Motores, ESC's e Hélices

Chegaram os motores, esc's e hélices!

Motores e Hélices:

ESC's:

Material Chegando

Começou a chegar algumas coisas que comprei.

Paciência tem que ser uma das virtudes de quem pretende fazer um projeto como esse, porque é complicado ficar tanto tempo esperando as coisas chegarem!


Conversor USB serial:

Placa Central e Arduino Pro Mini:

Frame:

Aprendendo um pouco mais sobre hélices

Existem vários tipos e modelos, mas vamos nos prender nos pontos principais. Inicialmente, a hélice é caracterizada pelo seu diâmetro, passo e pelo tipo, todas essas informações são condensadas em uma sequência de dígitos. Cada fabricante possui sua designação para o tipo da hélice, mas podemos resumi-los em dois grupos: para baixas rotações, normalmente utilizadas em modelos Slow Flyers (SF, RD) e para médias/altas rotações (E, HD, Sport). 

Por exemplo, uma 10x47SF possui 10 polegadas de diâmetro, 4.7 polegadas de passo (que seria o deslocamento frontal de uma rotação, caso não houvesse deslocamento) e é do tipo Slow Flyer. Já uma 4.5x4.1E possui 4.5” de diâmetro e 4.1” de passo, é para altas rotações (em torno de 30 mil RPM). Outra maneira de representar é HD8040, que seria o mesmo que 8x4HD. 

Deve-se atentar para não superar o limite de rotação da uma hélice, ela pode deformar e perder eficiência, assim como pode se partir. Cada fabricante tem seus limites.

Outro ponto importante é com relação ao passo da hélice. O principal fator influenciado pelo passo é o pitch speed da mesma, ou seja, a velocidade com que o ar é deslocado para trás e, consequentemente, a velocidade máxima que o avião conseguiria avançar para frente em um vôo nivelado. É claro que um passo grande aumenta o empuxo gerado, mas também aumenta o arrasto que cada pá sofre ao cortar o ar. Como em geral não desejamos alta velocidade e sim alta eficiência, é preferível usar hélices SF de passo pequeno. 

As hélices são um pequeno grande problema que existe no ramo dos multicópteros. Quase sempre é necessário que exista aquela hélice tanto com passo normal como com passo reverso, para que existam motores funcionando em rotações opostas para anular o torque gerado. Como são difíceis de encontrar, recomendo escolher primeiro qual hélice irá ser utilizada e só depois os motores, ESCs, bateria, etc. 

Na hobbyking só há hélices com passo reverso da GWS e tripás, 8x4HD e 9x5HD, apesar de que funcionaria, hélices HD tripás não são o ideal para o caso dos multicópteros devido a perda de eficiência atrelada à elas. Para o nosso uso, é melhor escolher hélices Slow Flyer, devido a menor rotação que essas exigem para gerar o mesmo empuxo.

Por Igor Souza.

O que é necessário?

Para poder montar um quadricoptero, você precisará de:

Dinheiro: Pelo menos de uns 600 reais, caso você ainda não possua nenhum material, como por exemplo, rádio, carregador de bateria, bateria...

Conhecimento: É bom que se tenha pelo menos um pouco de conhecimento de eletrônica e programação em C.

Materiais necessários:

Bateria: São usadas baterias de Li-Po (Lithium Polímero), normalmente usa-se de 3 células (12,6 v) e com quantidade de carga que varia entre 2200mAh até 4000mAh, vale lembrar que quanto maior a quantidade de carga, mais pesada é a bateria, logo, tem que avaliar se vale apena ter uma bateria mais pesada.

Motor: Normalmente usam-se motores que variam entre 800kv e 1200kv, kv seria rpm/volt, ou seja, quantos RPM's o motor gira por volt. Motores com kv baixo, deixam o quadricoptero mais estável, enquanto os de kv mais altos são usados para 3D ( fazer manobras, tipo dar loop...), por tanto, se você está começando, é recomendável um motor de kv baixo, por exemplo, 800kv, 850kv...

É interessante comprar uns 2 motores extras, pois ele pode danificar se levar quedas. Existe também a possibilidade de comprar apenas o eixo do motor, pois é o que normalmente fica danifica em uma queda, ai basta trocar esse eixo e o motor fica bom novamente.

ESC: Electronic Speed Control, serve para controlar a passagem do energia para o motor. É ele que controla a velocidade do motor. Normalmente usa-se ESC de 30A.

Hélice: Bem, esse é um dos pontos mais importantes do projeto, as hélices devem estar em harmonia com o motor, ou seja, eles formam um conjunto, a hélice depende do motor e o motor depende da hélice. O recomendado é usar hélices grandes (10 polegadas) para motores de baixo kv, e hélices pequenas (8 polegadas) para motores de alto kv. Vale lembrar que você precisará de 2 hélices que rodam no sentido horário e 2 contra rotativas, que giram no sentido anti-horário. Compre sempre a mais, pois hélices quebram muito facilmente, principalmente no início quando ainda não se tem experiência.

Arduino: É um microcontrolador, ele é responsável por gerenciar tudo, a programação será inserida nele.

Conversor USB serial: Serve para conectar o arduino no PC para poder passar a programação para o arduino.

Sensor: Existem basicamente 4 sensores que são usados para quadricoptero. Giroscópio, Acelerômetro, Barômetro e Magnetômetro. O giroscópio é indispensável, ele é responsável pelo controle, como ir para um lado, para outro, para cima e etc. O acelerômetro é bastante usado, serve para estabilizar, para iniciantes é aconselhável. Já o barômetro e o magnetômetro não são tão usados como acelerômetro, servem para travar a altura e a direção respectivamente. Muitos usam o sensor que tem no controle do videogame Wii.

Rádio transmissor: Faz a comunicação entre o usuário e o quadricoptero.

Carregador de bateria: O nome já diz tudo, serve para carregar as baterias, tem que tomar bastante cuidado com a escolha do mesmo, é sempre bom procurar opinião de quem já comprou um igual ao que você quer comprar, pois muitos são de péssima qualidade e pode estragar sua bateria.

Ferramentas: Motores, frames entre outros, normalmente são fixados com parafusos sextavados, por tanto, sem uma ferramenta compatível fica um pouco difícil deixar tudo bem preso.

Materiais opcionais:

LED: É interessante colocar uma tira de LED's SMD (LED Strip) na parte inferior do quadricoptero, pois em ambientes mais escuros por exemplo, você pode localiza-lo facilmente, e até mesmo distinguir onde é a frente.

Placa central: É uma placa onde se conecta tudo. ESC, receptor, arduino e sensor se conectam nela. Coloquei como opcional pois se você souber confeccionar placas de fenolite ou fibra por exemplo, você mesmo pode fazer essa placa.

Frame: É a estrutura, ja vem com os 4 braços e a parte central, pode ser de alumínio, fibra de carbono ou fibra de vidro. Se você quiser pode fazer a sua, comprando os perfis de alumínio, furando...

Cabos: Sempre bom ter cabos, pois pode-se precisar para fazer uma extensão por exemplo.

Termo retrátil: Serve para cobrir os ESC's e emendas de fios.

Parafusos de nylon: Serve para espaçar placas.

Switch: Se você optar por usar LED's, esse switch serve para receber o sinal do rádio e ativar os LED's, ou seja, você pode liga-los pelo rádio.

Sensor de bateria: Muito importante, pois ele apita quando a bateria do quadricoptero chegar a uma determinada tensão, desse modo você pode pousa-lo em segurança sem correr o risco dele cair por falta de bateria. Vale lembrar que bateria de Li-Po não pode ser totalmente descarregadas, correndo risco de danificá-las permanentemente se isso ocorrer.

Início

Bem, comecei a fazer as compras para montar um Quadricoptero ( Quadcopter em inglês), no menu desse blog você pode encontrar os sites que utilizei para comprar os materiais.

Não sou nenhum expert no assunto (ainda), porém já li bastante a respeito e irei compartilhar com vocês o que já aprendi, o que ainda irei aprender e as dificuldades encontradas durante a montagem.

Meu quadricoptero terá 4 sensores: Giroscópio, Acelerômetro, Barômetro (para travar altitude) e Magnetômetro (para travar a direção). Futuramente, depois dele já construido, pretendo implementar um módulo GPS para travar a posição dele, e FPV (Firts Person View) que é colocar um câmera embarcada com um suporte apropriado para eu poder controlar ele sem que ele esteja no meu angulo de visão, pois estarei vendo tudo que o quadricoptero estiver "vendo".

Depois do quadricoptero pretendo fazer um Hexacoptero ( Hexacopter em inglês).


Alguns Videos que me inspiraram a fazer o quadricoptero: