• Slide 1

17اسفند

انتخاب مناسب موتور و ملخ برای کوادکوپتر

انتخاب صحیح موتور و ملخ مناسب برای کوادکوپتر، از اصول اولیه و پایه ساخت یک پرنده بدون سرنشین با راندمان بالا و قدرت زیاد است. در این آموزش با قوانین کلی انتخاب صحیح موتور و ملخ مناسب برای پرنده بدون سرنشین آشنا خواهید شد.

از کجا باید شروع کرد؟

قدم اول : تصمیم گیری در مورد انتخاب اندازه موتور

برای شروع باید به دو پرسش پاسخ دهید:

  1. وزن کل کوادکوپتر شما چقدر است؟
  2. ایرفریم شما چه اندازه‌ای دارد؟

وزن کل کوادکوپتری که هنوز ساخته نشده ، شامل تمام قطعات از جمله اسپیدکنترلها، موتورها، ملخها، باتری و تمامی سیم‌های اتصالات و ... و همچنین گیمبال و دوربین (در صورتی که تصمیم به نصب آن دارید) است. به خاطر داشته باشید که این وزن تنها یک تخمین است که در صورت نیاز و در شرایطی که قطعات جایگزین بهتری برای کوادکوپتر خود پیدا کرده اید، میتوانید آن را تغییر دهید.
از طرفی اندازه ایرفریم انتخابی شما، تعیین کننده حداکثر اندازه ملخی است که میتوانید در ساخت کوادکوپتر خود از آن استفاده کنید.
با پاسخ به این دو سوال میتوانید تراست حدودی مورد نیاز هر موتور و همچنین حداکثر اندازه‌ی ملخی که می‌توانید از آن استفاده کنید را پیدا خواهید کرد.


blog-951217-quadcopter-motor-propeller-02blog-951217-quadcopter-motor-propeller-03


نسبت تراست به وزن

یک قاعده کلی وجود دارد که در آن گفته می‌شود باید حداقل دو برابر وزن کوادکوپتر، توسط موتورها تراست ایجاد شود. این حداقل میزان اطمینانی است که باید برای معلق نگه داشتن پایدار یک کوادکوپتر در هوا، تامین شود. اگر تراست ایجاد شده توسط موتورها کمتر از این مقدار باشد، کوادکوپتر نمیتواند پاسخ مناسبی به دستورات خلبان دهد و در پرواز دچار مشکل خواهد شد.
برای مثال اگر یک کوادکوپتر به وزن یک کیلوگرم داشته باشید، حداقل تراست کل لازم برای پرواز نسبتا خوب 2 کیلوگرم یا 500 گرم بر هر موتور است.

 blog-951217-quadcopter-motor-propeller-04


اما اگر قصد ساخت یک کوادکوپتر مسابقه (سرعتی) را دارید، قضیه فرق میکند. نسبت تراست به وزن در این کوادکوپترها باید حدودا 10 بر 1 یا حداقل 8 بر 1 باشد. با این نسبت ، عملکرد کواد در سرعت گرفتن و مانورهای آنی بالاتر می‌رود. البته باید توجه داشته باشید که اگر این مقدار بیش از اندازه بالا رود، کنترل کواد دشوار خواهد شد چون با افزایش گاز به کمترین مقدار خود، کوادکوپتر به صورت شلیک وار اوج گرفته و پرواز خواهد کرد.
توصیه می‌شود که حتی اگر تصمیم دارید کوادکوپتر خود را برای مقاصد تصویربرداری ساخته و به آرامی پرواز کنید، نسبت تراست به وزن را 3 به 1 یا 4 به 1 در نظر بگیرید. این نسبت نه تنها توانایی کنترل بهتر را به شما میدهد ، بلکه امکان اضافه کردن تجهیزات جانبی (مانند دوربین قویتر یا گیمبال بهتر) را در آینده به شما خواهد داد.


سایز و KV موتور


اندازه موتورهای براشلس با چهار عدد و به صورت "AABB" شناخته می‌شود. AA نشان‌دهنده عرض استاتور و BB نشان‌دهنده ارتفاع آن است. این اعداد از این جهت اهمیت دارند که عرض و ارتفاع موتور در واقع نشان‌دهنده گشتاوری است که موتور توانایی اعمال آن را دارد.
عدد دیگری که برای معرفی یک موتور اهمیت دارد کیلوولت (KV) آن است. کیلوولت در واقع تعداد چرخش موتور در هر دقیقه به ازای ولتاژ یک کیلوولت را نشان می‌دهد. برای مثال اگر یک موتور 2300KV را با یک باتری سه سل (11.1v) راه اندازی کنید، موتور با سرعت 28980 دور بر دقیقه خواهد چرخید.


blog-951217-quadcopter-motor-propeller-05


البته زمانی که یک ملخ روی موتور نصب کنید، RPM به دلیل مقاومت هوا کمتر از این مقدار خواهد شد. هرچه KV موتور بالاتر باشد، تلاش آن برای چرخش سریع‌تر موتور بیشتر خواهد بود و هر چه KV کمتر باشد گشتاور بیشتری تولید می‌شود. به همین دلیل بهتر است ملخ‌های بزرگ‌تر روی موتورهایی با KV کمتر نصب شده و ملخ‌های کوچک‌تر روی موتورهایی با KV بالاتر (که بیشتر مناسب کوادکوپترهای مسابقه هستند).
پیدا کردن تعادلی بین RPM و گشتاور در هنگام انتخاب موتور و ملخ از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. با نصب ملخ بزرگ روی موتوری با KV بالا، باعث می‌شود موتور با کشیدن جریان زیاد سعی کند بر مقاومت هوا غلبه کرده و ملخ را با سرعت بچرخاند که نتیجه این امر گرم شدن بیش از حد موتور و آسیب رسیدن به آن است.

N و P


گاهی اوقات ممکن است عبارتی مانند " 12N14P" را برای معرفی یک موتور ببینید. عدد نوشته شده قبل از N به معنی تعداد الکترومگنتهای استاتور و عدد قبل از P به معنای تعداد مگنتهای ثابت موجود در موتور است.
پیکربندی بیشتر موتورها به صورت 12N14P است، موتورهایی با KV کمتر دارای الکترومگنتهای بیشتری هستند. مگنت‌های ثابت به افزایش بیشتر گشتاور برای بالابردن راندمان کمک می‌کنند.


اندازه ایرفریم ← اندازه ملخ ← سایز و KV موتور


در بیشتر مواقع با تنها دانستن اندازه ایرفریم، میتوان نوع موتوری که باید از آن استفاده کرد را فهمید. دلیل این امر آن است که اندازه ایرفریم در اندازه ملخ‌ها محدودیت ایجاد می‌کند و در ادامه اندازه ملخ میتواند اندازه و KV مورد استفاده موتور را محدود کند. اما بهتر است همیشه تراست موتور را بررسی کنید تا مطمئن شوید جریانی که می‌کشد از حد اطمینان آن تجاوز نکند.
با کمک جدول زیر میتوانید دید کلی در رابطه با نسبت اندازه ایرفریم، سایز ملخ، سایز موتور و KV پیدا کنید.

blog-951217-quadcopter-motor-propeller-06

ولتاژ و جریان


میزان ولتاژ هم در انتخاب ملخ و موتور از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. هرچه ولتاژ اعمالی بالاتر باشد موتور تلاش می‌کند تا سریع‌تر بچرخد و بنابراین جریان بالاتری را می‌کشد. قبل از اتصال باتری، همیشه اطلاعات تراست را بررسی کنید.


خواندن مشخصات موتور


blog-951217-quadcopter-motor-propeller-07


در هنگام انتخاب موتور، با خصوصیاتی که توسط تولید کننده روی آن درج شده مواجه خواهید شد. با کمک همین خصوصیات میتوانید اطلاعاتی در مورد قدرت، تراست، RPM و ... کسب کنید. در مثال زیر اطلاعات خروجی از مشخصات یک موتور میکرو براشلس نشان داده شده است.


blog-951217-quadcopter-motor-propeller-08


مقایسه بین موتورها

بعد از در نظر گرفتن موارد فوق، خواهید دید که تعداد موتورهایی که برای کوادکوپتر مورد نظر شما مناسب است بسیار اندک و انگشت شمار است. اما برای انتخاب بهترین موتور در بین همین چند گزینه باید موارد زیر را در نظر بگیرید:

  1. تراست
  2. کشش جریان
  3. راندمان
  4. وزن-ممان اینرسی

بنابراین تصیم گیری برای انتخاب موتور مناسب در بین گزینه‌های موجود، به این بستگی دارد که چه چیزی از پرنده بدون سرنشین خود میخواهید.


تراست بالاتر ، سرعت بیشتری به پرنده شما می‎دهد اما باید بهره‌وری را نیز در نظر بگیرید. مطمئن شوید که میزان تراست به مقدار زیادی از مقدار منطقی تجاوز نکند تا بهره‌وری موتور تحت الشعاع قرار نگیرد.
از طرفی انتخاب موتور و ملخ بر انتخاب باتری مناسب هم تاثیر می‌گذارد. اگر کوادکوپتر شما جریان زیادی در شرایط فول گاز بکشد، حداکثر نرخ تخلیه باتری باید به گونه ای باشد تا گرمای زیادی از برای موتور ایجاد نکند.
یکی از موضوعاتی که اغلب نادیده گرفته می‌شود وزن موتور است که به خصوص برای کوادکوپترهای مسابقه از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. این مقدار نه تنها در وزن کل کوادکوپتر و نسبت تراست به وزن تاثیر می‌گذارد، بلکه بر میزان ممان اینرسی پرنده شما هم تاثیر گذار است.


نکات بیشتر در مورد راندمان موتور


هرچه یک مولتی روتور دارای وزن کمتری باشد، دارای راندمان بالاتری هم هست.
باتری و وزن تنها فاکتورهایی نیستند که برای افزایش راندمان باید به آن توجه شود. در هنگام انتخاب موتورها هم ، علاوه بر KV و تراست باید به راندمان موتور هم توجه کنید. این وضعیت مشابه با دوچرخه سواری است. هر چه دنده دوچرخه کمتر باشد ، سرعت و راندمان دوچرخه بالاتر است که برای شرایط سربالایی مناسب تر است و هرچه دنده بیشتر شود راندمان دوچرخه کمتر بوده که برای شرایط سرازیری بهتر است.
همین شرایط و قوانین برای موتورهای براشلس هم صادق است. هر چه راندمان موتور بالاتر باشد بهتر است . به عنوان مثال میتوان گفت موتورهایی که 70% توان ایجاد میکنند، 30% گرما تولید می‌کنند و در مقابل موتورهایی که 90% راندمان دارند، تنها 10% گرما تولید می‌کنند.
موتورهایی که راندمان کمتری دارند، نه تنها باعث اتلاف انرژی (و در نتیجه کاهش زمان پرواز) می‌شوند بلکه تراست کمتری در شرایط فول گاز میدهند.


دیگر فاکتورهای تولیدکنندگان 

  1. پاسخ
  2. دما
  3. بهترین ملخ
  4. لرزش

پاسخ در واقع چگونگی سرعت موتور در هنگام تغییر RPM است. ساده‌ترین راه برای پیدا کردن این مقدار اندازه گیری مدت زمانی است که موتور از RPM صفر با بالاترین RPM خود می‌رسد.


بالانس موتور


بعد از اینکه موتور مناسبی را برای کوادکوپتر خوب انتخاب نمودید، اولین کاری که باید انجام دهید بالانس کردن آن است. البته همیشه لازم نیست اینکار را انجام دهید، اما در کل میتواند تمرین خوبی باشد تا در مواقع نیاز به مشکلی برخورد نکنید. هرچه موتور بزرگتر باشد (مثلا 2212 به بالا) نیاز به انجام اینکار نیز بیشتر می‌شود. موتورهای کوچکتر از 2206 کمتر نیاز به بالانس را دارند.
نحوه بالانس کردن موتورهای کوادکوپتر در ویدیو زیر نشان داده شده است.


موتورهای ساعتگرد و پادساعتگرد


اساسا موتورها به دو دسته ساعتگرد و پادساعتگرد تقسیم بنده می‌شوند که معرف جهت گردش آنهاست. در یک کوادکوپتر از دو موتور چپگرد و دو موتور راستگرد به گونه‌ای استفاده می‌شود که با چرخش آنها ، هوا با سمت پایین حرکت داده شده و کوادکوپتر به سمت بالا پرواز کند.


blog-951217-quadcopter-motor-propeller-09


انتخاب ملخ مناسب

ملخ ها با چرخش و حرکت هوا باعث ایجاد تراست در پرنده می‌شوند. بدیهی است که هرچه هوای بیشتری حرکت داده شود، تراست بیشتری هم تولید می‌شود.

blog-951217-quadcopter-motor-propeller-10


اندازه و گام ملخ

در هر کوادکوپتر ، دو ملخ ساعتگرد (CW) و دو موتور پادساعتگرد (CCW) روی موتورها نصب می‌شود. ملخ‌ها دارای طول‌ها و گام‌های متفاوتی هستند. برای مثال ملخ 9x4.7 (به صورت 9047 هم معرفی می‌شود) که در آن 9 طول ملخ و 4.7 گام ملخ بر حسب اینچ است. گاهی اوقات ملخی به صورت 5x3x3 (یا 5030x3) معرفی می‌شود که به معنای ملخ سه پره 5 اینچی با گام 3 اینچ است.
اندازه یک ملخ از سر تا سر آن محاسبه میشود و میتوان گفت قطر دایره‌ای است که ملخ کاملا در داخل آن قرار می‌گیرد. پیچ یا گام ملخ هم مسافتی است که ملخ در یک چرخش کامل خود طی میکند. در تصاویر زیر این مفاهیم نشان داده شده اند.

blog-951217-quadcopter-motor-propeller-11

در کل میتوان گفت در یک RPM یکسان، هرچه اندازه و گام (پیچ) ملخ بیشتر شود، هوای بیشتری توسط آن جابه جا می‌شود و البته چرخش آن را هم سخت‌تر می‌کند و موتور باید انرژی بیشتری برای گردش آن صرف کند. به صورت خلاصه هرچه اندازه ملخ بزرگتر و گام بیشتر باشد سرعت کوادکوپتر شما بیشتر شده اما در عوض انرژی بیشتری مصرف می‌کند.

تاثیرات اندازه و گام ملخ

قبل از خرید ملخ مناسب برای کوادکوپتر خود، باید تعادلی بین موتورها و ملخ ها پیدا کنید. ملخ‌هایی با گام کمتر امکان چرخش با سرعت بالاتری (RPM بیشتر) دارند و بنابراین برای چرخش آنها به موتورها فشار زیادی وارد نمی‌شود. اگر میخواهید حرکات مانور واری را با کوادکوپتر خود اجرا کنید (مانند کوادکوپترهای مسابقه) باید از ملخ‌هایی با پیچ کمتر استفاده کنید تا شتاب بالاتری به پرنده داده و قدرت کمتری از موتور بکشد. از طرفی پرنده‌هایی با ملخ‌هایی با گام کمتر از ثبات بیشتری در هنگام پرواز برخوردارند.
ملخ‎هایی با گام بیشتر ، مقدار بیشتری از هوا را در یک چرخش جابه‌جا می‌کنند. بنابراین تراست بیشتر و سرعت بالاتری را ایجاد کرده اما در عوض جریان بیشتری از موتور می‌کشند . کوادکوپتری با یک ملخ کوچک به راحتی می‌ایستد و سریعا شتاب می‌گیرد اما در مقابل کوادکوپتری با ملخ‌های بزرگ‌تر باید به آرامی برخواسته و فرود بیایند.

مواد سازنده

ملخ‌ها از جنس‌های متفاوتی مانند پلاستیک، فیبرکربن ، چوب و ... ساخته می‌شوند. هر ماده دارای ویژگی‌های منحصر به فردی است که بسته به کارایی پرنده باید انتخاب شود. برای مثال میتوان گفت ملخ‌های پلاستیکی بسیار بادوام و منعطف بوده و ملخ‌های فیبر کربن از استحکام بسیار بالایی برخوردارند.
شکل ظاهری
شکل ظاهری ملخ هم تاثیر به سزایی در عملکرد آن دارد. ملخ‌های نوک نیز تراست کمتر ایجاد کرده اما در عوض جریان کمتری می‌کشند و راندمان بهتری دارند و در مقابل ملخ‌های BN گرچه جریان بیشتری می‌کشند اما در عوض تراست بیشتری ایجاد می‌کنند.

blog-951217-quadcopter-motor-propeller-12


تعداد پره‌های ملخ


اکثر ملخ‌های موجود در بازار دو پره هستند اما ملخ‌های سه پره هم از محبوبیت زیادی بین کاربران به خصوص علاقه‌مندان به کوادکوپترهای مسابقه برخوردار است. شاید ملخ‌های چهار پره یا حتی شش پره را هم در بازار دیده باشید. واقعیت این است که هر چه تعداد پره‌های ملخ بیشتر باشد میزان جابه‌جایی هوا بیشتر بوده و تراست بیشتر می‌شود البته این امر باعث می‌شود جریان بیشتری کشیده شده و راندمان پایین‌تر بیاید.

blog-951217-quadcopter-motor-propeller-13


 جمع بندی

با انتخاب ملخ و موتور مناسب ، کوادکوپتر شما به بالاترین راندمان خود خواهد رسید و این نه تنها برای طول عمر باتری موثرتر است بلکه در کنترل بهتر پرنده توسط خلبان نیز تاثیرگذار است. رها امیدوار است تا با کمک این مقاله بتواند شما در انتخاب هرچه بهتر موتور و ملخ مناسب برای پرنده‌تان یاری کرده باشد. اگر سوالی دارید آن را در انجمن تخصصی پهپاد رها مطرح نمایید تا متخصصان رها به آن پاسخ دهند.

منبع : سایت oscarliang

مطالب مرتبط:

 

 

Posted in آموزش

 

تمام حقوق برای شرکت رهنوردان هلیای آسمان محفوظ است
Copyright © 2015 RAHA