Hållare för LiPo-batteri

Hållare för LiPo-batteri

I ett av mina flygplan har jag konstruerat en 3D-printad hållare för lipo-batteriet som kan låsas steglöst i olika lägen. Detta för att lätt kunna ändra tyngdpunkten och på så sätt även flygegenskaperna. Ett väl balanserat flygplan är som lättast att flyga men i bland vill man inte ha det enkelt :)

Ett något framtungt flygplan är inte direkt svårfluget men är svårare att få in i spinn och vid landning kan det hända att höjdrodret inte räcker till med en noslandning som följd. Att flyga med ett framtungt flygplan är inte speciellt kul och bjuder oftast inte på några överraskningar.

Ett något baktungt flygplan däremot blir mer instabilt och går lättare i spinn och kräver mer av piloten. Ett väldigt baktungt flygplan kan bli helt omöjligt att flyga. Det jag ville åstadkomma var att hamna precis på gränsen för stabilt och ostabilt. Detta för att kunna göra vissa konstflygmanövrar som annars inte är möjliga.

Hållaren består av två delar vari den ena batteriet sitter fast och den andra är fastlimmade i flygplanskroppen. Den övre delen glider i ett spår och går att låsa med en stor platt skruv som är integrerad i den delen batteriet sitter. Enkel och effektiv konstruktion :)

Litet passagerarplan av golvisolering

Litet passagerarplan av golvisolering

Detta flygplan byggdes från scratch efter enkla tvåplansritningar som jag hittade på nätet

Materialet är 2mm golvisolering som är målad och klädd med plastfilm. Hittade två stycken mycket små impellerfläktar (ducted fans) som framdrivning så den är väldigt realistisk utan synlig propeller.

Landningsställen är inte infällbara men stötdämpare finns på plats, gjorda av små fjädrar och tunna mässingsrör. Trots storleken sitter det 5 servon i modellen: Två till skevrodren, ett till höjdrodret, ett till sidorodret samt ett till noshjulet så att modellen går att styra på marken.

Flygegenskaperna är sisådär, vingprofilen är en Clark-y och med bakåtsvepta vingar som smalnar av mot spetsarna blir detta en perfekt kombo för att vingspetsarna stallar först vilket medför att modellen klipper starkt åt höger eller vänster och går in en fin men ack så förödande spinn när modellen stallas (överstegras). Skall man flyga sakta görs detta med fördel på betryggande höjd så att man har tid att ta sig ur spinnen.

Propellrar

Propellrar

På de allra flesta flygplan sitter det någon sorts propeller som driver flygplanet framåt, även jetmotorer har propellerliknade element (fläktar) men där har de en liten annorlunda funktion. Det finns dock jetmotorer som driver ”vanliga” propellrar där propellrarna är direktverkande i luften.

Det finns många olika sorters propellrar, 2-bladiga, 3-bladiga osv. Den vanligaste sorten på små flygplan är den tvåbladig varianten. Den är den mest effektiva men det finns orsaker som gör att man inte alltid väljer det ändå. Flerbladiga propellrar är tystare då pereferihastigheten vid spetsarna är lägre. Den kan också vara så att motorn är väldigt stark och att en tvåbladig helt enkelt skulle bli för stor. Krafterna som verkar på en propeller är enorm. Vid höga varvtal är centrifugalkraften stor och för att få ner hastigheten på propellern kan man istället lägga till fler blad. Vissa flygplan har även ställbara propellerblad vilket innebär att man kan ändra vinkeln med vilken propellern skär igenom luften. På så sätt kan man ha samma varvtal (constant speed) på motorn oavsett effekt från motorn. Vid högre effekt ju högre vinkel. Vid landning kan man använda en varierbar propeller som broms med ”reverse speed”, man ändrar helt enkelt vinkeln så att den blir negativ och istället pressar luften framåt i stället för bakåt. Detta brukar man kunna höra vid landning då det låter som att piloten gasar på, vilken hen också gör. Dessa propellerblad brukar också kunna vridas (flöjlas) helt och hållet så att luftmotståndet blir så litet som möjligt. Denna funktion är väldigt bra om en motor skulle gå sönder i luften då en stillastående (oflöjlad) propeller agerar som en stor broms.

Formen på en propeller är strömlinjeformad och har samma funktion som en flygplansvinge. När propellerns blad snurrar genom luften skapas ett undertryck framför och ett övertryck på bakom vilket förflyttar luftmassan bakåt. Väldigt snabba propellrar har nu för tiden ofta en böjd form vilken ökar effektiviteten samt dämpar ljudnivån när spetsarna går igenom ljudvallen.

