Επιλογή Κομματιών

Οι κατασκευές με πολλούς ρότορες έχουν γίνει πολύ δημοφιλείς την εποχή που διανύουμε. Είναι πραγματικά εκπληκτικό το συναίσθημα να τα βλέπεις να πετούν εντούτοις η κατασκευή τους από το μηδέν στο σπίτι είναι αρκετά δύσκολο εγχείρημα. Εάν σκέφτεστε να φτιάξετε ένα τετρακόπτερο τότε αυτός ο οδηγός πιστεύω ότι θα σας βοηθήσει αρκετά. Θα προσπαθήσω να σας δώσω όσο το δυνατόν περισσότερες πληροφορίες μπορώ. Αυτές προέρχονται από προσωπική εμπειρία αλλά και από χρόνο που αφιέρωσα ψάχνοντας στο google και διαβάζοντας – ρωτώντας στα σχετικά forum.

Σε αυτό το σημείο θα προσπαθήσω να γράψω κάποιες βασικές οδηγίες για το πώς θα κάνετε το σωστό συνδυασμό μοτέρ – έλικα, μπαταρίας, esc κλπ. Αν το όλο εγχείρημα σας είναι ένα προτζεκτ για το σχολείο ή το πανεπιστήμιο πρέπει να είστε σίγουροι ότι διαθέτετε αρκετό χρόνο για δοκιμές και διορθωτικές κινήσεις.  Οι ΚΚ boards είναι γνωστές για την ευκολία τους στη χρήση και την λειτουργικότητά τους αλλά ακόμα και σε αυτή την περίπτωση χρειάζεται χρόνος για τη βέλτιστη ρύθμιση των μοτέρ.

Θέλω να σας προειδοποιήσω να μην πάρετε αψήφιστα το θέμα των multirotor είναι θηρία και μπορούν να καταστρέψουν την μέρα σας σε δευτερόλεπτα. Έτσι λοιπόν πρέπει να είστε πολύ προσεκτικοί όταν τα δοκιμάζεται.

Το βασικό ερώτημα που ταλαιπωρεί τον κάθε αρχάριο είναι: Από πού ξεκινάω και πως θα επιλέξω τα σωστά κομμάτια για το τετρακόπτερο;

Θα προσπαθήσω  να σας τα εξηγήσω όλα βήμα βήμα.

ΣΚΟΠΟΣ

Πριν ξεκινήσετε να  αγοράζετε κομμάτια πρέπει να έχετε καταλήξει στον σκοπό για τον οποίον θέλετε να φτιάξετε το τετρακόπτερο. Συνήθως τα χρησιμοποιούμε για πτήση ΄΄αναψυχής΄΄, για αεροφωτογραφίες (AP Aerial Photography), λήψη βίντεο (FPV First Person View) καθώς και για μεταφορά αντικειμένων.

Σε αυτό το κείμενο θα ασχοληθούμε με την κατασκευή τηλεκατευθυνόμενων με πολλούς ρότορες  για αρχάριους τα οποία θα μπορούν να σηκώσουν 200-300 γραμμάρια φορτίο.
ΤΥΠΟΣ, ΜΕΓΕΘΟΣ ΚΑΙ ΒΑΡΟΣ

Υπάρχουν πολλοί τύποι multirotor τη σημερινή εποχή. Μερικά από αυτά είναι  Monocopter, Twincopter, Tricopter, Quadcopter, Y-6, Hexacopter, X-8, Octocopter. Όσο λιγότεροι όμως ρότορες τόσο περισσότερη ακρίβεια χρειάζεται για να συναρμολογήσεις. Για αυτό και οι λάτρεις του FPV προτιμούν τα εξακόπτερα και αυτό γιατί αν ένας ρότορας βγεί εκτός λειτουργίας μπορούν να το προσγειώσουν με ασφάλεια.
Αλλά περισσότεροι ρότορες σημαίνει ότι πρέπει να επενδύσουμε και περισσότερα χρήματα. Σαν αρχάριος το καλύτερο πιστεύω είναι να ξεκινήσει κάποιος με τετρακόπτερο. Το Quadcopter έχει 2 flight configurations, X config and + config. Στο  πρώτο 2 βραχίονες κοιτάζουν μπροστά ενώ στο δεύτερο μόνο ένας βραχίονας κοιτάζει μπροστά. Τα μικρά και ελαφριά τετρακόπτερα  μπορούν να κάνουν καλύτερα ακροβατικά ενώ τα μεγαλύτερα μπορούν να σηκώσουν μεγάλα φορτία όπως κάμερες με βάσεις καθώς και εξοπλισμό FPV. Στην δική μας περίπτωση θα προσπαθήσουμε να φτιάξουμε ένα μεσαίου μεγέθους τετρακόπτερο και 1000-1100 γραμμάρια συνολικό βάρος (AUW All Up Weight). Το συνολικό βάρος περιλαμβάνει τις μπαταρίες και γενικά ‘ότι θα χρησιμοποιήσουμε για την κατασκευή του.

Πρέπει να έχουμε κατά νου ότι το βάρος του τηλεκατευθυνόμενου πρέπει να είναι το μισό από την συνολική ώθηση (total thrust)..
Total Thrust = 2x AUW
Δηλαδή για να σηκωθεί ένα τετρακόπτερο που ζυγίζει 1000 γραμμάρια θα χρειαστούμε 2000 γραμμάρια ώθησης. Περισσότερες πληροφορίες για την ώθηση θα δούμε αργότερα.

Πλαίσιο

Ένα από τα σημαντικότερα κομμάτια του τετρακόπτερου είναι το πλαίσιο γιατί πάνω σε αυτό τοποθετούνται οι ρότορες και όλα τα ηλεκτρονικά και απορροφά τους κραδασμούς. Πρέπει να είστε πολύ προσεκτικοί όταν το
συναρμολογείτε. Μπορούμε να βρούμε στο εμπόριο ή να κατασκευάσουμε βραχίονες από διάφορα  υλικά όπως CF, PVC, αλουμίνιο ή ξύλο ακόμα και ανθρακονήματα πάνω από όλα όμως πρέπει να είμαστε σίγουροι ότι το υλικό που επιλέξαμε αντέχει σε ΄΄ανώμαλες΄΄ προσγειώσεις. Το βάρος του πλαισίου θα είναι περίπου 200-250 γραμμάρια

Κεντρική Μονάδα (Flight Controller)

Στο εμπόριο υπάρχουν πολλών εταιρειών. Μερικές από αυτές είναι KK, MultiWii, Ardupilot, Naza, Naze, Rabbit, WKM και πολλές άλλες. Οι πιο προχωρημένες έχουν περισσότερες δυνατότητες, περισσότερους αισθητήρες αλλά κοστίζουν και περισσότερο. Αν είσαι λοιπόν τελείως αρχάριος θα πρέπει να αρχίσεις με γυροσκόπιο μόνο. Μια τέτοια κεντρική μονάδα είναι της Hobby king η οποία να και έχει γυροσκοπικό αισθητήρα μόνο είναι η καλύτερη για έναν αρχάριο ώστε να μάθει και να καταλάβει την επιστήμη γύρω από τα τετρακόπτερα. Εμείς θα χρησιμοποιήσουμε μια κεντρική μονάδα της Hobby king. Μπορείτε να προμηθευτείτε πχ την V2.1. Είναι φθηνή αξιόπιστη και διαθέσιμη σε πολλά καταστήματα. Σε γενικές γραμμές δεν θα σας ρημάξει την τσέπη. Σε περίπτωση που την καταστρέψετε λόγω ατυχήματος μπορείτε να αγοράσετε μια άλλη και επίσης υπάρχουν στο διαδίκτυο πολλά video τα οποία περιγράφουν πώς να την χρησιμοποιήσετε.

Μοτέρ

Ένα από τα σημαντικότερα κομμάτια των τηλεκατευθυνόμενων με πολλά μοτέρ είναι το ίδιο το μοτέρ. Είναι κομμάτι της ισχύος του συστήματος. Όντως η συνολική ισχύ του συστήματος εξαρτάται από την επιλογή των μοτέρ για αυτό πρέπει να είστε πολύ προσεκτικοί κατά την επιλογή αυτών.
Χρησιμοποιούμε Brushless μοτέρ για τα multirotors. Τα  Brushless μοτέρ έρχονται με μερικές σημαντικές προδιαγραφές. Μπορείτε να δείτε αυτές τις προδιαγραφές στην σελίδα του κατασκευαστή ή του προμηθευτή. Έτσι η δουλεία μας γίνεται ακόμα πιο εύκολη. Για την επιλογή των μοτέρ μερικές σημαντικές προδιαγραφές είναι:

kV
Max current(A)
Shaft dia
Thrust
Weight
Lipo(3S-4S)

Προτεινόμενες προπέλες

Για εφαρμογές με πολλούς ρότορες 600-1200kV μοτέρ είναι καλή επιλογή. Κάτω από 600kv ακόμα καλύτερα. Χαμηλό kv σημαίνει ότι μπορεί να πάρει μεγαλύτερες προπέλες. Μεγάλες προπέλες σημαίνει ότι μπορεί να διώξει περισσότερο αέρα οπότε έχουμε μεγαλύτερη ώθηση.
kV = RPM/V
Εάν έχουμε μοτέρ 600kV και μπαταρία 3S οι στροφές   του μοτέρ χωρίς φορτίο θα είναι 600 x 11.1(3S battery) = 6660 RPM

Η βαθμονόμηση του μέγιστου ρεύματος είναι ένας ακόμα σημαντικός παράγοντας όταν επιλέγουμε το σωστό μοτέρ. Η επιλογή ESC (electronic speed controller ) και της μπαταρίας εξαρτώνται από αυτή την τιμή (θα το δούμε αργότερα). Σε αυτό το σημείο θα μιλήσουμε για την ώθηση. Τις περισσότερες φορές θα δείτε την τιμή της ώθησης που ένα μοτέρ μπορεί να παράγει  με προτεινόμενες προπέλες σε ένα website. Εάν θυμάστε μάθαμε ότι για να σηκώσει 1000 γραμμάρια το τετρακόπτερο χρειάζεται συνολικά 2000 γραμμάρια ώθησης. Ένα τετρακόπτερο έχει 4 μοτέρ οπότε κάθε ένα από αυτά θα πρέπει να παράγει  τουλάχιστον 500 γραμμάρια ώθηση για να καλύψει τις ανάγκες μας.

4 μοτέρ x 500 γραμμάρια ώθηση = 2000 γραμμάρια ώθησης.
Ένα ακόμα σημείο είναι τα Watt.
Watt = V(Voltage) x I (Ampere)
Περισσότερα  Watt περισσότερη ισχύ είναι κάτι που πρέπει να έχουμε στο μυαλό μας όταν επιλέγουμε μοτέρ. so you should also consider that while selecting motor.

Άλλα όταν έρθει η ώρα να επιλέξουμε μοτέρ θα παρατηρήσουμε ότι υπάρχουν πολλές επιλογές διαθέσιμες και είναι πραγματικά λίγο πονοκέφαλος, οπότε ποιό είναι το καλύτερο για την εφαρμογή που το θέλουμε; Λοιπόν θα πρέπει να έχουμε υπόψη και κάποια άλλα πράγματα εκτός από τις τεχνικές προδιαγραφές. Μερικά από αυτά είναι:

Η βάση του μοτέρ: Είναι ένας ακόμα σημαντικός παράγοντας που θα πρέπει να έχουμε στο μυαλό μας όταν επιλέγουμε μοτέρ. Η βάση του μοτέρ δέχεται μεγάλες πιέσεις ειδικά όσο μεγαλύτερες προπέλες χρησιμοποιούμε και αν το μοτέρ δεν είναι σωστά τοποθετημένο υπάρχει περίπτωση να βγει κατα τη διάρκεια της πτήσης και είμαι σίγουρος ότι κάτι τέτοιο δεν θέλουμε να μας συμβεί. Πρέπει λοιπόν το μοτέρ που θα αγοράσουμε να έχει καλή βάση για να μπορεί να κρατάει το μοτέρ κάτω από πολύ πίεση και επίσης να μπορεί να τοποθετηθεί εύκολα στον σκελετό.

Εντούτοις πρέπει πάντα πριν από κάθε πτήση να ελέγχουμε όλες τις συνδέσεις και τις βίδες ότι είναι σωστά τοποθετημένες. Αγοράστε ένα μοτέρ για ανταλλακτικό. Πιστεύω ότι κάλυψα αρκετά το θέμα επιλογής του μοτέρ.

Προπέλες

Πάντα παραμελούμε αυτά τα πλαστικά κομτάκια. Μόνο και μόνο επειδή είναι φθηνά? Ποιός ξέρει μπορεί 🙂 !!! Αλλά στις εφαρμογές με πολλά μοτέρ η συνεισφορά των προπελών είναι αξιοσημείωτη. Οι προδιαγραφές τους γίνονται εύκολα κατανοητές και είναι η διάμετρος και   το ύψος της κατακόρυφης κίνησης (pitch). Γενικά βλέπουμε προπέλες με τις παρακάτω προδιαγραφές :
7×3.5
8×4.5
9×5
10×3.8
10×4.5
10×6
11×4.7
12×3.8

Η πρώτη τιμή είναι η διάμετρος του έλικα και η δεύτερη τιμή είναι το ύψος της κίνησης. Και οι δύο τιμές είναι σε ιντσες.

Διάμετρος: Εικονικός κύκλος που δημιουργεί ο έλικας.
Pitch: Το ύψος σε κάθε περιστροφή.

όπως είδαμε παραπάνω τα μοτέρ μας δουλεύουν στις 6660 στροφές χωρίς φορτίο. Όταν όμως βάλουμε τους έλικες  οι στροφές θα μειωθούν. Σε αυτό το σημείο θα δώσουμε παράδειγμα δύο διαφορετικών τύπων έλικα 10×3.8 και 10×6. Όταν τοποθετήσουμε έλικα με διάμετρο 10 ίντσες θα μειωθεί στις 3600 στροφές το λεπτό. 60 περιστροφές το δευτερόλεπτο. Ο πρώτος έλικας έχει 3.8 ίντσες pitch. Αυτό σημαίνει ότι σε κάθε περιστροφή θα κινείται 3.8 ίντσες. Έτσι 60 x 3.8=228 ίντσες/δευτερόλεπτο=5.7μέτρα/δευτερόλεπτο.

Για τον δεύτερο έλικα ο οποίος έχει 6 ίντσες pitch είναι:

60 x 6=360=9.1 μέτρα το δευτερόλεπτο

Μπορούμε να πούμε ότι εάν έχουμε έλικα 10×3.8 το τετρακόπτερο θα ανεβαίνει στον αέρα με 5.7 μέτρα το δευτερόλεπτο ενώ με έλικα 10×6 με 9.1 μ/δ. Μεγαλύτερη διάμετρος έλικας παράγει περισσότερη ώθηση. Ποιές λοιπόν προπέλες είναι κατάλληλες για multirotor;

Σε γενικές γραμμές στα χαρακτηριστικά του μοτέρ που θα επιλέξουμε θα αναγράφονται και τα χαρακτηριστικά για τους έλικες. Για αρχή μην ξεχάσετε να αγοράσετε 1-2 ζευγάρια περίσσευμα. Τι γίνεται όμως αν οι τιμές του έλικα δεν αναγράφονται στα αναγράφονται στα spec του μοτέρ? Πρέπει να έχουμε στο νου μας ότι μοτέρ με λιγότερα  kVμπορούν να πάρουν μεγαλύτερους έλικες.  Για multirotor εφαρμογές θα προτιμήσουμε έλικες με χαμηλό pitch  εάν θέλουμε μεγαλύτερη σταθερότητα και λιγότερες δονήσεις
ESC(Electronic Speed Controller)
Ο ESC τροφοδοτεί από την μπαταρία με ισχύ τα μοτέρ η οποία δεν έχει την ίδια τιμή αλλά εξαρτάται από το εισερχόμενο σήμα. Ο ESC έχει επίσης BEC(Battery Eliminated Circuit). BEC δεν είναι τίποτα άλλο από 5V έξοδο από τον ESC η οποία δίνει τροφοδοσία στον δέκτη, σε μηχανισμό  servomotor(για βάση κάμερας)  και στον  FC(flight controller). Αλλά πως θα επιλέξουμε τον σωστό  ESC για το τετρακοπτερό μας; Λοιπόν πραγματικά  είναι πολύ απλό. Το μόνο που πρέπει να έχετε κατά νου ότι η βαθμονόμηση αμπέρ του ESC πρέπει να είναι μεγαλύτερη από τα μέγιστα αμπέρ του μοτέρ. Για παράδειγμα το μοτέρ που επιλέξαμε χρειάζεται μέγιστο 15 αμπέρ έτσι ο  ESC πρέπει να έχει ένδειξη μεγαλύτερη από 15 αμπέρ . Ας πούμε 18-20 αμπέρ. Ακόμα είστε μπερδεμένοι με την επιλογή ESC; Ένας απλός κανόνας είναι ότι τα αμπέρ του ESC πρέπει να είναι 1,2 – 1,5 φορές περισσότερα από αυτά του μοτέρ. Το καλύτερο είναι να αγοράζουμε ποιοτικά  ESCs  να διαβάζουμε σχόλια χρηστών και πάντα να αγοράζουμε ένα παραπάνω για ανταλλακτικό.

ΜΠΑΤΑΡΙΑ

Αυτό το μικρό τερατάκι χρειάζεται ποιοτικό φαγητό. Αν δεν το ταΐσουμε δεν θα πετάξουμε. Πως λοιπόν θα επιλέξουμε μπαταρία για το τετρακόπτερό μας; Σε αυτό το σημείο προτεραιότητα έχει η ένδειξη των αμπέρ του μοτέρ. Εάν θυμάστε το μοτέρ μας τραβάει 15 αμπέρ. Έχουμε τετρακόπτερο οπότε τέσσερα μοτέρ, άρα όλα τα μοτέρ θα τραβούν

4 x 15amp = 60Amp.

Τώρα θα εξηγήσω τα τεχνικά χαρακτηριστικά μιας μπαταρίας. Αυτά αναγράφονται πάνω στην μπαταρία αλλά κai σε όλα τα site  πώλησης επίσης.
mAh

C discharge rating (χρόνος εκφόρτησης)
2S, 3S or 4S.

mAh:
1000mA = 1A
Μπορούμε να τα mAh της μπαταρίας με το ρεζερβουάρ καυσίμου του αυτοκινήτου μας. Μεγαλύτερο ρεζερβουάρ περισσότερη βενζίνη περισσότερος χρόνος οδήγησης. Ακριβώς το ίδιο συμβαίνει και με τα mAh  της μπαταρίας όσο περισσότερα τόσο μεγαλύτερος ο χρόνος πτήσης.
1S, 2S, 3S & 4S
1S = 1 cell of 3.7V
2S = 2 cells in parallel x 3.7V = 7.4V
3S = 3 cells x 3.7V = 11.1V
4S = 4 cells x 3.7V = 14.8V
4S σημαίνει περισσότερη ισχύ απο  3S.Έχουμε αναφέρει πιο πρίν ότι

Watt = V x I

Το μοτέρ μας τραβάει  15A.
Σε 3S battery 11.1 x 15 = 166.5 Watt
Σε 4S battery 14.8 x 15 = 222 Watt
πρέπει να είμαστε σίγουροι ότι τα μοτέρ μας είναι ικανά να χειριστούν 4S.
Σε γενικές γραμμές προτιμούμε μπαταρίες  3S μόνο.

Γνωρίζουμε ότι χρειαζόμαστε το λιγότερο 60A ρεύμα. Θα δώσω ένα παράδειγμα με δύο μπαταρίες.
2200mAh 25C
2200mAh 40C
Ποιά είναι η καλύτερη επιλογή; Για να δούμε:
2200mAh = 2.2A
2.2 x 25C = 55A
2.2 x 40C = 88A
Χρειαζόμαστε το λιγότερο  60A έτσι 2200mAh 40C  είναι η καλύτερη επιλογή για εμάς.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *