DIY: เครื่องบิน RC พลังงานแสงอาทิตย์ภายใต้ 50 $: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

โดยทั่วไปแล้วในความต้องการพลังงานของเครื่องบิน RC มีตั้งแต่ไม่กี่สิบวัตต์ไปจนถึงหลายร้อยวัตต์ และถ้าเราพูดถึงพลังงานแสงอาทิตย์ จะมีความหนาแน่นของพลังงานต่ำมาก (พลังงาน/พื้นที่) โดยทั่วไปแล้วจะอยู่ที่ 150 วัตต์/ตร.ม. ซึ่งจะลดลงและแตกต่างกันไปตามฤดูกาล เวลา สภาพอากาศ และการวางแนวแผงโซลาร์เซลล์ ดังนั้นในขณะที่สร้างความท้าทายให้กับเครื่องบินสุริยะก็คือการทำให้การบินเป็นไปได้โดยใช้พลังงานที่ต่ำมาก (เครื่องบินที่มีน้ำหนักเบามาก)

แต่นี่ไม่ใช่เครื่องบินจับเวลาครั้งแรกเนื่องจากเหตุผลสองประการ:

1. ตามที่กล่าวไว้ เครื่องบินลำนี้ต้องมีน้ำหนักเบามากและมีความแข็งแรงเพียงพอ (เช่น โซลาร์เซลล์จะไม่เกิดความเสียหายเนื่องจากน้ำหนักบรรทุกที่บินได้) ซึ่งต้องอาศัยประสบการณ์บางอย่าง

2. เครื่องบินที่บินด้วยพลังงานต่ำก็ยากเช่นกัน และการชนใด ๆ อาจส่งผลให้แผงโซลาร์เซลล์แตกได้

ถึงกระนั้นโครงการนี้ก็คุ้มค่าที่จะลอง เป็นผลให้คุณจะมีเครื่องบิน RC ที่สามารถบินได้ทั้งวัน (หวังว่า) โดยไม่ต้องชาร์จ

คุณยังสามารถอ้างอิงวิดีโอที่แนบมาสำหรับรายละเอียดที่คล้ายคลึงกัน

ขั้นตอนที่ 1: พื้นหลัง

ก่อนหน้านี้ ฉันพยายามสร้างเครื่องบิน RC ที่บินโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์พร้อมแบตเตอรี่เพื่อจ่ายพลังงานให้กับพื้นผิวการควบคุม เครื่องบินนี้สามารถบินได้หากสภาพอากาศดี เครื่องบินลำนี้มีกำลังสูงสุด 24 วัตต์ในสภาพที่เหมาะสม

สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมโปรดดูที่ลิงค์:

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

เครื่องบินลำนี้จะมีกำลังไฮบริด แผงโซลาร์เซลล์จะชาร์จแบตเตอรี่อย่างต่อเนื่องและให้พลังงานแก่เครื่องบิน ในช่วงเวลาที่มีความต้องการโหลดสูงสุด (ถอดออก) แบตเตอรี่ยังให้พลังงานพร้อมกับโซลาร์เซลล์ เราจะพยายามรักษาน้ำหนักให้ต่ำกว่า 150 กรัม

ขั้นตอนที่ 2: วัสดุที่จำเป็น

ด้านล่างนี้คือรายการชิ้นส่วนสำคัญที่ต้องใช้ในการสร้างเครื่องบิน ฉันยังเพิ่มลิงค์สำหรับส่วนต่าง ๆ สำหรับการอ้างอิง นี่ไม่ใช่ส่วนเดียวกับที่ฉันซื้อส่วนประกอบ

Sunpower c60 โซล่าเซลล์: 5nos (แนะนำให้ซื้อเพิ่มเล็กน้อย)ลิงค์:

• มอเตอร์ไร้แกนพร้อมเสาที่แรงผลักต่ออัตราส่วนกำลัง 0.2 Ref:https://www.banggood.in/Coreless-Reducer-CW-Motor-…
• อิฐตัวรับขั้นต่ำพร้อมเซอร์โวในตัวและ ESC: ฉันใช้อิฐตัวรับจาก wltoys ลิงค์:https://www.banggood.in/WLtoys-F949-Airplane-Spare…
• ก้านคาร์บอน: Dia:1mm, Dia:4mm
• แผ่น Dapron 5mm,
• แบตเตอรี่พร้อมวงจรป้องกันในตัว 500mah 1s (แถมวงจรป้องกันแยกไม่มีครับ)

เครื่องมือ:

• หัวแร้ง
• ปืนกาวร้อน
• กาว Ca
• กระดาษทราย
• เทปใส
• เครื่องตัดกระดาษ
• ใบเลื่อยฉลุ

ขั้นตอนที่ 3: การสร้างปีกและส่วนหาง

หลังจากรวบรวมการทำระนาบส่วนที่ต้องการแล้ว ก็เริ่มทำปีกได้ เนื่องจากเป็นส่วนมอญของเครื่องบิน และอีกส่วนหนึ่งจะถูกประกอบไว้เหนือปีก เครื่องบินลำนี้มีปีกกว้าง 78 ซม. การทำปีกด้านล่างเป็นขั้นตอนที่ฉันทำตาม อย่างไรก็ตาม คุณยังสามารถใช้การตัดลวดร้อนหรือขั้นตอนอื่นๆ ได้

• ขึ้นอยู่กับความหนาของแผ่นแดปรอนของคุณที่มีในการตัดชิ้นสี่เหลี่ยมผืนผ้าและติดเข้าด้วยกันเพื่อให้อากาศสามารถขึ้นรูปได้
• หลังจากติดแล้ว ส่วนเหล่านี้พร้อมกับกาว (ฉันใช้ SH fevicol มาตรฐาน) เราจำเป็นต้องขัดวัสดุที่ไร้ประโยชน์และทำให้มันเรียบ ความโค้งของพื้นผิวด้านบนของ airfoil ต้องต่ำลงเพื่อให้เซลล์แสงอาทิตย์ต้องโค้งงอน้อยที่สุดในขณะที่เกาะติด มิฉะนั้นมีโอกาสเกิดการแตกของเซลล์ได้ดี
• ตัดตรงกลางปีกด้วยกาวร้อนแล้วใส่แท่งคาร์บอน สิ่งนี้จะทำให้ปีกแข็งขึ้น

ในทำนองเดียวกันกาวแท่งคาร์บอนสำหรับส่วนหาง และทำหางเสือและลิฟต์โดยใช้แผ่นแดปรอน 5 มม. ขนาดหางเสือและลิฟต์ถูกนำมาโดยตรงจากผู้ฝึกสอนขนาดเล็กโดยการทดสอบการบิน เพื่อให้ส่วนทั้งหมดเหล่านี้อ้างอิงภาพวาดที่ลิงค์

ขั้นตอนที่ 4: การเตรียมและประกอบเซลล์แสงอาทิตย์:

ในการจ่ายไฟให้มอเตอร์เราใช้ 3.7 โวลต์ และแรงดันไฟสูงสุดของแบตเตอรี่คือ 4.2 โวลต์ ดังนั้นเราจึงต้องจัดหา 5 โวลต์อย่างต่อเนื่อง เซลล์ที่เราใช้ (SunPower c60) ให้แรงดันไฟฟ้า 0.5V พร้อมการจ่ายสูงสุด 6A อย่างไรก็ตาม สำหรับขนาด เราตั้งเป้าไว้ที่ 10 ช่องนั้นไม่สามารถรองรับได้ ดังนั้นเราจะตัดเซลล์เหล่านี้ออกเป็นครึ่งหนึ่งและใช้มัน ในกรณีนี้ แต่ละเซลล์จะให้แรงดันไฟฟ้า 0.5 V แต่กระแสจะลดลงครึ่งหนึ่งที่ 3A เราจะเชื่อมต่อ 10 เซลล์ครึ่งเซลล์เหล่านี้เป็นอนุกรม ซึ่งจะจ่ายไฟ 5 โวลต์และกระแสไฟสูงสุด 3 แอมป์

