Drones Construccion y ensamblaje........

Modulo 2: Construcción y Ensamblaje de
Drones
Gad Feferbaum
Nicolas Puerto
Roberto Serrano

Índice:
Dirección o unidad encargada de la presentación
I. Introducción a la construcción de drones: Materiales, herramientas y técnicas de
ensamblaje.
II. Selección de componentes para drones: Motores, baterías, hélices, controladores de vuelo
y otros componentes.
III. Ensamblaje de la plataforma del dron: Marco, motores, hélices y electrónica.
IV. Calibración de sensores y actuadores: Ajuste fino de los sistemas para un vuelo preciso.
V. Pruebas de vuelo y puesta en marcha del dron: Verificación del funcionamiento y
rendimiento del dron.
VI. Mantenimiento y reparación de drones: Técnicas para mantener el dron en óptimas
condiciones.

Introducción a la construcción
de drones: Materiales.
Se clasifican los materiales en dos categorías:
Estructurales y electrónicos:
Son fundamentales los materiales estructurales a escoger para su rendimiento y durabilidad.
Consideraran detalladamente las propiedades de los materiales para garantizar que cumplan
con los estándares de resistencia, peso y flexibilidad.
Los materiales estructurales más comunes para la fabricación de drones son: fibra de carbono,
aluminio, plástico reforzado con fibra de vidrio y materiales compuestos. Debido a que ofrecen
combinación de resistencia, peso ligero y flexibilidad. Convirtiéndolo más eficiente y resistente a
las tensiones de vuelo.
Dentro de los materiales estructurales se encuentran: el soporte o estructura, motores y las
hélices.

Conforme la estructura principal y soporte para los demás componentes
Es muy común utilizar un marco armable por la versatilidad hasta el punto de que son los marcos
más ofertados en línea para armar un Dron.
Parte del soporte son los brazos.
Los brazos son los que sostienen los motores, se sujetan al soporte, entre más largos los brazos,
más estabilidad, pero a menos longitud más maniobrabilidad.

Los materiales electrónicos vienen siendo sensores, actuadores, módulo de comunicación,
módulo de potencia y el controlador con sus conexiones.
El controlador del Dron es esencial para asegurar el funcionamiento de nuestra aeronave a
través de la integración de todos los elementos que forman parte de ella.
Existen infinidad de tarjetas controladoras para drones, algunas bastante buenas y que permiten
gran integración de sensores y elementos adicionales para dotar a la aeronave de mayores
funcionalidades sin requerir una nueva tarjeta.

Un Dron puede tener diferentes sensores según sus prestaciones, pero hay uno fundamental que
todos, incluso los más simples, deben tener. Se trata del sensor de medición inercial, o IMU
(Inertial Measurement Unit), dispositivo electrónico que mide e informa acerca de la velocidad,
orientación y fuerzas gravitacionales del aparato, usando una combinación de sensores
inerciales.
Los sensores que contiene una IMU difieren por el diseño puede contener cómo mínimo tres
acelerómetros y tres giroscopios.
El módulo de comunicación es el sistema de comunicaciones a través del cual enviar los
comandos al aparato. Tal sistema de comunicaciones contará con dos elementos: el transmisor,
desde donde el usuario envía los comandos, y el receptor que va en la aeronave.

En general se usarán ondas de radio para esta comunicación, en la banda de 2.4 GHz. El
sistema contará al menos con cuatro canales diferentes, uno por cada comando de las
palancas (elevación, cabeceo o "pitch", alabeo o "roll" y guiñada o "yaw"), pudiendo incluir más
canales para funcionalidades adicionales. El rango, o distancia de operación entre transmisor y
receptor, suele ir desde unos cientos de metros hasta un kilómetro, variando en función de la
potencia del transmisor, la sensibilidad del receptor y la calidad de las antenas en ambos
extremos.
Es posible comprar transmisor y receptor por separado, teniendo en cuenta que el protocolo de
comunicación que usen ambos sea el mismo para garantizar su compatibilidad.
Los expertos recomiendan inicialmente adquirir el conjunto completo.

Selección de componentes para drones:
Motores, baterías, hélices, controladores de
vuelo y otros componentes.
Tipos de motores:
Motores Brushed (con escobillas):
• Son los más antiguos y menos
eficientes.
• Contienen escobillas que transmiten
corriente al rotor.
• Tienen una vida útil más corta debido
al desgaste de las escobillas.
• Generalmente se encuentran en drones
más pequeños y menos costosos.

1.Motores Brushless (sin escobillas):
1. Son los más populares en drones FPV de alto
rendimiento.
2. Son más eficientes y duraderos que los motores
brushed.
3. No tienen partes en fricción directa, lo que reduce el
desgaste.
4. Proporcionan más potencia y son más eficientes
energéticamente.
5. Se clasifican según su tamaño y KV. El tamaño (como
2205, 2306, etc.) se refiere a las dimensiones del motor,
y el KV (como 2450KV, 2750KV, etc.) indica la cantidad
de revoluciones por minuto que el motor realizará por
cada voltio de electricidad.
Tipos de motores:

1.Sin Escobillas (Brushless):
1. Como su nombre indica, no utilizan escobillas para la conmutación de la corriente. En cambio,
la conmutación se realiza electrónicamente utilizando un controlador externo, generalmente
denominado ESC (Electronic Speed Controller).
2.Mayor Eficiencia:
1. Al no haber fricción entre escobillas y conmutador, estos motores son más eficientes que los
motores brushed.
3.Mayor Vida Útil:
1. Debido a la ausencia de escobillas, que pueden desgastarse con el tiempo, estos motores
suelen tener una vida útil más prolongada.
4.Mantenimiento Reducido:
1. Sin partes que se desgasten por fricción directa, como las escobillas, los motores brushless
tienden a requerir menos mantenimiento.
5.Rendimiento Superior:
1. Son capaces de alcanzar velocidades más altas y ofrecen un torque más constante en
comparación con los motores brushed.
Tipos de motores:

6. Control Electrónico:
Necesitan un ESC para regular la conmutación, lo que proporciona un control preciso sobre la
velocidad y dirección del motor.
7.Menor Generación de Calor:
Debido a la ausencia de fricción entre escobillas y conmutador, generalmente producen menos calor
que sus contrapartes brushed.
8.Precio:
Suelen ser más caros que los motores brushed, pero este costo a menudo se justifica por su mayor
rendimiento y durabilidad.
9.Diseño Compacto:
Los avances en la tecnología brushless han llevado a diseños más compactos y ligeros, lo que los
hace ideales para muchas aplicaciones modernas, desde drones hasta herramientas eléctricas.
10.Ruido Reducido:
Generalmente producen menos ruido en comparación con los motores brushed, debido a la
ausencia de fricción de las escobillas.
11.Respuesta Rápida
Tipos de motores:

1.Motores de Disco o Pancake:
1. Son motores brushless con un diseño
más plano.
2. Se utilizan en algunos drones FPV para
optimizar la eficiencia y proporcionar un
centro de gravedad más bajo.
3. Aunque no son tan comunes como los
motores cilíndricos estándar, tienen sus
aplicaciones específicas.
Tipos de motores:

1.Motores con Campana Invertida:
1. También son motores
brushless.
2. La campana (parte que gira)
está orientada hacia abajo, lo
que puede ofrecer ciertas
ventajas en términos de
diseño y refrigeración.
3. Algunos pilotos creen que
ofrecen una respuesta de
control más directa.
Tipos de motores:
Características de los Motores para Drones FPV
KV (Revoluciones por Voltio): La característica KV
(revoluciones por voltio) es crucial al seleccionar un
motor para drones FPV. Un KV más alto significa que el
motor girará más rápido, pero con menos torque,
mientras que un KV más bajo indica que el motor
girará más lentamente, pero con más torque.
Tamaño y Dimensiones: Las dimensiones de los
motores se indican generalmente con un número de
cuatro dígitos representado como AABB, donde «AA»
representa el ancho del estator o el diámetro del
estator (medido en milímetros), y «BB» representa la
altura del estator (también medida en milímetros)

Eficiencia y Consumo:
Los motores brushless, o motores sin escobillas, son conocidos por su alta eficiencia y rendimiento
en comparación con los motores brushed. Su eficiencia y consumo se relacionan directamente con
varios factores de diseño y operación. Aquí te proporciono una descripción detallada sobre la
eficiencia y el consumo de los motores brushless:

Cómo Elegir el Motor Adecuado para tu Drone FPV
1. Determina tu objetivo
2. Comprende el valor KV
3. Tamaño y Peso
4. Tipo de motor
5. Especificaciones eléctricas
6. Revisar opiniones y marcas reconocidas
7. Tipo de hélice
8. Costo
9. Reemplazo y repuestos
10.Durabilidad y Construcción

Diferentes Tipos de Baterías para Drones
Baterías de Polímero de Litio
Las baterías LiPo son las reinas indiscutibles en el mundo de los drones hoy en día. Son populares
debido a su alta relación energía-peso y su capacidad para liberar una gran cantidad de energía
rápidamente. Esto permite a los drones volar máBaterías de Polímero de Litio
Las baterías LiPo son las reinas indiscutibles en el mundo de los drones hoy en día. Son populares
debido a su alta relación energía-peso y su capacidad para liberar una gran cantidad de energía
rápidamente. Esto permite a los drones volar más alto y más rápido, ofreciendo un rendimiento
impresionante en el aire.
Baterías de Iones de Litio (Li-ion)
Las baterías Li-ion son las primas hermanas de las LiPo. Tienen una densidad de energía ligeramente
inferior, pero se ganan el corazón de los pilotos de drones con su larga vida útil. Si planeas vuelos
largos y tranquilos para capturar impresionantes imágenes aéreas, una batería Li-ion puede ser tu
mejor aliadas alto y más rápido, ofreciendo un rendimiento impresionante en el aire.

Diferentes Tipos de Baterías para Drones
Baterías de Níquel-Metal Hidruro (NiMH)
Las baterías NiMH pueden parecer dinosaurios en el mundo moderno de los drones, pero no puedes
descartarlas todavía. Aunque son más pesadas y ofrecen menos energía que las LiPo o las Li-ion, su
robustez y su capacidad para resistir un gran número de ciclos de carga las hacen útiles para ciertas
aplicaciones.

Aspectos Técnicos de las Baterías de Drones
Carga y Descarga: Entendiendo los Términos C-rating y Voltaje
El C-rating de una batería para drones se refiere a la velocidad máxima a la que la batería puede ser cargada o
descargada. Una mayor tasa de carga te permite prepararte más rápidamente para el próximo vuelo, mientras que
una mayor tasa de descarga proporciona más energía para un vuelo más agresivo. El voltaje, por otro lado, se
refiere a la “fuerza” de la energía eléctrica que la batería puede proporcionar. Un mayor voltaje permite una mayor
velocidad y potencia de vuelo.
Capacidad de la Batería y Tiempo de Vuelo
La capacidad de una batería se mide en miliamperios hora (mAh). Cuanto mayor sea la capacidad,
más energía puede almacenar la batería. Y en términos generales, una mayor capacidad se traduce
en un mayor tiempo de vuelo. Sin embargo, también hay que tener en cuenta que una mayor
capacidad significa una batería más pesada, lo que puede afectar a la eficiencia del vuelo.

Tipos de Hélices Drones FPV
Cuanto más rápido es girada la hélice, más aire puede
mover y más empuje genera
Cuanto mayor es el área superficial, más aire se puede
mover y por lo tanto más empuje se genera a cambio
de un mayor consumo de corriente, mayor arrastre y
una pérdida en la eficiencia.

