انتخاب موتور ، اسپید کنترل و باتری مناسب برای پرنده‌های بدون سرنشین

دراین مقاله قصد داریم نحوه ی انتخاب مناسب یک موتور و ملخ به همراه اسپید کنترل و باتری را براتون شرح دهیم:

قبل از هر چیز لازم است به دو سوال اساسی پاسخ دهید:

1. وزن کلی کوادکوپتر شما چقدر است؟

2. ابعاد فریم کوادکوپتر چقدر است؟

شاید حدس زدن مقدار دقیق وزن کوادکوپتر برایتان کمی مشکل باشد ولی برای شروع لازم است ، برای اندازه گیری دقیق وزن با مراجعه به دیتاشیت قطعات مورد نظر می توانید وزن دقیق آنها را ببینید.

همه میدانیم که موتور، اسپید کنترل و باتری از مهمترین مولفات سیستم قدرت یک پرنده بدون سرنشین هستند. بنابراین انتخاب مناسب آن‌ها به گونه‌ای که با یکدیگر همخوانی و سازگاری داشته باشند می‌تواند تاثیر بسزایی در میزان قدرت پرنده داشته باشد.

انتخاب شما با موتور آغاز می‌شود چون تمام عملکرد یک پرنده از آن نشئت می‌گیرد و موتور است که به شما دیکته می‌کند که به چه سیستم قدرتی نیاز دارید. در این مطلب فقط به موتورهای براشلس پرداخته شده که بسته به نیاز شما و نوع کاربردی که از پرنده بدون سرنشین خود انتظار دارید، متنوع است.

پس از آن باید تعیین کنید که چه عملکردی از پرنده‌تان میخواهید. یک پرنده برای تصویربرداری میخواهید ، یا میخواید با آن مانور داده و مسابقه بدهید. سپس میتوانید از جدول زیر میزان وات بر پوند/اونس را انتخاب کنید.
برای استفاده از جدول باید وزن پرنده خود را همراه با باتری محاسبه کنید. این وزن فقط در حد یک حدس است و لازم نیست چندان دقیق باشد. حال باید موتور براشلس مناسب خود را در محدوده توان خروجی مورد نیازی که محاسبه کردید ، انتخاب کنید.
وات بر پوند/اونس
با استفاده از این استانداردها و همچنین نوع عملکردی که نیاز دارید میتوانید موتور خود را به دقت انتخاب کنید.


نکته‌ای که در اینجا وجود دارد این است که بسیاری از موتورها توان را بر حسب وات آنگونه که شما به آن نیاز دارید نمایش نمی‌دهند . بنابراین باید کمی محاسبات ریاضی انجام دهید. بیشتر موتورها میزان ولتاژ مورد نیاز خود را نشان می‌دهند. آگاهی از میزان جریان مداوم و ماکزیممی که موتور میتواند در حالت امن بکشد بسیار مهم است. حاصلضرب آمپر در ولتاژ ، معادل توان موتور بر حسب وات است.
مثال : فرض کنید موتوری با باتری لیتیوم پلیمری دو یا سه سل (به ترتیب 7.4 یا 11.1 ولت) کار میکند. مشخصات موتور ، جریان مداوم را معادل 10 آمپر نشان می‌دهد. حالضرب ولتاژ در آمپر (بسته به میزان ولتاژ مورد استفاده شما) معادل 74 یا 111 خواهد شد.
در میان مدل‌های متنوع باتری‌ها ، انتخاب باتری مناسب برای سیستم شما چندان دشوار نیست.


انتخاب باتری :

بعد از انتخاب موتور نوبت به انتخاب باتری و اسپید کنترل مناسب می‌رسد. بهتر است اول باتری انتخاب شود. در مثالی که ذکر شد، با توجه به کاربردمان موتوری انتخاب کردیم که حداقل 10 آمپر به صورت مداوم بکشد و از یک باتری 2 یا 3 سل استفاده کند. عملکرد شما میتواند تعیین کننده تعداد سلول‌های مورد نیاز شما باشد.
بعد از تعیین اینکه به چه میزان آمپر یا جریانی نیاز دارید، و در پی آن انتخاب تعداد سل‌های باتری، باید ظریب تخلیه یا C آن را در نظر بگیرید. حاصلضرب ضریب تخلیه در ظرفیت باتری (بر حسب mAh ) تعیین کننده میزان آمپری است که میتوانید در حالت امن از باتری بکشید.
مثلا برای یک باتری 800 میلی آمپری با ضریب تخلیه 10C شما میتوانید 8 آمپر (800*10=8000 mA=8 A) به صورت مداوم بکشید. و اگر موتور شما 10 آمپر بکشد، باتری داغ شده، پف کرده و به احتمال زیاد بدون استفاده خواهد شد. اما اگر از یک باتری 800 میلی آمپری با ضریب تخلیه 20C استفاده کنید، با خیال راحت میتوانید 16 آمپر با خیال راحت بکشید و در امنیت کامل از موتور خود استفاده کنید. حتی میتوانید از یک باتری با ظرفیت بالاتر و ظریب تخلیه پایین تر استفاده کنید (مثلا 1500 میلی آمپر با ظریب تخلیه 10C ) ، مهم حاصلضرب این دو مقدار است که نباید از آمپر موتور کمتر شود.
البته باید توجه داشته باشید که مزیت باتری‌هایی با C کمتر این است که سبک‌تر و کوچک‌تر هستند اما در عوض زمان پرواز کمتری دارند.


انتخاب اسپیدکنترل :

زمانی که بدانید قصد استفاده از چه موتوری را دارید، انتخاب اسپیدکنترل ساده خواهد شد. برای اینکه اسپیدکنترل با موتور شما به خوبی کار کند، باید متناسب با ولتاژ باتری لیتیوم پلیمری‌تان باشد و همچنین باید میزان آمپری که موتور می‌کشد را تحمل کند. به مثال‌مان برمیگردیم، اسپیدکنترل مناسب برای موتور ذکر شده ، باید قادر باشد حداقل 10 آمپر به صورت مداوم بکشد و با ولتاژ 7.4 یا 11.1 (باتری 2 یا 3 سل) کار کند. البته همیشه بهتر است از اسپیدکنترلی استفاده کنید که آمپر آن کمی بالاتر از میزان نیاز سیستم شماست، اما نباید از سه برابر آن هم تجاوز کند. دقت داشته باشید که اسپید کنترل‌هایی با آمپر بالاتر وزن بیشتری هم دارند.

توجه داشته باشید که متغیرهایی مانند سایز ملخ میتوانند آمپری بیشتر از میزان انتظار از موتور بکشند و تنش‌هایی به سیستم وارد کنند. تنها روش مطمین و دقیق برای تست سیستم شما استفاده از وات متر است.

استفاده از وات متر:

برای اطلاع از نحوه عملکرد موتور بر مطابق مشخصات شرکت سازنده، باید چندین مقدار مهم را مد نظر قرار بدهید: جریان (بر حسب آمپر) ، ولتاژ (بر حسب ولت) ، توان (بر حسب وات). وات متر را بین باتری و اسپیدکنترل وصل کنید، همانطور که میبینید میتوانید توان سیستم را مانیتور کنید.

این نکته به دو دلیل مهم است : هر موتور، اسپیدکنترل و باتری امکان کار در یک جریان حداکثر را دارد و تجاوز جریان از آن مقدار میتواند باعث شود در مدت زمان کوتاهی موتور، اسپید و باتری بسوزند و خراب شوند. حتی اگر جریان سیستم در حال کار هم به بالاتر از مقدار ماکزیمم برسد، میتواند به راحتی موجب آسیب رسیدن به یک یا هر سه قطعه شود.

سایز ملخ هم جزو متغیرهایی است که بر میزان عبور جریان از سیستم اثر می‌گذارد. ملخ‌های بزرگتر جریان بیشتری از باتری می‌کشند و باعث میشوند موتور داغ تر شود. دوم ، با استفاده از وات متر میتوانید بهترین سایز ماخ را برای سیستم خود انتخاب کنید ، بدون آن که فشاری به آن بیاید.

با انتخاب بهترین موتور، ملخ ، اسپید کنترل و باتری برای سیسام خود ، انتظار بهترین کارایی را از سیستم خود داشته باشید.


لیست تجهیزات مورد نیاز برای ساخت یک کوادکوپتر:

۱- ایرفریم AirFrame :

به بدنه ی ربات پرنده ایرفریم گفته می شود که نمونه ی آن را می توانید در تصویر زیر ببینید . ایرفریم ها باید چند ویژگی مهم داشته باشند که در ادامه به تعدادی از آنها اشاره می کنیم :

۱ – تا حد ممکن سبک باشد .

۲ – در کنار سبک بودن باید مقاومت بالایی داشته باشد .

۳ – فریم مورد استفاده توانایی تحمل وزن کلی ربات را داشته باشد .

۴ – دقت ساخت بالایی داشته باشد ( برای داشتن تعادل بیشتر در پرواز )


۲- موتور براشلس :

بعد از انتخاب فریم نوبت به خرید موتور برای ربات پرنده می رسد . موتور ها پیشرانه ی ربات پرنده به حساب می آیند که باید در خرید آنها نهایت دقت و توجه را داشت زیرا در صورت خرید موتور اشتباه یا غیر مناسب ، ربات مورد نظر شما بازدهی مدنظر شما را نخواهد داشت .


۳- اسپید کنترل :

اسپید کنترل وسیله ای می باشد که وظیفه دارد سرعت موتورهای براشلس نصب شده بر روی کوادکوپتر یا ربات پرنده را کنترل کند . در خرید این اسپید کنترل باید توجه شود که با موتور و اسپید کنترل خریداری شده سازگاری داشته باشد .


۴- باطری لیتیوم پلیمر :

یکی از مهمترین قطعات و در عین حال گران ترین قطعه در ساخت ربات پرنده خرید باطری لیتیوم پلیمر می باشد . دلیل استفاده از باطری های لیتیوم پلیمر قابلیت دشارژ بالای آن می باشد که باعث شده است که در تمامی ربات های پرنده از این نوع باتری استفاده شود . شاید بتوان گفت مهمترین پارامتر تاثیرگذار در مدت زمان پرواز همین باتری می باشد که با افزایش ظرفیت باطری تایم پرواز نیز افزایش می یابد ولی توجه نمایید که با افزایش ظرفیت باطری وزن ربات پرنده افزایش یافته و در نتیجه باعث افزایش مصرف باتری می شود که باید برای حل این مشکل باید باطری مناسبی برای ربات پرنده خود انتخاب کنیم که بتوانیم با کمترین هزینه بیشترین تایم پروازی را داشته باشیم .


۵- شارژر باتری لیتیوم پلیمر :

برای شارژ باتری های لیتیوم پلیمر از شارژر های مخصوصی استفاده می شود که با توجه به دقت بالا و روش شارژی که برای شارژ کردن باتری لیتیوم پلیمر استفاده می کنند باعث افزایش عمر مفید باتری های لیتیوم پلیمر می شود .


۶-هشدار دهنده ولتاژ باتری :

در استفاده از باتری های لیتیوم پلیمر باید توجه شود که ولتاژ هر سل باتری از یک مقدار معین کاهش پیدا نکند به عنوان مثال در صورتی که ولتاژ هر سل باتری لیتیوم پلیمر به کمتر از ۲٫۸ ولت برسد دیگر قابل شارژ نبوده و باعث خرابی باتری خواهد شد که برای حل این مشکل از هشدار دهنده ولتاژ باطری استفاده می شود و در صورتی که ولتاژ هر سل باتری از مقدار معین کاهش پیدا کند این هشدار دهنده شروع به بوق زدن های پی در پی می نماید همچنین این هشدار دهنده قابلیت نمایش ولتاژ تک تک سل ها باتری و همچنین ولتاژ کلی باطری را دارا می باشد .


۷-فلایت کنترل :

فلایت کنترل واحد مرکزی کنترل ربات پرنده می باشد که وظیفه حفظ ربات پرنده و همچنین هدایت ربات پرنده به سمت های مختلف و … را به عهده دارد . میزان تعادل ربات پرنده تا حد بسیار زیادی به نوع این فلایت کنترل و سنسور های استفاده شده در آن بستگی دارد . که قابلیت ها و امکانات یک ربات پرنده بیشتر به همین فلایت کنترل وابسته می باشد .به عنوان مثال قابلیت فرود خودکار , بازگشت اتوماتیک به خانه ، خلبان خودکار و … همگی در داخل این فلایت کنترل نهفته اند .

توجه کنید که بهترین گزینه با توجه به نوع قیمت فلایت کنترل ها اولین گزینه فلایت کنترل NAZA و سپس فلایت کنترل APM می باشد که می توان گفت این دو فلایت کنترل تمامی انتظارات شما را برآورد خواهند کرد .


۸- ماژول های جانبی فلایت کنترل : (اختیاری )

در صورت استفاده از امکانات بیشتر فلایت کنترل ها باید از ماژول های جانبی مثل ماژول GPS و … استفاده نمایید تا بتوانید از قابلیت های بیشتر فلایت کنترل مثل برگشت به خانه ، خلبان خودکار و … استفاده نمایید .


۹- رادیو کنترل :

وسیله بعدی که به آن می رسیم رادیو کنترل می باشد برای اینکه ما بتوانیم ربات پرنده ی خورد را در فاصله ای دور هدایت کنیم باید از وسیله ای به نام رادیو کنترل استفاده کنیم که بتوانیم ربات پرنده خود را از زمین کنترل نماییم .

در خرید رادیو کنترل باید به نکاتی که در زیر اشاره می کنیم توجه داشته باشید :

۱- تعداد کانال ها

۲- برد رادیو کنترل

۳- کیفیت رادیو کنترل

۴- امنیت رادیو کنترل

شاید بتوان گفت یکی از پرهزینه ترین قطعات ساخت ربات پرنده همین رادیو کنترل می باشد که می تواند قیمتی از چند صد هزار تومان تا چند ملیون داشته باشد .


۱۰ – فرستنده و گیرنده ی تصویر : (اختیاری )

در صورت نیاز به مشاهده ی زنده ی تصاویر از ربات پرنده شما نیاز به وسیله ای به نام فرستنده و گیرنده تصویر ۵٫۸ گیگاهرتزی دارید که می توانید این فرستنده و گیرنده را به صورت آماده از بازار خریداری نمایید و یا می توانید این وسیله را هم همانند رادیو کنترل با هزینه ای بسیار کم و امکانات بیشتر به صورت دست ساز بسازید .


۱۱- دوربین اسپورت : (اختیاری )

برای ضبط تصاویر پرواز نیاز به دوربین با کیفیت دارید که می توانید از دوربین های اسپورت که اندازه کوچک و وزن پایین در حدود ۶۰ گرم دارند استفاده نمایید.

۱۲- گیمبال یا پایدار ساز پرواز : (اختیاری )

گیمبال وسیله ای می باشد که دوربین بر روی آن نصب می شود و لرزش های به وجود آمده از ربات پرنده را با روش های معینی دفع می کند که باعث می شود فیلم پرواز پایداری بالایی داشته باشد و تمامی لرزش های ناخواسته نیز حذف گردد .