Выбор комплектующих для съемочного квадрокоптера. Двигатель квадрокоптера характеристики


Особенности выбора двигателя для квадрокоптера

Беспилотные дроны характеризуются наличием весьма сложного и точного механизма, требующего тщательного подхода к выбору всех необходимых составляющих его частей. Самым важным элементом является мотор для квадрокоптера. Поговорим о том, на что обратить внимание при его выборе.

Вес и тяга

Пожалуй, данные характеристики являются самыми значимыми. Необходимо точно знать общий вес устройства, включая провода, пропеллеры и полезную нагрузку.

Согласно формуле расчета тяги, чтобы обеспечить дрону хорошие характеристики в полете, мотор должен поднять его вес, помноженный на 2.

О габаритах и пропеллере

Габариты и конфигурация рамы определяет количество двигателей, которое предстоит пользователю поставить. От этих показателей также зависит и максимальная диагональ пропеллеров.

Что касается рамы, здесь главное понимать, что этот элемент представляет собой важный узел, на котором будет держаться все (учитывайте, что вибрирующие и тяжелые моторы также будет на нем держаться).

О лопастях

От их габаритов зависит то, как устройство будет вести себя в полете. Учтите, что большая диагональ обеспечит большую подъемную силу и устойчивость, но при этом пострадает маневренность.

Здесь во внимание следует взять свои цели и то, что пропеллер создает дополнительную нагрузку мотор. Как правило, рекомендуемый размер будет указан производителем.

Три нехитрых правила для новичка

Для того чтобы приобрести правильно мотор нужно учесть три момента:

  1. Нельзя ошибиться с габаритами. Помните, пропеллеры ни в коем случае не должны наслаиваться.
  2. Вес и жесткость рамы – важные пункты, на которые нельзя не заострить внимание. При возможности лучше взять с запасом по прочности. Достойно себя проявили композитные материалы.
  3. Фиксация болтов. Резьбы в пластике не лучший вариант, их в принципе, вообще нельзя считать за резьбу. Выбирайте металлические вставки.

О маркировке

Как такового стандарту тут нет. Каждый производитель указывает на своей продукции то, что желает. Но все же есть общепринятые нормы, которые все же соблюдают большинство компаний-изготовителей.

Если первая буква «V», то это говорит о том, что перед нами качественное устройство, для изготовления которого были использованы лучшие материалы, а сборка была осуществлена с высокой точностью. Чаще всего с такой маркировкой встречаются гоночные электрические двигатели, которые вращаются гораздо быстрее обычных.

Буква «X» указывает на то, что перед нами модель среднего класса, а «А» - это бюджетное решение.

vse-zdes.ua

Эффективный квадрокоптер / Хабр

При создании коптера одним из важнейших параметров является время автономного полёта. Если вы хотите, что бы ваш коптер летал как можно дольше, моторы и их несущие винты должны работать в оптимальном режиме с максимальным КПД. Для решения данной задачи нами был спроектирован специальный измерительный стенд, речь о котором и пойдет в данной статье.

Мы занимаемся созданием бесколлекторных моторов и недавно у нас был заказ на мотор для квадрокоптера с тягой не менее 2 Кг на каждый винт. До этого мы не делали моторы под воздушный винт и нам был необходим метод измерения и стенд для мотора с винтом.

Прежде чем начать выбирать оптимальный мотор и винт под него, сперва нужно разобраться какие потери возникают в моторах.

Основными источниками потерь в бесколлекторных моторах являются железо статора и его обмотка.

Потери на железе возникают из-за его перемагничивания. Данные потери условно можно считать пропорциональными оборотам мотора и они задают минимальную потребляемую энергию мотора. Так, например, если вы возьмете большой и мощный мотор для маленького коптера с маленьким винтом, то ничего хорошего у вас не получится. Мотор просто будет вращаться вхолостую с нулевым КПД и греть железо в статоре.

Потери в медной проволоке наоборот не зависят от оборотов, а зависят от тока/потребляемой мощности. Данные потери ограничивают максимальную мощность, которую способен выдать мотор не перегревшись.

Вторым важным элементом при выборе мотора является винт. Малые винты обладают более низкими показателями эффективности г/Вт(1 грамм подъёмной силы/1 Ватт потребляемой мощности), но маленькие винты более динамичны и позволяют быстро набрать скорость на гоночных коптерах. Для достижения максимального времени полёта винт должен соответствовать максимально эффективному режиму работы мотора.

Однако если мы захотим подобрать оптимальные комплектующие для своего коптера, то мы столкнемся с большой проблемой при их выборе. Производители дают минимальный набор характеристик для своего товара. По винтам вообще невозможно найти какой либо информации кроме их размера.

Функционал стенда

На данный момент несколько производителей уже представили на рынок свои стенды. Однако их возможности не сильно превосходит функционал кухонных весов. И данные стенды не способны дать всех характеристик при работе мотора.

Нам же от стенда были необходимы следующие параметры: потребляемая мощность, обороты мотора, тяга винта, момент создаваемый винтом, КПД мотора, эффективность мотора, винта.

Исходя из этих параметров мы спроектировали конструкцию стенда и снабдили его всеми необходимыми датчиками.

Для измерения силы тяги и момента были выбраны хорошо распространённые сейчас датчики с тензосопротивлением. Они обладают хорошей жесткостью и высокой точностью измерения и очень удачно подходят по своей конструкции.

Для измерения остальных параметров были выбраны стандартные для этого датчики: полупроводниковое термосопротивление для температуры, акселерометр для замера вибраций, датчик тока на эффекте холла для измерения тока и делитель для напряжения…

Сердцем нашего стенда является микроконтроллер ATMega328 на плате Arduino Nano. Он собирает показания с датчиков, обрабатывает их и выводит на экран. Данный микроконтроллер оптимально подходит для данной задачи. Он обладает минимальной ценой, не привередлив к питанию, стабилен и имеет достаточное количество интерфейсов для данной задачи.

В результате нашей работы был получен стенд со следующими параметрами:

  • Питание через BEC модулю контроллера 5-9В, либо через micro USB
  • Измерение тяги до 5Кг с точностью +-5г
  • Измерение момента до 3Кг/см с точностью +-5г/см
  • Измерение напряжения до 30В с точность +-0.2В
  • Измерение тока до 30А с точностью +-0.1А
  • Измерение КПД с точностью +-2.5%
  • Возможность измерения оборотов винта в диапазоне 1000-15000RPM
  • Возможность измерения относительных вибраций.(Можно использовать этот параметр для балансировки мотора с винтом путём уменьшения параметра вибраций)
  • Измерение температуры мотора (*на данный момент не полностью реализовано в стенде, нами использовался отдельно подключенный датчик)
  • Возможность управления педалью “газа” прямо с пульта
Тестирование

Мы испытали наш стенд на распространенном китайском моторе 2212 и на нашем моторе.

Пример испытания на видео

Китайский мотор во всём диапазоне не смог выдать КПД выше 50%, а его эффективность составила около 4-5г/Ватт. Наш же смог показать КПД выше 70%, при этом он работал на минимуме своей мощности(тест был в пике до 500Вт, теоретический максимум 1500Вт), т.к. размер тестируемого винта маловат для него и с большем винтом КПД только возрастёт. Эффективность же у нас получилась 9г/Ватт. Так что даже с учетом гораздо большего веса мотора, даже небольшой коптер с нашим мотором смог бы летать дольше.)

Экономный вариант

Стенд описанный в данной статье является достаточно сложным и предназначен для точной проработки силовых агрегатов дрона. Для случая, когда охото сэкономить и узнать просто тягу мотора, нами был сделан простой, дешевый адаптер способный выполнить данную функцию.

Данный адаптер крепится одним концом к мотору, вторым к бутылке с водой. Бутылка устанавливается на весы. Далее мотор запускается и тяга измеряется по показаниям весов.

Крепление на адаптере сделано универсальным и подходит практически под все распространенные моторы. На втором конце адаптера находится резьба для накручивания на 5ти литровую бутылку.

habr.com

Выбор комплектующих для съемочного квадрокоптера

К моменту выбора комплектующих у меня был нулевой запас знаний о квадрокоптерах. Я лишь посмотрел пару десятков роликов на Youtube и знал, что мне нужен квадрокоптер для съемок. Поэтому мне оставалось либо углубиться в теоретические знания, либо подсмотреть выбор у других любителей воздухоплавания. Я сделал то и другое.

Все покупки совершались на aliexpress во времена двойного кэшбека. Теперь халява закончилась и можно посмотреть в сторону других магазинов. Например – banggood.

Цены указаны по которым я покупал, возможно сейчас отличаются.

Выбор рамы для квадрокоптера

Для съемочного дрона необходима рама с форм-фактором 450 и выше. 450 – это размер между двигателями по диагонали. Самая популярная рама – F450.

Ее плюсы: дешевая (около 15$), легкая, проверенная, легко найти запчасти.

Но мой выбор пал на другую раму – S500. Во-первых, здесь чуть выше форм-фактор. Во-вторых, мне понравился внешний вид.

Такая рама мне обошлась в 30$. Запчасти на нее так же стоят в два раза дороже. Например, лучи обойдутся в 7,5$ за пару. Лучи для F450 обойдутся в два раза дешевле.

Цена: 30$

Выбор моторов для квадрокоптера

Поначалу думал, что выбор моторов будет сопряжен с массой расчетов. Но все оказалось намного проще. В документации на раму S500 есть ссылка на рекомендованные моторы:

  • 2212 KV920
  • 2216 KV880
  • 2216 KV900
  • 3108 KV900

Я выбрал самый бюджетный вариант – мотор 2212 KV920.

В маркировке двигателя есть два параметра. Первый определяет его геометрические размеры. Второй – мощность. 2212 – габаритные  размеры статора: 22 мм – диаметр статора, 12 мм – его высота. Не путайте с размерами самого двигателя, они немного больше.

KV920 – характеризует мощность двигателя и его оборотистость. Чем ниже цифра, тем больше грузоподъемность и меньше скорость дрона. Если провести сравнение с машинами, то грузовики будут иметь KV от 200 до 900, а легковушки от 900 и выше.

Так же через KV можно сосчитать число оборотов на двигателе в зависимости от поданного на него напряжения.

Что касается моего выбора, то здесь решающую роль сыграл финансовый фактор. Обозначение «KV980» говорит хоть и не о грузовом происхождении двигателя, но все же о способности поднимать тяжести. Квадрокоптер с такими моторами вполне должен справиться с подъемом камеры типа GoPro и емкого аккумулятора.

Цена: 25$

Выбор регулятора (ESC) для квадрокоптера

Мотор меняет число оборотов в зависимости от поданного на него напряжения. ESC – устройство, которое отвечает за подачу и регулировку напряжения на моторе. Такое устройство называют регулятором, или в простонародье «регулем». Выглядит оно так:

Два толстых провода, которые выходят из одного конца регулятора, соединяются напрямую к аккумулятору. Три провода с другого конца к мотору. Шлейф с цветными проводками идет к мозгу дрона (полетный контроллер), который и дает команды на требуемый уровень напряжения на моторах.

Выбор регулятора зависит от мотора. Есть два основных параметра для выбора: диапазон регулируемых напряжений, максимальный потребляемый мотором ток.

Понятно, что если мотор потребляет максимально 15 ампер, то регулятор следует выбирать с запасом в несколько ампер.

Например, мой мотор (Readytosky 2212 KV920) потребляет в районе 20А. Поэтому регулятор мне необходимо брать с характеристикой 20А и выше. Т.к. я закупаюсь в китайском магазине, где производители частенько преувеличивают возможности своих изделий, то мой выбор пал на регулятор с запасом – 30А.

Цена (за 4 шт.): 20$

Выбор полетного контроллера для квадрокоптера

Полетный контроллер – мозг квадрокоптера. Именно от этой штуки зависят полетные характеристики будущего летательного аппарата. Зависание в одной точке, управляемость, способность сопротивляться потокам ветра, полеты по координатам – вот небольшой, далеко не полный, список возможных функций контроллера.

Чем больше функций заложено в контроллер, тем выше его цена.

Самый популярной выбор – полетный контроллер Ardupilot mega, или, если сокращенно – APM. Ориентировочная цена – 45$. Его недостаток (для многих достоинство!!!) – многочисленные настройки. Для того чтобы добиться достойных полетных характеристик будет необходимо постараться.

Я выбрал путь легче – контроллер Naza М Lite.

Этот контроллер способен выдать достойные полетные характеристики сразу из коробки, без каких либо долгих и изнурительных настроек. Цена его несколько выше, но это плата за комфорт.

Цена: 70$

Выбор пульта управления (аппаратуры) для квадрокоптера

Управление квадрокоптером осуществляется по радиоканалу, с помощью пульта. Передача команд от пульта к полетному контроллеру осуществляется через посредника (приемник). Приемник устанавливается на квадрокоптер и соединяется с полетным контроллером проводами.

Разбираться с настройками и характеристиками аппаратуры управления занятие сложное. Поэтому я положился на опыт предшественников и остановил свой выбор на аппаратуре Flysky FS-i6X 10CH. Эта аппаратура, по отзывам владельцев, является удачным выбором для начинающих пилотов.

Для меня очень важным параметром было присутствие 10 каналов передачи данных. Вообще, чем больше каналов, тем больше различных штуковин мы можем установить на коптер. Разъясню, чтобы было понятней…

На газ, поворот влево/вправо, крен влево/вправо, движение вверх/вниз необходимо 4-е канала, т.е. один канал на одно действие. Один канал нужен для переключения полетных режимов. Получаем 5 каналов – минимальный лимит на аппаратуру для квадрокоптера.

Т.к. я собираю коптер для съемок, мне будет необходим подвес для ориентации камеры. С помощью подвеса я смогу направлять камеру вверх/вниз и вправо/влево. На это мне понадобится еще два канала.

Итого, уже сейчас, я получил необходимость в семи каналах на пульте управления. Далее эти потребности будут только расти.

Цена: см.приемник

Выбор приемника квадрокоптера

Мой выбор пал на FlyskyFS-IA10B. Приемник имеет 10 каналов и способен задействовать аппаратуру по полной.

Для тех, кто так же впервые собирает квадрокоптер, хочу пояснить, что очень важно соблюсти совместимость устройств между собой. Так, приемник  должен быть совместим с передатчиком (пульт управления)  и полетным контроллером. Существуют различные интерфейсы связи для сопряжения этих устройств между собой. Так вот, выбирайте устройство так, чтобы их интерфейсы связи совпадали.

Цена (приемник + аппаратура): 60$

Выбор аккумулятора для квадрокоптера

Для квадрокоптеров используют литий-полимерные аккумуляторы. Такие элементы питания способны на большую токоотдачу, что очень важно для энергоемких устройств.

Одна батарея литий-полимерного аккумулятора дает (в номинале) напряжение в 3.7 вольта. Для того чтобы повысить напряжение на  аккумуляторе, их изготавливают сразу из нескольких батарей (банок).

Чем больше банок на аккумуляторе, тем мощнее будет коптер. Все нахваливают четырехбаночные аккумуляторы, но цена на них очень высока. Я остановил свой выбор на 3S аккумуляторе емкостью 5500мАч и 4200мАч.

Цена 5500мАч: 35$

Цена 4200мАч: 22$

Сумка безопасности для литий-полимерного аккумулятора

В инете полно видео с воспламеняющимися литий-полимерными аккумуляторами. Я рисковать не стал и приобрел специальную сумку для хранения и зарядки LiPo батарей.

Цена: 4.2$

Стяжки с липучкой

Такими стяжками очень удобно фиксировать аккумулятор на квадрокоптере. Легко снять, легко поставить.

Цена (10 шт.): 1.8$

Пластиковые стяжки

Пластиковая стяжка + двусторонний скотч + изолента – основные крепежные изделия для фиксации элементов на раме.

Цена: 1$

Зарядное устройство для аккумулятора

Это устройство, на котором очень хотелось сэкономить. Но литий-полимерные аккумуляторы оказались очень капризными. Поэтому пришлось покупать хорошее, многофункциональное устройство. Мой выбор пал на китайский IMAX B6 mini.

Цена: 30$

Датчик температуры для зарядного устройства

Зарядка литий-полимерных батарей связанна с опасностью. В частности, такие аккумуляторы могут воспламениться при наборе заряда. Чтобы оградить себя от этого, я приобрел датчик температуры к своему зарядному устройству.

Цена: 5$

Пропеллеры для квадрокоптера

Пропеллеры – расходный материал. Мой первый полет чудом закончился без поломки винтов. Второй полет начал отчет сломанным лопастям. Поэтому этот компонент нужно приобретать с запасом.

Я выбрал вот такие:

Как только научусь летать, приобрету карбоновые пропеллеры, а для начала хватит и пластиковых.

Цена (комплект 5 пар): 5,5$

Балансир для пропеллеров

Замечали, что при съемке с квадрокоптера частенько возникает эффект «желе». Смотрится такое видео, прямо сказать, не очень. Такой эффект возникает из-за вибраций дрона, чтобы его нейтрализовать необходимо балансировать пропеллеры.

Я купил для этих целей такое устройство:

Цена: 3,5$

Подвес для камеры

Для того чтобы мои видеоролики, снятые с коптера, получились хорошего качества, мне пришлось приобрести специальный подвес. Он представляет собой систему моторов расположенных в трех осях. Такая конструкция позволяет сделать картинку плавной, без рывков и тряски.

Мой выбор пал на подвес HAKRC Storm 32. По отзывам пользователей, он может работать сразу из коробки.

 

Цена: 54$

Пищалка для LiPo аккумулятора

Как уже писал выше, литий-полимерные батареи очень капризны. Если разрядить такой аккумулятор нижи трех вольт на банку – он выходит из строя. Пищалка оповестит вас о критическом уровне заряда на батарее.

На Али нашел два типа пищалок. Одина в пластмассовом корпусе, другая в термоусадке. Себе выбрал такую:

Цена:1.8$

Сервотестер

Это устройство служит для тестирования моторов после покупки. Как оказалось, пульт и передатчик могут заменить такое устройство. Если вы решите в дальнейшем заняться моделями всерьез, то такое устройство лишним не будет, а так – пустая трата денег.

Цена: 3,5$

Провода и разъемы для квадрокоптера

Разъемы XT60 (10 шт. мама-папа) – 2,2$.

Разъемы JST (10 шт. мама-папа) – 1,3$.

Dupont кабеля для arduino – 3$.

Силиконовый провод для соединения электроники – 2,5$.

Клей герметик для резьбовых соединений

Стопорная смазка нужна для того чтобы в полете не раскрутились винты. Мой выбор пал на эту жидкость:

Цена: 1$

Двухсторонний скотч 3М

Многие элементы квадрокоптера удобно ставить на двухсторонний скотч. Брать нужно качественный скотч, иначе рискуем потерять что-нибудь в полете.

Цена: 2$

Запасные гайки для моторов

Гайку с левой резьбой просто так в магазине не купишь. Поэтому потерянная гайка может обернуться месячным простоем в полетах (посылка столько идет). Не буду испытывать судьбу и закажу гайки заранее.

Цена (комплект 4 гайки): 3$

Поисковая пищалка для квадрокоптера

Если мой квадрокоптер упадет в траву, мне не придется его долго искать. Я щелкну на пульте тумблером, и активируется поисковая пищалка, которая поможет отыскать коптер.

Цена: 4.7$

Кабель USB Flight Simulator

Для того чтобы научится управлять дроном, совсем не обязательно его иметь. Можно установить на компьютер специальную программу и оттачивать свои навыки там. Для соединения аппаратуры управления с компьютером нужен специальный кабель.

Антивибрационная площадка

Такая площадка нужна для гашения вибраций. Обычно ее ставят под полетный контроллер. Мой полетный контроллер уже оснащен виброизоляцией, поэтому эту вещь я купил зря.

 

Цена: 3$

На этом пока все. Если что-то еще прикуплю, то постараюсь дополнить список.

IPS, SFT и PLS матрицы Что такое IPS, SFT, PLS? IPS — технология изготовления ЖК мониторов. Аббревиатура IPS расшифровывается как In-Plane Switching, что в переводе обозначает «плоскостное переключение».... Болит голова от монитора. Что делать? Несколько дней назад ко мне обратилась одна моя хорошая знакомая. Ее проблема состояла в том, что после переустановки операционной системы у нее начала болеть голова от монитора. К сожалению... Как выбрать внешний жесткий диск. На сегодняшний день внешние жесткие диски используются огромным числом пользователей компьютеров по всему миру. Они очень популярны благодаря своей практичности, долговечности, надежности и...

www.infoconnector.ru

RW.RC mini 1306 3100KV - мотор для микроквадрокоптеров

Моторы RW.RC mini 1306 3100KV предназначены для квадрокоптеров размера мини и рекомендуются всем любителям небольших квадрокоптеров.



Не смотря на весьма скромные размеры, их тяга с винтом 5х3 достигает 350 грамм! И это при собственном весе чуть больше 13 грамм!

Размеры мотора RW.RC mini 1306 3100KV вы можете увидеть на рисунке ниже.

18х15 мм и такая тяга, удивительно не правда ли?

Такой двигатель для квадрокоптера легко умещается на кончике пальца.

Рабочие характеристики БК мотора для квадрокоптера RW.RC mini 1306 3100KV приведены в таблице ниже.

Из таблицы следует, что оптимально использование пропеллеров 5х3 и полет на 3S аккумуляторе. Каждый мотор в пике может потреблять чуть больше 9А, значит токоотдача аккумулятора должна быть не менее 40-45А, это если вы решите сделать квадрик весом в 600 грамм.

Но, при аккуратном подходе к изготовлению вес квадрика получается около 100-150 грамм и достаточно аккумулятора с токоотдачей в 8-10А.

Не смотря на небольшие габариты квадрокоптеров на таких моторах, их оборудуют и FPV аппаратурой.

Такой небольшой квадрик позволит вам гонять по FPV прямо рядом с домом и использовать детскую площадку для тренировок (конечно же когда там нет детей).

Кстати, микроквадрики на подобных моторах весьма шустрые!

Где купить микромоторы RW.RC mini 1306 3100KV для квадрокоптера

Купить Мотор RC RW 1306

Цены в интернет магазинах

Обзор квадрокоптеров

 

 

Похожие статьи:

Аксессуары квадрокоптеров → 10 моторов для Drone Racing

Аксессуары квадрокоптеров → Проставки на моторы квадрокоптера

Видеоподборки про RC моделизм → AOKFLY FR2205 motors unboxing and short review

Аксессуары квадрокоптеров → Тесты моторов Tarot 1806/2280, SunnySky 2204/2300, DYS1806/2300

Видеоподборки про RC моделизм → Мой опыт с EMAX RS2205 через 6 месяцев после покупки

quad-copter.ru

Личный квадрокоптер (сделай себе FAN). Часть 2 — Kонструкция

Продолжим наши занятия на тему квадрокоптера 🙂

Как уже замечал автор, управление тягой моторов осуществляется специальным микроконтроллером, который обрабатывает показания датчиков наклона и ускорения.  Количество датчиков зависит от того, насколько автономной планируется система квадрокоптер – пилот.

Давайте рассмотрим основные составные части части  квадрокоптера:

  • Рама – основа всей конструкции, которая соединяет между собой все остальные части. Должна быть прочной и в то же время легкой.
  • Двигатели, которые обеспечивают необходимую тягу для подъема квадрокоптера в воздух.
  • Обороты каждого двигателя управляются отдельными контроллерами
  • Пропеллеры (несущие винты)
  • Источники питания – батареи или аккумуляторы
  • Датчики ускорении/ угла наклона
  • Микроконтроллер – мозг аппарата
  • Приборы дистанционного управления
  • Дополнительное оборудование

Рама (так же известна как крестовина)

Рама предназначена для соединения все компонентов конструкции в одно целое. Рама должна быть достаточно жесткой и в то же время обладать способностью гасить вибрации роторов.

Рама квадрокоптера, как правило, состоит из двух либо трех частей. Они не обязательно должны состоять из одного и того же материала.

  • Центральная плита, на которую монтируются электронные компоненты
  • Крестовина из 4 симметричных балок, которые крепятся к центральной плите
  • Четыре мотогондолы, которые крепят двигатели к законцовкам балок крестовины.

Примечание переводчика: выражение «две или три части», вероятно означает, что с целью облегчения конструкции, центральная плита для размещения электроники, иногда не предусмотрена.

Для рамы подходят следующие материалы:

  • Карбон
  • Алюминий и его сплавы
  • Дерево, например, фанера или МДФ

Наиболее предпочтительным для использования является карбон, из – за его жесткости и вибропоглощающих свойств, однако, и цена зачастую делает его недоступным для рядовых энтузиастов авиастроения:).

Популярностью  при создании разного рода квадрокоптеров пользуются пустотелые алюминиевые профили (в основном – П-образные). Это вызвано их относительно низким весом, жесткостью и приемлемой ценой. В то же время, по сравнению с  карбоном (углепластиком), алюминий меньше поглощает вибрации, что может привести к искажению показаний датчиков. Фото именно такой крестовины приведено в заголовке статьи.

Плиты на основе древесины, например, МДФ – плиты или фанера также с успехом используются для создания квадрокоптеров из-за приемлемых вибропоглощающих характеристик. Однако, такие материалы не обладают высокой прочностью и могут быть легко повреждены в случае катастрофы. Несмотря на то, что материал центральной плиты не играет такой же важной роли, как материал для балок крестовины, чаще всего для ее изготовления  применяется фанера как легкий и легко обрабатываемый материал, который хорошо поглощает вибрацию.

Для обозначения длины каждой из перекладин крестовины квадрокоптера иногда применяют термин «междвигательное расстояние», то есть дистанцию между валами противоположных роторов.

Междвигательное расстояние

Бесколлекторные двигатели

Бесколлекторный двигатель изнутри

Небольшое введение в теорию электродвигателей. Бесколлекторные двигатели, как и электродвигатели постоянного тока классической схемы, используют катушки с проводом и магниты для вращения приводного вала. Катушки в бесколлектроных двигателях расположены на внутренней стороне кожуха двигателя, и соответственно, в их конструкции отсутствуют щетки, предназначенные для передачи электрического тока на расположенные на валу катушки.

И снаружи

Магниты в бесколлекторных двигателях расположены в цилиндре, насаженном на вал двигателя. Таким образом, провода питания присоединяются  непосредственно к обмоткам  катушек что исключает необходимость использования щеток.

Устройство и принцип действия. Обратите внимание на расположение магнитов.

 

Преимуществом бесколлекторных двигателей является гораздо более высокая скорость вращения, а также меньшее энергопотребление в  режимах работы, сравнимых с двигателями классической схемы. Кроме того, в бесколлекторных двигателях отсутствуют потери мощности из-за трения и искрения щеток и токосъемников, что делает их более энергоэффективными.

Существующие бесколлекторные двигатели в первую очередь различаются размерами и относительно малым потреблением энергии. При выборе двигателя для вашего квадрокоптреа, необходимо принять во внимание вес и размеры двигателей, характеристики несущих винтов, а также их соответствие относительному потреблению двигателей, которое описывается термином «kV Rating».

«kV Rating» показывает, сколько оборотов в минуту будет выдавать двигатель при определенном напряжении. Количество оборотов в минуту высчитывается по простой формуле: RPM=Kv*U (количество оборотов = напряжению питания умноженному на «kV Rating»). Для упрощения расчетов, автор предлагает использовать онлайн – калькулятор eCalc, который считает прекрасным инструментом, который поможет рассчитать характеристики компонентов квадрокоптера в зависимости от запланированной грузоподъемности.

ВАЖНО! Не забудьте, что для квадрокоптреа необходимы две пары двигателей с противоположными направлениями вращения.

В дальнейшем, автор обещает подготовить подробное руководство по выбору двигателей и пропеллеров для вашего квадрокоптера.

Пропеллеры (несущие винты)

Наверняка, на изображениях квадрокоптеров вы не заметили, что все их четыре винта не идентичны. Если приглядеться, можно заметить, что передний и задний несущие винты имею правый изгиб, в то время как на перепендикулярном плече крестовины несущие винты изогнуты наоборот.

Как автор указывал ранее, для предотвращения раскрутки аппарата, 2 ротора вращаются в одном направлении, в то время как два других – в противоположном. Пары воздушных винтов, которые вращаются в противоположных направлениях и имеют противоположное направление изгиба, обеспечивают подъемную силу в одном направлении без рысканья по курсу. Это и придает квадрокоптеру его знаменитую курсовую устойчивость.

Промышленно изготовленные воздушные винты для квадрокоптеров изготавливаются в разных диаметрах и с разными степенями изгиба (англ. – pitch, далее – шаг винта). Выбор пропеллера зависит от размаха балок несущей крестовины и определяет выбор двигателей. Ниже приведены несколько типоразмеров несущих винтов в зависимости от размеров квадрокоптеров.

Пары несущих винтов правого или левого шага
  • EPP1045 10 diameter and 4.5 pitch  — самый популярный, используется в проектах среднего размера.
  • APC 1047 10 diameter and 4.7 pitch  — весьма похож на вариант № 1
  • EPP0845  8 diameter and 4.5 pitch  как правило, применяется в малых квадрокоптерах
  • EPP1245  12 diameter and 4.5 pitch – для больших аппаратов, которым необходима значительная тяга
  • EPP0938  9 diameter and 3.8 pitch  для маленьких квадрокоптеров

Аэродинамика никогда не была легкой наукой. Да же не думайте, что теорию воздушного винта можно уложить в несколько слов или даже часов. Однако, в общем, тему несущего винта в вертолете можно свести к двум следующим соотношениям:

  1. Больший диаметр и шаг воздушного винта определяет его большую тягу и возможность поднять больший груз. В то же время, для вращения такого винта необходима большая мощность двигателя.
  2. При использовании высокоборотистых моторов вы можете позволить себе задействовать винты меньшего диаметра. Однако, в случае снижения скорости оборотов, тяги несущих винтов может не хватить для удержания аппарата и груза в воздухе и даже для их относительно мягкой посадки.

Соотношение шага, диаметра и скорости вращения воздушного винта

Диаметр винта определяет его площадь, в то время как шаг винта – его эффективную площадь, которая и создает тягу. Таким образом, при равных диаметрах, воздушный винт с большим шагом создаст большую тягу и обеспечит большую грузоподъемность  при бОльших затратах мощности.

Увеличение скорости вращения воздушного винта увеличит скорость и маневренность летательного аппарата, однако наложит ограничение на полезную нагрузку вне зависимости от затраченной на подъем мощности. В то же время, сила тяги (и соответственно, затраченная на вращение винта мощность), увеличивается при увеличении эффективной площади воздушного винта. Это означает, что больший диаметр или шаг воздушного винта позволит создать большую тягу при той же скорости вращения и поднять большую полезную нагрузку.

При выборе комбинации компонентов винтомоторной группы вашего квадрокоптера, в первую очередь, необходимо определить его будущее назначение. Например, если вам нужна высокая стабильность для полетов со значительной нагрузкой типа видеокамеры, ваш выбор – двигатель с меньшей скоростью вращения, однако значительным крутящим моментом и несущие винты большего диаметра или со значительным шагом.

(A-Z Source)

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ!

About Hind

mozgochiny.ru

Устройство квадрокоптера

Квадрокоптер – это летательный аппарат небольших размеров, имеющий 4 пропеллера, приводящих его в движение. Собрать простой летательный аппарат с четырьмя винтами из запчастей, сможет даже школьник, но для того, чтобы ему это сделать в первую очередь необходимо узнать каково устройство квадрокоптера и что он из себя представляет.

Устройство квадрокоптера

Современные модели – это беспилотные летательные аппараты, в большей степени выполняющие роль интересной игрушки. Но, несмотря на это, большой сегмент рынка занимают профессиональные модели, которые оснащаются цифровой камерой. Они служат заменой операторского крана и других сложных приспособлений, которые не так легко использовать внутри помещений со скованным пространством или на открытых территориях, где применение съемок с других летательных аппаратов невозможно.

Принцип работы квадрокоптера

Принцип работы квадрокоптера

Элементы для дрона можно приобрести по отдельности или даже сделать собственными руками. Однако для того чтобы конструкция поднялась в воздух нужно понимать принципы, по которым построено устройство квадрокоптера. Винты, поднимающие его в воздух, управляются парными синхронными двигателями, которые могут быть коллекторными и бесколлекторными. Расположенные по крайним противоположным точкам диагоналей пропеллеры двигаются в одном направлении (по часовой стрелке или наоборот). Два другие аналогичные элемента двигаются в противоположную сторону. За их работу отвечает блок управления (плата) и аккумулятор, питающий их. Посредством приемника управляющая плата получает сигналы от дистанционного пульта. Пультом, в свою очередь, управляет пользователь, находящийся на удалении от аппарата. Сигнал, подаваемый от аппаратуры, дает команду управляющему блоку, и он усиливает или ослабляет работу двигателей.

В зависимости от того, сколько двигателей приостанавливают или усиливают свою деятельность, меняется характер и траектория движения дрона. Он может:

  • Подниматься вверх;
  • Спускаться;
  • Двигаться по горизонтали:
    • Вперед;
    • Назад;
    • Влево;
    • Вправо.

Аналогично тому, как происходит движение, также производится и наклон аппарата. Кроме того, некоторые модели могут кружиться на месте и даже выполнять т.н. флипы – перевороты вокруг оси на месте.

Рама квадрокоптера

Рама квадрокоптера

Эта составная часть выполняет роль основы, на которую крепятся все остальные элементы от аккумулятора до двигателей и светодиодов. Иногда рама может быть совмещена с наружной обшивкой – корпусом для уменьшения нагрузки на двигатели, путем снижения веса общей конструкции.

Ее изготавливают из полимеров или сплавов прочных, но легких. Кроме них широко используются стекловолокно, карбон и им подобные материалы, обеспечивающие максимальную жесткость конструкции. Несбалансированная рама будет портить траекторию не хуже сгоревшего двигателя, поэтому на нее нужно обращать пристальное внимание.

Чаще всего это крестовина по крайним точкам которой крепятся двигатели, а по центру – управляющий блок. Сверху и снизу она обычно укрывается корпусом, но есть модели, которые обходятся без него. Поэтому на нее будут крепиться все остальные элементы, в том числе и опорные шасси.

Плата управления квадрокоптером

Плата управления квадрокоптером

Одним из самых интересных компонентов, которое имеет устройство квадрокоптера, является плата управления квадрокоптером. От работы этой маленькой запчасти зависит стабильность полета, и, по сути, она является мозгом летающего аппарата. Его программируют и в результате получают систему управления, работающую под руководством оператора. При помощи шлейфа она соединяется с каждым мотором и подает на него управляющий сигнал (запрограммированную команду). Чем большее количество сигналов сможет обрабатывать плата, тем больше трюков сможет выполнять дрон, а, значит, эффектнее будет полет.

Набор датчиков подключается именно сюда. Акселерометр, барометр и даже GPS передают ей свои показания, которые она должна обрабатывать. Здесь же формируется и обратная связь с оператором через передатчик, установленный на корпусе.

Двигатели квадрокоптера

Двигатели квадрокоптера

Ввиду того что основная нагрузка приходится на двигатели, они являются одним из расходных материалов, которые обычно стоят на втором месте по «убиваемости» после винтов (пропеллеров). Если конструкция коптера разборная, то заменить их несложно, нужно лишь найти соответствующую модель, и молиться, чтобы подобные еще были в наличии. В противном случае придется менять сразу несколько, дабы не ухудшить полетные характеристики.

Больше всего проблем возникает с механическими частями двигателей. Если они открытые, внутрь может попасть мусор, например, песок при посадке, и повредить аппарат.

К каждому двигателю (всего 4) присоединяются пропеллеры по одному сверху или снизу в зависимости от конструкции.

Аккумулятор квадрокоптера

Аккумулятор квадрокоптера

Важный элемент коптера – его аккумулятор. От его емкости (выражается в миллиампер часах) зависит, как высоко сможет подняться летательный аппарат, как долго и как далеко он сможет лететь. Миниатюрные модели держатся в воздухе не более 3-5 минут. Более продвинутые от 8 до 15. Абсолютного максимума достигает емкость у тех моделей, которые могут поднять в воздух 3-х или 4-баночный аккумулятор. Их полет продлится до 20 минут и более. При этом устройство также может питать камеру, подключенную к нему и не имеющую собственного аккумулятора.

Управление квадрокоптером

Управление квадрокоптером

Особых сложностей в работе с аппаратом не возникает, если это хорошо спроектированное устройство с продуманной системой обработки сигналов, большим количеством датчиков и системой стабилизации на основе многоосевого гироскопа. Чем больше у него осей, тем аккуратнее будет управление и послушнее устройство квадрокоптера. При этом степень сложности может заключаться и в опытности оператора, занимающегося его перемещением в пространстве. Для этого используется аппаратура, иногда с трансмиттером и собственным аккумулятором (или питающаяся от батареек).

Купить квадрокоптеры DJI вы можете в нашем магазине — бесплатная доставка по России и СНГ, хорошие цены!

Видео обзор квадрокоптеров

kvadrokopters.com

Из чего состоит квадрокоптер

Если вы решили собрать квадрокоптер своими руками, то вам необходимо знать из чего сегодня состоят эти мультироторные летающие машины.



И так, в первую очередь необходимо выбрать чертежи квадрокоптера подходящей модели – определиться с размером рамы, количеством моторов и их расположением, а также типом микропроцессорной системы контроллера полета квадрокоптера, которая будет определять набор датчиков, стабилизацию, отвечать за полет, а также обеспечивать дополнительные возможности аппарата. Выполнение всех этих задач зависит именно от правильного выбора платы.

Основательное продумывание деталей при выборе нужных технических характеристик квадрокоптера позволит в дальнейшем использовать его с максимальной эффективностью. Например, если аппарат приобретается для ведения аэрофотосъемки, то необходимо подобрать модель, способную удерживать в полете дополнительный вес аэрофотосъемочного комплекса.

К основным составляющим квадрокоптера относятся следующие детали.

• Рама

Рама является важной составной частью  этого летательного аппарата, поскольку обеспечивает надлежащий внешний вид, правильное распределение узлов и нагрузок, а также простоту проведения ремонтных работ.

