Файл: Реферат Выпускная.docx

замедляется. Они имеют различное количество полюсов. Чем больше

полюсов, тем медленнее крутится двигатель, но обладает большим моментом вращения. Бесколлекторный двигатель изображен на рисунке 2.9.


Рисунок 2.9 – Бесколлекторный двигатель Данный двигатель имеет такие преимущества как:

• 
  высокую скорость вращения;
  
• 
  износостойкость;
  
• 
  имеет высокую степень защиты от внешних воздействий. Имеются свои недостатки такие как:
  
• 
  высокая стоимость;
  
• 
  сложный ремонт.
  

Двигатели являются основным потребителем заряда батареи на квадрокоптере, поэтому очень важно эффективное сочетание пропеллера и двигателя. Скорость двигателя оценивается в величине kV, как правило, двигатель с более низким напряжением будет производить больше крутящего момента, а более высокий kV будет вращаться быстрее.

Это важный параметр бесщеточных двигателей, который указывает на теоретическое увеличение оборотов (вращение в минуту) при повышении напряжения (без нагрузки, то есть пропеллера). Например, при включении двигателя 2300 kV с батареей 3S LiPo (12,6 В) он будет вращаться со скоростью 28980 об/мин без нагрузки (2300 x 12,6). Обычно это всего лишь округленная оценка, указанная изготовителем.

Когда вы устанавливаете пропеллер на двигателе, число оборотов уменьшается резко из-за сопротивления воздуха.

Так как автономный квадрокоптер должен иметь среднюю грузоподъемность, а также

---

хорошую маневренность необходимо выбрать двигатель с показателем kV равным 1000.

Двигатель А2212-1000KV соответствует требованиям. Он имеет следующие технические характеристики:

• 
  показатель kV = 1000, 1000 оборотов двигателя на 1 В напряжения питания (при условии отсутствия пропеллеров);
  
• 
  максимальный ток равен 12 A продолжительностью 60 сек;
  
• 
  рабочее напряжение от 7,4 В до 11,1 В.
  

Рисунок 2.10 – Двигатель А2212-1000KV

4. 1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   35

---

Электронный регулятор скорости (ESC)

Бесщеточный электронный регулятор скорости (ESC) обеспечивает коммутацию для вращения бесщеточного двигателя путем преобразования мощности постоянного тока в переменный ток двигателя.

ESC задают желаемую скорость для различных двигателей для достижения контроля за скоростью, отправляя импульсные сигналы разных

частот. Величина тока ESC должен быть больше, чем у бесщеточного двигателя, чтобы предотвратить выгорание цепи и отказ.

Электронный регулятор скорости показан на рисунке 2.11. Электрический ток из батарей подается на регуляторы. Выход контроллера – это три кабеля, которые подводятся к двигателям. Двигатели трехфазные, поэтому на выходе контроллера имеется всего три кабеля. Изменяя порядок кабелей на выходе контроллера, мы можем изменять направления вращения двигателя. Полетный контроллер посылает на контроллер скорости сигнал PWM, который затем контролирует частоту вращения двигателя. Существуют также регуляторы для двигателей постоянного тока. Большинство современных контроллеров оснащены цепью BEC. Это простой стабилизатор напряжения, который используется для обеспечения того, чтобы все компоненты имели одинаковый источник питания. Некоторые контроллеры также включают в себя систему PCO, которая контролирует состояние разряда питающих ячеек. Эта функция очень практична, особенно при использовании литий-полимерного аккумулятора. Если напряжение аккумулятора

---

падает ниже определенного предела, контроллер снижает скорость двигателя, или уведомляет пилота об этом. Если есть ситуация, когда состояние батареи имеет решающее значение, управление двигателем будет полностью ограничено, чтобы не повредить батарею.



Рисунок 2.11 – ESC 30A

Выбор контроллера скорости прост, он должен соответствовать напряжению аккумулятора. Ток ESC должен превышать ток, потребляемый двигателем (с номинальным усилием). Так как наш двигатель имеет максимальный ток в 12 А выберем ESС 30A. Данное решение обеспечит запас по току, если при дальнейшей модернизации придется заменить двигатели на более мощные.

5. Аккумуляторная батарея

Самая большая слабость беспилотных летательных аппаратов и вообще беспилотных самолетов сегодня является источником энергии. Существует много типов батарей, но для беспилотных летательных аппаратов необходимо использовать батареи с максимальной емкостью и высокими разрядными токами, такие как Li-Pol (литий-полимерные) или Li-Ion (литий- ионные).

Литий-полимерный аккумулятор – относительно новый тип электронного аккумулятора. Производство этих батарей является технологически и энергетически требовательным, поэтому стоимость этих батарей намного выше. Что касается параметров, то полностью заряженная ячейка имеет до 4,23 В. Если ее напряжение падает до 2,7 В, ее можно сразу выбросить.

---

Чтобы избежать повреждения батареи из-за перегрева, чрезмерного разряда или перезарядки, ячейка защищена внутренней электронной схемой. Емкость ячейки варьируется от 100 мАч до 5000 мАч. Основными преимуществами Li-Pol аккумуляторов являются большая емкость в малом размере, минимальный саморазряд, длительный срок службы, быстрая зарядка и высокий разрядный ток. Среди недостатков этого типа батареи – возможность воспламенения или взрыва, более высокая цена, увеличение давления внутри батареи.

Литий-ионная батарея немного старше, чем батареи Li-Pol. Она была в продаже с 1991 года. Среди преимуществ является то, что у неё отсутствует

эффект памяти. Основным недостатком является то, что батарея стареет и теряет максимальную мощность независимо от того, используется ли она или нет. Она также боится полного разряда. Если её напряжение падает ниже 2,8 В, её очень трудно оживить. Для зарядки обоих типов батарей необходимо иметь микропроцессорное зарядное устройство.

Литий-полимерные батареи – это тип батареи, используемой почти во всех квадрокоптерах. Они являются хорошим источником энергии для их размера и веса, в отличие от свинцово-кислотных.

Емкость батареи, измеренная в миллиампер-часах (мАч), является прямым индикатором того, как долго ваш квадрокоптер сможет летать. Гоночные квадрокоптеры будут использовать емкость около 1000 мАч, в то время как большие квадрокоптеры могут использовать 5000 мАч или более. Чем больше емкость, тем тяжелее батарея.

Литий-полимерные батареи собираются ячейками, такие как 2S (две ячейки), 3S (три ячейки) и т. д. (S означает, что ячейки расположены в серии). Каждая ячейка имеет диапазон напряжения: 3,0 В - это абсолютный

---