10 Composants pour faire voler un drone

Pour décoller, se déplacer et revenir un drone a besoin de 10 composant fondamentaux.
1. Les technologies de ces composants font l’objet de progrès permanents dans leur conception, leur production et leur assemblage qui expliquent les performances accrues des drones modernes.
D’autres composants (cameras et capteurs notamment) correspondent aux spécificités de leurs missions.

1/ Batteries et Chargeurs de drones

Les progrès des technologies des batterie au lithium polymère (Li-Po) sont un facteur majeur du développement des drones modernes.
1. Ce type de batterie équipe nos téléphones portables mais les batteries sont intégrées aux appareils.
Plusieurs caractéristiques des batteries de drones :
1. Les batteries Li-Po sont compactes et légères.
2. Les batteries Li-Pro ont une autonomie remarquable.
3. Le plus souvent, les batteries de drones sont multicellulaires.
4. Des Batteries domestiques sont propres à des marques.
  1. Ex. DJI, Parrot…
5. La puissance contenue dans la batterie ou taille du réservoir se mesure en mAh (milliampères/heure).
  1. L’augmentation de puissance se traduit par une augmentation de poids.
6. Le taux de décharge s’inscrit en 2 nombres ex. 25C/35 C : débit et temps d’acquisition (durée brève notamment lors du décollage).
L’équilibreur ou chargeur d’équilibrage doit reconnaître
1. Le type de batterie (Li-Pro).
2. L’ampérage et le voltage ainsi que le nombre de cellules.
3. L’état de chaque cellule individuelle.
4. Les appareils de ce type durent environ 30 minutes.
5. La connexion est appelée fiche ou robinet d’équilibrage.
Attention danger : manipulations délicates.
1. Surveiller les batteries Li-Po durant leur chargement.
2. Ne pas chercher à charger une batterie endommagée.
3. Ne pas exposer les batteries au Soleil, dans une voiture, sur une table de jardin…
  1. La batterie devient une bombe…
4. Eliminer avec soin les batteries inutilisables.

2/ Chassis / Fuselages

Le fuselage désigne la structure de support de tous les autres composants.
Au départ, le multicoptère est conçu à partir d’un cercle invisible constitué par les rotors autour du centre de gravité.
Les formes de base sont :
1. X. Les plus utilisées qui dégagent le champ de vision vers l’avant.
2. Variantes X4 (avec 4 hélices), X6, X8.
3. Y. 3 hélices.
4. H. H4 (4 hélices). H6.
5. Avec des variantes plus rares :
  1. En croix. +4 et +6 +8.
Matériau.
1. Tubes en fibre de verre

3/ Contrôleurs de vol

Le « cerveau du drone » reçoit 2 types de flux d’informations :
1. Des capteurs qui saisissent des informations.
  1. Gyroscope détectant l’orientation du drone en se basant sur la gravité terrestre.
  2. Accéléromètre mesurant l’accélération non gravitationnelle.
  3. Baromètre afin de mesurer l’altitude.
    1. Les conditions climatiques et le relief peuvent altérer la mesure.
    2. Le niveau moyen de la mer non changeant et non le niveau local est pris en compte.
  4. Magnétomètre. Boussole virtuelle mesurant la direction d’un champ magnétique. Utilisé pour la fonction « retour à la position de départ ».
  5. Flux optique et sonar. Plus précis que le baromètre pour mesurer la distance au sol : localisation par écho.
    1. Très utile pour la fonction retour à la position de départ et fondamental pour l’atterrissage et le vol au ras du sol.
2. Les signaux/ordres émis par chacune des voies de la radiocommande.

4/ Emetteurs RC

Le dispositif radiocommandé (RC) est fondamental mais il n’est pas universel.
1. Le WiFi est utilisé par Parrot.
2. Le vol automatisé est parfois choisi.
Le vocabulaire de l’aéronautique traditionnelle est souvent employé (gaz, surfaces de contrôle, gouverne de direction ou de profondeur, ailerons).
L’émetteur est désigné par Tx en abrégé.
Le nombre de voies caractérise la finesse de la radiocommande.
1. 4 voies pour les contrôles de base :
  1. Vertical (gaz).
  2. Rotatif (gouverne).
  3. Avant/arrière (gouverne de profondeur).
  4. Mouvements latéraux (ailerons).
2. Une voie supplémentaire permet de changer de mode de vol.
3. Une voie connexion au servo peut incliner la caméra…
Le haut de gamme comme le FR Sky Taranis Mode 3 est adapté aux pilotes expérimentés avec ses 16 voies.

5/ Hélices

© VP-13

L’unité de mesure utilisée pour les hélices est le plus souvent le pouce.
Le drone se distingue par plusieurs facteurs liés aux hélices.
1. Le nombre d’hélices : 3, 4, 6, 8.
2. La dimension des hélices.
  1. Les petites hélices sont bien adaptées aux drones : plus faciles à démarrer, moins susceptibles de continuer à tourner inopportunément (ex. vol stationnaire).
3. Le matériau composant les hélices.
  1. Plastique, fibre de carbone, bois (plus rare).
  2. Les hélices en plastique recyclable et bon marché sont suffisantes pour la plupart des usagers et des besoins.
  3. La fibre de carbone, plus rigide, a des avantages très précis :
    1. Gains en poussée.
    2. Meilleure portance et stabilité (ex. caméra lourde).
    3. En revanche, elles sont plus coupantes.
Les hélices posent un certain nombre de questions de sécurité.
1. Ne jamais utiliser d’hélice excédant la longueur maximale du fuselage.
Recommandation : avoir une réserve d’hélices.
1. Les hélices de quadricoptère se vendent par paire : une hélice par sens de rotation.

6/ Moteurs

© VP-13

Les moteurs de drones ont plusieurs caractéristiques :
1. Ces moteurs tournent vite à environ 8000 tours/minute.
2. Les moteurs peuvent moduler très rapidement leur vitesse.
3. Ces moteurs doivent être très puissants.
4. La fiabilité doit être très forte, notamment sur les quadricoptères.
Le moteur électrique Brushless (sans balais) est devenu la norme du marché.
1. Ces moteurs se trouvent déjà très présents dans des marchés de pointe : lecteurs DVD, ventilateurs d’ordinateurs, transporteurs individuels Segway, robots industriels…
2. Ces moteurs, parfois appelés moteurs échelonnés, sont cependant sensibles à la température.
3. Le poids du moteur est un facteur important dans le choix.

7/ Régulateurs de vitesse électronique

L’ESC (Electronic Speed Controls) lit la vitesse à laquelle le moteur tourne et les informations du contrôleur de vol afin d’appliquer la puissance adaptée pour faire tourner le moteur à la vitesse souhaitée.
Des ESC différents sont adaptés aux types de moteurs à balais ou sans (brushless).

8/ Système FPV

La Vision Subjective ou FPV (First Person View) intéresse de plus en plus les amateurs passionnés et les professionnels.
Le concept est celui d’une caméra installée dans le siège du pilote.
L’adaptation est particulièrement pertinente pour les courses de drones.
Le facteur clé pour la caméra est son aptitude à s’adapter rapidement aux types d’exposition.

9/ Télémétrie

L’ensemble des données recueillies en direct ou par enregistrement (altitude, direction, état de la batterie… ) constituent la télémétrie.

10/ Système de pose – Train d’atterrissage

Jusqu’à présent, une grande majorité de drones n’avait pas besoin de train rétractable.
Depuis quelques temps, les drones les plus élaborés sont dotés de systèmes rétractables intégrés (retracts).
1. Les photographes et cinéastes sont les plus intéressés.

Accessoires de drones

Batteries de rechange.
1. Fondamentales pour éviter les mauvaises surprises et ne pas rater des opportunités.
Boîte à outils.
1. Avec les batteries, c’est le fondamental.
2. Tournevis Philips standard.
3. Tournevis Torx.
4. Pince à cercler….
Carte microSD.
1. Privilégier les vitesses de transfert maximum.
Crash Pack.
1. Pouvoir réparer en toutes circonstances.
2. Kits avec batterie, rotors de rechange, coque et corps de secours…
Décalcos.
1. Pour personnaliser son appareil.
Engrenages et axes.
1. Améliorer la vitesse de pointe du drone.
2. Optimiser la manœuvrabilité de l’appareil.
Enregistreur de vol.
Kit Led.
1. Un luxe pour distinguer son drone et dessiner des lumières.
2. Attention à la consommation d’énergie.
Protège-Hélices.
1. Protéger l’opérateur et les spectateurs d’accidents potentiels.
2. Amortir les collisions avec des objets.
3. Prévenir les risques d’atterrissage sur le flanc.
Valise protégeant le drone pendant son transport.