ساخت کوادکوپتر فوق العاده با استفاده از فلایت کنترل

در این مجموعه مقالات که با عنوان ، آموزش ساخت کوادکوپتر از ابتدا تا رسیدن به زمان پرواز را برای شما عزیزان قرار می دهیم .

آموزش ساخت کوادکوپتر با استفاده از فلایت کنترل پیکس هاوک ( Pixhawk )

قبل از شروع باید به مقالات لینک شده در زیر مراجعه کنید تا اطلاعات کافی و لازم را درباره ی کوادکوپتر ها 

و به صورت کلی مولتی روتور ها داشته باشید :

    فریم

    موتور براشلس

    ملخ

    اسپید کنترل

    فلایت کنترل

به جهت استفاده از فلایت کنترلر پیکس هاوک در ساخت این کوادکوپتر پیشنهاد می شود

 که مقاله ی بررسی فلایت کنترلر های پیکس هاوک قسمت یک و قسمت دو را مطالعه کنید .

  باتری لیپو

  برد توضیع برق

 سیم سیلیکون

  رادیو کنترل

اگر قصد ساخت یک کوادکوپتر FPV را دارید به لیست قطعات بالا باید یک دوربین FPV ، 

یک ارسال تصویر ، یک دریافت کننده مانند مانیتور یا عینک FPV را باید تهیه کنید 

( بهتر است که به هنگام استفاده از سیستم های FPV از OSD هم برای نمایش اطلاعات پرواز استفاده شود )

جایگاه موتور ها روی فریم

ابتدا موتور ها را روی بدنه ی کوادکوپتر خود سوار کنید سپس موتور ها را به اسپید کنترل ها متصل کنید .

هشدار

 مراقب باشید که به هنگام بستن موتور ها روی فریم ، پیچ به سیم پیچ موتور های شما نرسد و باعث آسیب دیدگی سیم پیچ موتور ها نشود .

 برای جلوگیری از این اتفاق باید پیچ مناسب را پیدا ویا از واشر استفاده کنید .

برقراری اتصالات موتور و اسپید کنترلر

سه سیم موتور را به سه پد لحیم کاری روی اسپید کنترل متصل کنید 

ویا با گلد کانکتور های قرار داده شده در سر سیم های اسپید کنترل و موتور آن ها را به هم متصل کنید ( مانند تصویر زیر ).

سپس توسط یک سروو تستر و یک باتری جهت چرخش موتور ها را بررسی کنید

توجه

قبل از تست کردن جهت چرخش موتور های براشلس ، حتما ملخ ها را از روی موتور ها باز کنید .

اگر جهت چرخش موتور براشلس شما خلاف جهت چرخش مشخص شده در تصویر بالا باشد ،

 باید جای دو تا از سیم های موتور که به اسپید کنترل متصل شده است را با هم عوض کنیم .

خب حال شما موتور ها و اسپید ها را به کوادکوپتر خود متصل کردید و از جهت چرخش موتور ها مطمئن شده اید . 

حال باید اسپید کنترل ها را به فلایت کنترل وصل کنید که در قسمت دوم این آموزش را قرار می دهیم

موتور براشلس

موتور براشلس ( brushless dc motors )

موتور بدون جاروبک یا به اصطلاح موتور براشلس زیر مجموعه موتور های dc است.

موتور براشلس ها به دلیل داشتن مزایای بیشتر نسبت به موتور های معمولی در حال پر کردن جای این نوع موتور های قدیمی هستند 

و یکی از کاربرد های فراوان موتور براشلس ها مولتی روتور ها و پهپاد ها است.

موتور براشلس در درجه اول انرژی مورد نیاز برای اجرای عملیات های گوناگون را به مقدار قابل توجهی کاهش می دهد 

و به دنبال آن راندمان کلی دستگاه افزایش می یابد.

از سوی دیگر سیستم هایی دارای باتری کوچک از موتور های براشلس استفاده می کنند

 تا فشار کمتری به باتری وارد شده و در نتیجه طول عمر آن افزایش یابد.

مقایسه موتور های معمولی و موتور براشلس :

عملکرد موتور های معمولی :

الکتروموتور های معمولی دارای دو بخش اصلی روتور و استاتور هستند 

که به ترتیب روتور قسمت متحرک موتور است که دارای سیم پیچ جهت استفاده به عنوان آهنربای الکتریکی است 

و استاتور قسمت ثابت موتور دارای آهنربای دائمی است به‌ گونه‌ ای

 که با وصل شدن برق ، جریان الکتریکی از طریق قطعاتی به نام جاروبک که به قسمت انتهایی روتور ( کموتاتور ) متصل است وارد روتور شده

 و با تغییر لحظه ای قطب‌ها روتور به حرکت در خواهد آمد که این امر باعث محدودیت ها و معایبی است که این محدودیت ها عبارت‌اند از :

1.محدودیت در ورود جریان به سیم پیچ

2.اصطکاک و خرابی زودرس موتور

3.ساییده شدن محل تماس کموتاتور و جاروبک

4.کاهش پیدا کردن سرعت به دلیل اصطکاک کموتاتور و جاروبک

5.نیاز به تمیز کردن جاروبک و کموتاتور

عملکرد موتور براشلس :

اما درموتور براشلس ساختار موتور های معمولی به صورت برعکس است 

یعنی قسمت سیم پیچ موتور ثابت بوده و بدنه اصلی موتور که دارای آهنربای دائمی است حرکت می کند.

این نوع سیستم حرکتی مزایای زیادی نسبت به مدل قبلی دارد از جمله:

استفاده نشدن از جاروبک و کموتاتور و در نتیجه ساییده نشدن و خراب نشدن محل اتصال این دو، 

سرعت و روانی بالاتر و نویز و لرزش و صدای کمتر نسبت به موتور های معمولی، 

عدم نیاز به تمیز شدن فاصله بین کموتاتور و جاروبک، راندمان توانی بالا نسبت به حجم موتور.

موتور براشلس ها برای کنترل سرعت و تقسیم ولتاژ نیازمند سیستم جامعی هستند 

که به آن‌ها مدار های speed control یا به اختصار esc گفته می شود.

موتور براشلس برخلاف موتور های معمولی دارای 3 سیم ورودی است 

که وظیفه جریان دهی به موتور را بر عهده داشته و به اسپید کنترل متصل می شوند.

 جنس این سیم ها سیلیکونی بوده و قابلیت تحمل دما تا 180 درجه سانتی گراد یا 365 درجه سلسیوس را نیز دارند.

انواع موتور براشلس:

موتور براشلس ها دارای دو نوع (inrunne) و (outrunner) هستند که به معرفی و مقایسه آن‌ها خواهیم پرداخت.

موتور های: inrunner

در این نوع موتور ها سیم پیچ در قسمت بدنه و آهنربای دائمی در داخل سیم پیچ ها و در قسمت مرکزی قرار گرفته اند.

 این گونه چینش باعث افزایش زیاد سرعت و راندمان موتور می شود

 به گونه ای که برای نصب ملخ بر روی موتور های inrunner باید حتماً از وسایل اضافی مانند گیربکس استفاده کرد 

که این کار معایبی را نیز به همراه دارد به عنوان مثال ریسک و احتمال خرابی موتور را به دلیل خرابی گیربکس یا تاب برداشتن گیربکس بالا می‌برد

 و نصب یک موتور با وسایل جانبی بر روی دماغه هواپیما یا مولتی رورتو کار دشواری است.

اما از طرفی دیگر شما می توانید با داشتن گیربکس و تغییر دنده های آن به سرعت و قدرت دلخواه خود در محدوده توانی موتور برسید.

