Quadcopter – opis głównych części do budowy

ZMR250_vs_H107LWstęp i ogólny zarys mamy już za sobą, więc czas na konkrety. W drugiej części lista podzespołów oraz opis każdego z nich. Co wybrałem i czemu, co kupić a czego unikać, co z czym działa a co nie. Jako że budujemy konstrukcję budżetową, to i podzespoły będą nie pierwszej jakości. Przy wyszukiwaniu podzespołów bardzo ważne są opinie, kolejnymi ważnymi kryteriami są waga oraz wymiary – wszystko przecież musi do siebie pasować i być tak lekkie jak to tylko możliwe.

Na sam początek mała uwaga – temat jest bardzo rozległy i istnieje wiele zależności. Wszystko co poniżej, starałem się napisać zwięźle i na temat, nie rozpisując się zbytnio o rzeczach które na razie nie są potrzebne, a które wprowadzałyby tylko dodatkowy zamęt. Jednocześnie jest to taka spora dawka podstawowych informacji która pomoże się zorientować początkującym. A jako że sam jestem początkujący więc mogę się mylić, tak że nie bierz moich słów za pewniaka.

Rama
Rama łączy wszystkie podzespoły mechaniczne oraz elektroniczne. W zależności od przeznaczenia maszyny, może mieć różny kształt, rozmiar, wagę, gabaryty, oraz może być zbudowana z różnych materiałów i mieć różne rozwiązania konstrukcyjne. Przed wyborem ramy musimy znać przeznaczenie naszej maszyny. Niestety rodzajów i wielkości ram jest tyle że nie sposób ich wymienić więc nawet nie będę się tego podejmował, trzeba tutaj zrobić rozpoznanie we własnym zakresie.

ZMR250_carbon_frameRozmiar – małe maszyny do akrobacji, szybkich przelotów oraz wyścigów to rama klasy „250”. 250 oznacza odległość między osiami silników po przekątnej, choć czasem mogą się one delikatnie różnić. Rama taka wyposażona jest w małe śmigła oraz wysokoobrotowe silniki, waga całości gotowej do lotu (wraz z baterią) zwykle nie przekracza 700 gram. Większe maszyny przeznaczone do filmowania z powietrza oraz dalekich lotów to ramy klasy „450” wyposażone w 4 silniki (4 ramiona), lub ramy większe typu 650-680 wyposażone w 6 silników lub nawet 8 (i odpowiednią ilość ramion). Śmigła są duże a silniki niskoobrotowe. Konstrukcja taka to waga od 1kg do 5kg czy nawet więcej, ale konstrukcja taka zapewnia wysoką stabilność lotu, a duży zapas ciągu umożliwia zamocowanie do niej nawet profesjonalnych kamer umożliwiających wykonywanie nagrań z powietrza. Ale nie jest powiedziane że nie możemy filmować quadcopterem 250, i że nie możemy wykonywać akrobacji 10kg octocopterem o rozstawie ramion 1,5 metra. Budując własną konstrukcję mamy właśnie tą dowolność eksperymentowania, choć lepiej trzymać się sprawdzonych konstrukcji. Roztrzaskanie dużej (a co za tym idzie drogiej) maszyny podczas wygłupów skutecznie odchudzi nasz portfel. Roztrzaskanie quada 250 to wymiana części za 50zł.

ZMR250_carbonMateriał – drewno, aluminium, laminat szklano-epoksydowy lub włókno węglowe – to najpopularniejsze. Drewno stosujemy raczej we własnych konstrukcjach i chyba nie spotkałem się z gotową drewnianą ramą do zakupu. Są gatunki drzew których drewno jest lekkie i wytrzymałe, i jest to najtańsze rozwiązanie. Upadek i połamanie ramion nic nas nie kosztuje, wystarczy przyciąć i przykręcić nowe listewki i ramiona gotowe. Aluminium jest i sztywne i wytrzymałe, ale nie tak lekkie. Wymiana połamanego ramienia również nie powinna być kosztowna jeśli w pobliżu znajduje się market budowlany, takich ram jest bardzo mało w handlu i są to raczej również konstrukcje DIY. Laminat szklano-epoksydowy to nic innego jak ten sam laminat używany do produkcji płytek drukowanych. Jest to lekki i wytrzymały materiał, a przy odpowiedniej konstrukcji zapewnia również sztywność. Własnoręczne wykonanie skomplikowanej ramy (o przemyślanej sztywnej konstrukcji) wymaga użycia maszyny CNC lub dużo ręcznej pracy. Laminat niestety jest średnio odporny na uderzenia, potrafi łamać się przy byle okazji. Rama z włókna węglowego (carbon) to najlepsze obecnie rozwiązanie, materiał ten jest sztywniejszy, lżejszy, i dużo bardziej wytrzymały od laminatu szklano epoksydowego. Odporny na uderzenia, oczywiście nurkowanie na betonie zakończy się połamaniem ramy, ale uderzenia w ziemię nie powinny robić na nim wrażenia. Bardzo ważna jest jakość takiej ramy, jeśli jest to chińska rama to bardzo możliwe że jest to mieszanka szklano-węglowa, i zależnie w jakich proporcjach ją wykonano, taką będzie miała wytrzymałość – ale z pewnością warto się takim materiałem zainteresować jeśli składamy budżetową konstrukcję.

ZMR250_carbon_ohm_testWęglowe czy szklane – aby sprawdzić czy otrzymaliśmy ramę z włókna węglowego zamiast szklanego (co się często zdarza kupując na Ebay) wystarczy zwykły omomierz. Laminat z włókna szklanego wykorzystywany do budowy płytek drukowanych jest doskonałym izolatorem, to chyba wiedzą wszyscy. Rama z włókna węglowego będzie przewodnikiem i to całkiem niezłym. Wystarczy ustawić miernik na zakres pomiaru oporności i dotykając elektrodami sprawdzić czy nasza rama przewodzi prąd, wynik powinien być dosyć niski, około 10-20Ω w zależności w których miejscach sprawdzamy. Jeśli rama nie przewodzi prądu to znaczy że jest wykonana z włókna szklanego które tylko imituje węglowe. W przypadku ramy mieszanej, włókno węglowe będzie tylko na zewnętrznych warstwach i prąd będzie przewodziło tylko po powierzchni, natomiast warstwy wewnętrzne prądu przewodziły nie będą. Taka sama rama z włókna węglowego będzie także lżejsza od jej szklanej wersji, więc te dwie metody pozwolą sprawdzić czy dostaliśmy to za co zapłaciliśmy, choć tanie chińskie ramy nigdy nie będą tak wytrzymałe jak ich droższe odpowiedniki. Wewnętrzne warstwy będą gorszej jakości, przy uderzeniach ramiona mogą pękać, krzywić się, rozwarstwiać, co przekłada się na utratę sztywności i niewidoczne uszkodzenia które mogą dać się we znaki podczas lotu. Rama węglowa ma jednak jedną wadę – lubi tłumić sygnały radiowe i czasem może być problem z ustawieniem anten na modelu.

Konstrukcja – dostępne są różne rozwiązania. Ramy skręcane tulejkami dystansowymi, ramiona zrobione z rurek które oferują największą wytrzymałość, ramy umożliwiające składanie ramion do transportu, ramy odchudzane ze zbędnej wagi poprzez wycinanie zbędnych ich fragmentów. Konstrukcja ramy przede wszystkim powinna zapewniać sztywność, w przeciwnym wypadku maszyna będzie bardzo niestabilna. Niektóre konstrukcje mają specjalnie zaprojektowane punkty które się łamią lub zatrzaski które się wypinają podczas uderzenia, tak aby uszkodzeniu uległ tańszy wymienialny element zamiast głównej części na której opiera się cała konstrukcja.

ZMR250_spare_armsJeśli znamy już przeznaczenie naszej przyszłej maszyny, możemy wybrać ramę. Warto się kierować opiniami i wybierać sprawdzone i przetestowane konstrukcje, i tak jak w przypadku małego modelu do nauki latania, tutaj dostępność i cena zapasowych elementów ma również znaczenie (na zdjęciu zapasowe ramiona). Ja zdecydowałem się na małą ramę 250 między innymi dlatego, że da się ją zmieścić do plecaka, ale również dla tego że ucząc się latać na hubsanie spodobały mi się szybkie przeloty i „akrobacje” jeśli można te automatyczne fikołki tak nazwać. Bardzo popularna i sprawdzona rama to Blackout – same zalety. Niestety, cena 500-600zł to nie jest wydatek na nasze polskie realia, więc szukamy chińskiego klona tej ramy aby było budżetowo (tak, większość podzespołów to będą chińskie klony). ZMR250 w wersji chińskiego włókna węglowego – 125zł. Prawda że lepiej? Nie będzie oczywiście tak wytrzymała jak oryginał i będzie trzeba czasem wymienić uszkodzone ramie lub słupek dystansowy.

Silniki i śmigła

Czyli jednostka napędowa naszej maszyny.

20150201_115407Dobór śmigła do silnika – do małych maszyn stosuje się silniki wysokoobrotowe do współpracy z małymi śmigłami, do dużych niskoobrotowe do współpracy z dużymi śmigłami. Dobór rozmiaru śmigła i jego kąta natarcia do silnika to bardzo ważna sprawa i nie możemy sobie zakładać byle śmigła do byle silnika, bo w najlepszym przypadku maszyna po prostu nie oderwie się od ziemi. Tutaj mamy dwie opcje. Albo skorzystać ze sprawdzonych i polecanych konstrukcji, albo kombinować na własną rękę przy użyciu kalkulatorów (bardzo dobry kalkulator). W sumie jest jeszcze jedna opcja – nakupienie różnych silników i śmigieł i testowanie ;)

20150114_145238Na przykład silniki o oznaczeniu 2300KV to 2300 obrotów na minutę na 1V zasilania, bez obciążenia, dobrze będą z nimi współpracowały 5 calowe śmigła gemfan 5030 . Zakładając większe lub o większym kącie natarcia łopaty, maszyna będzie miała większe przyśpieszenie i większą manewrowość, ale silniki będą się bardziej grzały a co za tym idzie sprawność zamiany energii elektrycznej na siłę ciągu będzie mniejsza i czas lotu mniej lub bardziej wyraźnie się skróci. Zakładając śmigła jeszcze większe (jeśli rama je pomieści) sprawimy że silniki oraz ich sterowniki się przegrzeją i zniszczą – a im wyżej się to stanie tym gorzej. To samo tyczy się silników do większych modeli, np 900KV, taka konfiguracja ze śmigłami 5 cali nigdy nie oderwie się od ziemi ponieważ wolne obroty nie wytworzą odpowiedniej ilości ciągu. Silniki wolnoobrotowe ze względu na zastosowanie we większych maszynach będą zwykle większe i będą oferowały więcej mocy niż silniki wysokoobrotowe, dla tego muszą mieć duże śmigła, 10 calowe lub większe.

Gemfan_5030CW i CCW – clockwise i counter clockwise. Oznacza czy silnik lub śmigło są przystosowane do obrotów w kierunku obrotu wskazówek zegara lub w kierunku odwrotnym. Przy śmigłach sprawa jest oczywista, są lewe i prawe, zakładamy je odpowiednio na silniki obracające się w lewo i w prawo, aby wytworzyć ciąg w tym samym kierunku. Silniki również są w dwóch wersjach, choć nie zawsze. Silniki stosowane w tych maszynach to silniki bezszczotkowe (głównie), czyli są to zwykłe trójfazowe silniki indukcyjne, więc kierunek ich obrotów jest zależny od fazy w której przepływa prąd, po chłopsku mówiąc, jeśli zamienimy kabelki miejscami to kierunek się zmieni. Silników pod tym względem nie dzieli się na CW i CCW, dzieli się je jedynie ze względu na rodzaj gwintu piasty – lewy lub prawy – tak aby podczas obrotu nakrętka śmigła się dokręcała a nie odkręcała. Silnik CCW będzie miał zwykły gwint prawy, silnik CW to gwint lewy. Tanie silniki jednak nie koniecznie mogą występować w obydwu wersjach, i po prostu wszystkie będą miały gwinty prawe, ale nie jest to problemem ponieważ nakrętkę można odpowiednio zabezpieczyć o czym będzie w kolejnej części.

Jeśli chodzi o wybór silników i śmigieł, to sam skorzystałem ze sprawdzonego rozwiązania, czyli silnik DYS BE1806 2300KV w połączeniu ze śmigłem Gemfan 5030 – zapewnią optymalny ciąg przy optymalnym czasie lotu. Silnik nie występuje w dwóch wersjach CW i CCW i jest bardzo budżetowy, ale jego jakość i moc są zadowalające. Śmigła równie tanie, praktycznie jednorazowe (po byle uderzeniu się łamią) ale ich jakość i wyważenie jest również w granicach rozsądku – a o wyważaniu będzie później.

thrustJeszcze jedna rzecz o której należy wspomnieć, jeśli nie chcesz korzystać ze sprawdzonych konstrukcji, tylko dobrać elementy samodzielnie – ciąg silników. W internecie można bez trudu znaleźć pomiary ciągu silników dla różnych śmigieł i napięć wykonane przez zwykłych hobbystów czy profesjonalistów. Na przykład wyszukując hasło „dys be1806 thrust test” od razu trafiamy na pierwszy wynik w którym znajdziemy w miarę dokładne i szczegółowe pomiary naszego silnika z różnymi śmigłami. Na przykład dowiemy się że przy 100% ustawieniu ciągu, pakiet 3S (11.1V) z naszym silnikiem i śmigłem Gemfan 5030 daje 415 gram ciągu, pobierając prąd 9.0A. Jest to bardzo ważna wiedza, teraz już wiemy że 4 takie jednostki dadzą nam 1660 gram ciągu, pobierając do 9.0A prądu na sztukę, i 36A prądu na całą maszynę. Wiemy teraz jaką wybrać baterię, i jakie regulatory silników. Ponadto znając przewidywalną wagę całości, możemy oszacować jaki będzie stosunek ciągu do wagi, w moim przypadku będzie to około 3:1 co jest wynikiem bardzo zadowalającym. Czym mniejsza waga i czym większy ciąg, tym maszyna większe możliwości będzie oferowała. Przy stosunku 1:1 maszyna ledwie oderwie się od ziemi, przy 2:1 będzie latała dobrze ale ociężale. Przy wyborze silnika zwracaj uwagę czy dostosowany jest on do odpowiednich napięć, t.j. baterie 3S 4S lub większe.

ESC

Czyli Electronic Speed Controller – układ sterujący silnikiem, potocznie regiel (regulator).

emax_simon_20A_esc299% silników w takich modelach to silniki bezszczotkowe trójfazowe i wymagają odpowiedniego wysterowania, i nie można ich tak po prostu podłączyć pod napięcie stałe. Każdy silnik potrzebuje swojego sterownika, który odbierając sygnał z kontrolera lotu przekształca go i w odpowiedni sposób wysterowuje silnik, a sterując fazami ma nad nim całkowitą kontrolę, co nie byłoby możliwe w przypadku silników szczotkowych napięcia stałego. Kontrolery takie również posiadają własny procesor który wykonuje odpowiedni kod, sprawiając że silnik jeszcze lepiej reaguje na polecenia z kontrolera lotu. Oprogramowanie te można zmieniać na lepsze lub gorsze i testować jak maszyna się zachowuje po zmianach, ESC udostępniają również szereg opcji dostosowujących ich pracę do zastosowania. Sterownik musi być dobrany na odpowiedni prąd, aby sprostał potrzebom silnika.

emax20AWybór – regulator powinien posiadać odpowiedni zapas mocy, niby czym więcej tym lepiej, ale pamiętać należy że mocniejsza wersja to większe gabaryty i większa waga, dla tego nie należy przesadzać. Należy sprawdzić wymiary i upewnić się że będzie można z łatwością zamontować go na naszej ramie. Druga sprawa to oprogramowanie – to od niego zależy jak silnik będzie reagował na nasze polecenia, oraz co ważne czy jest niezawodne. Tutaj bezcenne są opinie. Aby określić zapotrzebowania silników, należy skorzystać z kalkulatora do którego link dałem wyżej, lub skorzystać ze sprawdzonych rozwiązań. Ja wybrałem Emax 20A, lecz 20A to trochę za dużo do powyższych silników ze śmigłami 5030, jak się już dowiedzieliśmy nie pobiorą one więcej prądu niż 9A, jest to fizycznie nie możliwe chyba że wystąpi jakaś usterka. Tutaj popełniłem mały błąd bo mogłem kupić wersje 12A która jest sporo mniejszą i lżejszą, a 20A bez modyfikacji nie mieściła mi się na ramę. Po drugie, okazało się że zakupione regulatory mają skopane oprogramowanie i musiałem się trochę pomęczyć aby je uaktualnić, o tym będzie w osobnym wpisie.

Moduły ESC posiadają jeszcze jedną cechę – są wersje z układem BEC lub bez. Układ BEC to nic innego jak zwykły stabilizator który z napięcia baterii zrobi nam 5V do zasilania kontrolera lotu i odbiornika radiowego. Jeśli wybrane przez nas ESC nie posiadają układu BEC to nic nie szkodzi, wystarczy dodać na pokład zwykły stabilizator typu 7805 do zasilenia tych urządzeń. Przy wyborze regulatora zwracaj uwagę czy dostosowany jest on do odpowiednich napięć, t.j. baterie 3S 4S lub większe.

Kontroler Lotu

Kontroler lotu to płytka drukowana ze wszystkimi niezbędnymi sensorami i procesorami, jest mózgiem maszyny.

flip32_boardBudowa – główny element to szybki i wydajny mikroprocesor z wgranym odpowiednim oprogramowaniem które robi całą robotę. Do pomocy na płytce ma czujnik przyśpieszenia (akcelerometr) oraz żyroskop, procesor w czasie rzeczywistym odpytuje te czujniki więc wie doskonale co się dzieje z maszyną, i może wydawać odpowiednie polecenia sterownikom silników. Dodatkowe wyposażenie to czujnik ciśnienia (barometr) do określenia wysokości, czujnik pola magnetycznego (magnetometr) do określenia własnej orientacji względem pola magnetycznego ziemi, oraz odbiornik GPS do określenia położenia geograficznego na podstawie sygnału z satelit GPS – niektóre z tych czujników mogą być osobnymi modułami, w szczególności odbiornik GPS. Czym kontroler lepiej wyposażony, tym więcej funkcji i możliwości oferuje, między innymi zaawansowane tryby lotu wspomagane stabilizowaniem maszyny na różne sposoby, czy powrotem do miejsca startu w przypadku zerwania połączenia radiowego z pilotem. W pełni wyposażony kontroler lotu może wykonywać autonomiczne loty, zaplanowane wcześniej przez pilota. Jeśli widzimy maszynę która wykonuje taki lot, można w tym momencie nazwać ją „dronem”, choć jest to nadal trochę naciągana nazwa.

20150114_145157Wybór – tutaj już nie ma aż tak dużego wachlarza możliwości i powiązań, wybieramy kontroler który oferuje odpowiednie funkcje. Kontroler powinien posiadać przynajmniej wejścia dla 8 kanałów, i minimum 4 wyjścia na serwa / silniki. Powinien mieć na pokładzie akcelerometr i żyroskop, aby móc zapewnić stabilizację lotu. Powinien umożliwiać łatwą konfigurację na komputerze i powinien być dobrze udokumentowany. Powinien wspierać tryby lotu którymi jesteśmy zainteresowani, np loty stabilizowane, samodzielne, akrobacyjne, podążanie za pilotem, itd. Tutaj ważnym kryterium jest również cena oraz opinie. Na jeden kontroler lotu może istnieć kilka różnych rodzajów oprogramowania, czym więcej i czym lepsze tym lepiej. Mój wybór to tania ale w miarę przyszłościowa płytka Flip32, która jest klonem płytki Naze32. Sprzętowo są identyczne (prawie, klon jak to klon może zawierać kilka baboli ale na razie przy podstawowej konfiguracji nie będą się dawać we znaki) więc pasuje na nie to samo oprogramowanie, m.in. świeży, ciągle rozwijany i ceniony cleanflight. Klon oczywiście jest sporo tańszy, więc nie ma nad czym się zastanawiać.

Aparatura Radiowa

Sprzęt do jednokierunkowej lub dwukierunkowej łączności pomiędzy pilotem a maszyną.

Image1Działa zwykle na częstotliwości 2.4GHz, która może być wykorzystywana przez cywili, bez jakichkolwiek uprawnień i licencji, oczywiście z zachowaniem dopuszczalnej mocy przewidzianej przez prawo. Łącze jednokierunkowe umożliwia przesyłanie danych z aparatury do modelu, łącze dwukierunkowe umożliwia dodatkowo przesyłanie danych z modelu do aparatury, i zwykle są to dane telemetryczne dla pilota takie jak położenie geograficzne, wysokość, stan zużycia baterii, siła sygnału jaki dociera do modelu, i tym podobne. Połączenie w drugą stronę często odbywa się na innej częstotliwości, z której korzystanie może być nie do końca legalne w wielu krajach, ale mam nadzieję że o prawie i jego interpretacji będę jeszcze miał okazję napisać, bo to również bardzo ważna kwestia. Wracając do tematu. Obecne urządzenia radiowe przeznaczone do tego celu są coraz lepiej zabezpieczone przed zakłóceniami oraz utratą sygnału. W zależności od klasy aparatury, te mogą wspierać wcześniej wspomnianą telemetrię, mogą obsługiwać 4, 6, 8 lub więcej kanałów, mogą być bardziej odporne na zakłócenia i zrywanie połączenia, mogą mieć większy zasięg, oraz mogą być wykonane z lepszych jakościowo części.

Aparatura składa się zawsze z dwóch elementów – nadajnika oraz odbiornika. W zależności od ceny zestaw może oferować dodatkowe funkcje, takie jak wyżej wspomniana telemetria, pomiar siły sygnału, wsparcie trybu awaryjnego poprzez wykrywanie utraty łączności, czy nawet lektora czytającego status naszej maszyny. Nadajnik i odbiornik zwykle są fabrycznie sparowane ze sobą, to znaczy że nasz odbiornik będzie odbierał tylko nasz sygnał, nawet jeśli ktoś obok będzie stał z identycznym nadajnikiem. Jedyne co może się stać to zaśmiecenie i zagłuszenie sygnału, ale nie przejęcie kontroli nad maszyną. Jeśli odbiornik i nadajnik nie są sparowane, wykonuje się to w prosty sposób który opiszę w jednej z kolejnych części.

flysky9xIle kanałów? – do podstawowego sterowania modelem, czy jest to multicopter czy samolot, potrzeba 4 kanałów – w przypadku quadcoptera jeden to przyśpieszenie, a pozostałe trzy to obrót/wychył maszyny w osiach X Y oraz Z. Po co w takim razie więcej kanałów niż 4? W zasadzie te podstawowe 4 wystarczą, ale żeby wykorzystać możliwości kontrolera lotu będziemy potrzebowali dodatkowych. Na przykład piąty i szósty kanał na obracanie pokładowej kamery, siódmy na zmianę trybu lotu, ósmy do aktywowania oświetlenia lub alarmu gdy zajdzie potrzeba szukania modelu w polu kukurydzy… i koniec, a na pewno znajdą się jeszcze jakieś funkcje które trzeba przełączać „z dołu”. Dla tego nie warto oszczędzać i nie kupować tańszej o 50zł aparatury 6 kanałowej.