Flight controller (FC) så fungerar den

Flight controller (FC) så fungerar den

När jag började med RC flyg i slutet på nittiotalet fanns det inga flight controllers eller speciellt avancerad utrusning att bestycka flygtygen med. En enkel radiomottagare och analoga servon var det man fick nöja sig med. Drönare var det ingen som sysslade med då de utan dagens teknik hade varit helt omöjliga att flyga.

Idag gör tekniken att både flygplan och drönare kan flyga utan speciellt mycket input från en pilot.

Som nybörjare idag kan man i förväg bestämma (med rätt utrustning) hur mycket ”flyghjälp” man vill ha från en dator ombord. Man kan t.ex bestämma att lutningen åt ett visst håll inte kan överskrida en viss vinkel, att flygplanet eller drönaren rätar ut sig när man släpper spakarna. Detta gör det nästan omöjligt att krascha.

Den stora skillnaden mellan stabiliseringssystemen som sitter i flygplan och drönare är att drönarens system är mångt mer avancerat.

När det gäller flygplan har piloten full kontroll över motorns hastighet och stabiliseringssystemet sköter rodren med hjälp av gyron.

I en drönare är det flight controller som sköter motorernas hastighet. Flight controllern är konfigurerbar och programmeringsbar för att passa i olika sorters drönare. När en pilot t.ex vill att drönaren skall flyga framåt så ges spakutslag framåt. Flight controllern ger då de olika motorerna rätt rotationshastighet för att detta skall ske. För en kort stund börjar de bakre motorerna snurra lite snabbare och de främre något långsammare så att drönaren börjar luta.

Flight controllern läser av sitt läge med hjälp av gyron och accelerometer flera tusen gånger i sekunden och skickar därefter signaler till motorerna som ändrar varvtalet för att bibehålla stabilitet och samtidigt få önskad effekt från pilotens input.

Många flight controllers tillåter flera så kallade flightmodes som enkelt väljs med en switch på sändaren. Ett exempel på en fler-modes setup (i detta fall 3) kan vara att i läge 1 stannar drönaren helt när spakarna släpps med hjälp av GPS-positionering, accelerometer och barometer, i läge 2 låses maximal lutning till ett visst gradtal som gör det omöjligt för piloten att slå runt och i läge 3 ges piloten full kontroll. Med hjälp av en sådan setup kan man i situationer där man ”tappat bort sig” enkelt slå över till läge 1 där drönaren stabiliserar sig själv och stannar på stället.

Winglets till modellflygplan, 3-D printade

Winglets till modellflygplan, 3-D printade

Har lyckats lära mig programmet Fusion 360 någorlunda och lyckats skapa winglets till ett av mina modellflygplan.

Helt onödigt men kul :)

På riktiga flygplan är dessa winglets dock viktiga. De minskar luftmotståndet vid vingspetsarna samt ser till att vingarna har bättre funktion. Utan winglets bildas luftvirvlar vid vingspetsarna. Lufttrycket är högre på vingens undersida och lägre på ovansidan vilket gör att luften vid vingspetsarna går runt från undersidan till ovansidan och bildar en virvel vilken påverkar både luftmotståndet och rodrens funktion. Ju tyngre flygplanet är desto starkare blir virvlarna.

Det finns många flygolyckor som kan härledas till dessa virvlar. Mindre flygplan som hamnar i en virvel från större flygplan påverkas ordentligt, här är ett exempel på ett mindre flygplan som startar precis efter att ett lite större flygplan flugit förbi på låg höjd.

Med winglets styrs luften ifrån undersidan av vingen mer kontrollerat och gör virvlarna betydligt mindre samtidigt som man bibehåller rodrens funktion ända ut till spetsarna.

Ladda LiPo-batterier med solceller

Ladda LiPo-batterier med solceller

En sak som kan vara lite omständigt när man skall iväg en dag och flyga är att ladda batterierna på platsen man tänkt flyga på. Ett batteri till en racerdrönare räcker ca 5 minuter innan det behöver laddas igen.

För att slippa att ha med sig en hel uppsättning batterier så har vi byggt ett bärbart laddsystem som går på solceller.

I paketet ingår ett 12V masterbatteri på 10Ah (ett gammalt elcyckelbatteri), en solcellsregulator, en vikbar solpanel på 80w samt en LiPo-laddare som kan gå på 12V. På bilden visas batteriet, regulatorn och laddaren. Batteriet sitter inkapslat i en 3-printad hållare med fyra små ben och fästanordning för regulatorn. Från regulatorn går en en sladd som kopplas till solcellspanelen samt två sladdar för uttag av last, en för laddaren och en extra om man skulle vilja ha någon annan last. Jag använder den till att ge ström åt FPV glasögonen.

Solcellerna ger ström till batteriet via regulatorn som hela tiden laddas. Vid belastning så ger regulatorn först och främst ström från solcellerna direkt till lasten, i detta fall LiPo-laddaren. Skulle solen gå i moln fixar regulatorn så att laddaren får ström från batteriet om spänningen från solcellerna faller för mycket.

Systemet har fungerat helt fantastiskt i sommar och vi har kunnat vara ute flera timmar och klarat oss på 3 batterier per drönare. Det tar ca 20 minuter att ladda upp ett batteri igen efter användning och vi kan ladda två batterier samtidigt.

Solcellsregulatorn heter SmartSolar och kommer från Victron energy. Den har en tillhörande app som visar all info om batteriets status, hur mycket ström och effekt solcellerna ger, hur mycket last som tas ut och huruvida batteriet laddas eller belastas.

Lipo batterier

Lipo batterier

Den vanligaste sorten av batteri som används inom drönar och flyghobby är litiumpolymerbatterier. Dessa har en hög energitäthet och kan både laddas och urladdas med hög ström. Förmågan att ladda ur är oftast mycket högre än laddningsförmågan. Det finns många olika tillverkare och här är det idé att köpa något välkänt och inte det billigaste. Dessa batterier är väldigt känsliga och vid fel handhavande kan batteriet till och med bli farligt.

Ett överladdat batteri kan svälla och det som händer då är att en mycket explosiv gas bildas och går det för långt kan det självtändas med en ordentlig eldslåga som följd. Köper man en drönare från något känt fabrikat medföljer en laddare som är anpassad för drönarens batteri. Bygger man egna drönare och köper separata batterier är det viktigt att man även köper en ordentlig Lipo-laddare med balanseringsfunktion så att batterierna laddas på rätt sätt. Ett Lipo-batteri är uppbyggt av separata celler som har en nominell spänning på 3,7 Volt var. Man brukar prata om 1-cells, 2-cells, 3-cells osv. Ett 3-cells batteri har en nominell spänning på 3,7Vx 3, dvs 11,1 V.

På batteriet anges även ett C-värde som står för hur snabbt batteriet kan laddas ur. Har man ett batteri på 1000mah med ett C-värde på 10 är den högsta belastningen som batteriet klarar 1000xC-värdet, alltså 10000mA = 10A. När man laddar batteriet är det säkraste att ladda med 1C dvs 1 gånger batteriets kapacitet. I föregående exempel skulle batteriet då laddas med 1A. Ett 2000mah batteri skall laddas med 2A osv.

En cell är helt fulladdad när den når 4,2V. Försöker man få i ännu mer kommer cellen ta skada och bli farlig. Därför är det viktigt att laddaren håller koll på varje cell för sig när batteriet laddas, därav den speciella Lipo-laddaren. Det är även viktigt att inte tömma cellerna för mycket då de tar skada om de når en för låg spänning (3V). De flesta lipoladdare kommer inte ladda ett batteri som har kommit ner under 3V av säkerhetsskäl. Ett sådant batteri är förstör och skall kasseras. Lite enkelt förklarat så ökar motståndet i batteriet då spänningen blir för låg vilket medför att temperaturen ökar när batteriet sedan skall släppa ifrån sig energin. Detta kan leda till för hög temperatur och ett exploderande batteri.

De flesta applikationer som använder sig av lipo-batterier har en inbyggd säkerhetsfunktion som gör att batteriet inte kan laddas ut för mycket. Motorerna stannar helt enkelt innan spänningen blir för låg.

Armattan Marmotte racer-drönare med DJI airunit

Armattan Marmotte racer-drönare med DJI airunit

Nu är den klar, det tog ett tag men oj va den flyger bra! Armattan Marmotte för DJI airunit. De olika komponenterna har jag skrivit om innan men detta sitter i:

  1. Flightcontroller: Diatone Mamba 405DJI
  2. Fartreglage: Diatone Mamba F50PRO 50A
  3. Motorer: Cyber Xing 2207,5 2555KV
  4. Mottagare: Spektrum 4651t
  5. Video: DJI fpv

Ramen är ordentligt stark i massiv kolfiber och kameraburen är gjord i titan. Modellen är ganska trång och då jag inte kör med DJIs sändare fick jag inte plats med mottagaren inuti utan printade en liten hållare som sitter längst bak, bakom batteriet. Några extra detaljer är printade motorskydd samt en printad hållare för buzzern. Kör med 4S 1550mAh batterier och det räcker gott och väl!

DJI FPV googles, bäst på marknaden

DJI FPV googles, bäst på marknaden

Detta headset tillhör DJIs digitala FPV system. Kvalitén är riktigt bra och det känns att de är ett par påkostade ögon. Med fyra antenner som sitter vinklade ifrån varandra lovas upp till 4km räckvidd. Längre än vad min radio klarar så det gäller att inte flyga för långt! I ögonen sitter en skärm på 1440x810 pixlar med en uppdateringsfrekvens på 120Hz.

Detta headset är i en helt annan klass än de analoga systemen som hittills varit det enda som funnits på marknaden. Har svårt att se att konkurrenterna kommer hålla fast vid den gamla tekniken då kvalitetsskillnaden på videoöverföringen helt enkelt är för stor. Bilden är nåja, kanske inte knivskarp men förvånansvärd bra, det handlar ju ändå om livestreamad video från ett flygtyg i hög hastighet! Pixligheten dyker upp lite då och då men jämfört med ett analogt system där bilden försvinner så fort man rundar ett träd är detta rena drömmen.

Vikten är 420g och de känns väldigt lätta när man har dem på sig. Detta mycket för att DJI inte gjort plats för några batterier. Det som medföljer är en lång sladd med XT60 kontakt förberedd att pluggas in i ett extern batteri. Detta ingår dock inte i det redan väl tilltagna priset utan måste köpas separat. Headsetet tar allt mellan 7,4-17,6V så 2-4S Lipo funkar bra. Kommer köra på ett 3S 5200mAh som jag har liggandes.

JAS av golvisolering

JAS av golvisolering

Balsasträ har länge varit det materialet man har använt sig av för att bygga modeller, särskilt flygande sådana då materialet är både lätt och förhållandevis starkt. På senare år har man dock börjat använda sig av andra cellplastbaserade material. Ett billigt sätt att komma undan är att köpa golvisolering! Detta material är väldigt medgörligt och går att limma, slipa och forma, i många fall mycket lättare än balsaträ. Hittade en ritning på en JAS som jag ritade om så att den passade att bygga en flygande modell av. Detta blev slutresultatet. Det sitter en eldriven 40mm fläkt i som drivs av ett 2-cells lipobatteri. Installerade även ett gyro som känner av rörelser i höjdplanet (tväraxeln). Med detta gyro kunde jag låta tyngdpunkten ligga lite bakom vad som annars hade varit tvunget. Detta medförde att modellen går att svänga på en "femöring". Ostabil som attan och näst intill omöjlig att flyga när gyrot är avstängt men hyfsat stabil med gyrot påslaget. Kul kul! :)

Prusa mk3 3d-printer

Prusa mk3 3d-printer

När man håller på med en hobby som rc-flyg (modellflyg och racerdrönare i mitt fall) eller någon annat lite pyssligt är de väldigt behändigt med en 3-d skrivare som kan skriva ut reservdelar när det behövs, och det kommer att behövas reservdelar! I alla fall om man håller på med racerdrones. Fick en Prusa mk3 av min sambo för ett par år sedan och den har inte stått och dammat precis. Har skrivit ut en drös med tillbehör till min mavic såsom förlängda landningsfötter, solskydd för kameran, batterihållare m.m. Byggde en drönare helt från scratch med kamera och gps. Nästan alla fästen till all teknik är 3-printad. På bilden är det egentligen bara armarna man ser som inte är printade utan utskurna ur kolfiberark.

Ja, en 3-d printer är någon jag verkligen kan rekommendera! Även om man inte håller på med någon hobby så är det väldigt behändigt att kunna skriva ut saker till hemmet. Jag använder nästan uteslutande PLA-filament till mina utskrifter då det räcker gott för det jag gör. Det finns en hel uppsjö av olika filament för olika användningsområden men PLA-räcker gott för en nybörjare. Det finns en del sidor med färdiga produkter t.ex www.thingiverse.com men roligast är ju att rita själv. Använder sketchup för det är den programmet jag kan men hade gärna använd något mer avancerat om jag kunnat. Många andra använder sig av fusion 360 som är mycket mer användbart om man är duktig på det.

« Till start