DIY: Ηλιακό τροφοδοτικό αεροπλάνο RC κάτω από 50 $: 8 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Συνήθως στο επίπεδο RC οι απαιτήσεις ισχύος κυμαίνονται από μερικές δεκάδες watt έως εκατοντάδες watt. Και αν μιλάμε για ηλιακή ενέργεια έχει πολύ χαμηλή πυκνότητα ισχύος (ισχύς/περιοχή) τυπικά 150 watt/m2 max., Που μειώνεται και ποικίλλει ανάλογα με την εποχή, τον χρόνο, τον καιρό και τον προσανατολισμό των ηλιακών συλλεκτών. Έτσι, ενώ η πρόκληση ενός ηλιακού αεροπλάνου είναι να καταστεί δυνατή η πτήση χρησιμοποιώντας πολύ χαμηλή ισχύ (τόσο ελαφρύ αεροπλάνο).

Αλλά αυτό δεν είναι αεροπλάνο για πρώτη φορά για δύο λόγους:

1. Όπως συζητήθηκε, αυτό το αεροπλάνο πρέπει να είναι εξαιρετικά χαμηλού βάρους με επαρκή αντοχή (έτσι ώστε τα ηλιακά κύτταρα να μην καταστρέφονται λόγω των πτήσεων) που απαιτεί κάποια εμπειρία.

2. Το ιπτάμενο αεροπλάνο με χαμηλή ισχύ είναι επίσης δύσκολο και κάθε συντριβή μπορεί να οδηγήσει σε σπασμένο ηλιακό πάνελ.

Ωστόσο, αυτό το έργο αξίζει να το δοκιμάσετε. Όπως και στα αποτελέσματα, θα έχετε ένα αεροπλάνο RC που μπορεί να πετάξει όλη την ημέρα (ελπίζουμε) χωρίς φόρτιση.

Μπορείτε επίσης να ανατρέξετε στο συνημμένο βίντεο για παρόμοιες λεπτομέρειες.

Βήμα 1: Ιστορικό

Προηγουμένως προσπάθησα να φτιάξω ένα αεροπλάνο RC που πετάει καθαρά χρησιμοποιώντας ηλιακή ενέργεια με μπαταρία για να τροφοδοτήσει την επιφάνεια ελέγχου του, αυτό το αεροπλάνο ήταν σε θέση να πετάξει εάν οι καιρικές συνθήκες είναι καλές. Αυτό το αεροπλάνο είχε την μέγιστη ισχύ ισχύος 24 watt σε ιδανική κατάσταση.

Για περισσότερες λεπτομέρειες, ανατρέξτε στον σύνδεσμο:

www.instructables.com/id/Solar-RC-Plane-Un…

Αυτό το αεροπλάνο θα έχει υβριδική ισχύ. Ο ηλιακός συλλέκτης θα φορτίζει συνεχώς την μπαταρία καθώς θα δίνει την ισχύ στο αεροπλάνο. Κατά τη στιγμή της απαίτησης φορτίου αιχμής (απογείωση) η μπαταρία παρέχει επίσης ισχύ μαζί με την ηλιακή κυψέλη. Θα προσπαθήσουμε επίσης να διατηρήσουμε το βάρος του κάτω από 150g.

Βήμα 2: Απαιτούμενο υλικό

Παρακάτω είναι η λίστα με τα κύρια μέρη που θα απαιτηθούν για την κατασκευή του αεροπλάνου. Πρόσθεσα επίσης τους συνδέσμους για το διάφορα μέρη για αναφορά. Αυτό δεν είναι το ίδιο μέρος από όπου αγόρασα τα εξαρτήματα.

Ηλιακή κυψέλη Sunpower c60: 5nos (συνιστάται να αγοράσετε μερικά επιπλέον) σύνδεσμος:

• Κινητήρας χωρίς πυρήνα με στήριγμα τέτοια ώστε να ωθεί σε σχέση ισχύος 0,2 Ref:
• ελάχιστο τούβλο δέκτη με ενσωματωμένο σερβο και ESC: Έχω χρησιμοποιήσει τούβλο δέκτη από wltoys. Σύνδεσμος:
• Ράβδος άνθρακα: Dia: 1mm, Dia: 4mm
• Φύλλο Dapron 5mm,
• Μπαταρία με ενσωματωμένο κύκλωμα προστασίας 500mah 1s (λάβετε το κύκλωμα προστασίας ξεχωριστά, αν δεν υπάρχει)

Εργαλεία:

• Συγκολλητικό σίδερο
• Πυροβόλο θερμής κόλλας
• Κόλλα Ca
• Γυαλόχαρτο
• Διάφανη ταινία
• Χαρτοκόπτης
• Λεπίδα Hackshaw

Βήμα 3: Δημιουργία τμήματος πτέρυγας και ουράς

Μετά τη συλλογή του απαιτούμενου τμήματος, η κατασκευή του επιπέδου μπορεί να ξεκινήσει κάνοντας το φτερό. Δεδομένου ότι είναι το mon μέρος του αεροπλάνου μας και όλα τα άλλα μέρη θα συναρμολογηθούν πάνω από το φτερό. Αυτό το αεροπλάνο έχει άνοιγμα φτερών 78 εκατοστά. Για να φτιάξω ένα φτερό παρακάτω είναι η διαδικασία που ακολουθώ. Ωστόσο, μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε ένα ζεστό κόψιμο σύρματος ή άλλες διαδικασίες.

• Εξαρτάστε από το πάχος του φύλλου δαπρόνης που διαθέτετε για να κόψετε τεμάχια ορθογωνίου και να τα κολλήσετε μεταξύ τους έτσι ώστε να μπορεί να σχηματιστεί αεροτομή από αυτό.
• Μετά το ραβδί, αυτά τα τμήματα μαζί με κόλλα (έχω χρησιμοποιήσει τυπικό SH fevicol) πρέπει να τρίψουμε άχρηστο υλικό και να το κάνουμε ωραίο λείο. Η καμπυλότητα της άνω επιφάνειας της αεροτομής πρέπει να είναι χαμηλότερη έτσι ώστε η ηλιακή κυψέλη να κάμπτεται ελάχιστα ενώ κολλάει. Διαφορετικά, υπάρχει μεγάλη πιθανότητα ρωγμών κυττάρων.
• Κάντε μια τομή στα μέσα της πτέρυγας εφαρμόστε ζεστή κόλλα και βάλτε ράβδο άνθρακα. Αυτό θα κάνει το φτερό πιο άκαμπτο.

Με παρόμοιο τρόπο κολλήστε τη ράβδο άνθρακα για το τμήμα της ουράς. Και φτιάξτε πηδάλιο και ασανσέρ χρησιμοποιώντας φύλλο δαπρόν 5mm. Οι διαστάσεις του πηδαλίου και του ανελκυστήρα λαμβάνονται απευθείας από τον μικροσκοπικό εκπαιδευτή με δοκιμή πτήσης. Για να κάνετε όλα αυτά τα μέρη ανατρέξτε στο σχέδιο που είναι διαθέσιμο στο σύνδεσμο.

Βήμα 4: Προετοιμασία και συναρμολόγηση ηλιακών κυττάρων:

Για να τροφοδοτήσουμε τον κινητήρα μας τροφοδοτούμε 3,7 βολτ και η υψηλότερη τάση μπαταρίας είναι 4,2 βολτ. Πρέπει λοιπόν να παρέχουμε μια συνεχή παροχή 5 βολτ. Η κυψέλη που χρησιμοποιούμε (SunPower c60) δίνει τάση 0,5V με παροχή αιχμής 6Α. Ωστόσο, για το μέγεθος, στοχεύουμε ότι 10 κελιά δεν μπορούν να φιλοξενηθούν. Θα κόψουμε λοιπόν αυτά τα κελιά στη μέση και θα τα χρησιμοποιήσουμε. Σε αυτήν την περίπτωση, κάθε κυψέλη δίνει τάση 0,5 V αλλά το ρεύμα θα μειωθεί στο μισό στα 3Α. Θα συνδέσουμε 10 από αυτές τις μισές κυψέλες σε σειρά, οι οποίες θα δώσουν τροφοδοσία 5 volt και ρεύμα αιχμής 3 amp.

Για την κοπή αυτών των κυψελών, ανατρέξτε σε αυτό το βίντεο. Δεδομένου ότι αυτά τα κύτταρα είναι πολύ εύθραυστα, το κόψιμο είναι δύσκολο. Μόλις τα κόψετε, ένα σύρμα χαλκού μπορεί να κολληθεί σε καθένα από αυτά, έτσι ώστε όλα τα κελιά να είναι σε σειρά. Πρέπει να προσέχετε την πολικότητα του μισού κυττάρου, καθώς μερικές φορές γίνεται μπερδεμένο. Από το ηλιακό πάνελ μπορεί να κολλήσει στο φτερό. Έχω χρησιμοποιήσει ζεστή κόλλα για αυτό. Χρησιμοποιήστε μια καλή ποσότητα θερμής κόλλας έτσι ώστε να μην υπάρχει κανένα χάσμα ανάμεσα στον άνεμο και την ηλιακή κυψέλη.

Τώρα για να προστατέψω το ηλιακό κύτταρο το έχω καλύψει με διαφανή ταινία. Αυτό είναι στην πραγματικότητα μια κακή ιδέα να το κάνουμε, αλλά για να το προστατέψουμε από τη σκόνη και άλλη μόλυνση είναι απαραίτητο. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε άλλες καλύτερες τεχνικές για την ενθυλάκωση. Τώρα πρέπει να μετρηθεί η τάση του ανοικτού κυκλώματος και το ρεύμα βραχυκυκλώματος.

Μόλις όλα είναι εντάξει, καλό είναι να προχωρήσετε στα επόμενα βήματα. Και η τάση που εμφανίζεται είναι χαμηλότερη από 5,5-6 v από ό, τι ίσως κάνατε λάθος στη συγκόλληση -το λάθος είναι η συγκόλληση σωστής πολικότητας για να κάνετε μια σειρά.

Μπορείτε να κατεβάσετε το σχέδιο από:

Βήμα 5: Τμήμα μύτης και επιφάνειες ελέγχου

Το μέγεθος και το σχήμα του τμήματος της μύτης εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από το μέγεθος της μπαταρίας, του κινητήρα και του τούβλου του δέκτη που πρόκειται να χρησιμοποιήσετε. Η ράβδος από ανθρακονήματα χρησιμοποιείται για να του δώσει δύναμη και το τούβλο του δέκτη συναρμολογείται πάνω του.

Καθώς χρησιμοποιώ μονό μοτέρ, είναι συναρμολογημένο στη μύτη του αεροπλάνου. Αλλά αν θέλετε να χρησιμοποιήσετε 2 κινητήρες, μπορεί να συναρμολογηθεί κάτω ή πάνω από το φτερό.

Αυτό το αεροπλάνο διαθέτει έλεγχο 3 καναλιών. έτσι έχουμε μόνο το πηδάλιο, τον έλεγχο ανελκυστήρα μαζί με τον έλεγχο του κινητήρα. Εδώ χρησιμοποιείται λεπτή ράβδος από ίνες άνθρακα (διαμέτρου 1 mm) για μεταφορά κίνησης. εδώ το τούβλο δέκτη τοποθετείται μπροστά από το φτερό για να διατηρήσει το CG.

Βήμα 6: Ηλεκτρικό σύστημα

Όπως εξηγήθηκε νωρίτερα, αυτό το αεροπλάνο έχει υβριδική ισχύ. Μπαταρία και ηλιακό πάνελ που συνδέονται σε σειρά. Αυτό έρχεται με το πρόβλημα. παίρνουμε τάση ανοιχτού κυκλώματος 6 βολτ και η μπαταρία έχει την υψηλότερη τάση 4,2. έτσι η μπαταρία μπορεί εύκολα να αποτύχει λόγω υπερφόρτισης που είναι κακό.

Θα χρησιμοποιήσω μια μπαταρία που έχει ενσωματωμένο κύκλωμα διαχείρισης ισχύος μπαταρίας (είδος…). Αυτό το κύκλωμα δεν αφήνει να υπερφορτιστεί ή ακόμα και να το προστατεύσει από βαθιά εκκένωση. Συνήθως όλα τα LiPo που χρησιμοποιούνται σε τετρακόπτερο παιχνιδιών ή αεροπλάνο έρχονται με αυτόν τον τύπο ενσωματωμένου κυκλώματος. Ωστόσο, οποιαδήποτε μπαταρία βαθμού Χόμπι δεν έχει τέτοιο κύκλωμα. οπότε πρέπει να προσέξετε κατά την επιλογή της μπαταρίας και εάν η μπαταρία δεν έχει τέτοιο κύκλωμα μπορεί να αγοραστεί ξεχωριστά και να χρησιμοποιηθεί με το αεροπλάνο.

Κατά τη λειτουργία, η μπαταρία φροντίζει για τις υψηλές ανάγκες ρεύματος, ενώ η συνεχής παροχή 1-2,5 Amp παρέχεται από ηλιακή κυψέλη, η οποία μπορεί να καταναλωθεί απευθείας από το αεροπλάνο ή μπορεί να αποθηκευτεί στην μπαταρία, ανάλογα με τη ρύθμιση του γκαζιού.

Βήμα 7: Δοκιμή:

Εδώ έχω πραγματοποιήσει δύο δοκιμές στο αεροπλάνο για να ελέγξω τη συνολική απόδοση της ηλιακής φόρτισης.

1. Συνεχής λειτουργία μέχρι εξάντλησης της μπαταρίας:

Το γκάζι ρυθμίστηκε στο 100% και η τάση στην μπαταρία παρακολουθείται μέχρι να αδειάσει η μπαταρία. Στο συνημμένο βίντεο, μπορείτε να δείτε πού τοποθέτησα ένα αεροπλάνο με 100% μπαταρία με 100% γκάζι και η μπαταρία διήρκεσε περίπου 22 λεπτά. αυτό ήταν 10 π.μ. του χρόνου και καθώς ήταν χειμώνας η ηλιακή γωνία ήταν περίπου 50 μοίρες (μέγιστο). έτσι αυτή η απόδοση θα βελτιωθεί περαιτέρω σε άλλες ημέρες της σεζόν καθώς αυτή ήταν η ώρα για ελάχιστη διαθέσιμη ηλιακή ενέργεια. Και ενώ το ιπτάμενο αεροπλάνο δεν απαιτεί 100% γκάζι κάθε φορά. Έτσι, για να γνωρίζω την ακριβή συμβολή της μπαταρίας και της ηλιακής κυψέλης, έκανα την επόμενη δοκιμή.

2. Παρακολούθηση ρεύματος από μπαταρία και ηλιακή κυψέλη:

Ένας μετρητής Amp συνδέεται με το ηλιακό κύτταρο για την παρακολούθηση της εισόδου και της τάσης από το ηλιακό κύτταρο, ενώ ένα άλλο Ammeter χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της τρέχουσας κατανάλωσης του αεροπλάνου. Έχω τραβήξει περίπου 3 λεπτά βίντεο με πλήρες γκάζι. Στο πλήρες γκάζι, χρειάζεται περίπου 1,3-1,5 amp ρεύματος, εκ των οποίων 1,2 amp παρέχεται από την ηλιακή κυψέλη.

Υπάρχει ένα μόνο βίντεο που ξεκινά με τη δοκιμή 2 και στη συνέχεια με τη δοκιμή 1.

Βήμα 8: Πετώντας

Έτσι το αεροπλάνο είναι έτοιμο να πετάξει. αλλά χρειάζεται κάποια τελευταία πινελιά για να πραγματοποιηθεί. Το CG του αεροπλάνου πρέπει να προσαρμοστεί σε ένα τυπικό 25% της πτέρυγας ως σημείο εκκίνησης και μπορεί να συντονιστεί κάνοντας κάποιες δοκιμές ολίσθησης.

Καθώς αυτό το αεροπλάνο έχει πολύ χαμηλή ώθηση θα αποκτήσει σιγά -σιγά ύψος και καθώς το αεροπλάνο αυτό έχει πολύ χαμηλό φορτίο στα φτερά είναι λίγο δύσκολο να πετάξει σε θυελλώδεις μέρες.

Πρέπει να είστε πολύ προσεκτικοί ενώ πετάτε για να μην το αφήσετε να συντριβεί. καθώς μπορεί να βλάψει τα ηλιακά κύτταρα του αεροπλάνου. και είναι πολύ δύσκολο να το επισκευάσεις. Το βίντεο της πτήσης μπορείτε να το δείτε στο προηγούμενο συνημμένο βίντεο.

Αυτό το αεροπλάνο πρέπει να βελτιωθεί περαιτέρω για καλύτερη χωρητικότητα ωφέλιμου φορτίου και πλεονάζουσα ισχύ για την εκτέλεση άλλων υλικών (όπως η κάμερα FPV).