Entre los pilotos de mini quad, las hélices de 2 y 3
palas son igualmente populares. Ambas se usan para
carreras o vuelo en estilo libre.
Cómo leer las especificaciones de las hélices
Los fabricantes usan dos formatos distintos L x P x B ó
LLPP x B
Siendo L la longitud de la hélice, P el paso y B el
número de palas.
EJEMPLO: 5X4X3

Qué es un controlador de vuelo
es el cerebro del aparato. Básicamente es una placa de
circuitos integrados que incluye sensores que detectan
cambios de orientación. También recibe comandos de
usuario y controla los motores para mantener el
cuadracóptero en el aire.
Casi todos los FC incluyen los sensores básicos de
giroscopios y acelerómetros (Gyro y Acc). Algunos FC
pueden incluir sensores más avanzados como
barómetro, y magnetómetro (compás o brújula).Los FC
también son el núcleo al que se conectan diferentes
periféricos como el GPS, LEDs, sensor ultrasónico, etc.

Firmware
Además de las diferencias en el hardware, los FC
también usan diferente firmware que puede estar
especializado en distintas aplicaciones. El firmware
moderno de los FC normalmente puede ser
configurado vía software con una computadora o un
smartphone. “Tuning” o afinado, es el término que
se utiliza cuando se ajustan los PID y otros ajustes
de configuración que cambian cómo se comporta el
multirrotor. El GUI (Graphic User Interface o Interfaz
Gráfica de Usuario) y los parámetros son distintos en
cada firmware, así que cada uno de ellos tiene su
pequeña curva de aprendizaje.

El procesador.
Actualmente hay cuatro tipos de CPU entre los que
elegir: F1, F3, F4 y F7. Recomendamos adquirir un F3 o
un F4. El F1 está prácticamente discontinuado y el F7
todavía necesita un tiempo para ser mejorado
Número de UART’s y de Inverters
un UART es un puerto serial de hardware que te
permite conectar dispositivos externos como un
receptor digital (SBUS y Spektrum), el OSD,
Telemetría, transpondedor de carrera, control de
VTX, etc.

Giroscopios. El tipo de IMU y BUS
El trabajo de un sensor IMU es medir el movimiento y
orientación del cuadracóptero.

PDB integrado
Cuando el PDB está integrado en el FC como
una sola tarjeta, tanto tus ESCs, como tu
batería LiPo pueden ser conectadas
directamente al FC y no hace falta un PDB
adicional o ningún cableado adicional (una
tarjeta versus dos tarjetas). La desventaja es
que aveces los pads para soldar minúsculos
pueden hacer el trabajo muy difícil dado lo
pequeño del espacio.

Ensamblaje de la plataforma del dron:
Marco, motores, hélices y electrónica.

Marcos (Frame) de 5 pulgadas
se refiere al tamaño del marco del dron, que es una
medida crucial para determinar qué tipo de hélices y
motores puede acomodar el dron. Específicamente, la
designación de «5 pulgadas» no se refiere a las
dimensiones del marco en sí, sino al tamaño máximo
de la hélice que puede acomodar, que es de 5
pulgadas

. Sin embargo, en algunos casos, la
designación de «5 pulgadas» puede referirse a la
distancia diagonal entre los agujeros de montaje del
motor opuestos en el marco

Marcos (Frame) de 7 pulgadas
Los frames de 7 pulgadas para drones FPV están
diseñados específicamente para acomodar hélices de
7 pulgadas y son conocidos por su estabilidad y
resistencia. Este tipo de marcos es utilizado
típicamente para drones de tamaño mediano a
grande. Estos marcos pueden ser usados para vuelos
de largo alcance y freestyle, y algunos de ellos son
vendidos por Banggood.

Mantenimiento y reparación de drones: Técnicas
para mantener el dron en óptimas condiciones.
Lo diferentes componentes como: las baterías, las hélices y los motores, requieren un
mantenimiento regular y, en algunos casos, un reemplazo periódico. Inspecciona regularmente
estos componentes en busca de signos de desgaste o daño.
Se deben seguir las pautas del fabricante para el mantenimiento y almacenamiento
adecuados de las baterías. Mantener los componentes en buen estado garantizará un
rendimiento óptimo del dron y prolongará su vida útil.

Las actualizaciones de firmware y software son cruciales para mantener tu drone al día y
optimizar su funcionamiento.
Se debe verificar constantemente si hay actualizaciones disponibles en el sitio web o la
aplicación del fabricante.
Las actualizaciones suelen incluir mejoras de rendimiento, correcciones de errores y nuevas
funciones.

El mantenimiento proactivo ofrece muchas ventajas que mejoran su rendimiento general y su
vida útil generando:
• Rendimiento mejorado.
• Minimiza riesgos de fallas inesperadas.
• Mayor seguridad.
• Vida útil extendida.
• Ahorro de costos.

La verificación de mantenimiento rutinario de Drones se hace de la siguiente manera:
o Preparación.
o Inspección visual.
o Verificación de batería.
o Software y firmware.

Se recomienda tener los siguientes elementos previo al mantenimiento:
 Paño de microfibra y productos de limpieza, como alcohol isopropílico.
 Plumero o aire comprimido para eliminar residuos.
 Destornilladores para apretar tornillos.
 Software o aplicaciones proporcionados por el fabricante para actualizaciones de firmware
 Acceso al manual del propietario o pautas para instrucciones de mantenimiento específicas
adaptadas a su modelo de dron.
Preparación:

Apagado: Antes de la inspección visual, se debe apagar el dron y desconecte las baterías.
Limpiar unidad: Con el tiempo, se acumula capas de suciedad. Se debe utilizar aire o cepillo
para eliminar los residuos sueltos y para luego limpiar suavemente el cuerpo del dron con un
paño de microfibra humedecido con agua para limpieza general. Manchas difíciles pueden
necesitar alcohol isopropílico aplicado con moderación en el paño.
Previo a inspección visual:

 Inspección el chasis en busca de grietas.
 Verificación de tornillos sueltos.
 Revisión de las hélices en busca de daños.
 Comprobación de giro de las hélices.
 Revisión los motores en busca de obstrucciones.
 Revisión de cableado.
 Inspección de cámara.
 Verificación del estado del tren de aterrizaje.
 Inspección de antenas.
 Verificación de la estación de control.
Inspección visual:

 Inspeccione el cargador.
 Inspeccione los paquetes de baterías.
 Diagnóstico de baterías.
 Cargue todas las baterías.
Verificación de la batería:

 Actualizar el firmware del dron.
 Actualizar el software de la estación de control.
 Actualizar otro firmware. Como el de las fuentes de energia.
Software y firmware:

Bibliografía:
i. Revelando los Secretos: Cómo se Fabrican los Drones Comerciales (No registra).
Recuperado de https://idc.apddrones.com/noticias/como-se-fabrican-los-drones/
ii. Materiales (2019). Recuperado de https://haztudron.com/materiales.html
iii. ¿Cuáles son las partes de un Dron? Listado completo (2023, Marzo 6). Recuperado de
https://umilesgroup.com/partes-de-un-dron/#Marco_o_chasis_del_drone
iv. Mantenimiento seguro de drones: 7 prácticas que todo piloto debe conocer (No registra).
Recuperado de https://idc.apddrones.com/educacion/mantenimiento-seguro-con-drones/
v. Guía de mantenimiento de drones (2024, 12 Febrero). Recuperado de
https://www-duncan--parnell-com.translate.goog/blog/guide-to-drone-maintenance-and-re
pairs?_x_tr_sl=en&_x_tr_tl=es&_x_tr_hl=es&_x_tr_pto=rq

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