Czym jest dron FPV? Wszystko co musisz wiedzieć

Jeżeli zaczynasz przygodę z dronami typu FPV, ten artykuł jest dla Ciebie. Skrót FPV pochodzi od angielskiego First Person View, co oznacza „widok z pierwszej osoby”. W kontekście dronów odnosi się do systemu, w którym operator steruje urządzeniem, obserwując obraz transmitowany bezpośrednio z kamery zamontowanej na pokładzie drona. Obraz ten przesyłany jest w czasie rzeczywistym do specjalnych gogli noszonych przez pilota, co pozwala na pełne zanurzenie się w perspektywie lotu. Poniżej dowiesz się najważniejszych pojęć oraz skrótów FPV.

Budowa drona FPV

Głównym elementem drona FPV jest rama, która łączy ze sobą wszystkie elementy. Silniki, kontroler lotu, kamera czy bateria to tylko, niektóre z części składających się na budowę drona.

Poszczególne elementy opisaliśmy poniżej:

Frame - Rama drona – najczęściej wykonana z włókna węglowego (carbon), lekkiego i bardzo wytrzymałego. Ramy mają różne rozmiary (np. 5” – standardowy do freestyle, 3” – do cinewhoop). Kształt ramy wpływa na aerodynamikę, wagę i miejsce na komponenty.

Motors - Silniki do drona, które pozwalają kontrolować drona w powietrzu i rozpędzać się nim na bardzo duże prędkości. Są 2 główne parametry silników - KV oraz rozmiar. KV mówi nam, pod jakie napięcie jest przystosowany dron, i jakie będzie miał obroty przy konkretnym zasilaniu (wysokie napięcie = niskie KV i niskie napięcie = wysokie kv).

Na przykład dla drona 5" na baterie 6S najlepsze KV będzie na poziomie 1700-1900KV. Rozmiar określa nam szerokość statora (wewnętrzna nieruchoma część silnika) i wysokość. Np. rozmiar 2207 oznacza ze stator ma średnice 22mm i wysokość 7mm.

Props / Propellers - Śmigła o różnych średnicach (np. 5”, 3”) i liczbie łopat (2, 3, 4). Więcej łopat = więcej ciągu i stabilności, ale większe obciążenie silników. Rodzaj śmigieł dobiera się w zależności od stylu lotu i specyfikacji drona.
Ważny też jest Pitch (skok) - to wartość wyrażana w calach (in), która określa, jak daleko śmigło przesunęłoby się do przodu w jednym pełnym obrocie, gdyby śmigło poruszało się przez idealnie miękkie powietrze (czyli bez oporu i poślizgu).

Stack - Zestaw płytek elektronicznych (FC, ESC, VTX), zamontowanych pionowo w wieżyczkę, często przy użyciu silikonowych tulejek (dla eliminacji drgań). Ułatwia montaż i organizację przewodów. Popularne rozmiary to:

• 20x20 mm
• 30.5x30.5 mm
• 16x16 mm (mikro stacki)

Akumulator (pakiet, bateria) - Dzięki nim dron otrzymuje zasilanie. Niezwykle ważny element, pojemność akumulatora, waga, liczba ogniw, czy wymiary to parametry, na które należy zwracać uwagę przy wyborze.

Rodzaje ram i stylów dronów FPV

Drony różnią się wagą, wielkością oraz przeznaczeniem. Te posiadające mniejszą budowę zazwyczaj lepiej nadają się do akrobacji i ćwiczenia stylu lotu - głównie w pomieszczeniu. Natomiast większe drony posiadają lepszej jakości kamerę i są w stanie przelatywać nawet kilometry. Poniżej opisujemy najważniejsze cztery typy dronów FPV:

Cinewhoop - Stabilne ujęcia, loty blisko ludzi lub przeszkód. Mają osłony śmigieł, często montują lekkie kamery (np. GoPro Naked).

Freestyle - Akrobacje, płynne przejścia, loty kreatywne. Drony do freestyle mają wytrzymałe ramy i duże możliwości konfiguracji.

Racing - Szybkość, zwrotność, małe opóźnienia. Priorytetem jest niskie opóźnienie, minimalna masa i maksymalna prędkość.

Whoop - Mały, często 1–2-calowy dron z osłonami na śmigła (ducts). Zaprojektowany do bezpiecznego lotu w ciasnych przestrzeniach, pomieszczeniach, a nawet wśród ludzi. Popularny do nauki i latania w domu.

Obraz i transmisja

Dobór odpowiedniej dla nas transmisji oraz gogli to bardzo ważny podpunkt, przy tworzeniu zestawu FPV. Musimy odpowiedzieć sobie na pytanie, czy zależy nam na sportowym lataniu, czy może jednak chcemy skupić się na nagrywaniu i jakości? Transmisja analogowa jest dużo szybsza oraz tańsza niż cyfrowa, jednak nie otrzymujemy tutaj zbyt dobrej jakości transmisji.

Rodzaje sygnału wysyłanego do gogli:

• Analogowy (np. 5.8 GHz VTX) - Niska latencja, przystępna cena, ale gorsza jakość obrazu i podatność na zakłócenia.
• Cyfrowy (np. DJI FPV, Walksnail, HDZero) - Wysoka jakość HD, lepsza czytelność, ale zwykle większe opóźnienie, wyższa cena, bardziej zaawansowany sprzęt.

FPV Camera - Mała kamera (analogowa lub cyfrowa) montowana na przodzie drona. Przesyła obraz w czasie rzeczywistym do nadajnika wideo, umożliwiając lot „z perspektywy pierwszej osoby”. Cechy: FOV (kąt widzenia), latency (opóźnienie), rozdzielczość. Popularne marki: Caddx, Runcam, DJI. Podłącza się ją do nadajnika wideo, który zmienia sygnały od kamery i wysyła je do gogli. Zazwyczaj jest dostępna w zestawie wraz z modułem transmisji. 

Latency - Opóźnienie między rzeczywistym zdarzeniem a jego pojawieniem się w goglach. Kluczowe przy szybkim i precyzyjnym locie. Niższe latency = lepsza kontrola. Analogowe systemy mają opóźnienie 10–15 ms, cyfrowe (np. DJI) od ok. 20 do 50 ms w zależności od ustawień i nadajnika wideo.

Podzespoły i komponenty

Każda część pełni określoną funkcję i wpływa na działanie całego systemu. Aby zbudować, naprawić lub świadomie modyfikować drona, warto znać podstawowe elementy jego elektroniki oraz zasady ich współpracy.

Poniżej opisujemy najważniejsze komponenty wykorzystywane w dronach FPV – od kontrolera lotu, przez systemy zasilania i kontroli prędkości silników, aż po moduły odpowiedzialne za transmisję wideo i sygnału radiowego. Wiedza o tych podzespołach pozwala nie tylko lepiej zrozumieć działanie drona, ale także dostosować jego osiągi do konkretnych potrzeb.

AIO - All-In-One - Płyta łącząca kilka urządzeń – zazwyczaj Flight Controller (FC) i ESC (Electronic Speed Controller) – w jednym urządzeniu. Używana głównie w mikrodronach i małych quadach (np. 1–3 cale), gdzie oszczędność miejsca i masy jest najważniejsza. Ułatwia montaż, redukuje wagę, ale w razie awarii jednego układu (np. ESC) konieczna jest wymiana całego AIO.

FC - Flight Controller - Centralna jednostka sterująca dronem – przetwarza dane z czujników inercyjnych (IMU, żyroskopy, akcelerometry), komendy z aparatury i algorytmy (np. PID). Na ich podstawie reguluje pracę silników poprzez ESC, stabilizując lot. Popularne oprogramowania to np. Betaflight, iNav, ArduPilot – wybór zależy od zastosowania: freestyle, racing, cine, lub misje autonomiczne.

ESC - Electronic Speed Controller - Reguluje napięcie przekazywane do silników i kontroluje ich obroty w czasie rzeczywistym. Odbiera sygnały z FC i błyskawicznie dostosowuje prędkość każdego silnika. Może być pojedynczy (1 szt./silnik) lub 4in1. Nowoczesne ESC korzystają z protokołów typu DSHOT600/1200 dla niskich opóźnień i większej precyzji.

VTX - Video Transmitter - Nadajnik wideo przesyłający obraz z kamery FPV do gogli lub monitora pilota. Różnią się mocą transmisji (np. 25 mW do 1 W), kanałami i jakością sygnału. Im wyższa moc (mW), tym większy zasięg, ale też większe zużycie energii i zakłócenia. Często VTX mają możliwość zmiany mocy (SmartAudio) przez OSD lub aparaturę.

VRX (Video Receiver) - Odbiornik sygnału wideo. Może być wbudowany w gogle FPV lub jako zewnętrzny moduł. Obsługuje analogowe lub cyfrowe standardy transmisji. W systemach analogowych popularne są odbiorniki diversity – z dwoma antenami, by wybrać najlepszy sygnał. W cyfrowych (np. DJI, Walksnail) jakość transmisji zależy głównie od parowania nadajnik-odbiornik.

RX (Receiver) - Odbiornik sygnału sterującego – odbiera polecenia z aparatury (TX) i przesyła je do FC. Najczęściej montowany na dronie. Musi być zgodny z protokołem transmisji, np. ELRS (ExpressLRS), FrSky, Crossfire, FlySky. Nowoczesne RX często mają telemetrię, czyli zwrotny kanał informujący pilotów o napięciu baterii, RSSI, jakości sygnału itp.

TX (Transmitter) - Aparatura sterująca, którą trzyma pilot. Wysyła komendy przez wybrany protokół (np. ELRS, FrSky, Crossfire) do odbiornika w dronie. Nowoczesne aparatury mają programowalne przyciski, konfiguracje profili, wyświetlacze, i obsługują OpenTX, EdgeTX lub inne firmware’y. Często korzysta się z modułów zewnętrznych (np. Crossfire Nano, ELRS JR), by zmienić protokół.

BEC (Battery Eliminator Circuit) - Moduł obniżający napięcie z głównego zasilania (np. 4S = 16.8V) do wartości bezpiecznej dla elektroniki (np. 5V dla RX lub kamery). Występuje jako wbudowany w FC, ESC, albo osobny moduł. Chroni wrażliwe komponenty przed przepięciem.

 Zasilanie i złącza

Akumulatory odgrywają bardzo ważną rolę przy budowie drona FPV. Liczy się napięcie, ale i również waga oraz pojemność. Często i same wymiary potrafią wpłynąć na rozłożenie masy i środek ciężkości drona:

LiPo (Lithium Polymer) - Najczęściej używany typ akumulatora w dronach FPV. Zapewnia wysoką wydajność prądową, co jest kluczowe przy gwałtownych manewrach. Posiada niską rezystancję wewnętrzną i umożliwia bardzo szybkie oddawanie prądu (im większy C-rating tym szybciej akumulator oddaje prąd). 

• Wrażliwa na przeładowanie i głębokie rozładowanie – może spuchnąć lub się zapalić.
  
• Napięcie nominalne: 3.7 V/celę (pełne: 4.2 V, rozładowane: ok. 3.5–3.6 V)

LiHV (Lithium High Voltage) - Odmiana LiPo, która pozwala na wyższe napięcie ładowania – do 4.35 V na celę (zamiast 4.2 V).

• Zwiększa dostępne napięcie i tym samym czas lotu.
• Popularne w mikrodronach i dronach wyścigowych, gdzie liczy się każda setna sekundy.

Li-Ion (Lithium-Ion) - Ogniwa stosowane często w long range FPV i dronach do długich lotów (czasem nawet >20 minut)

• Mniejszy prąd rozładowania (C), ale znacznie większa pojemność (Wh) przy tej samej wadze.
  
• Nie nadaje się do agresywnych manewrów – silniki mogą nie otrzymać wystarczającej mocy.
  
• Napięcie nominalne: 3.6–3.7 V/celę, pełne: 4.2 V, minimalne: 2.5–3.0 V
  
• Popularne modele ogniw: Sony VTC6, Molicel P45B

Typy złączy zasilania:

• PH2.0 – starsze, popularne w najprostszych mikrodronach 1S
• BT2.0 – ulepszenie PH2.0: niższe spadki napięcia, lepszy przepływ prądu
• BT3.0 - nowe złącze BetaFPV przystosowane do 2S
• XT30 – używany w małych dronach 2–4S
• XT60 – najczęściej stosowany w 5” dronach (4S–6S)
• XT90 / AS150 – do dużych dronów i zastosowań z wysokim prądem

Oprogramowanie i regulacja

Skompletowanie zestawu to nie wszystko, należy go również odpowiednio zaprogramować. Dostęp do każdego parametru mamy w programie, żeby wszystko dobrze działało, koniecznie trzeba przejść przez kalibracje oraz ustawienia sprzętu. Większość gotowych zestawów jest już wstępnie skonfigurowana, natomiast warto wiedzieć o możliwości ustawiania drona do swoich preferencji.

PID (Proportional, Integral, Derivative) - Parametry kontrolera lotu określające jak dron reaguje na błędy pozycji/kąta. Niewłaściwe ustawienia mogą prowadzić do niestabilności, nadmiernych drgań lub opóźnionej reakcji. Dobre ustawienia PID to klucz do płynnego, stabilnego i precyzyjnego lotu.

Rate - Parametry określające, jak szybko dron obraca się wokół osi na skutek ruchu drążków. Wysokie rate = agresywna reakcja (np. dla freestyle), niskie = bardziej płynna i precyzyjna kontrola (np. do nagrań cinewhoop).

Expo (Exponential) - Zmniejsza czułość w środkowym zakresie drążka, ale zachowuje pełny zakres ruchu przy maksymalnych wychyleniach. Dzięki temu można precyzyjnie latać przy drobnych korektach, a jednocześnie mieć szybkie reakcje na większe ruchy.

Blackbox - Funkcja zapisu danych lotu (np. drgania, wychylenia, PID, napięcia). Dane te są analizowane w programach takich jak Betaflight Blackbox Explorer, co pomaga w tuningu PID, wykrywaniu wibracji i poprawianiu zachowania drona.

OSD (On-Screen Display) - Graficzny interfejs nakładany na obraz z kamery FPV, pokazujący informacje takie jak: napięcie baterii, czas lotu, RSSI, tryb lotu, horyzont, GPS itd. W systemach cyfrowych OSD może być zintegrowane z kontrolerem lotu lub systemem wideo.

Podsumowanie

Świat dronów FPV otwiera możliwości tworzenia własnych konfiguracji sprzętu. Jesteśmy w stanie odpowiednio dobrać części do konkretnego zadania, jakie chcemy wykonywać. Niestety wiele terminów oraz parametrów potrafi być odstraszająca dla początkujących droniarzy. Na szczęście na rynku pojawia się coraz więcej gotowych rozwiązań, lecz aby dobrze wybrać wciąż warto wstępnie się rozeznać, by nie zakupić nieodpowiedniego dla nas sprzętu.