Construction d’un drone : Les composants

Les composants d’un drone

On entend de plus en plus parler des drones, et moi, ces petits engins volants, ça m’intrigue ! Je me suis donc mis en tête d’en acquérir un pour prendre quelques photos aériennes avec ma GoPro et surtout pour m’amuser ! Mais voilà, acheter un drone prêt à voler c’est trop cher et trop facile alors j’ai décidé d’en construire un moi-même. Et comme j’ai passé des heures, que dis-je, des semaines, à rassembler toutes les informations nécessaires pour le faire, je me suis dit que ça pourrait vous intéresser. Je me trompe ? Dans ce premier article du projet je vais vous expliquer quels composants j’ai choisis et pourquoi. Accrochez-vous car il y a un peu de lecture !

Pourquoi construire un drone ? Pour le fun… Mais pas seulement, il existe de nombreuses utilisations possibles. De mon côté, je veux un drone plutôt stable (c’est mieux pour prendre des photos) mais avec un peu de pêche quand même (c’est mieux pour s’amuser).

Pour vous faire saliver un peu et vous donner l’envie de construire votre drone, j’ai réalisé une compilation des vidéos prises au cours de mes différents vols :

N’hésitez pas à me dire ce que vous en pensez dans les commentaires en bas de cette page.

Attention !

Avant de faire quoique ce soit, vous devez consulter la réglementation en vigueur. En aucun cas je ne pourrais être tenu responsable des dégâts que causerez ou des infractions dont vous serez l’auteur après avoir construit votre drone. Compris ?

Choix des composants

Châssis

Le châssis que je vais utiliser est le DJI F450 car il est réputé solide et on trouve facilement des pièces de rechange. Il est même équipé d’un système de distribution de l’énergie permettant d’alimenter les ESC, ça sera toujours ça de moins à acheter ! Ce modèle dispose de quatre bras, c’est donc un quadricoptère que je vais construire.

Propulsion

Les moteurs : Le modèle que j’ai retenu est le SunnySky X2212 980Kv, il correspond à un type de vol polyvalent. Ça tombe bien, c’est que je cherche ! C’est en partie la vitesse de rotation des moteurs qui va déterminer le comportement du drone. Elle se calcule de la façon suivante : constante de vitesse du moteur x tension d’alimentation (11.1V pour une batterie 3 cellules) = 980Kv x 11.1V = 10 878 tours / min. Visez 8000 tours / min si vous voulez un drone stable, 10000 tours / min si vous avez envie d’avoir un drone polyvalent ou 12000 tours / min si c’est un drone nerveux qui vous intéresse.

Les variateurs de vitesse (ESC) : La fiche technique des SunnySky indique une consommation maximale de 17A, les ESC à utiliser doivent supporter un courant d’appel supérieur à cette valeur. J’ai jeté mon dévolu sur les ESC Afro, ils supportent jusqu’à 20A, ils sont pré-flashés avec le firmware Simonk (micro-logiciel de gestion interne particulièrement adapté aux drones) et possèdent un BEC (sortie 5V permettant d’alimenter le contrôleur de vol).

Les hélices : Les Graupner Elektro-prop 10×5″ sont une référence dans le domaine, ce sont celles-ci que j’ai décidées d’utiliser. Ces hélices ont une taille de 10 pouces et un pas de 5 pouces. Comme les moteurs choisis ont une constante de vitesse (Kv) moyenne, ces hélices de taille intermédiaire sont parfaites (petit Kv = faible vitesse de rotation = couple important = grandes hélices = 13″ ; grand Kv = vitesse de rotation importante = couple faible = petites hélices = 8″). De plus, le pas des hélices est adapté au type de vol désiré (petit pas = grande traction à faible vitesse = vitesse maximum basse = 3.5″ ; grand pas = petite traction à faible vitesse = vitesse maximum élevée = 6″). 5″ correspond à un pas moyen, on est bons ! Attention, sur un quadricoptère deux moteurs tournent dans un sens et deux autres moteurs dans le sens opposé, il faut donc utiliser deux hélices horaires (CW) et deux hélices antihoraires (CCW).

Les bagues adaptatrices hélice / arbre moteur : Les hélices Graupner en 10″ ont un diamètre d’alésage de 8mm et l’arbre des SunnySky X2212 ne fait que 5mm de diamètre. Dans ce cas, il faut utiliser des bagues (en plastique ou en aluminium) qui assurent un montage sans jeu en s’intercalant entre l’hélice et l’arbre moteur. Si vous choisissez des hélices ou des moteurs différents de ceux indiqués sur ce tutoriel référez-vous à leur fiche technique pour savoir si vous aurez besoin ou non de telles bagues. Quand c’est l’arbre moteur qui a un diamètre plus important que l’hélice, il faut percer chaque hélice au bon diamètre. Pour ma part, j’ai trouvé des bagues réductrices 8mm / 5mm en aluminium.

Commande

Le contrôleur de vol : C’est une carte Hobbyking KK2.1.5 que je vais mettre en place, ce modèle dispose de tout le nécessaire pour faire voler correctement un drone. Elle possède même un écran, ce qui permet de modifier les paramètres de vol sans avoir à connecter la carte à un ordinateur. Sachez qu’il existe des contrôleurs de vol plus sophistiqués, certains sont même équipés d’un GPS.

La radiocommande : J’ai choisi la Turnigy 9X (en mode 2) car elle offre beaucoup de possibilités d’évolution et ses 8 voies (avec le récepteur d’origine) sont suffisantes pour piloter un drone. Il existe des modèles moins chères et moins évolués, choisissez celui que vous voulez (il vous faudra au minimum 4 voies : gaz, rotation, avant / arrière, gauche / droite).

Alimentation

Le batterie : Tous ces composants électroniques ont besoin d’énergie pour fonctionner, c’est la batterie qui va la fournir. Celle qui sera utilisée avec cette configuration est une Turnigy 4000mAh 3S 20C. La consommation des moteurs peut atteindre 68A (cette information est indiquée sur la fiche technique des moteurs : 17A par moteur) et la batterie choisie est en mesure de fournir 80A (20C x 4000mAh / 1000), on est larges ! Enfin, avec 4000mAh, l’autonomie du drone devrait être satisfaisante.

Le chargeur : Les batteries utilisées sur les drones (lithium polymère) ont un cycle de charge particulier. Si vous utilisez un chargeur qui n’est pas adapté, vous risquez d’endommager la batterie. Ça peut même aller jusqu’à l’explosion, alors faites attention ! L’Imax B6 semble être une référence dans le domaine, c’est donc celui-ci que j’ai choisi. Ce chargeur est livré sans alimentation, il faut donc penser à en acheter une (d’une puissance supérieure ou égale à celle du chargeur, 50W pour ce modèle).

L’avertisseur de batterie faible : Comme je le disais, les batteries lithium polymère sont très sensibles à la manière dont on les charge et décharge. Si la tension d’une des cellules qui composent la batterie passe en dessous de 3.3V, elle est endommagée de manière irréversible. Pour éviter cela, il existe de petites cartes électroniques qui se branchent sur la prise d’équilibrage de la batterie et qui se mettent à sonner dès que la tension d’une cellule devient critique. N’importe laquelle de ces cartes fera l’affaire pourvu qu’elle soit compatible avec le nombre de cellules de votre batterie (3 dans mon cas).

Connexions

Le câble et les connecteurs pour la batterie : Pour relier la batterie à la carte de distribution de l’énergie nous allons utiliser du câble et des connecteurs. Pour connaître le type de connecteur à utiliser, il faut se référer à la fiche technique de la batterie. Pour la batterie choisie, j’ai commandé des connecteurs HXT 4mm. Le diamètre du câble à utiliser dépend de la consommation maximum de votre drone, pour cette configuration, du câble 12AWG sera suffisant (ça peut supporter jusqu’à 100A). Pensez à en commander du rouge et du noir, pour différencier la polarité. Prévoyez aussi de la gaine thermorétractable pour isoler les connecteurs (j’ai pris de la 3:1 4.8mm).

Les cordons de raccordement récepteur / contrôleur de vol : Pour que le récepteur communique au contrôleur de vol les ordres envoyés par la radiocommande, il va falloir relier chacune de ses voies à ce dernier. Pour cela, il faut utiliser des cordons de type « servo » (habituellement utilisés pour les servomoteurs), ils sont composés de trois fils et d’un connecteur mâle à trois broches à chaque extrémité. Il faut autant de cordons que de voies exploitées par le contrôleur de vol (5 pour le HobbyKing KK2.1.5).

Le cordon de raccordement batterie / contrôleur de vol (facultatif) : Le contrôleur de vol HobbyKing KK2.1.5 est capable d’afficher la tension de la batterie, avec cette information il est facile d’estimer s’il nous reste ou pas du temps de vol. Vous l’aurez deviné, pour que ça fonctionne il faut raccorder la batterie au contrôleur de vol. Pour cela il vous faudra un cordon avec un connecteur JST mâle. Attention ! Un buzzer livré avec le contrôleur de vol se mettra à retentir lorsque la tension de la batterie deviendra critique, ça ne dispense pas d’investir dans un avertisseur de batterie faible ! En effet, le contrôleur de vol vérifiera la tension globale de la batterie et pas la tension de chaque cellule. Hors, les cellules ne se déchargent pas de manière uniforme, il se peut que la tension d’une cellule soit sous son seuil critique avant que la tension globale de la batterie ne le soit elle-même. Vous voyez ce que je veux dire ?

Liste de courses

Voici un petit récapitulatif des composants achetés, je vous ai même indiqué les prix et les différentes boutiques où j’ai passé commande. C’est formidable, n’est-ce pas ?

HobbyKing (entrepôt européen) : 202.29€

Ebay : 49.96€

  • Moteurs (selon offre, 4 x 12.49€ pour ma part)
  • Gaine thermorétractable
  • Colliers de type COLSON

HobbyKing (entrepôt mondial) : 28.83€

Studio sport : 60.7€

Flash RC : 11.1€

Ce qui nous fait un total de 352.88€. Pour ceux qui veulent faire baisser un peu la note il est possible de remplacer certains composants par d’autres :

  • Châssis : Q450 (c’est un clone du DJI F450, il ne coûte que 11.67€)
  • Radiocommande : Turnigy 5X (elle possède moins de voies et est moins paramétrable que la Turnigy 9X mais elle sera suffisante pour piloter votre drone, en plus elle ne coûte que 23.24€)
  • Hélices : HobbyKing Thin E-Prop CW / CCW (2 x 1.91€)

Vous avez dû remarquer que j’ai passé commande dans deux entrepôts HobbyKing différents, c’est tout simplement parce que certains articles n’étaient pas disponibles dans l’entrepôt européen. Au moment de passer commande, si des articles sont moins chers dans l’entrepôt mondial que dans l’entrepôt européen, vous pouvez les commander dans l’entrepôt mondial. Attention toutefois à ce que le total de votre commande dans cet entrepôt ne dépasse pas 55€ sinon vous risquez de payer des frais de douane assez élevés.

Il ne vous reste qu’à tout commander et à attendre les différents colis. Comme vous pouvez le voir sur l’image en haut de cet article, de mon côté, j’ai tout reçu. Je vais pouvoir commencer le montage et préparer le prochain article de ce projet !

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Commentaires

char7 - Il y a 1 année - Répondre

comment faire pour avoir les composants de construction d’un drone?

Ludovic - Il y a 1 année

Bonjour ! Comme indiqué dans l’article, tu peux tout commander sur plusieurs sites, à toi de voir quel site est le plus avantageux au moment de la commande 😉

luno - Il y a 12 mois - Répondre

J’aime bien le site : pièces en détail, combien ça coûte et les différents composants jusqu’à la réalisation.

Ludovic - Il y a 11 mois

Merci pour le compliment 😉

Maxence - Il y a 11 mois - Répondre

Merci des informations, avec mon camarade de classe, on a pu avancer un peu plus dans notre projet de TPE de 1ère.
Super site !!!

Ludovic - Il y a 11 mois

Bonjour Maxence,

Je suis content que vous ayez trouvé les informations que vous cherchiez ! Vous en êtes où ?

Bon courage pour votre beau projet !

Ismaïla Augustin - Il y a 9 mois - Répondre

Bonjour , je voudrai savoir si on peut obtenir les composants de Drone au Sénègal

Ludovic - Il y a 8 mois

Bonjour, je pense que Hobby King livre à l’international 😉

Benoit - Il y a 8 mois - Répondre

Bonjour,
Je me suis lancé dans la fabrication d’un drone. En suivant exactement votre démarche (bien détaillé), j’espérai arriver au même résultat que vous.
Le contrôleur de vol HobbyKing KK2.1.5 n’est plus disponible à la vente.
Maintenant, seule son évolution est disponible.
N’ayant pas d’expérience, pouvez-vous m’éclairer sur les incidences de monter mon drone avec la nouveau contrôleur de vol s’il vous plaît?
Il y a-t-il des erreurs à ne pas commettre?
Merci pou tout.

Ludovic - Il y a 8 mois

Bonjour Benoit,

Merci pour votre commentaire ! Je n’ai pas trouvé l’évolution de l’HobbyKing kk2.1.5 dont vous parlez, pouvez-vous me donner un lien ? En théorie, il ne devrait pas y avoir de grosse différence mai on ne sait jamais 🙂

Bon weekend !

Benoit - Il y a 8 mois - Répondre

Bonjour Ludovic,
Voilà le lien de l’évolution du contrôleur de vol : https://hobbyking.com/fr_fr/hobbyking-kk2-1hc-multi-rotor-hard-case-flight-control-board-with-remote-programmer.html
Je souhaiterai éclaircir deux autres point s’il vous plaît.
Faut-il que le poids du drone soit homogène par rapport à son centre? Si oui, quelle est la méthode à appliquer?
Vous parlez de support pour gopro, pouvez-vous m’expliquer comment vous l’embarqué sur le drone s’il vous plaît?
Merci
Bonne soirée

Ludovic - Il y a 8 mois

Bonjour Benoit,

Il ne s’agit pas de l’évolution du KK 2.1.5 mais du KK 2.1 (plus ancien) avec un boîtier (HC comme Hard Case 😉 ). Je pense qu’il fera le job. Après, je ne sais pas ce que valent les autres modèles dans la même gamme de prix.

L’idéal est effectivement que le poids soit homogène en tous points pour que le centre de gravité du drone se trouve au centre du châssis. Après, s’il y a un déséquilibre, le contrôleur de vol le compensera donc ce n’est pas bien grave.

Pour la GoPro, je l’ai fixée sur l’avant du drone avec le support autocollant et deux Colsons :

Fixation de la GoPro sur le drone

Tiens-moi au courant de ta réalisation !

Benoit - Il y a 7 mois - Répondre

Bonjour Ludovic,
Sur la liste de courses, le récepteur n’apparait pas il me semble.
C’est bien cet article s’il te plaît?
https://hobbyking.com/fr_fr/turnigy-9x-2-4ghz-8ch-receiver-v2.html

Merci

Ludovic - Il y a 7 mois

Bonjour Benoit,

Le récepteur est livré avec la radiocommande 😉

Bonne journée

Ludovic

laurent delphin - Il y a 2 mois - Répondre

Merci pour votre aide

Loic - Il y a 4 semaines - Répondre

Bonjour Ludovic,
Tres bon site , tres interessant.

Ludovic - Il y a 2 semaines

Bonjour Loic,

Merci pour le compliment !

Ludovic


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