สำหรับการตัดเซลล์เหล่านี้ โปรดดูวิดีโอนี้ เนื่องจากเซลล์เหล่านี้มีความเปราะบางในการตัดจึงเป็นเรื่องยาก เมื่อคุณตัดพวกมันแล้ว ลวดทองแดงสามารถบัดกรีกับสิ่งเหล่านี้เพื่อให้เซลล์ทั้งหมดมีเป็นอนุกรม คุณต้องระวังขั้วของครึ่งเซลล์ เพราะบางครั้งอาจทำให้สับสนได้ กว่าแผงโซลาร์เซลล์สามารถติดปีกได้ ฉันเคยใช้กาวร้อนเพื่อสิ่งนี้ ใช้กาวร้อนในปริมาณที่เหมาะสมเพื่อไม่ให้มีช่องว่างระหว่างลมกับเซลล์แสงอาทิตย์

ตอนนี้เพื่อปกป้องโซลาร์เซลล์ ฉันจึงปิดมันด้วยเทปใส จริง ๆ แล้วเป็นความคิดที่ไม่ดีที่จะทำเช่นนั้น แต่เพื่อป้องกันฝุ่นและการปนเปื้อนอื่นๆ มีความจำเป็น คุณยังสามารถใช้เทคนิคอื่นๆ ที่ดีกว่าสำหรับการห่อหุ้ม ตอนนี้จำเป็นต้องวัดแรงดันวงจรเปิดและกระแสลัดวงจร

เมื่อทุกอย่างเรียบร้อย คุณก็พร้อมที่จะไปยังขั้นตอนต่อไป และของแรงดันไฟฟ้าที่แสดงนั้นต่ำกว่า 5.5-6 v กว่าที่คุณอาจทำผิดพลาดในการบัดกรี - ความผิดพลาดคือการบัดกรีขั้วที่ถูกต้องเพื่อสร้างอนุกรม

ดาวน์โหลดแผนได้จาก:

ขั้นตอนที่ 5: ส่วนจมูกและพื้นผิวควบคุม

ขนาดและรูปร่างของส่วนจมูกจะขึ้นอยู่กับขนาดของแบตเตอรี่ มอเตอร์ และตัวรับอิฐเป็นอย่างมาก แท่งคาร์บอนไฟเบอร์ถูกนำมาใช้เพื่อให้มีความแข็งแรงและมีอิฐตัวรับประกอบอยู่

ขณะที่ฉันใช้มอเตอร์ตัวเดียว มันประกอบอยู่ที่ปลายจมูกของเครื่องบิน แต่หากต้องการใช้มอเตอร์ 2 ตัว สามารถประกอบไว้ใต้ปีกหรือเหนือปีกได้

เครื่องบินลำนี้มีการควบคุม 3 ช่อง ดังนั้นเราจึงมีเพียงหางเสือ การควบคุมลิฟต์ ควบคู่ไปกับการควบคุมมอเตอร์ แท่งคาร์บอนไฟเบอร์แบบบาง (เส้นผ่านศูนย์กลาง 1 มม.) ใช้สำหรับการถ่ายโอนการเคลื่อนไหว อิฐตัวรับวางอยู่ด้านหน้าปีกเพื่อรักษา CG

ขั้นตอนที่ 6: ระบบไฟฟ้า

ตามที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ เครื่องบินลำนี้มีกำลังไฮบริด แบตเตอรี่และแผงโซลาร์เซลล์เชื่อมต่อแบบอนุกรม นี้มาพร้อมกับปัญหา เราได้รับแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด 6 โวลต์และแบตเตอรี่ที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงสุด 4.2 ดังนั้นแบตเตอรี่อาจล้มเหลวได้ง่ายเนื่องจากการชาร์จไฟเกินซึ่งไม่ดี

ฉันจะใช้แบตเตอรี่ที่มีวงจรการจัดการพลังงานแบตเตอรี่ในตัว (ชนิด…) วงจรนี้ไม่ปล่อยให้มีการชาร์จมากเกินไปหรือป้องกันจากการคายประจุที่ลึก โดยปกติ LiPo ทั้งหมดที่ใช้กับของเล่น quadcopter หรือเครื่องบินจะมาพร้อมกับวงจร inbuilt ประเภทนี้ อย่างไรก็ตามแบตเตอรี่เกรดงานอดิเรกไม่มีวงจรดังกล่าว ดังนั้นคุณจึงต้องระมัดระวังในการเลือกแบตเตอรี่ และหากแบตเตอรี่ไม่มีวงจรดังกล่าว ก็สามารถซื้อแยกต่างหากและใช้กับเครื่องบินได้

ในขณะที่ใช้งาน ความต้องการกระแสไฟสูงจะถูกขจัดออกไปโดยแบตเตอรี่ ในขณะที่การจ่ายกระแสไฟต่อเนื่อง 1-2.5 แอมป์นั้นมาจากโซลาร์เซลล์ซึ่งสามารถบริโภคโดยตรงโดยเครื่องบิน หรือสามารถเก็บไว้ในแบตเตอรี่ได้ขึ้นอยู่กับการตั้งค่าคันเร่ง

ขั้นตอนที่ 7: การทดสอบ:

ที่นี่ฉันได้ทำการทดสอบสองครั้งบนเครื่องบินเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพโดยรวมของการชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์

1. ทำงานต่อเนื่องจนแบตเตอรี่หมด:

คันเร่งถูกตั้งไว้ที่ 100% และแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะถูกตรวจสอบจนกว่าแบตเตอรี่จะหมด ในวิดีโอที่แนบมานี้ คุณสามารถตรวจสอบตำแหน่งที่ฉันวางเครื่องบินที่มีแบตเตอรี่ 100% พร้อมเค้น 100% และแบตเตอรี่ใช้งานได้ประมาณ 22 นาที นี่คือเวลา 10.00 น. และเนื่องจากเป็นฤดูหนาวมุมสุริยะจึงอยู่ที่ประมาณ 50 องศา (สูงสุด) ดังนั้นประสิทธิภาพนี้จะได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมในวันอื่นๆ ของฤดูกาล เนื่องจากเป็นเวลาสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์ขั้นต่ำที่มี และในขณะที่บินเครื่องบินไม่ต้องการการเค้น 100% ทุกครั้ง เพื่อที่จะได้ทราบถึงการสนับสนุนที่แน่นอนของแบตเตอรี่และโซลาร์เซลล์ ฉันจึงทำการทดสอบครั้งต่อไป

2. การตรวจสอบกระแสไฟจากแบตเตอรี่และโซล่าเซลล์:

แอมป์มิเตอร์หนึ่งตัวเชื่อมต่อกับโซลาร์เซลล์เพื่อตรวจสอบอินพุตปัจจุบันและแรงดันไฟฟ้าจากโซลาร์เซลล์ ในขณะที่แอมมิเตอร์อีกตัวใช้เพื่อวัดปริมาณการใช้กระแสไฟของเครื่องบิน ฉันได้จับภาพวิดีโอประมาณ 3 นาทีที่เค้นเต็มที่ เมื่อใช้เค้นเต็มที่จะใช้กระแสไฟประมาณ 1.3-1.5 แอมป์ โดยที่โซลาร์เซลล์จัดหา 1.2 แอมป์

มีวิดีโอหนึ่งรายการซึ่งเริ่มต้นด้วยการทดสอบที่ 2 และการทดสอบที่ 1

ขั้นตอนที่ 8: บิน

ดังนั้นเครื่องบินก็พร้อมที่จะบิน แต่มันต้องการสัมผัสสุดท้ายเพื่อให้มันเกิดขึ้น CG ของเครื่องบินจำเป็นต้องปรับให้เท่ากับ 25% ของปีกเป็นจุดเริ่มต้น และสามารถปรับได้โดยทำการทดลองร่อน

เนื่องจากเครื่องบินลำนี้มีแรงขับต่ำมาก มันจะเพิ่มความสูงได้ช้า และเนื่องจากเครื่องบินลำนี้มีปีกที่โหลดต่ำมาก จึงบินได้ยากในวันที่มีลมแรง

คุณต้องระมัดระวังให้มากขณะบินเพื่อไม่ให้ชน เพราะมันสามารถทำลายโซลาร์เซลล์ของเครื่องบินได้ และมันยากมากที่จะซ่อมมัน วิดีโอการบินสามารถดูได้ในวิดีโอที่แนบมาก่อนหน้านี้

เครื่องบินลำนี้ต้องได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมเพื่อความสามารถในการบรรทุกที่ดีขึ้นและกำลังส่วนเกินบางส่วนเพื่อใช้งานอย่างอื่น (เช่น กล้อง FPV)