DIY四轴飞行器磨难多多的入门(试飞视频)

作者: Ares丶ST
上传时间为: 2015-01-12 09:56 AM
2015-01-12
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元旦放假这几天一直在看四轴,我的四轴之路也是非常的坎坷,因为我的操之过急使得我付出了很多惨痛的代价。只能说模型不是玩具,想飞还是不能心急。

(这是他最后的样子,调试完,串口不能通信,然后试了很多方法都不行,最后无奈的把板子寄给老板让她帮忙给修理一下)也正是因为遇到了这些困难,我也吸取了很多的经验在此分享给大家。

因为刚刚入模不久,经验和技术都有所欠缺,分享来的经验也是自己经历过的,有所不专业的地方也请多多包含。

上一篇文章讲到了四周飞行器的组装,走线,无刷电机转向所要注意的细节,然后今天就要讲他们各自的用处,为什么要用他们。(其中很多论坛都有谈到,我是自己理解加上自己经历之后又添加一些细节)

首先是一个四轴必须所要具备的东西

一:机架(非必选,可以手工自己做)

二:电机、电调、正反桨

三:电池

四:平衡充

五:接收机、遥控器

六:飞控板

我们逐一了解一下他们的基本原理与解释。

1.机架:机架顾名思义就是把各式各样东西安装在上边的架子,各种机架他们的不同点我总结了三点要注意的。

材料,材料多式多样,塑料、碳纤维、铝合金等,当然材料不同硬度、重量、价格也是不同的,以我手上的仿大疆F450机架,材料就是硬塑料,强度挺高,容易折断并且非常的沉重,但是价格非常的便宜,非常适合新手使用(因为新手经常的炸机),当你逐渐的熟练之后就会对重量提出非常苛刻的要求,你可能就要买碳纤维,或者根据自己的需求DIY了。

轴距:还是以F450为例,后边的数字就是他的轴距,就是对角线两个轴之间的距离为450mm,轴距就决定了你所用桨的最大尺寸为10寸,如果你想用更大的桨就要买轴距更大机架,更大的轴距稳定性好,轴距小的比较灵活,但是如果你换了机架,基本上也就意味着你还要换很多的东西。下边会提到。

最后一个就是,电机的安装孔了,不同的机架电机的要求也是不同的,其实工程师已经帮你算好了,基本上用了这个机架电机的型号就基本上确认了。这边提醒就是够买时一定要问清楚他们适配什么型号的电机,你不问店家是不会说的,免得你吃亏上当(电机还是非常贵的,我的这个一个电机120)

2:电机、电调、螺旋桨

为什么放在一起讲呢?因为这三者的关系非常的大。

电机:首先呢,机架会决定你用什么电机,现在四轴基本上用的都是无刷电机。

无刷电机就是有转子与定子,无刷电机的转子是永久磁钢,联通外壳一起和输出轴相连,定子就是绕组线圈。

去掉了有刷电机用来交替变换电磁场的换向电刷,故称为无刷电机,依靠改变输入到无刷电机定子线圈上的电流波交频率和波形,在绕组线圈周围形成一个电机机几何周轴心的磁场,这个磁场驱动转子上的永磁磁钢转动,电机就转起来了,电机的性能和磁钢数量,磁钢磁强度,电机输入电压大小等因素有关,更与无刷电机的控制性能有很大的关系,因为输出的是直流电,电流需要电子调速器将其变成3向交流电,还需要从遥控器接收机那边接收控制信号,控制电机的转速,以此满足模型使用的需要,总的来说无刷电机的结构是比较的简单,真正决定使用性能的还是无刷电子调速器,俗称电调,优点:相比有刷电机效率高,省电,寿命长,后期维护方便,不用更换碳刷。

再来看看无刷电机上的一些数字,2213/920KV,首先是前边的数字,2213,前边两位是指无刷电机的直径,后边两位是指电机的长度单位都是mm,这四个数字越大所也就意味着有更大的功率,适合做大的四轴飞行器,但是常见的还是2212电机。

KV值:我电机上印着920KV,这个就是他的转速,每当电压增加1V,空转速每分钟增加920转,当然这个转速是不可能无限加的,因为有额定功率,超过额定功率电机就会烧毁,高KV值适合用小桨,因为桨小所以要用高速转动来弥补,低KV适合用大桨,这些道理我就不讲了。别看这个电机小但是功率还是非常大的,最大功率可以达到230W

电调:因为无刷电机取消了碳刷结构,需要能替代碳功能的部件,这个就是电调,电调负责把直流电转换成三相电,并根绝需要控制其电压电流大小,从而驱动无刷电机实现需要的转速输出。但是并不是每一款电调都与电机匹配的,购买之前一定要看无刷电机的功率,我这个电机功率最大时电流为18A,为了保险当然就是20A的电调了。最后就是上边的600HZ 3-4S,第一个就是电调的信号频率,后边两个是支持的电池3-4S,这个我们下边会详细的讲述。

正反桨:四轴飞行器就是用的正反桨,为什么?最简单的解释就是,不用的话飞行器就会自转或者飞不了,详细有兴趣的百度就知道了,我这就不多费口舌了,重点讲的就是桨的一些常理认识还是以我手中的桨为例,桨的上面是9545,这个和电机十分的相似前边两个数字是桨的大小单位英寸,后边两位是桨的角度。

除了大小不同之外,还有一点不同的就是桨的材料了,这个和机架差不多,有塑料的,APC的,尼龙复合材料的,碳纤维的等等,当然价格也是不同,看自己的需求了。这边还要提醒的就是购买正反桨的时候还要注意非常重要的一点就是桨的厚度,和你电机轴的长度,还有就是电机轴的直径,不然就会发现桨放上去了,桨夹宁不上去,这桨就是白买了。

最后就是电机、电调、桨的搭配问题了,在这我只能说电机、电调这个搭配非常的简单,先看自己需求或者直接询问卖家,这个机架用什么样的电机,再看电机的功率和额定电流,再根据这个购买电调,最后就是这个电机配什么桨,这个我只想说这个都是靠经验,老手们都是一点点试过来的,没有什么具体的公式,最为常见的四轴飞行器就是2212 980kv的电机配上9到10寸的桨不能再大了,而且高kv不能配大桨容易烧。当然这个配桨问题还可以询问卖家,他们都是老手了。当然你在购买时也不忘记这些细节免得像我一样吃了很多亏。

3.电池

其实电池这个问题应该和电机他们一起说的,他们四者的关系是非常大的,我就单放出来了。因为这玩意还是非常的危险的,当我知道它危险的时候我是差点吓得坐在了地上,因为买的时候什么都不知道,幸好没发生什么事情。

首先还是以新手的认知讲述一下,航模用的电池是动力锂电池,不是我们平常用的电池,一般的参数有,电压、放电倍率、充电倍率、容量、内阻,还是以我手上的电池举例子3S 2200mah 25C放电 5C充电,3S(S串联)代表就是这个3个电芯串联起来的电池,单个电芯正常的起点就是3.7V,充满电电压升至4.2V,这个电池就是11.1V起电压,充满到12.6V,容量就是2200mah,25c放电,这个表示这个动力锂电池可以以25*2.2A=55A最大电流放电。5C充电就是5*2200ma=11A最大电流充电。

电池的C数目,可以这样理解,以3S 2200mah电池为例,1C饭店就是一个小时把这个电池从4.2V放到3.7V的电量,大致就是以11A电流放电一个小时,5C就是以55A电流放电,大致十分钟就可以放完了。也就差不多玩十分钟就不能玩了。

动力锂电池因为和普通的锂电池不同,因为没有保护电路板,容易过充或者过放,多么让人蛋疼,所以要更加关心呵护他,不用的时候去用四轴空转放电,放电到3.9V左右保存,用的时候再去充电,而且用的时候千万别把电量用完,电池容易损坏,弄不好会爆炸的,自从我知道动力锂电池那么的危险,我就基本上不放在身边了。

小结:好的讲到这里就要开始总结一下了,想做四轴就是先选择机架,然后机架决定电机、电机的电流决定电调的选择,最后就是电池,上边的公式也讲过了,如果你的飞机最大功率是30A,这个电池能以44A来放电,无疑电池会非常的轻松,马达也能最大功率工作,获得的动力也是非常的满意的。最后就是桨,一是根据机架的轴距另外就是电机的KV值我就不多赘述了。毕竟经验就那么多也只能分享总结那么多了。

3.平衡充

因为是动力锂电池制造工艺的原因,没办法保证每个电池完全一直,充电放电特性都有差异,电池串联的情况下,就容易照常某些放电过度或者充电过度,充电不饱满等问题,所以这个时候就需要平衡充,对内部单节电池充电。X宝上都有,当然充电的时候要注意插法对不对,看一下说明书,因为大部分都有防呆设计也没什么好顾虑的。

3.接收机、遥控器

先说遥控器吧,现在的大部分的遥控器使用的无线电频率是2.4Ghz,遥控器可以经行一些飞行参数的设置,例:油门的正反、摇杆的灵敏度、通道定义、混合控制、飞机时间记录提醒等..

当然遥控器还有通道之分,四轴飞行器,油门,副翼、升降、方向,每一个动作都需要一个通道来对此经行控制,所以在你购买的时候通道起码是四通道以上才可以,通道数越多其价格也是越贵,当然了其余的通道可以去做其他的事情,譬如云台的操作,起落架。灯光等...这个都需要和飞控联合还有自己手动修改才能使用的,这个的话就需要你仔细的阅读说明书了。

最后关于遥控器一个说明就是:美国手、日本手这两个区别,日本手,左摇杆:上下升降舵,左右为方向舵;右摇杆:上下位油门舵,左右为副翼舵,美国售就是相反,这个就要看你的左右手习惯而定了。

接收机:航模上天,遥控器发射信号,当然在航模上就要一个接收机来接受发射过来的信号,那就是需要接收机接收信号,接收机上面对应的每排插线,都已经定义好了,使用前仔细看说明书吧。

3.飞行控制板

一般称这个东西为飞行控制板,说白了就是一块开发板,上面装上了很多传感器,然后里边烧写了特定的程序,然后协调每个轴的运动状态,遥控器发射信号给接收机,接收机再把信号传给飞控板,然后飞控板通过程序运算协调每个电机,现在市面上的飞控板各式各样,价格也是参差不齐,便宜的一百不到(KK飞控),贵的也是上千(DJI的NAZA套件),原因就是飞控板里的程序,这其中还有一部分的飞控板是开源的,你可以修改里边的程序来经行调节,已达到最为完美的状态,有兴趣的话你可以看看THE团队的四周飞行器,悬停、倒翻、载物、稳得令人发指,如果你是喜欢折腾的,你不妨买一个开源的飞控板,一点点的调试,当然这个对个人能力也是非常大的挑战。这也算是DIY的一大乐趣吧。

说到这基本上四周飞行器的基本知识就讲完了,但是还是有很多可以补充的,但是因为经验问题还有能力有限,等到了解之后在陆续补充。

总结:要想做一个四轴飞行器还是要做非常多的功课的,我上述所讲的基本上都是最为基本的,初步的了解而已,想做出来还是要花很多的功夫还有精力的,但是这个急不得,我就是一个活生生的例子,桨断了,飞控板烧了,不得不重新买,试飞成功之后,机架也断了,这些都是常事,组装之前一定要仔细看说明书,并且分好正负线信号线,以免烧坏元器件,或者飞不了,最后还是说一句模型不是玩具,非常的危险,一定要认真小心的对待。

http://v.youku.com/v_show/id_XODY3MTQ3Mzcy.html?firsttime=0

最后来个试飞视频,因为桨太厚,桨夹没夹好,飞着飞着桨飞了,然后机架断了,只能重新购买了,下一期就要做关于QQ飞控的使用了,mwc有阴影,准备apm,有什么建议或意见都可以下方留言,我会尽快回复,下期见。

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