Mini drone 130mm : (1) Montage chassis, contrôleur de vol, récepteur et caméra FPV

Je vous avais dit il y’a quelques semaines que je voulais monter un quad brushless qui tient dans la main. J’ai opté pour un chassis de 130 mm et je vous avais proposé une liste de composants. Il est temps de commencer le montage.

Dans cet article on va regarder en détail l’assemblage des composants suivants :

• Le chassis Grashopper 130mm.
• Le contrôleur de vol tout-en-un HGLRC F3 V3.1 Acro.
• La caméra tout-en-un Eachine MC02.
• Support caméra Aomway M12 Universal Mount.
• Le récepteur de télécommande FrSky D4R-II.

La liste des composants est disponible dans l’article précedent.

La grande question à ce stade est de savoir si tout ce petit monde va se monter correctement. J’ai choisi certains composants comme la caméra et le chassis en espérant que ca allait passer. Suspense 🙂

1. Montage du contrôleur HGLRC F3 V3.1 sur le châssis

Le châssis Grashopper 130mm est vraiment minuscule, il tient aisément dans la paume de la main. Il s’agit d’une conception monobloc plutôt simple. Il permet le montage de composants de taille standard 36mm x 36mm. Pas besoin d’un micro contrôleur ou autre. La découpe du carbone est assez imprécise, les bords sont tranchants. Mais pour 15$ on va pas s’en plaindre.

j’installe sur ce châssis le contrôleur tout-en-un HGLRC F3 V3.1. Il s’agit d’un clone de SPRacing F3 qui inclut la power distribution board et un OSD.

Les fonctionnalités sont complètes (suffisant pour un mini-quad en tout cas) et l’encombrement réduit facilite vraiment le montage.

On note que les contacts à souder sont tous sur le dessus. On installe donc tranquillement le contrôleur puis on peut souder les ESC, le buzzer, les LED, etc.

Pas de difficulté dans ce montage, on notera l’ajout d’un gros condensateur de 470µF (fourni avec le contrôleur) sur l’alimentation pour réduire les parasites induits sur le circuit FPV. Pas top mais pas critique.

2. Récepteur télécommande FrSky D4R-II

J’ai utilisé un récepteur FrSky D4R-II en version nue (connecteurs à souder soi même). On gagne un peu de poids et on installe uniquement les connecteurs nécessaires.

Je l’utilise en PPM, donc seul le connecteur CH1 est utilisé. On ponte bien entendu les pins signal de CH3 et CH4 pour que le récepteur soit en mode PPM.

Sur la photo ci-dessous on voit que j’ai installé un connecteur servo sur CH1, pour la facilité de manipulation au début. Je l’ai supprimé pour raccorder directement le fil servo du contrôleur sur CH1. Ca permet de gagner quelques poils de gramme.

J’ai également mis en place le retour télémétrie en utilisant directement l’UART2 du contrôleur de vol. J’ai relié le TX de UART2 au RX du D4R-II.

C’est un montage très simple et qui marche bien, la vidéo de Painless360 explique très bien cette configuration.

La seule différence ici est l’utilisation d’un UART physique et non pas d’un softserial.

 

Ce montage est nécessaire car le contrôleur HGLRC F3, contrairement au Naze32, n’a pas de connecteur télémétrie dédié. On utilise donc un UART pour faire passer la télémétrie.

L’avantage de cette solution est également de fournir une télémétrie dès la mise sous tension du quadcopter, et non pas uniquement quand les moteurs sont armés.

J’ai également enlevé les cables inutilisés pour limiter le poids et pour garder un montage propre.

Pour les antennes j’ai fixé deux circlips sur la plaque supérieure du châssis pour faire 2 tiges verticales. Je fais passer les antennes le long de ces tiges et j’utilise de la gaine thermo pour faire tenir l’ensemble.

Remarque : si on utilise un récepteur FrSky XSR plus moderne la télémétrie est un peu plus compliquée dans la mesure ou elle doit être au format smart port (half-duplex sur le port série, il faut faire un tout petit montage pour se raccorder simultanément au TX et au RX du contrôleur de vol avec un seul fil vers le récepteur XSR).

3. Caméra tout-en-un eachine MC02

Je pensais au départ que ce serait une bonne idée (et je le pense toujours) par contre le montage est moins evident que prévu. L’antenne du MC02 géne un peu pour fixer la plaque supérieure du châssis. Rien de grave mais cela necessite de réflechir un peu.

Cette caméra tout-en-un a plusieurs avantages :

• Une taille/poids très réduits.
• Une entrée et sortie vidéo qui va nous permettre d’utiliser l’OSD embarqué au chassis.
• Fonctionne en 25mW et en 200mW.
• Alimentation entre 3-26V (donc via le BEC 5V ou le 12V au choix.)

J’ai d’abord commencé l’installation de la caméra avec un support caméra universel (kingkong) mais il avait plusieurs défauts à mon sens :

• Pas très ajustable (2 vis de fixation au cadre donc pas possible de l’avancer ou le reculer).
• Pas de fixation pour la caméra (mis à part la coller avec de la glue chaude).
• La caméra est trop haut, impossible de visser la plaque supérieure du cadre.

Pas top. Heureusement j’avais commandé aussi un support caméra Aomway M12 Universal Mount qui pour le coup se révele bien plus pratique :

• 4 trous de fixation.
• Bague à visser sur la caméra pour la fixer sans la coller.
• Plus fin et élégant que le Kingkong.

Avec ce second support la caméra loge bien, les boutons du haut sont accessibles.

PS : j’ai du limer la bague de fixation sur du papier de verre fin pour réduire son épaisseur d’environ 0,5mm. Sinon la caméra ne focalisait pas correctement.

J’ai plié (doucement) l’antenne pour pouvoir monter la plaque supérieure du chassis. De cette manière on peut donner l’angle que l’on veut à la caméra sans devoir couper le chassis ou autre. Ouf c’est donc gagné !

Le support caméra Aomway dépasse vers l’avant (je l’ai fixé avec 2 vis et non pas 4).

J’ai découpé ce qui dépasse à la pince et ajusté au cutter, on a un résultat très propre. La charnière du support caméra est pile au bord du chassis. La caméra n’est pas gênée par les spacers.

3.1 Raccordement caméra MC02 au HGLRC F3 et OSD avec MWOSD

Il y’a quelques blagues à noter. Tout d’abord le manuel fourni avec la caméra Eachine MC02 est un peu faux.

Tout d’abord, les fonctions des pins du dip switch dont inversées l’ordre est le suivant :

• pin 1 : Audio on/off
• pin 2 : NTSC/PAL
• Pin 3 : Mirror (symétrie de l’image sur un axe vertical)
• Pin 4 : Flip (symétrie de l’image sur un axe horizontal)

Ma conf du dip switch est la suivante pour une image en NTSC : 1:HAUT 2:HAUT 3:HAUT 4:BAS.

Ensuite, plus confus et source d’erreur. Les connecteurs vidéo doivent être câblés comme ceci :

• VIDEO IN (pin 1, tout en bas) va sur CAM
• VIDEO OUT (pin 2) va sur VTX

On s’attendrait au contraire (sortie vidéo sur entrée caméra) … mais bon, on est pas à une inversion près hein 🙂

J’ai raccordé la caméra en 5V car c’etait le plus pratique (pins 5V/GND proches de la caméra).

3.2 Configuration de la caméra MC02

Pour configurer la caméra et son emetteur on dispose de 2 boutons en haut.

Celui de gauche (lorsque l’on regarde le petit afficheur) permet :

• Appui de 2s : allume/éteint le transmetteur vidéo (led rouge donc la luminosité est faible (éteint) ou intense (allumé)).
• Appui de 5s : bascule l’émetteur video en 25mW ou 200mW (point rouge sur l’afficheur de canal en 200mW, éteint en 25mW)

Celui de droite permet :

• Appui court : selection du canal vidéo
• Appui long : selection fréquence video (band)

3.3 Configuration de MWOSD

Le contrôleur HGLRC F3 V3.1 embarque un OSD de type MinimOSD flashé en usine avec le firmware MWOSD en version 1.6. La configuration de l’OSD se fait via le connecteur dédié du contrôleur de vol auquel on raccorde un adaptateur USB série.

Dans l’interface de configuration de MWOSD on pensera bien à indiquer « use FC voltage » et « use FC current ».

À noter aussi que dans les nouvelles versions de MWOSD la détection du format vidéo NTSC/PAL est automatique, pratique.

On pensera également à activer l’option « OSD » dans le configurateur Cleanflight. Elle est justement prévue pour ce type de contrôleur tout en un qui intègre l’OSD.

Une fois tout ceci mis au clair on obtient ce magnifique retour vidéo et OSD.

4. Tour du montage à ce stade

Cette partie du montage est finie, il nous restera l’installation des moteurs et ESC dans un prochain article (et dès que je les aurai reçus). Voci donc le résultat.

Pour l’instant, le chassis pese 63 grammes. Avec les moteurs (4 x 6g) + ESC (4 x 4g) on devrait bien arriver aux 100g calculés, aux alentours en tout cas :).

Conclusion

Je suis assez bluffé par la taille et légèreté de l’ensemble. Les composants tout-en-un est un bonheur à monter de par la simplicité.

Le cadre est bien mais je pense qu’on pourrait faire des choses encore mieux, je me tâte pour faire un design fait maison un poil plus petit et disposant de plus de trous pour monter les éléments.

Dans le prochain article on parlera de la fin du montage (moteurs + esc) et de la configuration.