fxCraft 迷你四轴飞行器开工记录

flotox · 发表于 2013-8-14 21:32:42

终于我的迷你四轴飞行器要开工了，为了让自己坚持下去，在这里写下我的整个制作过程

我的四轴要达到的一些既定目标：

1)飞行稳定
2)支持抛飞
3)续航时间大于10分钟
4)遥控距离200米
5)支持测高，精度20cm内
6)支持定向飞行
7)完善的锂电池管理，支持充电及库仑计电量统计
8)电机电流的检测及堵转保护
9)完善的上位机，最终在上位机的管理下实现多台群飞
10)物料成本400元内

整个制作过程可能会很慢~~

john800422 · 发表于 2013-8-14 22:09:36

支持
不知道要用甚麼MCU?
遙控器四軸都要自己做嗎?

qwe2231695 · 发表于 2013-8-14 22:10:58

续航时间大于10分钟,空心杯直驱，的话很难做到
遥控距离200米，2.4g要加PA才能达到。

6)支持定向飞行
7)完善的锂电池管理，支持充电及库仑计电量统计
8)电机电流的检测及堵转保护

这些都是商品大四轴的要求

楼主要做好心理准备

flotox · 发表于 2013-8-14 22:15:47

john800422 发表于 2013-8-14 22:09
支持
不知道要用甚麼MCU?
遙控器四軸都要自己做嗎?

会使用STM32

因为四轴要将一些飞行数据传输给上位机，所以上位机同时也肩负遥控的任务

flotox · 发表于 2013-8-14 22:20:19

qwe2231695 发表于 2013-8-14 22:10
续航时间大于10分钟,空心杯直驱，的话很难做到
遥控距离200米，2.4g要加PA才能达到。

对的，遥控会加PA

定向飞行只是指向东飞10米，向西飞10米，不是GPS，GPS和天线的份量不轻，加了GPS的话飞行时间肯定达不到10分钟

锂电池的管理对我来说应该比较容易，一直都做这个，更何况只是一节聚合物锂电池

电机的电流检测打算用ACS712

john800422 · 发表于 2013-8-14 22:51:40

flotox 发表于 2013-8-14 22:20
对的，遥控会加PA

定向飞行只是指向东飞10米，向西飞10米，不是GPS，GPS和天线的份量不轻，加了GPS的话 ...

檢測電機的電流要做甚麼?

flotox · 发表于 2013-8-14 22:53:00

本帖最后由 flotox 于 2013-8-16 00:55 编辑

电池的选择

测试了一下手头上的几个以前从航模拆下来的7*16空心杯电机，在3.4V满转带桨下电流为800mA，用手堵转时电流为2A，假设四轴正常飞行时的单个空心杯电机的电流为1A（此电流和机身重量有关），故要达到10分钟的续航时间 1000*4/6 = 666.7mAh ，故电池容量要大于700mAh ，不过以上都是基于电机一直都是满转的情况下推出的，如果机身较轻，可能500mah的电池就可以飞10分钟

在X宝上搜了下选中三款电池

1)高倍率聚合物锂电池 3.7V 500mAh 15C
尺寸：长50mm 宽30mm 厚5mm
质量：11g
价格：13CNY

2)高倍率聚合物锂电池 3.7V 1000mAh 15C
尺寸：长65mm 宽35mm 厚5.5mm
质量：28g
价格： 14CNY

3)高倍率聚合物锂电池 3.7V 700mAh 20C
尺寸：长41mm 宽25mm 厚9mm
质量：16g
价格：20CNY

不明白为啥容量相差1倍的电池价格只差1块钱，1000mAh的电池虽然比500mAh电池容量大，但是重量也重了17g
已购买第三种，如果因为重量飞不灵活或者续航时间短再更换第一种或第二种

flotox · 发表于 2013-8-14 22:54:15

john800422 发表于 2013-8-14 22:51
檢測電機的電流要做甚麼?

空心杯电池一直堵转的话会烧吗？如果不会的话我就取消，为了这一功能要整加不少物料

xian_heping · 发表于 2013-8-14 22:58:34

关注

john800422 · 发表于 2013-8-14 23:17:13

本帖最后由 john800422 于 2013-8-14 23:18 编辑

flotox 发表于 2013-8-14 22:54
空心杯电池一直堵转的话会烧吗？如果不会的话我就取消，为了这一功能要整加不少物料 ...

只做過大四軸, 小四軸不清楚
不過最多也就10分鐘左右, 我覺的應該沒這麼容易壞

祥子 · 发表于 2013-8-14 23:23:33

玩四轴会不会很烧钱啊？

jssd · 发表于 2013-8-14 23:52:38

flotox 发表于 2013-8-14 22:20
对的，遥控会加PA

定向飞行只是指向东飞10米，向西飞10米，不是GPS，GPS和天线的份量不轻，加了GPS的话 ...

我出的GPS只有4g重，体积也小，楼主可试试

flotox · 发表于 2013-8-15 00:07:19

本帖最后由 flotox 于 2013-8-15 22:44 编辑

电池管理

充电电路和电量统计会使用LTC4057-4.2和LTC2941组合

下图中的一些电阻值需要调整

LTC2941 I2C接口电池库仑计

统计电池的充电和放电
内部自动进行模拟积分

全范围内可达到1%的电荷统计误差

需要注意的是检测电阻两端电压差不超过50mV
提供阀值检测和错误报警功能
I2C接口，通信速度可达到900Kbps

官网提供了一个工具，可根据电池容量和充放电电流情况来帮助计算合适的采样电阻的值和M值

liujunzhan · 发表于 2013-8-15 07:44:50

支持楼主，呵呵，估计飞不了十分钟那么久的，电池太重了飞不灵活，太轻了飞不久......

hemeizhi · 发表于 2013-8-15 08:01:00

顶一个

liliuqun · 发表于 2013-8-15 21:43:02

支持楼主,加油啊

flotox · 发表于 2013-8-15 23:46:15

本帖最后由 flotox 于 2013-8-16 02:01 编辑

LTC4057-4.2 具有热调节的单节线性锂离子充电器

可编程充电电流，最大800mA
CC/CV两段式，并具有热调节
支持USB充电
1%精度的4.2V充电电压
软启动，避免浪涌电流

已在Linear上申请LTC2941和LTC4057-4.2各两片，省了几十块钱

qinshiysb · 发表于 2013-8-16 00:25:52

楼主，看好你哦，我也在做，成本也在400内吧

flotox · 发表于 2013-8-16 01:33:53

本帖最后由 flotox 于 2013-8-16 01:39 编辑

空心杯电机和桨叶的选择

在X宝某卖家处看到了关于电机和桨叶推力的测试，转载如下，作为电机和桨叶选择的依据

直径为7mm，长度为20mm的空心杯电机，重3.22g，轴径1mm，启动电压0.3V左右，额定电压3.0V，空载电流50mA，空载转速3W RPM，有两种电机，红黑引线（逆时针旋转），用在正桨上；红蓝引线（顺时针旋转），用在反桨上。

准备测试一下，分别是皓业2508正反桨和华科尔的微型四轴用56mm正反桨，结果就是皓业的比华科尔的差很多，虽然外观上大很多

先上皓业的桨，红蓝引线电机+2508B反桨

3.6V/0.68A时，近11g的推力

4.0V/0.78A时，12g左右的推力

4.2V/0.83A时，13g左右的推力

黑白引线的电机+2508A正桨

3.4V/0.67A时，近10g的推力

3.7V/0.74A时，近11g的推力，电压再高桨叶抖得非常厉害没再测试

换华科尔的56mm桨叶，先用黑白引线0720空心杯电机+正桨

通电3.5V/0.8A可以达到14.6g左右的推力

4.0V/0.9A可以达到惊人的16g的推力

下面用红蓝引线电机+反桨

通电3.5V/0.78A可以达到近14g左右的推力

4.0V/0.92A也可以达到惊人的16g的推力

所以我选择使用7mm*20mm空心杯电机，桨叶使用2对华科尔56mm正反桨

机身质量应控制在16g*4=64g，保守点应该在55g以内

flotox · 发表于 2013-8-16 01:56:40

本帖最后由 flotox 于 2013-8-16 01:58 编辑

遥控及无线模块的选择

为了保证传输距离及减轻质量，选择了一款SI4463无线模块，天线是弹簧的，感觉SMA天线体积有点大，且重量较重

自信面对 · 发表于 2013-8-16 05:22:07

Mark一下，好及时关注

Vmao · 发表于 2013-8-16 08:14:06

看好4463

Vmao · 发表于 2013-8-16 08:29:30

充电iC不要放在板子上吧？另作一个充电板就好了？飞行时候基本没用，在线冲的机会很少倒不如直接换电池来的爽快

Vmao · 发表于 2013-8-16 08:31:53

直接把无线模块布在板子上

john800422 · 发表于 2013-8-16 08:47:05

本帖最后由 john800422 于 2013-8-16 08:50 编辑

flotox 发表于 2013-8-16 01:56
遥控及无线模块的选择

为了保证传输距离及减轻质量，选择了一款SI4463无线模块，天线是弹簧的，感觉SMA天 ...

天線沒固定的話
飛行時彈來彈去感覺影響會不小

可以考慮用高頻的無線傳輸模塊
天線會比較短也可以做成PCB的天線

像是2.4G的nRF24L01 + PA + LNA

不知道做出來的板子會多大?

neozoic · 发表于 2013-8-16 12:57:20

楼主电机驱动打算怎么搞，有份原理图没，我也正在搞，参考参考

背着翅膀流浪 · 发表于 2013-8-16 13:18:03

加油楼主，有时间我也得做一个！！

Nikivix · 发表于 2013-8-16 13:42:49

关注楼主

fmmdptt163 · 发表于 2013-8-20 18:30:39

你确定你做的是mini四轴

qqtanzhu · 发表于 2013-8-21 01:03:13

学习。。一起关注

skyseeingliqy · 发表于 2013-11-19 02:29:34

大半夜的看到楼主的帖子甚是开心，我也打算做，希望楼主可以带一带

flotox · 发表于 2013-11-20 10:12:54

好长时间没更新了，晚上抽空更新一下

skyseeingliqy · 发表于 2013-11-21 00:10:07

哥，搞得怎么样了？

uzufk · 发表于 2013-11-21 08:26:24

关注中, 一直也想玩玩, 只是没下决心,

mazhenyu · 发表于 2013-11-21 10:15:10

十分钟，是不是电机应该加减速器，用大桨

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