Ce projet est un guide pour débutants dont l’objectif est de monter pas à pas un drone DJI F450 et de comprendre les mécanismes de base des quadcopters. Ce guide couvre toutes les étapes nécessaires pour faire voler un drone. Le guidage GPS ou le système FPV ne sont pas inclus ici : ces parties feront l’objet de guides plus avancés.
⚠️ Ce tutoriel a été réalisé avec un APM 2.8 en 2025, normalement non compatible avec Mission Planner. Toutefois, il peut être adapté avec une carte plus récente comme un Pixhawk 2.1 ou équivalent.
Matériel nécessaire
- Kit cadre F450
- 4 ESC 30 A
- 4 Moteurs brushless 2212 920kv (2 CW et 2 CCW)
- 4 Hélices 1045
- Ardupilot APM 2.8 (contrôleur de vol)
- Module alimentation Pixhawk/APM
- FlySky FS-i6 émetteur
- Récepteur FlySky iA6
- GPS NEO 7M avec compas
Fonctionnement
Un drone, ou plus précisément un quadcopter, est un appareil volant souvent radiocommandé composé de 4 moteurs qui lui permettent de se maintenir en vol. Ces moteurs sont disposés sur les 4 bras de son châssis, chacun équipé d’une hélice.
Le quadcopter peut se déplacer selon 3 axes, appelés en aéronautique :
- Roulis (Roll)
- Tangage (Pitch)
- Lacet (Yaw)
Le déplacement autour de ces 3 axes est rendu possible grâce aux capteurs suivants :
- Accéléromètre — mesure l’accélération (en m/s² ou en g) sur les 3 axes X, Y et Z.
- Gyroscope — mesure la vitesse de rotation autour de chaque axe (X, Y, Z), généralement en degrés par seconde (°/s) ou en radians par seconde.
Un quadcopter utilise 2 moteurs CW (Clockwise) et 2 moteurs CCW (Counter-Clockwise). Leur disposition est cruciale et doit respecter un schéma précis pour que le drone puisse voler correctement. ⚠️ Il est également essentiel d’utiliser les hélices adaptées à chaque moteur (CW et CCW).
Le déplacement du drone résulte d’une variation de la vitesse de rotation de chaque moteur. Exemple : pour avancer, les moteurs avant tournent légèrement moins vite que les moteurs arrière, ce qui incline le drone vers l’avant.
Le phénomène physique à l’origine de la portance combine deux effets :
- L’effet Bernoulli (différence de pression) — la forme profilée de l’hélice crée une pression plus faible sur le dessus et plus forte en dessous, générant une force vers le haut.
- Action-réaction (3e loi de Newton) — l’hélice repousse l’air vers le bas ; en réaction, une force de même intensité pousse le drone vers le haut.
Composition des composants
Châssis
Le châssis relie tous les composants du drone entre eux. Il est composé de 4 bras ainsi que d’une partie inférieure intégrant un circuit de distribution d’alimentation (+ et −), ce qui évite d’avoir à en acheter un séparé.
ESC (30 A)
Un ESC (Electronic Speed Controller) régule la vitesse, le sens de rotation et le freinage d’un moteur brushless. Il possède trois fils de sortie car il alimente le moteur en courant triphasé.
Moteur 2212 920kv brushless CW et CCW
Le moteur brushless n’a pas de contact entre bobines et aimants, d’où une meilleure durée de vie et moins de chaleur dégagée. 1 Kv représente 1 rotation par minute par volt, soit :
Vitesse = 920 × 11,1 ≈ 10 212 tours/minute- KV bas (ex : 920 KV) → plus de couple, hélices plus grandes, vol stable, meilleure autonomie.
- KV haut (ex : 2300 KV) → plus de vitesse, hélices plus petites, autonomie réduite.
La référence 2212 indique : 22 mm de diamètre du stator, 12 mm de hauteur.
Hélices 1045
Nous utilisons des hélices 1045, de type CW et CCW, deux pour chaque sens de rotation. Le sens de rotation peut être déterminé en observant la partie surélevée de l’hélice.
⚠️ Une mauvaise disposition des hélices peut empêcher le décollage ou provoquer une perte de contrôle.
Contrôleur de vol (APM 2.8)
Le contrôleur de vol est le cerveau du drone. Il reçoit les commandes de la radiocommande, les interprète et les transforme en vitesses de rotation des moteurs.
⚠️ La carte APM 2.8 est obsolète — aucun firmware supérieur à la version 3.3.0 ne peut y être installé.
Radiocommande
La radiocommande est composée d’un émetteur (utilisé par le pilote) et d’un récepteur placé sur le drone. Nous utilisons la FlySky FS-i6, avec une portée d’environ 1,5 km en champ libre sur la bande des 2,4 GHz.
Module GPS NEO 7M avec compas
Le module GPS détermine la position du drone par trilatération à partir des signaux satellites. Le compas électronique (magnétomètre) mesure l’orientation par rapport au champ magnétique terrestre sur les trois axes X, Y et Z.
Module d’alimentation
Le module d’alimentation distribue l’énergie de la batterie à l’ensemble du drone. Il supporte jusqu’à 6S, alimente le contrôleur de vol en 5,3 V / 3 A via le connecteur BEC, et peut mesurer le niveau de batterie.
