جی دی
فناوری ، سلامت ، سینما

آموزش مراحل کلی ساخت یک کواد کوپتر (پهپاد)

0

کواد کوپتر ، عمودپرواز ،ربات پرنده و یا پهپاد اسمش هر چه باشد  در حال حاضر در زندگی امروزی ما معنی و مفهوم جدیدی را به خود گرفته اند و شاهد پیشرفت روز افزون این تکنولوژی هستیم. از این کواد کوپتر ها در زمینه های پزشکی ،نظامی و امداد و نجات به صورت عمده استفاده می شود و حتی بعضی از کمپانی ها از این پهپادها به عنوان نامه رسان نیز استفاده می کنند. در آینده ای نه چندان دور نیاز شاهد تاکسی های هوایی خواهیم بود.

اهمیت استفاده و کاربرد این نوع وسیله پروازی در دنیای امروزی کتملا مشخص است و روز به روز تکنولوژی آن به سمت هر چه هوشمند تر شدن گام بر می دارد. همین امر سبب شده تا مسابقات گوناگونی در رابطه با این پهپادها در سراسر جهان برگزار شود. کشور ما نیز اهمیت این موضوع را تا حد قابل توجهی درک کرده است. به گونه ای که سالانه شاهد برگزاری مسابقات متعددی در این زمینه از طرف دانشگاه ها هستیم.

در این مطلب می‌خواهیم روند  ساخت کلی را به همراه نکات مهم در طراحی و ساخت یک پکواد کوپتر به شما آموزش دهیم. 

اولین موضوعی که در طراحی و ساخت یک  کواد کوپتر مهم است.  شناسایی هدف و ماموریت آن می باشد. این سوال مطرح می شود که ما می خواهیم با چه هدفی این وسیله پروازی را بسازیم؟ اگر قرار باشد کواد کوپتر از بین موانع عبور کند و یا در مسائل جاسوسی استفاده شود ما باید ابعاد کوچکتری را برای آن در نظر بگیریم . اما در مسائل مربوط به امداد و نجات ، قدرتمند بودن کواد کوپتر ، بیشتر مورد اهمیت قرار می گیرد. طبیعتاً هر چه ما به قدرت بیشتری نیاز داشته باشیم به تجهیزات قوی تری نیاز داریم  و در نتیجه ابعاد کواد کوپتر ما بزرگتر می شود. ابعاد یک کوادکوپتر دارای محدوده گسترده ای می باشد به صورتی که تاکنون نمونه ها ی متفاوتی از اندازه یک کف دست تا به اندازه یک خودرو ساخته شده است.

برای مسابقاتی که معمولاً در کشور ما صورت می گیرد می توان رنج ابعاد را بین ۱۵ تا ۶۰ یا ۷۴ سانتی متر مناسب دانست . پهپاد های ریسینگ  معمولا کوچکترین ابعاد را دارند. معمولا  هرچه ابعاد کوچکتر باشد، به خاطر تکنولوژی پیشرفته تر ممکن قطعات آن کمتر یافت شود و  یا دارای قیمت بیشتری باشد ، اما در عوض از قدرت مانور بهتری برخوردار می باشند. برای مسابقات ، ابعاد متوسط و مابین 30 تا 55 سانتی متر بهترین گزینه می باشد.

پیشنهاد می کنیم:

اجزای اصلی تشکیل دهنده یک پهباد

شاسی و بدنه پهپاد ، منبع تغذیه (باتری) ،  موتورهای الکتریکی براشلس ، ملخ ، اسپید کنترل  ، فلایت کنترل و رادیو کنترل از اجزای اصلی یک کواد کوپتر می باشند. در ادامه راجب به هر کدام از آنها توضیحاتی را به شما ارائه می دهیم.

شاسی و بدنه


 نکاتی که باید در این بخش  مدنظر داشته باشیم ، جنس و فرم کلی کواد کوپتر  می باشد.  در ایران معمولا دوجنس آلومینیوم و فیبر کربن بیشترین کاربرد را دارند. کاملاً واضح می باشد که فیلم کربن برتری بیشتری نسبت به آلومینیوم دارد اما تنها عیب آن ، قیمت بالا می باشد. پس با توجه به بودجه خود می توانید از بدنه آلومینیومی یا فیبر کربن استفاده کنید. فیبر کربن دارای استحکام بیشتر و وزن کمتر می باشد.

کواد کوپتر همان طور که از اسمش مشخص است دارای چهار موتور می باشد و ساده ترین فرم پهباد ، همان حالت X  می باشد. البته حالت های دیگری را نیز می توانید در بالا مشاهده کنید و این به خلاقیت و ماموریت پرنده شما بستگی دارد. در مورد برش نیز اگر با دست صورت گیرد باید بسیار با دقت انجام شود و تمامی وزن بدنه و اجزایی که قرار است بر روی آن قرار گیرد به صورت مساوی در تمام جهات پخش شود و یک تعادل خوبی را داشته باشد. 

برای تست این موضوع می توانید نخی را به مرکز کوادکوپتر متصل کنید و وضعیت پخش وزن آن را چک کنید. دقت کنید که این مرحله مهمترین مرحله در طراحی کواد کوپتر است زیرا بقیه محاسبات و انتخاب تجهیزات ، بر اساس وزن و فرم بدنه انجام می گیرد.

از اینجا به بعد نحوه انتخاب پارامترهای بعدی به ابعاد و وزن تخمینی کواد کوپتر شما بستگی دارد. به این معنا که اگر شما  یک بدنه سبک برای مثال تقریباً بین 4۰۰ تا 900 گرم دارید ،به مراتب به موتورهای کم قدرت تر و در نتیجه منبع تغذیه کم تری نیاز خواهید داشت.

اما چگونه موتور مناسب را انتخاب کنیم

بهترین روش مراجعه به سایت های فروش تجهیزات پروازی و خواندن کاتالوگ موتور ها می باشد. بهترین برند های موجود در بازار ایران EMAX ، T-Motor ،SUNNYSKY و dji هستند. در این سایت ها معمولا برای هر کدام از موتورها دیتاشیتی وجود دارد (اگر نیست در اینترنت جست و جو کنید) . در آن اطلاعات مفید زیادی از جمله توان موتور ، مقدار آمپری که در Rpm های متفاوت از منبع تغذیه شما می کشد ، ملخ مناسب و همچنین مقدار نیروی تراستی  که در دور های مختلف می توانند ایجاد کنند ، از جمله این اطلاعات است. جدول زیر مشخصات موتور براشلس EMAX MT2206 II Cooling 1900kv را نشان می دهد.

انتخاب ملخ

حال پس از انتخاب موتور ، با توجه به همان دیتاشیت می توانید و نگاه کردن به ابعاد کواد کوپتر و تراست مورد نیاز ، ملخ مناسب را انتخاب کنید. دقت داشته باشید که هر چه ملخ کوچکتر باشد بار کمتری را بر روی موتور ایجاد می کند و در نتیجه مقدار نیروی تراست کاهش می یابد اما در عوض عمر باتری شما بیشتر خواهد بود. . در مورد انتخاب ملخ بزرگتر ، شرایط برعکس این حالت خواهد بود . اینجاست که مسائل مربوط به مهندسی وارد می شوند و اگر شما یک مهندس مکانیک خوب باشید می توانید بهینه ترین حالت را انتخاب کنید. 

برای ملخ ها دو جنس پلاستیکی و کربنی وجود دارد که اگرچه بازده ملخ کربنی بیشتر از پلاستیکی می باشد اما پیشنهاد می کنم از این مورد استفاده نکنید زیرا علاوه بر اینکه قیمت بیشتری دارد ، این ملخ ها به شدت محکم هستند و در بر خورد به موانع و یا دیوار به شفت موتور شما آسیب می رسانند. پس بهتر است یک ملخ پلاستیکی که قیمتی بین 14 تا 20 هزار تومان دارد بشکند تا موتور شما دچار آسیب شود.

انتخاب اسپید کنترل

وقتی که شما موتور خود را انتخاب کرده اید با توجه به همان جدول و با توجه به ستون مربوط به آمپر (current)  می توانید اسپید کنترل را انتخاب کنید برای مثال در نمونه بالا ماکزیمم حالت 16.2 آمپر کشیده می شود. پس یک اسپید کنترل20 امپری مناسب می باشد. سعی کنید برند اسپید کنترل از همان برند موتور انتخاب شود.

 

اما مسئله مهم مربوط به فلایت کنترل می باشد

 

مغز اصلی و کنترل کننده چهار موتور شما بر عهده  فلایت کنترل می باشد.  فلایت کنترل بر اساس شتاب سنج هایی که در درون خود دارد دور موتور را برای تعادل خود و یا تغییر جهت تنظیم می کند. شما می توانید فلایت کنترل را به صورت آماده از بازار خریداری کنید یا خودتان با برنامه نویسی آنها را بسازید.

متاسفانه در مسابقات دانشگاهی که در سطح کشور برگزار می‌شود ، اکثر تیم ها از فلایت کنترل های آماده و موجود در بازار استفاده می کنند. در واقع با این کار هدف اصلی این مسابقه از بین می رود. زیرا هدف از برگزاری این گونه مسابقات هرچه هوشمند تر کردن این پرنده ها می باشد و این کار با برنامه نویسی حرفه ای و تکرار و آزمایش های مختلف به دست می آید. اما اگر شما می‌خواهید صرفاً یک کوادکوپتر بسازید T از برندهای معروفی مانند DUAL SKY ، تاروت ،بردهای kk  و DJI می توانید استفاده کنید. عامل اصلی در انتخاب یک فلایت کنترل مقدار بودجه ای است که شما دارید. 

انتخاب باتری

باتری های مورد استفاده در این عمود پرواز های از نوع لیتیوم پلیمری می باشند و معمولا از یک سل تا 6 سل با آمپر ها و ظرفیت های متنوع در بازار وجود دارند. ( هر سل = 3.7 ولت می باشد). از برند های شناخته شده می توان به  Gens Ace و Tattu اشاره کرد. هرچه باتری با ولتاژ بیشتر و قوی تر انتخاب کنید وزن آن هم بیشتر خواهد بود . پس باید انتخاب بهینه ای داشته باشید.

رادیو کنترل

در مورد رادیو کنترل و رسیور نیز برندهای مختلفی در بازار موجود است . شما می توانید از رادیو کنترل های شش کاناله تا 10 کاناله استفاده کنید. قیمت این کنترلر ها از 300 تا بیشتر از یک میلیون تومان  در بازار یافت می شود. هر چه کانال بیشتر باشد ، شما امکانات بیشتری می توانید اضافه کنید و این کنترلر ها قابل برنامه ریزی هستند و می توانید برای هر وسیله ای به کار ببرید. رسیور به فلایت کنترل متصل می شود و شما با فرستنده ای که در دست دارید آن را کنترل می‌کنید.

 تجهیزات جانبی

پیچ و مهره های متفاوت و چسب های دو طرفه برای اتصال تجهیزات بر روی بدنه مورد نیاز می باشد.  همچنین به یک برد توزیع کننده برق نیاز دارید. تجهزاتی مانند دوربین به همراه گیرنده و فرستنده نیز می تواند به کوادکوپتر شما اضافه شود . در انتخاب دوربین با قابلیت ارسال تصویر دقت داشته باشید که فرکانس ان با فرکانس رایو کنترل متفاوت باشد تا اختلالی در کنترل پرواز به وجود نیاید.

 

تلگرام
ممکن است شما دوست داشته باشید