مینی کوادکوپتر و انواع آن

مینی کوادکوپتر

کوادکوپترها در طی زمان طراحی های مختلفی را تجربه کرده اند. اولین کوادکوپتر در سال 1922 توسط ساخته شد که دارای 4موتور بود ولی قابلیت چرخش و مانور نداشت و توسط چند موتورکمکی جهت گیری می کرد. این کوادکوپتر ها در طی زمان سیر تکاملی زیادی را طی کردند و مدل های زیادی با ابعاد مختلف طراحی شد. در این مقاله ما در مورد مینی کوادکوپتر بحث مي كنيم. براى آشنايى با مولتى روتورها مى توانيد از لينك زير استفاده كنيد:

• مولتی روتور و انواع آن{جلسه اول}

کاربران محترم، خواندن اين جلسه بدون انجام تمرینات آن و گام به گام پیش رفتن با درس كافى نمى باشد. لطفا تمرين هاى آخر جلسه به همراه لينك هاى ارسال شده را به دقت مطالعه كنيد تا به درك كامل و عميقى از مطالبى كه در ادامه مى آيد برسيد.

بعضي از سازندگان از اسامي ديگري همچون میکروکوادكوپترها و نانو کواكوپترها استفاده مي كنند كه بخاطر ابعاد بسيار كوچك بعضي از اين كوادكوپترها مي باشد. بدین ترتیب که ابعاد یک نانوکوادكوپتر از دو مورد دیگر کوچکتر است. ما هم روي اين موضوع خيلي تمركز نمي كنيم و منظورمان از ميني كوادكوپتر همان كوادكوپتر با ابعاد كوچك مي باشد. یکی از مزایای مینی کوادروتورها ارزان بودن آنهاست.

موتورهاى مورد استفاده در مینی کوادکوپتر

[ihc-hide-content ihc_mb_type=”show” ihc_mb_who=”2,3,4,5″ ihc_mb_template=”3″ ]

موتورهاى مورد استفاده در مينى كوادكوپترها به دو صورت است:

1. موتورهاى براشلس
   همانند ديگر سايزهاى كوادكوپتر براى‌ مينى كوادكوپترها نيز مي توان از موتورهاى براشلس استفاده كرد. از آنجا كه موتورهاى براشلس را در جلسات متعددى شرح داده ايم در اينجا به ذكر جزئيات آنها نمى پردازيم.
2. موتورهاى دى سى
   نوع ديگر موتورهاى مورد استفاده در مينى كوادكوپترها موتورهاى دى سى مى باشد. شکل زیر موتورهای کورلس(coreless) مورد استفاده در مینی کوادروتورها را نشان می دهد. همانطور که می بینید این موتورها فقط دارای دو سیم می باشند.

شکل زیر ساختار داخلی این موتورها را نشان می دهد. کنترل این موتورها هم مشابه موتورهای دی سی می باشد که با استفاده از PWM براحتی امکان پذیر است.

در صورتی که برای مینی کوادروتور سرعت خاصی مدنظر داشته باشید می توانید از گیربکس های پلاستیکی مخصوص موتورهای Coreless استفاده کنید. البته استفاده از گیربکس فقط به موتورهای کورلس محدود نمی شود و در موتورهای براشلس نیز می توانید از آن استفاده کنید.

یکی از معایب مینی کوادروتورها زمان پرواز کم آنهاست که در بعضی از آنها تا حدودی برطرف شده است. 

بالانس كردن ملخ در مینی کوادکوپتر

بالانس کردن ملخ یکی از موارد مهم در حفظ تعادل کوادکوپترها می باشد. در مینی کوادکوپترها ارتعاش یکی از بزرگترین چالش هایی است که باید به حداقل برسد. این ارتعاش با اثرگذاشتن بر روی شتاب سنج و جایروسکوپ باعث می شود که خروجی آنها نویزدار باشد و دقت کافی را نداشته باشد.

این ارتعاش بوسیله ملخ های بالانس نشده بوجود می آید که این ملخ ها های بالانس نشده روی شافت موتور تاثیر گذاشته و باعث کج شدن آن و ارتعاش بیشتر می شوند. بالانس کردن ملخ های نانوکوادروتورها بسیار سخت می باشد و هنوز هم جای تحقیق دارد. یک روش آسان برای اینکار جداسازی این ملخ ها و گروه بندی آنها بر اساس میزان ارتعاش آنها می باشد.که می توان به آسانی و با استفاده از یک موتور کمکی و باتری 1.5V AA برای تامین جریان موتور این کار را برای هر ملخ انجام داد و در نهایت ملخ های با کمترین ارتعاش را استفاده کرد.

روش های دیگر بالانس کردن با استفاده از آهنربا هم وجود دارد که به دلیل طولانی بودن در جلسات آینده مطرح می شود.

كاهش ارتعاش در مینی کوادکوپتر

يكي از روش هاي كاهش ارتعاش در ميني كوادكوپترها استفاده از بدنه هاي دو بخشي است.

شکل زیر هم بعد از نصب قطعات روی این بدنه می باشد و همانطور که مشاهده می کنید موتورها بر روی فریم پایینی هستند و فلایت کنترل و اجزای آن بر روی فریم بالایی با استفاده از اسپیسر نصب شده اند. که در کاهش نویز نقش بسزایی دارد. دقت کنید که حتما جنس اسپیسرها پلاستیکی باشد تا وزن ربات در محدوده مجاز باقی بماند و از زمان پرواز کاسته نشود. يكي از معايب اينگونه بدنه ها اين است كه وزن افزايش مي يابد و بالطبع زمان پرواز نيز كاهش مي يابد پس قبل از هر چيز تمامي نكات و اهدافي كه مد نظرتان است را لحاظ كنيد.

همچنین می توان از ضربه گیرهای لاستیکی برای کاهش میزان نویز ناشی از ارتعاش بهره برد.

استفاده از داكت فن در مینی کوادکوپتر

داکت فن به سیستمی گفته می شود که دارای فن می باشد. این سیستم از سیستم پیشرانش توربین های سوخت مورد استفاده در جت ها الهام گرفته است با این تفاوت که در توربین جت با استفاده از سوخت و احتراق و برخورد آن با پره های توربین حرکت بوجود می آید ولی در داکت فن با استفاده از موتور براشلس نیروی تراست بوجود می آید. یعنی اینکه با استفاده از یک فن نیروی تراست را ایجاد می کنیم.

در شکل زیر قطعات تشکیل دهنده یک داکت فن را مشاهده می کنید

[/ihc-hide-content]

داکت فن ها دارای تعداد پره های بیشتر و کوتاهتری نسبت به ملخ ها هستند بنابراین می توان در دورهای بالاتر بچرخند. شاید این سوال تو ذهنتون باشه که چرا از داکت فن ها بجای ملخ های بیرونی در کوادروتورهای سایز بالا استفاده نمیشه؟ جواب این سوال به موارد زیادی بستگی داره که باید وزن و تمامی موارد در نظر گرفته شود. ولی بطور خلاصه اینکه داکت فن ها را نمیتوان در سرعت های پایین برای کوادروتورهای سایز بالا استفاده کرد مثلا در نزدیکی سطح زمین جهت فرود دور موتور را باید کاهش داد که به دلیل پره های کوتاه بازده کافی ندارند و کنترل کوادروتور آسان نیست. باز هم تاکید می کنم که در طراحی کوادروتور با داکت فن پارامترهای زیادی درگیر می باشند که نیاز به محاسبه دارند. در جلسات آتی راجع به این پارامترها بحث می کنیم.

این جلسه هم به پایان رسید. برای اطلاع از جلساتی که در آینده بر روی سایت قرار داده می شود و همچنین مطالبی که در کانال ما منتشر می شود می توانید ما را در محیط های مجازی دنبال کنید: