrome (Betaflight Configurator) via un port USB.

          Si tu veux d’autres pistes tu peux regarder les contrôleurs de vol supportés par Betaflight (à la pointe niveaux fonctionnalités) ou Cleanflight (fonctionnalités éprouvées).

          1. Ok merci pour les conseils mais je vais prendre la KK car je l’ai déjà commander car elle était en promo et qu’elle va me permettre d’apprendre puis sur une futur construction je regarderai sur se que tu ma conseillé.

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