موتور های: outrunner

در موتور های  out runner آهنربای دائمی بر روی بدنه قرار داشته و سیم پیچ در قسمت مرکزی قرار دارد.

 درواقع کاسه بیرونی موتور که روی محور اصلی قرارگرفته قابلیت حرکت دارد.

موتور های outrunner بسیار کندتر از موتور های inrunner هستند و راندمان به نسبت پایین‌ تری را نیز دارند،

 اما در عوض برای نصب ملخ دیگر نیازی به استفاده از وسایل اضافی ندارد، صدای کمتری دارند

 و مشکلات نصب روی وسیله پرنده دیگر ایجاد نمی شود

انتخاب موتور مناسب برای وسیله پرنده یا کاربردهای دیگر نیاز به شناختن توانایی و ویژگی هایه ساختاری هر موتور است 

که بنا به ضرورت ما نیز اطلاعات مورد نیاز جهت این کار را در اختیارتان قرار می دهیم.

ثابت ولتاژ ( kv ):

ثابت ولتاژ به تعداد دور هایی می گویند که موتور در مدت یک دقیقه به ازای 1 ولت ولتاژ میزند. 

هرچه kv یک موتور بیشتر باشد راندمان آن بالاتر است .

به عنوان مثال :

اگر موتوری kv2300 داشته باشد با ولتاژ اعمالی 5 ولت 2300*5=11500 دور بر دقیقه خواهد چرخید

 اما ازآنجایی‌ که هیچ موتوری راندمان صد در صدی ندارد این مقدار کمتر خواهد بود.

ثابت گشتاور ( kt )

نسبت ثابت گشتاور به ثابت ولتاژ مقداری برابر 1355 kv/kt= است 

و این دو باهم نسبت عکس دارند یعنی هرچه kv موتوری پایین‌تر باشد گشتاور بالاتری خواهد داشت

 و توانایی چرخاندن ملخ های بزرگ تری را دارد.

موتور های براشلس outrunner دارای kv کمتری نسبت به موتور های براشلس inrunner بوده

 و در نتیجه گشتاور موتور های براشلس outrunner بیشتر است.

جریان بدون بار ( io ) :

به مقدار جریانی می گویند که موتور براشلس بدون بستن ملخ مصرف می کند.

برای مثال :

اگر موتوری با نصب ملخ 10 آمپر جریان می کشد و جریان بدون بار (io) آن یک آمپر است 

یعنی شما 9 آمپر را صرف چرخاندن ملخ کرده‌ اید.

جریان و ولتاژ :

حداکثر جریان و ولتاژ مشخص‌ کننده این است که شما می‌توانید بروی موتور براشلس چه سایز ملخی نصب‌ کرده و برو روی چه نوع هواپیمایی استفاده کنید.

 که برای بدست آوردن حد اکثر توان باید جریان را در ولتاژ باتری ضرب کنید.

• Turns of motor:

تعداد دفعاتی که یک سیم به دور هر دندانه استاتور پیچیده شده است.

یعنی اگر در مشخصات موتوری داشته باشیم 10T یعنی دور هر دندانه استاتور 10 سیم پیچیده شده است.

نیروی پیشرانش ( trust ) :

یکی از مشخصات مهم تراست آن است؛ تراست به معنی حداکثر میزان وزنی است 

که موتور می تواند حمل کند.  مثلاً اگر تراست موتری 200 باشد یعنی موتور قابلیت حمل تنها 200 گرم وزن را دارد

 که اگر پرنده شما کواد کوپتر باشد و با داشتن 4 موتور، شما درمجموع توانایی حمل 800 گرم را با موتور براشلس خواهید داشت.

مقاومت ترمینال ( rm ) :

مقاومت ترمینال به مقاومت داخلی موتور براشلس گویند که واحد سنجش آن اهم است.

 هرچه مقاومت داخلی موتور بیشتر باشد راندمان موتور پایین تر است.