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从零上手四旋翼无人机(一)初识无人机

时间:2023-02-22 20:34:27浏览次数:43  
标签:电机 零上 桨叶 无刷电机 无人机 手四 机架 电池

写在前面

本系列博客将持续记录博主学习四旋翼无人机的过程,感谢能够看到这篇文章的你,文章中如有纰漏错误之处欢迎指出,感谢。

(一) 初识无人机

我相信能够主动看到这篇文章,你也应该对无人机感兴趣,近年来无人机的发展势头越来越凶猛,大疆公司的无人机甚至被军队采用,各种航拍机,室外作业机,无不昭示着无人机行业的发展前途。

四旋翼无人机组成

机架

机架是无人机的骨骼,是整个无人机系统的载体。机架一般会采用强度高但同时重量较轻的材料,为其他工作负载让出空间。

现在去淘宝搜到的无人机大多是F450,F550,这里的数字一般是代表无人机机架对角线的距离,单位mm,数值越大,能够承载的系统组件也就越多,因此也就需要更加强劲的动力系统。

机架一般包含以下几个组件:

  • 机臂
    • 机臂一头连接无刷电机,另一头连接到中心板
  • 中心板
    • 中心板一般是分层的,在淘宝能购买到的F450机架就是包含了两层,下层是分电板,顾名思义,分电板可以连接电池和电调。分电板上焊接好电池接口和电调接口之后仅需通过一个接口就可以连接电池和四个电调,很方便。
  • 脚架
    • 脚架就是四旋翼的起落架,可以有效减少无人机降落时对机架整体的冲击。同时,脚架的存在又让安装云台相机更加方便,空间更大。
    • 脚架可以安装在中心板四周,也可以安装在四个机臂末端,这这就要看你选用什么样的机架了。

动力系统

说完机架,接下来就要轮到无人机的动力系统了。

动力系统是整个无人机系统的动力来源,它主要包含电机和桨叶(如果没有特殊说明,我们这里说的都是电驱的电机,不是那种更大机型使用的油动,想了解的话可以看看B站转载视频或者YouTube,博主曾经看到过一个单缸发动机的无人机)。

电机

电机又分有刷电机和无刷电机,大家接触最多的那种玩具车马达通常就是有刷直流电机,其结构简单,依靠电刷来实现电流方向的变化,来达到连续转动的效果,有刷直流电机价格较低,用途很广,但是有刷电机的寿命并不长,换向器电刷的摩擦起热,容易产生电火花,噪音大,速度没法做到很高,很难做到精准启停。

但有一种叫做空心杯的电机,其速度很快,一般可以用在微型四旋翼上。感兴趣的同学可以自行搜索了解。

而无刷电机取消了电刷换向器的结构,采用绕组作为定子,永磁体作为转子的结构,由于没有电刷,因此其噪音低,运转顺畅,工作寿命长,维护成本低,由于无刷电机采用自控运行,一般可以描述为六步换向。

由于我们的无人机采用无刷电机,所以我们这里重点说一下无刷电机的参数。

无刷电机
尺寸

无刷电机尺寸一般用四位数字来描述。如2212,就是说电机转子直径为22mm,电机转子高度12mm。前两位越大,电机圆周长越大,后两位越大,电机越高。更高更大的电机输出功率也就可以更大。

标称空载kV值

kV值被描述为“转速/伏特”,表示输入电压增加1V,无刷电机空转转速增加的转速值。如1000kV的电机,外加1V电压,转速为1000转;外加2V电压,转速为2000转,以此类推。

但单从kV值无法描述电机的性能高低,不同的电机也有其适用的桨叶。

标称空载电流和电压

空载实验中,对电机施加标称空载电压,电机不带负载的情况下通过的电流为标称空载电流。

最大电流

可以通过电机的最大电流,只允许短时间内存在。

内阻

电机内部绕组线的电阻,一般情况下通过无刷电机的电流能达到几十A,因此这时已经不能忽略电机内阻了。

桨叶

一般在购买一整套四个电机的时候,都会购买两个正牙,两个反牙电机。

在多旋翼飞行器上,为了抵消电机的反扭距,不同的轴旋转方向不同,一般相邻两个轴的电机旋转方向相反,为了实现无论正反旋转都可以产生向上升力的效果,需要配备不同旋转方向的螺旋桨。

从上向下看桨叶顺时针旋转时桨叶的迎风面在前称为正桨,从上向下看桨叶逆时针旋转时桨的迎风面在前称为反桨。

同时正桨和反桨搭配对应的正牙和反牙电机,可以实现在旋转过程中自动把桨叶上紧的效果,而不至于在电机高速旋转时桨叶脱落飞出伤人的情况。

!!!!!一定要在调试的时候卸掉桨叶!!!!!

!!!!!一定要在调试的时候卸掉桨叶!!!!!

!!!!!一定要在调试的时候卸掉桨叶!!!!!

高速旋转的桨叶跟锋利的刀片没有区别,不要抱有侥幸心理带桨调试,出事了没有后悔药可吃!!!

一般情况下电机厂家会给出其某种型号电机搭配不同尺寸型号桨叶时的工作电流,输出功率,拉力,转速,效率等等,如果不明白该怎么搭配,问店家。

电池

电池是全机的动力源泉,为了在尽量小的体积上实现尽量大的容量,无人机一般都会采用航模锂电池。

你在购买的时候会看到,航模电池有1S,2S,3S等等,这里的的数字代表一块电池里面有几块电芯,单块电芯的电压在3.7V4.2V之间,几S的电池,其输出电压就是数字*3.7V4.2V,在选购电池和电调的时候,注意要二者对应好,比如适用1S2S的电调就只能使用1S2S的电池,用3S的电池可能就烧了,一定要注意。

电池还有个参数叫做放电倍率,通常写作xC(x代表数字),电池的容量1小时放电完毕,称为1C放电,2小时放完,称为1/2=0.5C放电。

1000mAh的电池可以以1A的电流放电1小时,如果其是5C的放电倍率,那么就是可以按照5A的最大输出电流输出1/5h=12mins。注意,不要让电池的放电电流超过其最大电流限制,否则极易烧毁电池。

一般使用平衡充电器为电池充电,使每个电芯的电压都差不多相等。

选购电池的时候一般还会配一个BB响,用来监控电池电压,电池不要过放,使其电压低于最小安全电压,如3.7V,过放容易使锂电池内部材料溶解,造成损坏。


未完待续。。。

标签:电机,零上,桨叶,无刷电机,无人机,手四,机架,电池
From: https://www.cnblogs.com/Bolight-1/p/17145768.html

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