Wybór – przy wyborze zwróćmy przede wszystkim uwagę czy jest to mode 1 czy mode 2. Mode 1 to przyśpieszenie prawą gałą, mode 2 to przyśpieszenie lewą gałą. Będzie można oczywiście to później zamienić ale trzeba będzie podłubać w środku. Ja zaczynałem od mode 2 i było mi wygodnie jako osobie praworęcznej – lewa ręka zajmuje się przyśpieszeniem a prawa sterowaniem. Kolejna rzecz to niezawodność aparatury, tutaj musimy zdać się na komentarze i opinie – nie ma bowiem nic gorszego niż zrywanie połączenia bez przyczyny. Niestety, tanie konstrukcje potrafią być zawodne, na szczęście zdarza się to rzadko. Polecaną aparaturą na początek jest Turnigy 9X / FlySky 9x, jest to identyczny sprzęt z inną naklejką. Nie jest najtańszy, ale to ciągle dolna półka cenowa. Umożliwia za to rozmaite modyfikacje które możemy wykonywać gdy będziemy potrzebowali dodatkowej funkcjonalności. Od dodania podświetlenia, poprzez zmianę oprogramowania, po wymianę całego linku radiowego na taki z telemetrią itd. Mój wybór to 8 kanałowy FlySky FS-TH9XB Mode 2 wraz z odbiornikiem FS-R8B. W jednej z kolejnych części opiszę podstawowe modyfikacje jakie warto zastosować w tym sprzęcie.

Bateria i ładowarka modelarska

icharger_106bBez baterii nigdzie nie polecimy. Jedyne baterie które się sprawdzą to litowo-polimerowe. Zapewniają w miarę wysoką pojemność oraz bardzo wysoki prąd przy niskiej masie własnej oraz gabarytach. Jeśli czytałeś/aś może serię artykułów o ogniwach li-ion na tej stronie, to wiesz że potrafią być niebezpieczne. Te akumulatory są jeszcze bardziej niestabilne i niebezpieczne, zaleca się ładowanie w specjalnych torbach przeciwogniowych lub blaszanych pojemnikach, ponieważ zwykłe wgniecenie po upadku maszyny może być przyczyną późniejszego samozapłonu i wybuchu, a potrafią też mieć kaprys i zapalić się podczas ładowania – dla tego nigdy nie należy ich pozostawiać bez nadzoru i przechowywać w miejscu w którym ich zapłon nie wyrządzi szkód. Baterie takie są projektowane do dostarczania bardzo dużych prądów, bo nawet małe multicoptery mają spory apetyt i pobór mocy na poziomie 400W to dla nich żaden problem. Zwarcie wyprowadzeń naładowanej baterii poskutkuje uwolnieniem całej energii w przeciągu kilku sekund, więc należy na prawdę uważać. Nie należy również używać baterii uszkodzonych, zgniecionych, zgiętych, przekłutych, spuchniętych – nie skończy się to dobrze.

turnigy_2200mah_3s_25cJednym z podstawowych parametrów baterii to napięcie. Najbardziej popularne (dla małego coptera) to 3S oraz 4S, czyli ilość celi z jakich jest bateria zbudowana, najczęściej przyjmuje się 3,7V napięcia roboczego na celę. Do małego quada 3S jest wystarczająca, można oczywiście założyć 4S która da dużo większego kopa, ale należy pamiętać że regulatory i silniki muszą być dostosowane do takich napięć. Następnie pojemność wyrażona w amperogodzinach, decyduje o tym jak dużo energii bateria będzie w stanie oddać. Oraz obciążalność wyrażona w wielokrotności pojemności – np 25C (25*C, C to pojemność) dla baterii 2.2Ah daje bezpieczne obciążenie ciągłe na poziomie 55A – jak już wiemy 4 silniki będą pobierały do 36A prądu, więc bateria o prądzie 55A spokojnie wystarczy i nawet nie zrobi się ciepła, można nawet nabyć baterię o niższej obciążalności – będzie lżejsza. I tu przechodzimy do ostatniego ale równie ważnego parametru jakim jest waga – pamiętaj, ciągle dążymy do jak najmniejszej wagi. Dla quadcopterów klasy 250 stosuje się baterie o pojemnościach 1000-2200mAh ponieważ zapewnią one optymalny czas lotu w porównaniu do swojej wagi. Dla quadcopterów większych 5000mAh-10000mAh lub większe. Czym bateria waży mniej, tym maszyna będzie bardziej zwrotna, ale krócej polata. Bardzo ciężka bateria o przesadnej pojemności sprawi że maszyna będzie się poruszać ociężale, silniki będą się przegrzewać, a czas lotu w rzeczywistości wzrośnie tylko minimalnie – stąd wielkość baterii do rozmiarów modelu również trzeba dobierać z głową. Jeśli wybierając wszystkie podzespoły przywiązywaliśmy dużo uwagi do ich ciężaru, to mamy teraz nieco lżejszą maszynę do której można umocować cięższą baterię. Zaoszczędzenie kilkudziesięciu gram w podzespołach przynosi nam nawet kilkaset dodatkowych mAh pojemności które można dołożyć, więc warto kombinować. Kupując baterie, należy kupić 2 lub 3 sztuki, ponieważ wyjście z modelem na zewnątrz z jedną baterią mija się z celem – więc to dodatkowy wydatek. Należy wspomnieć że przy wyborze baterii nie należy się kierować głównie ceną. Najtańsze baterie potrafią puchnąć po kilkunastu ładowaniach lub gdy dostaną w kość.

Ja zdecydowałem się na dosyć duże jak na wagę całości baterie Turnigy 2200mAh 3S 25C 189g, stosunek jakości do ceny jest bardzo dobry. Zakładam masę maszyny gotowej do lotu na około 550 gram, choć podejrzewam że końcowo będzie pewnie z 600.

106B_frontDo ładowania baterii potrzebujemy ładowarki modelarskiej. Do zwykłego ładowania wystarczy jakaś podstawowa za 80-100zł. Jeśli chcemy dodatkowe funkcje i lepsze parametry to niestety trzeba wydać nieco więcej. Jeśli mamy dobry zasilacz 12V przynajmniej 5A (może być stary ATX), to wybieramy ładowarkę bez zasilacza. Jeśli nie, musimy nabyć taką z wbudowanym zasilaczem i kablem sieciowym, będzie ona oczywiście droższa. Z najtańszych ładowarek dobrym wyborem będzie IMAX B6 (podróbka), z tych ciut lepszych ale ciągle z niskiej półki to coś pokroju Turnigy Reaktor. Jeśli nasza bateria to 3S, to ładowarka musi obsługiwać baterie 3S lub więcej – obecnie chyba nawet nie ma ładowarki z obsługą mniejszej ilości cel.

Jeśli chodzi o teorię i praktykę ładowania oraz inne przydatne informacje o akumulatorach, odsyłam z tego miejsca do serii artykułów o ogniwach li-ion – warto się zapoznać z tym dość obszernym tematem, baterie dzięki dobremu traktowaniu posłużą dużo dłużej.


Jako że wpis wyszedł bardzo długi, to lista części i linki pojawią się osobno w następnym, będzie mniejsze zamieszanie.

…multicoptery – spis wszystkich tematów

4.80 avg. rating (95% score) - 5 votes

Dodaj komentarz

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

Proszę pozostawić te dwa pola tak jak są: