Quad FPV 5 pouces · fait maison
Le labo du Quad Tout le monde a vu un drone voler. Presque personne n'a vu ce qui se passe entre les manches et les hélices. Pilotez-le, cassez-le, et regardez.
1 Poussée et couple 2 Le mixeur 3 Le réflexe PID 4 L'énergie 5 Le kit à monter
Quatre hélices, aucune gouverne
Un avion se pilote avec des volets qui bougent. Un quadricoptère n'en a aucun : les seules pièces mobiles sont ses quatre moteurs. Monter, pencher, pivoter : tout passe par la vitesse de ces quatre hélices.
La poussée
Chaque hélice aspire l'air par le dessus et le projette vers le bas (les particules sous le drone). En retour, l'air pousse le drone vers le haut. La poussée croît à peu près avec le carré du régime : deux fois plus de tours, quatre fois plus de poussée. Les flèches montrent la poussée de chaque moteur, en direct.
Le couple
Une hélice qui tourne dans un sens pousse le châssis à tourner dans l'autre, comme une perceuse qui vous tord le poignet. On monte donc deux hélices horaires et deux anti-horaires , en diagonale. Leurs couples s'annulent.
À essayer : cochez « Les 4 hélices dans le même sens ». Le couple ne s'annule plus et le drone vrille. Pour corriger, le contrôleur accélère une diagonale : la poussée totale augmente, donc le couple aussi, et la rotation s'emballe encore plus vite.
Vos manches ne touchent pas aux moteurs
La radio envoie quatre intentions : gaz, roulis, tangage et lacet. Le contrôleur de vol les additionne pour chaque moteur. On appelle ça le mixage.
Gaz Les quatre moteurs accélèrent ensemble.
Roulis à droite Les moteurs de gauche accélèrent, ceux de droite ralentissent. Le drone penche à droite.
Tangage avant L'arrière accélère, l'avant ralentit. Le drone pique du nez et la poussée, inclinée, le fait avancer.
Lacet à droite Les deux hélices anti-horaires accélèrent, les deux horaires ralentissent. La poussée totale ne bouge pas, mais le couple n'est plus équilibré et le châssis pivote.
Le tableau montre chaque terme, moteur par moteur. Numérotation Betaflight : M1 arrière droit, M2 avant droit, M3 arrière gauche, M4 avant gauche.
À essayer : les boutons de démonstration, puis les manches. Regardez quelles colonnes s'allument.
Un drone tient en l'air par réflexe
Un quadricoptère est instable : laissé seul, il bascule en moins d'une seconde. Le contrôleur de vol mesure sa rotation avec un gyroscope et corrige les moteurs à chaque mesure. Ici 1 000 fois par seconde ; Betaflight tourne souvent à 4 000 ou 8 000.
P, proportionnel Corrige en proportion de l'erreur. Trop faible, le drone est mou et le vent l'emporte. Trop fort, il surcorrige et oscille.
I, intégral Accumule l'erreur qui dure. Il compense un défaut constant, comme une batterie mal centrée.
D, dérivé Freine la correction quand l'erreur se referme vite, comme un amortisseur. Mais il amplifie le bruit du gyroscope : trop de D fait chauffer les moteurs.
Angle ou Acro
En mode Angle, le manche donne une inclinaison et le drone revient à plat quand vous lâchez. En mode Acro, le manche donne une vitesse de rotation et le drone garde son inclinaison. C'est le mode des pilotes FPV, et celui des flips.
À essayer : chargez « Oscille » et envoyez une rafale. Puis remettez « Bien réglé », mettez I à zéro et avancez la batterie de 3 cm.
Tout se paie en grammes et en ampères
Une LiPo est faite d'éléments de 3,7 V nominal : 4,2 V pleine, environ 3,5 V à l'atterrissage. « 6S » veut dire six éléments en série, soit 22,2 V. La capacité en mAh dit combien de charge elle stocke.
Plus de capacité donne plus d'autonomie, mais aussi plus de poids à porter, donc plus de courant pour rester en l'air. Passé un certain point, une batterie plus grosse n'ajoute presque rien.
Le « sag »
Sous forte charge, la tension chute à cause de la résistance interne de la batterie. Regardez la tension pendant une montée à pleins gaz : le drone perd un peu de punch.
Pourquoi 6S
À capacité égale, un pack 6S stocke environ 50 % d'énergie de plus qu'un 4S, parce que sa tension est plus haute : c'est la première raison de l'écart sur la courbe. À puissance égale, plus de tension veut aussi dire moins de courant, donc moins de pertes dans les fils, l'ESC et les moteurs.
Chargez les LiPo dans un sac ignifuge, jamais sans surveillance. Pour les stocker, ramenez-les à 3,8 V par élément.
De la boîte en carton au premier vol
Un 5 pouces se monte avec une dizaine de pièces et un fer à souder. Cliquez un élément de la liste pour le repérer sur le drone.
L'ordre de montage
Monter le châssis et visser les moteurs. Des vis trop longues touchent les bobinages.
Souder les trois fils de chaque moteur sur l'ESC. L'ordre des fils est libre : le sens se règle ensuite dans le logiciel.
Souder le câble XT60 et un condensateur low-ESR sur l'ESC.
Empiler le contrôleur de vol sur l'ESC, avec les silentblocs contre les vibrations.
Câbler le récepteur, la caméra, l'émetteur vidéo et le GPS.
Première mise sous tension derrière un smoke stopper, sans hélices.
Betaflight Configurator : ports, protocole radio, modes ARM et ANGLE, sens des moteurs dans l'onglet Moteurs.
Appairer la radio ExpressLRS, vérifier les voies et le failsafe.
Les hélices en dernier, dans le bon sens. Restez à distance quand vous armez : une hélice de 5 pouces coupe. Premier vol en mode Angle, sur un terrain dégagé.
La règle
En Europe, un drone de 250 g ou plus impose l'enregistrement de l'exploitant (AlphaTango en France) et une formation en ligne. Voler en immersion avec des lunettes exige un observateur à vos côtés. Restez sous 120 m, ne survolez jamais de personnes et évitez les zones interdites (aéroports, sites sensibles) : la carte Géoportail les indique.
Idée reprise de The Plane of Focus de Ryan Sael. Simulation simplifiée d'un quad 5 pouces 6S typique : les chiffres sont des ordres de grandeur.