Batterie LiPo 4S 6200 mAh
- 4S : 4 cellules de 3,7 V en série → 14,8 V total.
- 6200 mAh : capacité de 6,2 Ah.
⚠️ Précautions LiPo : ne pas descendre en dessous de 20 % de charge, nombre limité de cycles de charge/décharge.
Schéma de câblage
Assemblage
Commencer par souder les ESCs sur la partie inférieure du châssis, sur les bornes + et − de chaque côté, puis souder le module d’alimentation sur ses bornes dédiées.
Une fois les soudures effectuées, isoler les parties conductrices exposées (pistolet à colle chaude).
Fixer chaque moteur sur chacun des bras du châssis.
Monter le train d’atterrissage sous le châssis.
Brancher les ESCs aux moteurs dans n’importe quel ordre — le sens de rotation sera vérifié plus tard. Pour inverser un moteur, il suffit d’échanger deux fils entre l’ESC et le moteur.
Fixer la partie supérieure du châssis.
Placer le contrôleur de vol au-dessus du châssis et sécuriser les ESCs et le récepteur avec des colliers de serrage.
Fixer le récepteur radio et le support GPS au châssis. Brancher le récepteur radio sur les broches Inputs de l’APM, le module d’alimentation sur le port PM, et le GPS sur les connecteurs GPS et Compass.
Brancher les moteurs sur les broches Outputs en suivant le schéma de câblage.
Monter les hélices.
Configuration & Calibration
Pour configurer le drone, installer Mission Planner sur un ordinateur et connecter le drone par câble USB ou via le module de télémétrie.
Firmware
La première étape est la mise à jour du firmware — le logiciel intégré dans le contrôleur de vol.
Choisir le type de cadre (quadcopter — déjà configuré par défaut).
1 — Accéléromètre
Cliquer sur Calibrate Accel et suivre les instructions : positionner le drone dans différentes orientations (avant, côté, dos, etc.).
⚠️ Vérifier que le drone est bien de niveau avant de démarrer.
2 — Compas
Non indispensable sans GPS, mais nécessaire pour le RTL et les missions autonomes.
Aller dans Mandatory Hardware > Compass, sélectionner APM and External Compass, puis cliquer sur Live Calibration.
3 — Radiocommande
Aller dans Mandatory Hardware > Radio Calibration. Vérifier que le récepteur est correctement appairé avec l’émetteur avant de commencer.
4 — Batterie
Activer le Battery Monitor dans Optional Hardware pour protéger la batterie.
Valeurs de référence pour une batterie 4S :
- 100 % : 16,8 V
- Vide (limite) : 12,8 V
- Seuil de coupure conseillé : 13,8 V – 14 V
Activer FailSafe > Enabled Always Land pour que le drone atterrisse automatiquement en cas de tension critique.
5 — ESCs
La calibration des ESCs harmonise la vitesse de rotation des moteurs.
Procédure manuelle :
- Brancher le moteur sur la broche 3 du récepteur.
- Connecter un couple + / − de l’ESC au contrôleur de vol.
- Allumer la radiocommande et pousser le stick gauche au maximum vers le haut.
- Brancher la batterie et attendre le bip sonore de l’ESC.
- Répéter pour tous les ESCs.
Premier vol
Branchement de la batterie
Connecter la batterie au module d’alimentation et bien l’attacher au châssis.
Armement
Maintenir le stick gauche en bas à droite pendant quelques secondes. Les moteurs commencent à tourner à bas régime si l’armement est réussi.
⚠️ En cas de problème d’armement, consulter la section Trucs et astuces ci-dessous.
Décollage et pilotage
Lever le stick gauche (CH3 — Throttle) pour décoller, puis utiliser les autres canaux pour se déplacer.
Désarmement
Maintenir le stick gauche en bas à gauche pour désarmer le drone après l’atterrissage.
Reverse du canal 2
Si le drone part en arrière quand vous essayez d’avancer, inverser le CH2 dans la configuration de la radiocommande :
- Rester appuyé sur OK.
- Aller dans Functions Setup via la flèche Down puis OK.
- Appuyer sur OK sur la fonction Reverse.
- Déplacer le curseur sur le CH2 avec OK.
- Appuyer sur Down pour appliquer le reverse.
Trucs et astuces
Erreur : Bad compass health
Le compas n’est pas reconnu. Deux solutions :
- Utiliser un module GPS avec compas intégré et choisir External Compass.
- Utiliser le compas interne de l’APM → souder les pins jumper 2 et 4.
Arming fail à cause de la vérification GPS
Désactiver les vérifications avant armement : Full Parameter List > ARMING_CHECK → valeur 0.
⚠️ Cliquer sur Write Params pour que la modification soit prise en compte.
Jumpers sur le contrôleur de vol APM
- Jumper 1 : nécessaire pour l’alimentation.
- Jumper 2 (MAG) : à relier pour utiliser le compas interne.
- Jumper 3 (DFU) : mode DFU pour flasher le bootloader.
- Jumper 4 : à relier pour utiliser un compas externe.
