Quadcopter – budowa wyważarki do śmigieł DIY

propeller_balancer10Jeśli DIY to pełną gębą, więc dzisiaj zrobimy wyważarkę do śmigieł zerowym kosztem, a w zależności od staranności wykonania może okazać się lepsza niż gotowe wyważarki nawet za 100zł. Będziemy potrzebowali dwóch malutkich magnesów neodymowych, oś magnetyczną z napędu CD, pewne zaplecze narzędziowe, oraz minimum zdolności manualnych… i troszkę cierpliwości.


Oś wyważarki

propeller_balancer1Najważniejszy element, od jego precyzji wykonania będzie zależało to, z jaką dokładnością będzie można wyważać śmigła. Można oczywiście zakupić gotowe osie, ale te najtańsze są na prawdę tak nędznej jakości że nie warto sobie zawracać głowy. Idealnym miejscem na pozyskanie perfekcyjnie prostych osi są stare napędy CD, stare dyski twarde (te z czasów komputerów amstrad) lub inne stare napędy. W tych starszych znajdziemy osie 4mm, w tych nowszych 3mm – chodzi o osie po których prowadzona jest karetka z laserem w napędzie CD. Ale to nie wszystko – przydadzą się tylko i wyłącznie osie wykonane z metali magnetycznych. Niektóre są magnetyczne tylko częściowo, ze wszystkich osi wybieramy taką która jest najbardziej przyciągana przez magnesy. Ja znalazłem tylko jedną oś 4mm magnetyczną i widać ją na pierwszym planie, już po obróbce.

Wykonanie stożka

propeller_balancer2Przynajmniej z jednej strony naszej osi musimy wykonać stożek, to jest najtrudniejsza część zadania bo jego wierzchołek musi być jak najlepiej wycentrowany – jeśli nie będzie idealnie w środku, to oś z jednej strony będzie po prostu cięższa, a przecież chcemy znaleźć punkt niewyważenia na śmigle, więc oś nie może wprowadzać żadnego błędu. Potrzebujemy dwóch narzędzi typu dremel, wkrętarka, wiertarka. Sprawdzamy które narzędzie ma najmniejsze bicie na uchwycie narzędziowym – jest to niezmiernie ważne. Oczywiście czym narzędzie precyzyjniejsze (mniejsze łożyska) tym bicie powinno być mniejsze, ale ale nawet dobra wkrętarka może mieć lekkie bicie jeśli swoje przepracowała. Najmniejsze bicie powinien mieć dremel, zamocujemy w nim oś 3mm bez problemu, ale 4mm już nie. W drugie narzędzie wkręcamy kamień szlifierski i mocujemy je w stojaku, może być nawet prowizoryczny, i wykonujemy stożek tak jak pokazano na fotografii. Jeśli narzędzie w którym umocowaliśmy oś będzie miało jakieś bicie, to z takim przesunięciem wykonamy stożek, więc jest to bardzo ważne. Niestety mojej osi nie dało się zamocować w multiszlifierce więc powędrowała do małej wiertarki (obydwie wkrętarki były używane do prac remontowych więc miały okropne bicie). Moja oś nie wyszła perfekcyjnie, ale wystarczająco dobrze. Zeszlifowałem też drugą stronę, ale nie jest to potrzebne.

Stojak

propeller_balancer3Wykonanie stojaka to już kwestia indywidualna, najważniejsze aby rozstaw ramion był dopasowany do długości osi, uwzględniając przy tym 2mm przerwy po obu stronach, oraz grubość obydwu magnesów. Ramiona muszą być sztywne, tzn nie mogą się przybliżać pod wpływem siły przyciągania magnesów. Dobrze jeśli będzie można je delikatnie rozgiąć w razie potrzeby. Całość można wykonać z dowolnego materiału, może być to stal, aluminium, drewno, pleksi, czy co tam znajdziesz w domu, ja zdecydowałem się na aluminiowe kątowniki które walały mi się po graciarni – podstawa to również jakiś odpad aluminiowej blachy. Całość można skręcać lub kleić, wedle uznania. Długość ramion należy dobrać tak aby można było pomieścić między nimi śmigła które chcemy wyważać, warto zrobić to z zapasem. propeller_balancer5Moje ramiona od podstawy do punktu w którym zamocowałem magnesy mają 10,5cm długości (było to podyktowane głównie długością kątownika który przeciąłem na pół), więc w przeliczeniu na cale to 4,2″, a jako że to połowa śmigła, to moja wyważarka pomieści spokojnie śmigła 8″. Śruby od dołu blachy to śruby ze łbem stożkowym, wpuszczonym w otwory wykonane pogłębiaczem stożkowym. Takie proste narzędzie, a można dzięki niemu ułatwić sobie pracę.

