آموزش ساخت کوادکوپتر
قسمت اول
کوادکوپتر که به آن مولتی روتور,کواد روتور,مولتی کوپتر و ربات عمود پرواز می گویند دارای 4 موتور (ملخ) بوده که هر دو موتور مخالف جهت هم حرکت می کنند.
کوادکوپتربه صورت عمودی پرواز می کند, جا به شدن این وسیله پرنده به وسیله تغییر در دور موتور های آن و در نتیجه تغییر در گشتاور نیرو آن بوده و به این روش ارتفاع آن کم و زیاد شده و موقعیت آن تغییر می کند.
کوادکوپتر ها بر اساس نوع بدنه و همچنین حالت دماغه بدنه به دو نوع x ( ایکس) و + (پلاس) تقسیم می شوند.
کوادکوپتر ها به دلیل داشتن 4 موتور دارای پایداری بالایی هستند , این 4 موتور و پایداری ربات عمود پرواز باعث شده تا این پرنده بتواند در کلیه جهات حرکت کرده و از قدرت مانور بالایی بهره ببرد. پایداری بالای این پرنده باعث شده تا کنترل بسیار ساده تری نسبت به سایر پرنده های مدل نظیر هلیکوپتر و هواپیما و... داشته باشد.
ربات های عمود پرواز علی رقم ظاهر ساده ای که دارند طراحی نسبتا پیچیده ای را می طلبند. بنابراین تصمیم گرفتیم از قسمت طراحی مدارات و قسمت های الکترونیکی آن گذر کنیم و به آموزش گام به گام ساخت آن با لوازم آماده بپردازیم. چراکه ساخت و طراحی این مدارات , مشکل و پیچیده بوده و همچنین گران تر و با سطح بازده کمتر از نمونه های موجود در بازار برای مصرف کننده در می آید.
در قسمت بعدی به قطعات مورد نیاز برای سخت کوادکوپتر اشاره می کنیم و توضیح مختصری راجع به هر یک قرار می دهیم.
آموزش ساخت کوادکوپتر
قسمت دوم
لوازمی که برای ساخت یک کوادکوپتر کاملا ساده احتیاج است به شرح زیر است:
فریم یا بدنه کوادکوپتر:
فریم یا بدنه اسکلت ربات پرنده بوده که می تواند از جنس های مختلفی ساخته شده باشد. اکثر بدنه ها از آلومنیوم , پلاستیک سخت و فیبر کربن ساخته شده اند. بهترین و حرفه ای ترین بدنه های کوادکوپتر از جنس فیبر کربن بوده که نسبت به سایر مدل های بدنه از قیمت بالایی برخوردار است بدنه با فیبر کربن در عین استحکام بالا از وزن کمی برخوردار است , وزن و استحکام بدنه دو پارامتر بسیار مهم در انتخاب بدنه مولتی کوپتر هاست , بین دو نمومه دیگر بدنه کوادکوپتر یعنی آلومنیوم و پلاستیک سخت نوع آلومنیوم دارای وزن کمتری بوده اما بزرگترین عیب بدنه های آلومنیوم آن است که در صورتی که بدنه در اثر سقوط ضربه ببیند امکان کج شدن بازوها وجود دارد.عیب بدنه های پلاستیکی وزن بالا نسبت به آلومنیوم بوده اما بدنه های پلاستیکی دارای استحکام بیشتری نسبت به بدنه های آلومنیومی است.
نمونه یک بدنه آلومنیوم:
نمونه یک بدنه پلاستیکی:
نمونه یک بدنه کربن:
موتور براشلس:
موتور براشلس چیست؟
موتور براشلس یا موتور های بدون جاروبک یا بدون برس موتور هایی هستند با دور بسیار بالا در حدود 11 تا 18 هزار دور بر دقیقه که راه اندازی این موتور ها به سادگی موتور های dc معمولی نیست, موتور های براشلس اساسا دارای سه سیم هستند , موتور های براشلس را تا حدودی می توان به موتور های سه فاز تشبیه کرد چرا که برای راه اندازی به سه پالس برای راه اندازی احتیاج دارند. موتورهای براشلس مصرف انرژی بسیار بالایی دارند به گونه ای که یک مدل موتور براشلس که اندازه موتور سشوار است ممکن است به تنهایی 20 آمپر جریان کشی داشته باشد.
اسپید کنترل یا درایور موتور براشلس چیست؟
همانگونه که گفتیم راه اندازی موتور های براشلس به سادگی سایر موتور های dc نبوده و پیچیدگی های خاص خود را دارد اما اسپید کنترل ها وظیفه راه اندازی موتور ها را داشته و عملا این پیچیدگی را از شانه ما بر می دارند. اسپید کنترل ها دارای سه دسته سیم هستند, دسته اول سیم های تغذیه که باید مستقیما به باتری وصل شوندو دسته دوم سیم های خروجی پالس که باید به سه سیم موتور براشلس متصل شوند.دسته سوم سیم های ورودی سیگنال هستند که به فلایت کنترل متصل می شوند.
فلایت کنترل:
فلایت کنترل چیست؟
همانگونه که از اسمش پیداست مداری است که وظیفه کنترل , تعادل و پایداری پرنده را بر عهده دارد. ساده ترین مدارهای فلایت کنترل عمدتا دارای ژیروسکوپ , شتاب سنج , بارومتر (فشار سنج) , قطب نما و ... هستند. در نمونه های پیشرفته تر فلایت کنترل ها ماژول های gps هم استفاده می شود.
ژیروسکوپ چیست؟
ژیروسکوپ وسیلهای برای اندازه‌گیری و یا حفظ جهت میباشد که از اصل بقای تکانه زاویه ای استفاده می‌کند.
بارومتر چیست و چه کاربردی دارد؟ بارو متر همان فشار سنج بوده و با اندازه گیری میزان فشار هوا به تنظیم ارتفاع و ثبات در ارتفاعی که پرنده پرواز می کند کاربرد دارد. به زبان ساده تر پرنده را در هنگامی که هیچ فرمانی از رادیو دریافت نمی کند در یک ارتفاع ثابت نگه می دارد.
وظیفه gps چیست؟ با gps می توان کار هایی نظیر مختصات دهی را انجام داد, برای مثال می توان به پرنده point داد تا به صورت اتوماتیک به نقطه مورد نظر پرواز کند. یا می توان سیستم back to home را راه اندازی کرد که در هر زمان با فرمان back to home پرنده به آخرین مکانی که از آن پرواز را آغاز کرده بر می گردد و در آن مکان فرود می آید. یا می توان برای پرنده با gps محدوده پرواز تعیین کرد که حتی زمانی که خود شما در حال کنترل آن هستید از یک محدوده معین خارج نشود.
در قسمت بعدی هم راجع به لوازم دیگری که برای ساخت کواد کوپتر احتیاج هست اشاره کرده و راجع به هریک توضیح مختصری می دهیم.
آموزش ساخت کوادکوپتر
قسمت سوم
در قسمت قبلی به قسمتی از لوازمی که برای ساخت یک کوادکوپتر نیاز دارید اشاره کردیم و برای هرکدام توضیح مختصری دادیم. حال به ادامه بحث می پردازیم وبه لوازم دیگری که احتیاج است اشاره ای می کنیم.
ملخ:
در هر پرنده ای چه سوختی چه مدل باتری احتیاج به ملخ هست , اما ملخ هایی که برای کوادکوپتر استفاده می شود باید مدل پولر پوشر (puller pusher propeller) یا اصطلاحا ملخ های دمنده مکنده باشند. همانطور که در قسمت اول آموزش گفته شد: کوادکوپتر دارای 4 موتور (ملخ) که هر دو موتور مخالف جهت هم حرکت می کنند. در ربات های عمود پرواز آن دو موتور که دارای جهت چرخش یکسان هستند باید دارای ملخ یکسان باشند.
ممکن است این سوال برای شما پیش بیاید که از کجا باید بدانیم کدام ملخ را بر روی کدام موتور قرار دهیم؟؟؟
اگر کمی به شکل ظاهری ملخ های مکنده دمنده دقت کنید تفاوت دو ملخ را متوجه خواهید شد , حال در هر موتور , ملخ را باید به گونه ای انتخاب کنید که با چرخش موتور ملخ هوا را به سمت پایین هدایت کند.
اگر باز هم در انتخاب ملخ مناسب برای هر موتور مشکل داشتید می توانید به شکل زیر نگاه کرده و ملخ مناسب را بر روی موتور قرار دهید:
گلد کانکتور (gold connector) یا کانکتور طلایی:
کانکتور های طلایی یا گلد کانکتور کانکتور هایی مناسب برای جریان های بالا بوده که به خوبی در هم جفت می شوند , از گلد کانکتور ها برای اتصال بین سیم های موتور براشلس و سیم های اسپید کنترل استفاده می شود. اصولا قسمت نری گلد کانکتور را به سیم های موتور و قسمت مادگی گلد کانکتور را به سیم های اسپید کنترل متصل می نمایند.
در ربات های پرنده عمدتا از گلد کانکتور های سایز 3.5 میلی متری یا 4 میلی متری استفاده می شود.
T کانکتور:
T کانکتور ها هم مانند گلد کانکتور ها برای جریان های بالا مناسب بوده و به خوبی در هم جفت می شوند. از T کانکتور ها برای اتصال باتری به ربات پرنده استفاده می شود.
از مادگی T کانکتوربر روی باتری و از نری T کانکتوربر روی ربات پرنده استفاده می شود.
برد توزیع برق:
برد توزیع برق یک مدار بسیار ساده هست برای این که بتوان از یک باتری به چند اسپید کنترل برق یا همان باتری را توزیع کرد. برد توزع برق باید این ویژگی را داشته باشد که بتواند جریان بالا را منتقل کند. بنابراین برای توزیع برق هرگز از سیم های نازک و یا برد های ضعیف استفاده نکنید چرا که احتمال سوختن سیم در پروازو قطع شدن اتصالات و سقوط پرنده وجود دارد.
باتری لیتیوم پلیمر:
موتورهای براشلس موتورهای با دور بسیار بالا هستند همین امر باعث شده تا جریان کشی بسیار بالایی داشته باشند. جریان کشی بسیاری از این موتورها بین 10 تا 15 آمپر و حتی بیشتر بوده , حال وقتی از 4 موتور استفاده می کنید یعنی 4 برابر مقدار ذکر شده جریان کشی خواهید داشت.سوال اینجاست که چه باتری با چه ابعاد و وزنی می تواند این آمپر را برای ربات فراهم کند؟؟؟ نمونه از باتری های لیتیوم پلیمر هستند با ظرفیت بالا , این ظرفیت بالا به این معنی است که قابلیت آمپر دهی بیش از مقدار نامی خود را دارند. برای مثال در صورتی که بر روی باتری لیتیوم پلیمر نوشته شده باشد 2200mA 25C , به این معنی است که این باتری می تواند تا 25 برابر آمپر نامی خود که 2200 میلی آمپر است در مدت کوتاه تر جریان دهی انجام دهد. هر سلول ار باتری های لیتیوم پلیمر 3.7 ولت بوده و در ربات های عمد پرواز اکثرا از باتری های 3 سل استفاده می شود.نکته ای که در مورد این باتری ها بسیار حائز اهمیت است حساس بودن و خطرناک بودن این باتری هاست. این باتری ها به ضربه و فشار و گرما حساس بوده و در اثر این عوامل کارایی خود را از دست می دهند و یا بازده کمتری خواهد داشت. در شارژ این باتری ها هم باید دقت شود که از شارژر های مخصوص لیتیوم پلیمر که هر سل را به صورت جداگانه شارژ می کند استفاده شود.
در این قسمت و قسمت قبل به کلیه لوازمی که برای ساخت یک کوادکوپتر نیاز بود اشاره کردیم در قسمت بعدی مراحل ساخت کوادکوپتر را به صورت گام به گام تشریح خواهیم کرد.
آموزش ساخت کوادکوپتر
قسمت چهارم
در قسمت های قبل کم و بیش با لوازمی که برای ساخت کوادکوپتر احتیاج بود آشنا شدیم در این جریان آموزش قصد داریم یک کوادکوپتر مدل 450 بسازیم
برای این کار ابتدا گلد کانکتور های نری را یه سیم های موتور و گلد کانکتور های مادگی را به به سه سیم خروجی اسپید کنترل لحیم می کنیم.
در این آموزش از موتور های emax mt2216 و اسپید های 20 آمپر emax simon استفاده می کنیم. دقت داشته باشید بهتراست موتور هایی که استفاده می کنید دارای kv پایین باشند و همچنین میزان مجموع thrust آن ها حدودا 1.5 برابر وزن کلی سیستم شما باشد. بالا بودن بیش از حد thrust باعث افزایش مصرف باتری و در نتیجه زمان پرواز کمتر می شود. در مورد موتور های emax بهترین موتور ها سری MT بوده که مختص مولتی روتور ها طراحی شده است. در مورد انتخاب اسپید کنترل هم باید اسپید کنترلی استفاده کرد که حدود 1.5 برابر ماکزیمم آمپر کشی موتور ها باشد چراکه کمتر بودن این میزان باعث داغ شدن اسپید کنترل ها شده و بیش از این حد بودن آمپر اسپید ها باعث افزایش تلفات (افزایش بیهوده مصرف باتری) و در نتیجه کاهش میزان زمان پرواز می شود.
پس از لحیم کردن گلد کانکتور ها موتور ها را با پیچ 3.5 میلی متری به مکان های تعبیه شده روی فریم پیچ نمایید, دقت کنید طول پیچی که انتخاب می کنید مناسب باشد چرا که اگز از پیچ بلند استفاده کنید پیچ به سیم پیچ های داخل موتور رسیده و به آن ها آسیب می رساند.
قدم بعدی برای ساخت کوادکوپتر پروگرام کردن اسپید هاست , اصولا افرادی که تازه کار هستند اطلاعی از این قضیه که باید اسپید کنترل ها هم پروگرام شوند نداشته و آن ها را بدون پروگرام استفاده می کنند. اگر اسپید کنترل ها را پروگرام هم نکنید کار می کنند اما ممکن است مشابه هم کار نکنند و تعادل پرنده شما را کمی به هم بریزند.
چگونه اسپید کنترل های موتور را پروگرام کنیم؟؟؟
آمورش پروگرام کردن speed control:
به پروگرام کردن اسپید کنترل ها تعیین مینیمم و ماکزیمم اسپید کنترل ها نیز می گویند. برای پروگرام کردن اسپید کنترل ها باید ابتدا دسته سیم سه تایی که دارای سوکت می باشد در هر چهار اسپید با هم موازی کرد به گونه ای که سیم سوکت دار مخصوص دریافت پالس چهار اسپید , به گونه ای متصل شوند که سیم های هم رنگ به هم متصل شوند.سپس این چهار سیم موازی شده را به کانال 3 رادیو کنترل (که کانال گازمی باشد) متصل کرد. سپس گاز رادیو کنترل را تا اخر بالا برد و رادیو کنترل را روشن کرد, پس از این کار باید دسته سیم های اسپید که ورودی تغدیه اسپید کنترل هستندبا هم موازی شده و به صورت هم زمان به باتری متصل گردند. با این کار اسپید کنترل ها مقدار ماکزیمم را دریافته و دو بوق می زنند. پس از شنیدن این بوق دسته گاز را تا آخر پایین بیاورید , بعد از چند ثانیه اسپید کنترل ها مینیمم را هم دریافت کرده اند. بعد از این پروسه کمی صبر کرده و سپس باتری را جدا کنید.
حال سیم خروجی اسپید کنترل ها را که گلد کانکتور ها به آن لحیم شده است را می توانید به موتور ها وصل نمایید , دوباره باتری را متصل نمایید اما دقت داشته باشید هیچوقت زمانی که گاز رادیو بالا است باتری را به کوادکوپتر وصل نکنید. پس گاز را روی حالت مینیمم قرار داده و سپس باتری را وصل نمایید سپس آرام آرام گاز را زیاد کنید اگر تمام کارها را درست انجام داده باشید موتور های شما به صورت همزمان روشن شده و با هم شروع به کار می کنند, فقط توجه کنید که کلیه این تست ها را زمانی انجام دهید که موتور ها روی بدنه متصل شده و بدنه را کاملا سر هم کرده اید و همچنین تمام این تست ها را بودن آنکه ملخ بر روی موتور ها باشد انجام دهید.
در قسمت بعدی ادامه ساخت کوادکوپتر را خواهیم گفت.
ادامه آموزش را می توانید در وبلاگ ما مشاهده نمایید