Раму можно изготовить в домашних условиях при помощи подручных средств, или же приобрести в готовом виде и только собрать. На сегодняшний день в свободной продаже имеются самые разные виды рам. В целом она выглядит как перпендикулярно пересекающиеся рейки с пластиковой крестовиной посредине для крепления платы. На сегодня самый распространенный вариант рамы предполагает использование алюминиевых профилей и крестовины из текстолита. Если есть желание потратить по больше денег, то используются карбоновые трубы вместо алюминия. У некоторых видов квадрокоптеров рамы имеют усиленную портативность – они могут складываться и удобно переноситься.

• Плата-контроллер

Как уже говорилось раньше, эта вещь является предопределяющим условием работы аппарата, отвечает за его функциональность и в целом летные возможности. Невзирая на свою компактность (около 5 см х 5 см), у нее есть все необходимое для работы самодельного квадрокоптера.

При креплении платы-контроллера следует помнить, что она должна размещаться на одной линии с линией вращения винтов. Кроме того очень важно уберечь плату от вибрации при соприкосновении с рамой. Чем выше виброизоляция, тем стабильнее летает квадрокоптер, особенно в автоматических режимах. Не стоит забывать также и о защитной крышке, которая убережет плату от повреждений и пыли. Последней очень много при взлете и посадке.

• Моторы

Жестких требований при выборе моторов не существует – можно выбрать любой вариант с вращением 800-1200 об/вольт для 3S аккумулятора. Мощность электродвигателя зависит от предполагаемых размеров и назначения квадрокоптера.

Если вы собираете квадрокоптер для Drone Racing, то на него ставятся небольшие моторы с оборотами в 2200-2300, смотрите статью 10 моторов для Drone Racing для более подробного ознакомления с этими электродвигателями.

• Электронный регулятор оборотов двигателя

При выборе этой детали следует неукоснительно соблюдать некоторые правила:

- Выбирать самое маленькое время отклика (от него зависит точность управления при полете).

- Провести калибровку регуляторов до первого полета. Избегать наличия функции защиты от помех в условиях быстрых осцилляций газа от платы-контроллера (использование такого регулятора может привлечь к отключению аппарата в полете).

- Обратить внимание на возможность перепрошивки регулятора специальной коптеровской прошивкой или взять Afro регулятор (они уже прошитые).

• Пропеллеры

Для создания простейшего квадрокоптера понадобится два пропеллера, вращающихся влево, и два пропеллера вращающихся вправо. Таким образом, легко можно представить принцип их работы и возможность держать в воздухе устройство.

Пропеллеры должны быть узкими, с малым шагом винта. На практике устанавливают попарно пропеллеры разных цветов – таким образом можно будет идентифицировать переднюю и заднюю часть аппарата.

• Соединения

Ввиду наличия нескольких деталей, собранных на одной раме (пропеллеры и плата), становится проблемой правильно разложить и закрепить провода. Хорошим выходом из положения станет специальная плата из текстолита, которая имеет разведенные дрожки питания. Именно к ним можно припаять провода и подвести освещение.

О том, как соединить все это вместе смотрите статью - Соединение электроники квадрокоптера.

• Маркировка и навигация

Готовый квадрокоптер имеет правильную форму и четкую симметрию, потому нужно его каким-то образом маркировать, обозначив переднюю часть. Как писалось ранее, многие используют разноцветные пропеллеры или разноцветные светодиодные ленты.

Удобным способом маркировки может быть установка специального шара, а также правильное освещение - подсветку квадрокоптера, которая будет отчетливо видна в вечернее и ночное время. При свете дня переднюю часть можно легко различить и при помощи специальной раскраски.

• Разнообразные показатели

Для работы квадрокоптера понадобится довольно много датчиков, например, обязательно наличие трех гироскопов и акселерометров – это тот минимум, который обеспечит полет и отлаженное управление. Вместе с тем, на специализированных форумах можно найти множество советов о дополнительных возможностях и необходимых для этого датчиках. Также выбор будет зависеть и от задач, которые возложены на квадрокоптер.

Так, к примеру, для автоматического возврата при потере связи контроллер квадрокоптера должен иметь GPS антенну и преобразователь сигналов. Для четкого контроля высоты полета - бародатчик.

Стоит также отметить такую полезную деталь, как показатель заряда аккумулятора и датчики, позволяющие определить местонахождение аппарата в случае его потери. В качестве последнего может выступать установленный в квадрокоптер GPS треккер. В случае потери квадрокоптера с помощью него можно точку, где он приземлился при окончании батареи.

• Установка камеры

Принцип крепления камеры должен быть тщательно продуман. На малых моделях квадрокоптеров преимущество отдается обычной жесткой фиксации. Вместе с тем, в более сложных моделях камера крепится на подвесе, который гиростабилизирует съемочную камеру, а так же может управляться с пульта. Стабилизация видео делает съемку более качественной и резкие дерганья квадрокоптера не сказываются на записи видео.

В качестве камер для квадрокоптера отлично зарекомендовали себя экшенкамера SJ4000 и экшенкамера SJ4000. 

Похожие статьи:

Аксессуары квадрокоптеров → Регуляторы для самодельного квадрокоптера

Видеоподборки про RC моделизм → Сборка гоночного Дрона на формованной раме и регуляторе 4в1

Видеоподборки про RC моделизм → Сборка бешеного квадрокоптера!! 3дюйма 5S Lipo! (I)

Видеоподборки про RC моделизм → Хватит жечь дорогую электронику!!!

Квадрокоптер своими руками → Сборка миниквадрокоптера под FPV

Видеоподборки про RC моделизм → Делаем коннексолёт с регулятором 4-в-1

Аксессуары квадрокоптеров → Недорогой DC-DC конвертер

Квадрокоптер своими руками → Как соединить электронику квадрокоптера

quad-copter.ru