Magnesy

propeller_balancer4Małe magnesy neodymowe również znajdziemy w napędzie CD, będą w karetce lasera przy cewkach poruszających optyką lasera, i prawdopodobnie znajdziemy tam dwa identyczne magnesy. Jako że do aluminium magnesy się, heh, „słabo” trzymają, to postanowiłem dodać po jednej śrubie stożkowej i wpuścić je w ramiona, i do tych śrub „przymagnesić” magnesy. W ten sposób nic nie jest połączone na stałe, i w każdej chwili mogę dać inne magnesy które np sprawdzą się lepiej z inną osią. Czym większy odstęp pomiędzy magnesami a osią tym mniejsze siły tarcia i przyciągania, więc całość będzie miała dużo swobodniejsze ruchy, ale oś będzie się ledwie trzymała na miejscu. Czym odległości te mniejsze, tym większe tarcie i mniejsza precyzja, ale siła przyciągania większa. Magnesy powinny być ustawione poziomo względem siebie, aby i oś była poziomo.

Mocowanie śmigła na osi

propeller_balancer9Aby założyć śmigło na oś, stosuje się specjalne nakrętki stożkowe (oś musi być odpowiednio nagwintowana) pomiędzy którymi zaciska się śmigło, a w niektórych rozwiązaniach stosuje się też stożki wykonane z gumy, które się po prostu przesuwa po osi i zaciska między nimi śmigło. Ja na oś założyłem plastykowe tulejki które dostałem wraz ze śmigłami do dopasowania na różne piasty silników, użyłem przelotki 4mm-5mm i założyłem ją na oś – pasuje wystarczająco ciasno. Na to po prostu założyłem śmigło, i choć nie było to jakoś super wciśnięte i spasowane, to okazało się że osiągnąłem bardzo dobre rezultaty. Oczywiście śmigło nie powinno się luźno obracać na osi. Aby sprawdzić czy zniekształcenie osi albo nierówna tulejka wprowadza swoje niewyważenie, wyważ jedno śmigło, a następnie obróć je o 180° względem osi, i sprawdź czy wyważarka pokazuje taki sam efekt wyważania (czy śmigło zatrzymuje się w tym samym lub podobnym miejscu) – ale to za chwileczkę.

Poślizg osi

propeller_balancer8Możesz teraz umieścić oś pomiędzy magnesami, tak aby strona ze stożkiem opierała się na jednym magnesie, a strona bez stożka (płaska) była utrzymywana przez siłę przyciągania drugiego magnesu. Zakręć śmigłem, i sprawdź jak długo się obraca (lub buja gdy nie jest wyważone). Poślizg pomiędzy magnesem a stożkiem osi musi być na tyle mały aby śmigło mogło bujać się tak długo, aż do zatrzymania się w tym samym miejscu co zawsze. Nadmierne tarcie spowoduje kilka bujnięć i zatrzymywanie się śmigła w innych miejscach – to nie jest prawidłowo działająca wyważarka. Aby zwiększyć poślizg, należy pomiędzy magnesem a stożkiem osi umieścić materiał bardzo gładki ale równocześnie odporny na ścieranie – np szkło. Ja za radą użytkowników forum rc-fpv.pl użyłem szkiełka ze starego wkręcanego bezpiecznika topikowego, i muszę powiedzieć że spisuje się rewelacyjnie. Szkiełko umocowałem na piance samoprzylepnej, można użyć jakiejś taśmy do klejenia czy czegokolwiek.

