Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Computer Controls
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Budowa quadrocoptera (projekt szkolny)

21 Cze 2015 19:36 1875 11
  • Poziom 11  
    Witam.
    Jestem uczniem technikum mechatronicznego. Razem z kilkoma kolegami mamy zamiar zbudować quadrocopter na zasadzie szkoła jest, pieniądze są- bawimy się. :)
    Oczywiście dron ma promować szkołę itp. Wstępnie zajęliśmy się tematem, ale mamy wątpliwości co do wyboru drogi budowy. Nikt z nas niestety nie ma tak dużego doświadczenia jak niektórzy forumowicze i bardzo prosimy was o pomoc w ocenie "naszego pomysłu" na quadrocopter :)

    Komunikację mamy zamiar załatwić tym pilotem: http://cyber-fly.pl/pl/p/Aparatura-Turnigy-9X-V2-2.4-GHz-9-kanalowa-/3141

    Silniki tego typu : http://botland.com.pl/silniki-bezszczotkowe/2...ezszczotkowy-redox-brushless-bbl-2000900.html

    Ze sterownikami: http://botland.com.pl/sterowniki-silnikow-bez...szczotkowego-bldc-turnigy-multistar-30-a.html

    Akumulatorem: http://electropark.pl/standard/9048-pakiet-li-pol-redox-14-8v-3600mah-30c-t-plug.html

    Mózgiem chcielibyśmy zrobić: http://electropark.pl/kontrolery-quadrocopter...roskop-akcelerometr-barometr-magnetometr.html

    Wstępne oczekiwania od drona:
    Quadrocopter miałby za zadanie podnieść niewielką kamerę i nikogo nie uszkodzić.

    Bardzo prosimy o wskazówki :)
  • Computer Controls
  • Poziom 31  
    Czemu akurat taki wielki? Brakuje jakiejś ramy. Niewielką kamerę bez problemu podniesie mały 250. Przy okazji 250 są bardzo fajne w pilotażu i wytrzymałe.
  • Computer Controls
  • Poziom 11  
    Z rusztowaniem raczej nie powinno być problemu, ponieważ mechanicy z naszej szkoły lubią takie wyzwania, a nauczyciele ze sobą współpracują :)
    Chcemy zrobić większego drona, bo opiekun projektu tj. nasz nauczyciel mechatroniki wspominał coś o haku, którego chce do niego przyczepić i o kamerze termowizyjnej, która może trochę więcej ważyć :/ Ale ogólnie jeśli zamówimy te rzeczy to będziemy w stanie coś fajnego z tego zrobić?

    I dziękuję za odpowiedź! :)
  • Pomocny post
    Moderator Robotyka
    Zacznijcie od założeń i projektu.
    To nie jest magia, tylko inżynieria. Wszystko tu jest do policzenia.

    Założenie 1 - masa ładunku zabieranego + masa drona + zapas do 50 % (przeciążona konstrukcja lata źle). Z tego wynika wytrzymałość ramy i zapotrzebowanie na moc.


    Założenie 2 - rodzaj sterowania. Sterowanie samym dronem, ewentualnym mocowaniem ładunku (gimball) i jego położeniem, rodzaj czynności autonomicznych lub pół autonomicznych (np. powrót do punktu bazy po utracie sygnału sterującego), zakres telemetrii.

    Założenie 3 - sposób odbioru obrazu z kamery, tor video - różny od toru sterowania i telemetrii. Budowa i stopień skomplikowania bazy sterująco odbiorczej.


    Założenie 4 - Budżet i możliwości warsztatowe.
    Czy macie możliwość użycia np. ploterów CNC, czy możecie pracować z kompozytami itp.


    Zacznijcie od sprawdzenia masy i wymiarów średniej klasy kamer termowizyjnych - Te dane są dostępne w opisach modeli. Żebyście wiedzieli jakiej wielkości ładunek przewidzieć. Uznajcie to za 25% nominalnego obciążenia. 25% przeznaczcie na masę drona i jego pełne wyposażenie. Pozostałe 50% to zapas manewrowy.
    Uzyskany ciąg z silników musi wynieść właśnie te 50% na ładunek i masę własną + 50 % zapasu.
    Jeżeli kamera waży 4 kg, to dron powinien ważyć maksymalnie 4 kg, a ciąg silników sumaryczny powinien sięgać 16 kg (2 x 8kg).

    Podzielcie projekt na etapy i moduły. Jeden zespół lub osoba np. projektuje ramę. Inna mocowanie ładunku. Inna system napędowy i zasilanie. Kto inny zajmuje się sterowaniem. Kto inny systemem telemetrii i odbiorem danych. Kto inny projektuje elektronikę itd. Wszystko to trzeba koordynować.

    Następnie rozważcie konfigurację konstrukcji. Dlaczego akurat Quad? Macie nieść w przyszłości bardzo cenny ładunek. Kamery termowizyjne do tanich nie należą, a niektóre kosztuję tyle co całkiem przyzwoity samochód. Zatem - bezpieczeństwo ładunku powinno być priorytetem.

    Czy quad się nadaje? Otóż nie. Awaria jednego silnika, powoduje utratę zdolności do lotu. Bezpieczniejszą konfiguracją byłby hexakopter. Awaria jednego silnika nie powoduje jeszcze utraty zdolności do lotu. Minimum takiej konstrukcji, to lot na połowie silników - czyli 3. Zatem - może znieść więcej.

    Problem polega na tym, że trzeba tak przeliczyć moc i ciąg, by na tych trzech silnikach dron był w stanie bezpiecznie wylądować. Czyli co najmniej planowany udźwig + 10-20%.

    Z tym, że tu jest więcej silników, większa moc pobierana - zwiększą się koszty.

    Ostateczne zabezpieczenie to system ratunkowy - spadochron.

    Zastanówcie się nad konfiguracją.
    Potem zaplanujcie konstrukcję. Tu dobre są laminaty węglowe. Można zakupić gotowe płyty 2-3 mm grubości i wyciąć z nich elementy ramy.

    Elementy można zaprojektować na jakimś oprogramowaniu CAD lub podobnym. Np. Sketchup. Szkoły często dostają licencje studenckie na takie oprogramowanie. Można zaprojektować ramę jako model 3D, a następne przekonwertować elementy do postaci możliwej do wykorzystania przez ploter CNC albo do cięcia laserem. Co zapewni precyzję wykonania i pozwoli się nauczyć czegoś ciekawego.

    Dopiero jak macie ramę, założony ładunek i udźwig - dobieracie silniki. Dzielicie po prostu potrzebny ciąg, przez ilość silników - wychodzi minimalny ciąg jednego silnika. Szukać teraz silnika, który daje taki ciąg przy najmniejszym obciążeniu. Jeżeli np. macie silnik, który daje taki ciąg przy danym śmigle i pobiera 100 W, a drugi pobiera 120 W, to bierzecie ten mniejszy - po prostu większy pobór mocy na jednym silniku mnoży się przez ich ilość. I robią się duże różnice.

    Mając silniki i śmigła (potrzebne są jak najwolniejsze silniki i jak największe śmigła - to daje ciąg i udźwig) wiecie jakie mają być regulatory i jakie akumulatory. Znając prądy, dobierzecie zasilanie i zbiorczy manager zasilania.

    Zasilanie trzeba rozbić na kilka grup niezależnych.
    1 - Zasilanie napędów
    2 - zasilanie sterowania
    3 - Zasilanie elektroniki dodatkowej i telemetrii (także nadawanie obrazu i danych)
    4 - Zasilanie systemów bezpieczęństwa.
    Każdy z systemów powinien być niezależny (np. osobny pakiet) od reszty.
    Żeby w razie awarii zasilania, padło jak najmniej systemów.

    Cały czas trzeba pilnować wagi.

    Rama powinna mieć konstrukcję piętrową. Najniższe piętro to mocowanie ładunku. Wyżej akumulatory, wyżej ciężka elektronika, wyżej lekka. Najwyżej, ewentualny system ratunkowy.
    Rama powinna posiadać podwozie, na tyle wysokie i mocne, by objąć ładunek, umożliwiając mu ewentualny ruch i nie uszkodzić go przy lądowaniu.

    Jeżeli ładunkiem ma być kamera i to droga, to mocowałbym ją na gimballu trójosiowym, ze stabilizacją.
  • Poziom 11  
    Bardzo dziękujemy za wskazówki.
    Brakowało nam właśnie takiej bazy.
    Postaramy się skorzystać z każdego zdania :)
  • Poziom 11  
    Witam ponownie po przerwie na douczanie:)

    Sporo internetu przeczesaliśmy w poszukiwaniu podpowiedzi, ale wiadomo, że praktyka przynosi nieoczekiwane efekty
    Dlatego zanim zaczniemy myśleć o zamawianiu części chcialibyśmy poddać "nasz pomysł" ocenie.
    Wybraliśmy dla drona o przewidywanej wadze 3-3,5 kg:

    -aparature Turnigy 9X:
    http://cyber-fly.pl/pl/p/Aparatura-Turnigy-9X-V2-2.4GHz9-kanalowa-/3141
    -FC CC3D
    http://abc-rc.pl/Open-Pilot-CC3D
    -4x Silnik 131g/KV650 EMAX silniki MT3515PLUS
    http://www.modelmotor.pl/silnik-131g-kv650-emax-mt3515plus.html
    -śmigła Carbon 15x5,5R CF - pusher - węglowe
    http://abc-rc.pl/1555R-carbon
    -ESC EMAX BLHeli 40A - 2-6S - regulator do dronów i multicopterów
    http://abc-rc.pl/Emax-ESC-BLHeli-40A
    -akumulator 5000mAh 14,8V 40C Haiyin
    http://cyber-fly.pl/pl/p/5000mAh-14%2C8V-40C-Haiyin/5435
    - a za ramę mam zamiar zabrać się sam o wielkości do pół metra Smile


    Wklejamy przykład z ecalc demo wyników dla podobnej konfiguracji, bo nie znaleźliśmy tam wszystkich elementów https://drive.google.com/file/d/0B7jPP-tkeUBIbEJZWEVONXM5bzQ/view

    Dziękujemy za zainteresowanie naszym problemem :)
  • Pomocny post
    Moderator Robotyka
    Zasilanie trochę słabe.
    Wychodzi, że przy tych silnikach, na pełnym obciążeniu, polata ok. 30 sekund z jednego akumulatora. Potrzeba 135 Ah na godzinę lotu (33 A * 4 * 1 h= ok. 132 Ah).
    Akumulator ma tylko 5 Ah. Choć zniesie prąd rozładowania, to ma po prostu za mało ładunku by oddawać go przez długi czas.

    Żeby polatać 10 minut potrzebujecie ok. 4-5 sztuk takich pakietów (135/6 = 22 Ah.), pracujących równolegle. Co wymaga już jakiegoś managera zasilania i kontroli pracy pakietów. Do tego koszt wyjdzie ok. 1400-1700 zł, plus blisko 2,5-3 kg masy. I to dla 10 minut latania.

    W ramach projektu, sugerowałbym zakup 1 zestawu: silnik + regulator, oraz pakietów nieco mniejszych i tańszych, po 1 sztuce - 4 cele i 6 cel. Do tego kilka śmigieł o różnych rozmiarach i wagę kuchenną.

    Zmontować malutką hamownię i sprawdzić silniki przy różnych poziomach napięcia zasilania i z różnymi śmigłami. Mierzyć napięcia zasilania silnika, pobierany z pakietu prąd (zasilanie silnika z regulatora jest impulsowe i może przekłamywać) oraz czas. I wybrać wtedy optymalny zestaw.

    Pierwsze co się nasuwa, to zwiększenie napięcia. Zmniejszy to pobór prądu.
    Idźcie raczej w pojemność pakietu, a nie jego wytrzymałość prądową.

    W ogóle radzę spojrzeć na zasoby sklepu Hobby King. To jeden z najlepszych sklepów modelarskich na świecie. Znajdziecie tam rzeczy, których próżno szukać w niestety mocno ograniczonej ofercie polskich sklepów.

    Np. dwa takie akumulatory + dwa zapasowe.
    http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__74...pacity_6S_12000mAh_Multi_Rotor_Lipo_Pack.html

    Cena dobra wydajność blisko 120 A na pakiet, co przy dwóch da ok. 240 A.
    24 Ah, co pozwoli na 10 minutowy lot, na pełnym gazie, a w praktyce może nawet ok. pół godziny. A to już pozwoliłoby naładować drugi komplet.
    No niestety, 4 kg do zabrania wtedy. Jeżeli przewidujecie jednak masę do lotu na poziomie 3 kg, to ciąg silników powinien być ok. 6 kg, co daje ciąg 1,5 kg na silnik. A to można załatwić mniejszymi i mniej prądożernymi silnikami. Te co wybraliście dają niemal dwa razy więcej ciągu. Potrzebne są wam takie potężne silniki?

    Co więcej, ze względów finansowych i fiskalnych, Szkoła może żądać zakupu w polskim sklepie na fakturę, a HK ma przedstawicieli w Polsce, u których można zamawiać produkty z HK. np. modelarnia.pl
    Nawet jak nie mają czegoś w stałej ofercie, to sprowadzą.

    Musicie sobie wyrobić nawyk myślenia o wadze podzespołów.
    Jeżeli macie planowany ciąg jednego silnika, to musicie przejrzeć ofertę rynkową i wybrać z tej oferty takie, które są najlżejsze. Może jakaś inna firma produkuje silnik lżejszy o np. 20 gram? To już 80 deko mniej. Tak samo cała reszta.
    Może jest regulator, który wytrzyma pobór rzędu 40 A, a będzie lżejszy?

    Po drugie, starajcie się minimalizować wymagany efekt - potrzeba dużo prądu? To wyższe napięcie - moc ta sama, prąd mniejszy.
    Potrzebny ciąg? Może wystarczy zmiana śmigła - swoją drogą, deczko przekroczyliście zalecane parametry śmigła dla wybranego silnika. 1,5 cala skoku więcej, to sporo. Silnik może przekroczyć parametry zasilania.

    Dlatego przed montażem silników, radzę zrobić wspomnianą hamownię i wypróbować kilka konfiguracji różnych napędów.
  • Poziom 11  
    Bardzo Panu dziękujemy! :) Faktycznie nie przemyśleliśmy tego najlepiej. Znowu postaramy się wykorzystać Pańskie wskazówki i damy znać na forum, jakie przyniosło to skutki :)
    Jeszcze raz- dziękujemy :)
  • Poziom 11  
    Witamy ponownie :)
    Po dłuższej przerwie, uzgadniając potrzeby ciągu i patrząc na quadrocopter bardziej od strony liczb uzgodniliśmy, że przypuszczalna masa samego drona będzie wynosiła ok. 2,5 kg. Jednak chcemy w przyszłości doczepić pod niego od czasu do czasu ładunek o wadze 0,5 kg.
    Eksperymenty z "hamownią" na pewno będą pomocne, bo mamy zamiar kupić kilka zestawów śmigieł, więc można zrobić jakiś mały pokaz na lekcji :)
    Prosimy jednak o dalszą pomoc w ocenie zestawu częsci :)

    -aparatura Turnigy 9X:
    http://cyber-fly.pl/pl/p/Aparatura-Turnigy-9X-V2-2.4GHz9-kanalowa-/3141
    -FC CC3D
    http://abc-rc.pl/Open-Pilot-CC3D
    - 4x Silnik EMAX MT4114-340kv
    http://radio-modele.pl/silnik-emax-mt4114-340kv-do-multicopterow,567,25850.html
    - akumulator Turnigy 5000mAh 6S 20C Lipo Pack(2 szt., ale tylko z jedną będzie latał)
    http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__9176__Turnigy_5000mAh_6S_20C_Lipo_Pack.html
    -4x ESC EMAX BLHeli 30A OPTO - 2-6S - regulator do dronów i multicopterów
    http://abc-rc.pl/Emax-ESC-BLHeli-30A-opto
    -4x śmigło (nie podajemy dokładnie, bo będzie kilka zestwów :) )
    -konstrukcję planujemy zrobić w szkole

    Bardzo dziękujemy za dotychczasową pomoc i bardzo prosimy o kolejne wskazówki :)
    Pozdrawiamy
  • Pomocny post
    Moderator Robotyka
    Tym razem już trochę lepiej.
    Na tym zestawie ma już szansę poprawnie pracować.
    Myślę, że spokojnie możecie szykować platformę i ramę pod montaż tego wyposażenia.
  • Poziom 11  
    Bardzo Panu dziękujemy za opiekę nad projektem! :) Na pewno nie zbudujemy tego szybko, ale postaramy się wstawić tu zdjęcia efektów :) Bardzo dziękujemy!
  • Poziom 11  
    I jeszcze tylko małe pytanko :) Przepraszam, ale wolimy się upewnić. Jeśli wrócimy do:
    -4x Silnik 131g/KV650 EMAX silniki MT3515PLUS
    http://www.modelmotor.pl/silnik-131g-kv650-emax-mt3515plus.html
    to nic nie powinno się stać? Nie wykorzystamy po prostu całej ich mocy, utrzymując wagę drona poniżej 3 kg. Pytamy, bo są w sumie 160 zł tańsze i lepiej dostępne...
    Pozdrawiamy i dziękujemy za dotychczasową pomoc :)