Poniższy film przedstawia jak mały opór stawia tak skonstruowana wyważarka (uwaga – nudne… i pewnie jeszcze dowalą reklamy bo zapomniałem muzyki wyłaczyć…):

Po co wyważać śmigła?

Trafienie na śmigło wyważone od nowości to na prawdę rzadkość, każde z nich będzie miało jakiś stopień niewyważenia. Założenie niewyważonych śmigieł na silniki niesie za sobą oczywiste chyba problemy, cała maszyna będzie oscylowała i drgała. Będzie latać, ale czujniki będą odbierały całą masę niepotrzebnych danych, kontroler lotu będzie miał więcej danych do przetworzenia, i maszyna będzie miała ograniczone w pewnym stopniu osiągi, i nie da się jej skalibrować tak dobrze jak byśmy tego chcieli. Kolejną rzeczą są o wiele szybciej zużywające się łożyska silników, bo to one będą brały na siebie wszystkie te wibracje, będzie to również powód odkręcania się śrub łączących całość do kupy. Następną rzeczą jest silnie zniekształcony obraz z pokładowej kamery, zamiast czystego obrazu będziemy mieli galaretę.

Wyważanie

propeller_balancer11Wyważanie polega na znalezieniu punktu niewyważenia śmigła, oraz jego zniwelowania. Poruszamy delikatnie śmigłem na wyważarce – strona która się zatrzyma na dole będzie cięższa – to chyba oczywiste. Dla tanich śmigieł wystarczy przykleić kawałeczek taśmy samoprzylepnej na łopatę która jest lżejsza. Ja używam taśmy izolacyjnej bo jest cięższa i łatwiej ją odkleić i poprawić, niż taśmę przeźroczystą. Przyklejam kawałeczek taśmy na brzeg łopaty, na stronę która naciera na powietrze, tak aby połówki taśmy znalazły się po obydwu stronach – ten sposób gwarantuje że taśma nie odklei się podczas lotu – widać to na zdjęciu. Teraz można przesunąć taśmę ku krawędzi aby bardziej dociążyć łopatę, lub ku środkowi aby dociążyć trochę mniej.

W przypadku śmigieł droższych i lepszych, których nie zamierzamy łamać w głupi sposób, warto użyć innej techniki wyważania – drobnoziarnistym papierem ściernym zdejmujemy małą warstewekę materiału z łopaty która jest cięższa. Zdejmujemy materiał z jej grzbietu, który nie naciera na powietrze. Spód łopaty który bierze udział w tworzeniu ciągu (pompuje on powietrze) zostawiamy w spokoju aby go nie osłabić i nie spowodować że będzie powodował on niepotrzebne tarcie. Śmigło tak samo jak silnik może mieć i zapewne ma kilka punktów niewyważenia. Po wyważeniu łopat można zauważyć że śmigło choć zatrzymuje się poziomo, to robi to tylko w jednym położeniu, i z jednego ustawienia poziomego potrafi się samo obrócić o 180°. Oznacza to że niewyważenie znajduje się teraz przy osi śmigła, elemencie który łączy oś z łopatami. Tutaj taśmy raczej nie przykleimy, ale możemy zeszlifować drugą stronę tego elementu. Ja jednak nie bawiłem się aż tak przy tanich śmigłach Gemfan, zwykle jak wychodziłem latać to i tak wracałem z przynajmniej jednym połamanym :)

propeller_balancer10

…multicoptery – spis wszystkich tematów

5.00 avg. rating (98% score) - 3 votes

2 komentarze

  1. Ciekawa seria !
    Mam nadzieję że kiedyś się przyda :)
    Coś dla koptero-maniaków :
    http://www.ted.com/talks/raffaello_d_andrea_the_astounding_athletic_power_of_quadcopters#t-235212

    Pozdrawiam

    • Ładny pokaz, ale to wszystko jest możliwe dzięki specjalnie do tego celu stworzonym algorytmom i systemowi czujników który jest zainstalowany w pomieszczeniu. Zwykły model bez takiego wspomagania nie będzie potrafił poruszać się z taką precyzją.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Proszę pozostawić te dwa pola tak jak są: