Lipo аккумулятор зарядка своими руками
Квадрокоптер за 1 день и $120
Создать квадрокоптер как платформу для летающего робота я планирую уже очень давно. Первые расчеты и заказ деталей я сделал год еще назад. Однако, делать «просто коптер» чтобы полетать, управляя с пультом или даже в FPV режиме конечной задачей не является. Поэтому коптер должен быть максимально гибким и как можно менее дорогим.
По отдельности все детали для коптера есть, но их сопряжение — дело простое только в теории. Нужно быть и программистом и инженером и моделистом — вертолетчиком. Поэтому процесс движется довольно небыстро. А летать хочется 🙂 Ничто так не расхолаживает и не демотивирует как отсутствие видимых результатов, особенно когда прогресс-то вроде есть, но не наглядный. Да и экспериментировать сразу на большом квадракоптере дорого и опасно.
Поэтому я решил собрать для экспериментов миникоптер. Как всегда — задача сделать недорого, просто и гибко.
Мой результат — готовый коптер за 1 день (на сборку и запуск) и $120 (стоимость квадрокоптера включая доставку). А с аппаратурой — $145.
Кому как, а для меня основной преградой в коптеростроении всегда была дороговизна проверенных наборов деталей (kit), которые можно купить в одном месте и поэкспериментировать. Ведь собрав коптер, просто так летать надоест очень быстро, если, конечно, вы не авиамоделист, для которого это лишь еще одна забавная моделька. Самое интересное — добавить коптеру немного (или много, зависит от умений и изобретательности) самостоятельности. Но пока поднимешь коптер в воздух потратишь столько сил, что на самое интересное запал уже начинает угасать. Да и пока отладишь программу управления — разоришься, ведь каждая ошибка — это почти наверняка падение, а самое дешевое падение — это сломанные пропеллеры.
Сейчас покажу, как это преодолеть.
Заказываем детали
На самом деле основной бюджет коптера еще меньше, всего около $100 включая доставку.
Итак, обязательные запчасти:
| Рама с моторами 445 мм | $28,95 |
| Плата управления (аналог KKmulticopter, но от HK) | $14,95 |
| ESC (регуляторы хода) | $5,96 х 4 |
| Пропеллеры прямого и обратного вращения | $1,34 + $1,94 |
| Резиновые кольца для крепления пропеллеров | $1,4 |
| Пропсейверы Prop Saver w/ Band 4mm (10pcs) | $3,99 |
| Аккумулятор на 1300мАч | $5,96 |
Вот и весь джентльменский набор.
Но нам понадобится и кое-что дополнительно. Возможно, у вас что-то из этого имеется, поэтому заказывайте то, чего не хватает:
| AVR ISP Программатор для платы управления (подойдет FTBB, USBASP, Arduino… любой) | $4,75 |
| Провода от ресивера к плате управления | $4 |
| Servo extension для подключения ESC — свои провода не достают, берите любые или спаяйте сами — там три проводка | |
| Радиоаппаратура — любая с 4 и более каналами | от $22,99 |
| Разъемы XT60 к батарее | $2.16 |
| Силовой провод или аналогичный медный красного и черного цветов (+ -) | $1,29 |
Радиоаппаратура у меня Turnigy 9x, которую я доработал для использования с LiIon аккумулятором и впаял разъем для обновления прошивки аппаратуры (я пользуюсь прошивкой er9x), но ее сейчас очень долго ждать из-за ее популярности, поэтому и не стал ее рекомендовать. Вообще, берите любую, какая есть в наличии и которая вам нравится с количеством каналов от 4. У меня Mode2 (ручка газа слева), но это не принципиально. Если возьмете 6-канальную Hobby King 2.4Ghz 6Ch Tx & Rx V2, не забудьте к ней шнурок для программирования, т.к. на ней самой никаких настроек не сделать, даже реверсировать каналы. Настраивается только с ПК.
Я покупал на HobbyKing только потому, что абсолютно все, что нам понадобится можно заказать там, но вы можете брать на rctimer.com или в любом другом месте. Если будете брать на HK, заказывайте сразу внизу нужные combo детали — так будет дешевле, чем набирать их по отдельности.
ЗИП:
Нам понадобятся еще винтики М2х10 или М3х10 (их проще достать в магазине, но придется чуть-чуть рассверлить отверстия в креплении моторов, это несложно).
Аккумуляторов берите по возможности хотя бы пару. Если нет зарядки для LiPo аккумуляторов, тоже
берите, это разовое вложение, пригодится.
Пропеллеров берите побольше. Не смотрите, что их по 5 штук в пакете. Я в первый день сломал 4 штуки, пока настраивал и обнаружил глюк в прошивке. 🙂 Это расходный материал, особенно в тесной комнате как у меня.
Запасные моторы тоже, наверное не помешают, но это позднее, сразу вы их вряд ли сломаете.
Понадобится также паяльник, немного припоя и флюса, термоусадочная трубка диаметром 2 и 5 мм или изолента, резинка для денег или от трусов для крепления аккумулятора 🙂
Как только определились что у нас есть, а что заказываем и в каком количестве, заказываем и спокойно ждем недельки три (ну это как повезет с почтой).
Собираем наш квадрик
Боковинки каждого луча склеиваем с помощью ПВА-М или суперклея (ПВА-М дает прочные эластичные швы, но собирать раму лучше вечерком, чтобы до утра оставить клей высохнуть как следует). Собираем все лучи и приклеиваем к нижней центральной пластине. Верхнюю пока отложите в сторону. Ножки лучей склеиваются из двух одинаковых половинок. Поскольку в луче всего 5 деталей (2 стенки и три распорки :), думаю, что сложности в сборке не составит.
Откладываем раму сохнуть до утра. А с утра достаем паяльник, термоусадку, провода и садимся паять.
Сначала продеваем провода всех 4х ESC в лучи вот таким макаром:
Затем берем толстый провод, отрезаем по 2 куска красного и черного цветов длиной сантиметров по 5-7. Зачищаем с концов по 5 мм и в середине примерно 5-7 мм. Куски спаиваем зачищенными серединами крест-накрест. Получится два креста — черного и красного цветов. Концы пока просто залудить.
Затем к красному перекрестию припаиваем красные концы от всех четырех ESC, не забыв надеть кусочки термоусадочной трубки по 1.5-2 см. То же самое проделываем с черной крестовиной. Размещаем все это в центре квадрокоптера.
Отрезаем еще по 1 куску толстого провода и припаиваем их к перекрестьям, концы выводим в отверстие в днище коптера, а место спайки изолируем:
Проверьте все внимательно, чтобы не было непропаев и коротких замыканий. Припоя не жалейте, токи тут очень серьезные текут, поэтому площадь контакта нужна побольше.
Если все в порядке, можно смазать ПВА-М верхнюю крестовину коптера и приклеить ее, спрятав таким образом все силовые провода внутри. На хвостик из просунутых в отверстие днища проводов надеваем термоусадку и припаиваем коннектор XT60 в соответствии с обозначенной на нем полярностью (красный провод к +).
Теперь крепим моторы к раме парой винтов М3х10, подложив с обратной стороны шайбу. Просовывем в отверстие в раме провода от мотора, припаиваем их к ESC. Перед пайкой наденьте термоусадочные кембрики, но пока не усаживайте их, после проверки может понадобиться сменить направление вращения мотора, для этого нужно поменять местами любые два провода.
Выглядит в готовом виде это примерно так:
Ну вот, теперь можно проверить и настроить ESC и моторы.
Не надевая пропеллеры, подключаем к ресиверу в 3й канал — это Throttle в стандартной 4х канальной схеме (или серво-тестеру, если имеется), затем включаем передатчик (предварительно нужно связать их- bind, эта операция описана в инструкции). Подключаем аккумулятор к коннектору XT60. После писка от ESC плавно даем газ и проверяем, что мотор с ESC в порядке.
Повторяем процедуру для остальных моторов. Я бы заодно порекомендовал настроить тип батареи и скалибровать газ, но это можно и потом.
Проверяя моторы, обратите внимание на направление вращения. Нам нужно, чтобы два мотора напротив друг друга вращались в одну сторону, а соседние — в разные:
Поменять направление вращения мотора, напоминаю, можно поменяв местами любые 2 из трех проводов, которые идут к ESC. Можно сразу пронумеровать моторы по схеме соответственно направлению вращения и подписать карандашом на лучах.
Все вращается правильно и реагирует на ручку газа передатчика правильно? Замечательно, переходим к плате управления.
Она поставляется в мягком корпусе из пеноматериала. аккуратно ее извлекаем, переворачиваем и вставляем обратно, а мягкий корпус на двусторонний скотч или клей крепим на раму так, как указано на картинке выше, чтобы стрелка смотрела между лучами, на которых установленым моторы 1 и 2.
Сбоку к нему клеим на двусторонний скотч ресивер радиоаппаратуры (антенну крепим к одному из лучей):
Я наклеил стрелку на корпус, чтобы было легче ориентироваться на земле где у коптера перед.
Теперь подключаем мозги — скорее всего 2-3 из 4 ESC не достанут до платы управления, тут то и пригодятся servo extension кабели. Но их можно сделать самим. Нужна 3пиновая вилка из обычный PLS гребенки с шагом 2.54 ммм и половинка кабеля для соединения ресивера и платы управления (нам нужен Female коннектор).
Подключаем моторы соответственно нумерации в разъемы M1-М4
Сигнальный провод к центру платы, землю к краю (на предыдущей фото все видно).
Теперь подключаем ресивер. По умолчанию 4-х канальная настройка такая:
1 — Aileron (элероны, ROLL)
2 — Elevator (тангаж, PITCH)
3 — Throttle (газ)
4 — Rudder (руль направления, рыскание, YAW)
Вот и подключаем по порядку каналы к плате, на ней подписано соответственно AIL, ELE, THR, RUDD.
Только не 4 проводами, а проще: первый подключаем как положено — черный провод (земля) к краю платы, сигнальный внутрь, а остальные три канала подключаем одним проводом, нас интересует только сигнальный провод:
Все, осталось прикрепить батарею и коптер собран. Тут и настал черед резинки 🙂
Батарею при взвешивании просто положил сверху.
Осталось прошить плату управления и настроить коптер.
Для прошивки используем AVR ISP программатор. Подключение такое:
Т.к. плата является клоном Kaptein Kuk quadrokopter, можно воспользоваться их софтинкой (KKmulticopter Flash) для прошивки.
У меня стабильно заработала прошивка XXcontrol_KR_XCopter v2.5. Ее можно прошить с помощью avrdude:
avrdude -c usbasp -p m168p -U flash:w:XXcontrol_KR_XCopter_v2_5.hex:a
или выбрать в программульке для прошивки, она скачает сама.
v4.7 от Kaptein Kuk у меня заработала некорректно, поэтому не советую ее.
Отключаем от программатора, выполняем настройку по инструкции (пункты 1, 2, 4 и 8, остальное по желанию).
Все, полетели 🙂
Взлетать советую медленно и очень осторожно. Сначала поставьте коптер стрелкой от себя, нужно попробовать приподнять коптер газом, если наклоняется или вращается, триммируем его, чтобы он взлетал без перекоса (попробуйте покачать аккуратно стиками элеронов и тангажа, буквально касаясь их, пока он еще на земле, чтобы убедиться, что все каналы работают правильно, если нет, инвертируйте нужные, у меня это был канал Elevator). Затем если он покачивается стиками правильно, чуть-чуть добавьте газа, чтобы взлетел на пару сантиметров, и опускайте обратно. Ну и дальше учимся летать 🙂 (Я пока определил что к чему, сломал 2 пропеллера об стену — глюк прошивки v4.7, а потом еще в процессе настройки коэффициентов усиления гироскопов сломал еще пару — коптер раскачивался и задел диван, дома тесно, поэтому дома больше не летаю). Если не уверены или страшно — наденьте защитные очки и оденьтесь, пропеллеры бьют ощутимо, мне не попадало по рукам, но они острые и вращаются очень быстро!
Как освоите эту платформу, можно ставить свой контроллер или писать свою прошивку, добавлять акселерометры, барометр, компас, сонар, GPS, телеметрию, LPS лазер и делать из платформы робота. Но сначала получаем удовольствие, от винта, мы взлетели!
Удачных вам полетов!
Источник
Зарядное устройство литиевых аккумуляторов своими руками
Проблема автономного питания электронной аппаратуры встала перед человечеством особенно остро при появлении обилия полупроводниковых элементов. Вместе с развитием электроники появлялись новые виды батареек и аккумуляторов, всё это привело к тому, что сейчас ёмкие литий-ионные аккумуляторы стали использоваться практически повсеместно в портативной электронике. Они обладают по-истине впечатляющими ёмкостями при небольших габаритах, могут выдавать большие токи в нагрузку, а потому находят применение практически везде — хоть в небольших беспроводных наушниках, хоть в автомобильной бортовой сети, где требуются высокие токи и большая ёмкость. К особенностям литий-ионных аккумуляторов также можно отнести их «привередливость» к зарядке — просто так взять и подключить такой аккумулятор к источнику питания, чтобы он сам заряжался не получится. Ток заряда должен быть строго нормирован, а его превышение может грозить аккумулятору выходом из строя. Ток заряда обычного литий-ионного аккумулятора должен быть равен примерно одной-двумя десятым от его ёмкости. Например, аккумулятор ёмкость 1000 мА/ч должен заряжаться током 100-200 мА, это обеспечит наиболее долгий срок его службы. Для того, чтобы контролировать ток заряда, нужна специальная схема, которая будет подключаться входом к источнику питания, а выходом — к заряжаемому аккумулятору. Такую схему достаточно просто собрать самому, он представлена ниже.
В левой части схемы на транзисторе Q1 организован индикатор, который сообщает, зарядился аккумулятор, или ещё нет. Последовательно с питанием схемы стоит резистор R1, через который протекает ток заряда аккумулятора, соответственно, на резисторе падает часть напряжения. Если ток заряда ещё достаточно большой, аккумулятор заряжается, падение напряжение на этом резисторе приоткрывает транзистор Q1, светодиод D1 светится. Как только аккумулятор зарядится до нужного напряжение, ток упадёт до минимальных значений, транзистор Q1 закроется и D1 перестанет светится — зарядка завершена. Время заряда будет напрямую зависеть от тока заряда, например, аккумулятор ёмкостью 1000 мА/ч будет заряжаться током 100 мА около 10 часов, а вот током 200 мА уже 5 часов — в два раза меньше при соответствующем увеличении тока заряда в два раза. Конденсатор С1 на схеме — сглаживающий по питанию, сюда не лишним будет установить параллельно электролитический на 47-100 мкФ и параллельно ему керамический на 100 нФ. После этого питающее напряжение поступает на микросхему-стабилизатор LM317, в цепи регулировки которой стоит уже другая микросхема — TL431. Обе эти микросхемы являются распространёнными, достать их можно в любом магазине радиодеталей, а TL431 встречается даже во многих импульсных сетевых блоках питания. Принцип работы данной хитрой схемы достаточно прост. Сперва аккумулятор заряжается постоянным током, около 100 мА, этот ток задаётся резистором R5 — микросхема TL317 работает в роли стабилизатора тока. Затем, когда аккумулятор уже почти зарядится и его напряжение станет близким к 4,2В, схема начинает работать в роли стабилизатора напряжения, дозаряжая аккумулятор небольшим током. Такой алгоритм заряда наиболее правильный и позволит сохранить ёмкость аккумулятора на долгие года, даже при частых циклах зарядка-разрядка. На схеме также виден подстроечный резистор RV1, который служит для настройки выходного напряжения. После сборки схемы его нужно будет настроить всего один раз, для выставления на выходе схемы напряжения 4,2В без подключенного аккумулятора. Можно установить выходное напряжение на уровне 4,1В, в этом случае схема зарядки будет слегка недозаряжать аккумуляторы, при этом 0,1 вольта не сильно скажется на ёмкости аккумулятора, но позволит значительно продлить ему жизнь. Рассмотрим более подробно, какие компоненты нужно применит для сборки данной схемы.
Микросхемы LM317 и TL431. Первая обязательно должна быть в корпусе ТО-220, так как в процессе работы зарядного устройства она будет значительно нагреваться. На её нагрев, в значительно степени будет влиять ток заряда и напряжение, поступающее на вход схемы. Чем больше напряжение на входе, и чем больше ток — те сильнее будет нагреваться микросхема. Её необходимо установить на радиатор с применением теплопроводной пасты, температура радиаторе при долговременной работе не должна превышать 50-60°C, это хорошо скажется на надёжности зарядного устройства. TL431 можно взять в обычном миниатюрном корпуса ТО-92, она нагреваться не будет. Цоколёвки и вид корпусов микросхем представлен на картинке выше.
Светодиоды — здесь всё просто. Можно применить любые светодиоды на 3В, какой угодно формы и цвета. Наиболее логично будет установить D1 красного цвета, а D2 — зелёного, горение зелёного светодиода будет означать, что схема работает и на её выходе присутствует напряжение. Яркость горения светодиодов задаётся резисторами на схеме, включенными последовательно со светодиодами. Все светодиоды имеют два вывода — анод и катод, соответственно это плюс и минус. Как правило, длинная ножка светодиода — плюс, а короткая — минус, важно не перепутать цоколёвку, иначе светодиоды на будут светится.
Несколько слов про резисторы. Они все могут иметь мощность 0,25Вт, кроме двух R1 и R4, эти резисторы будут стоять в цепи питания, а потому через них будет протекать ток заряда, соответственно, будет рассеиваться мощность. Для них нужно взять резисторы мощностью 1-2Вт, этого будет достаточно для рассеивания лишнего тепла. Важно соблюдать номиналы всех резисторов, от них будут зависеть параметры работы схемы.
Ещё один важный элемент схемы — подстроечный резистор RV1, с помощью которого устанавливается напряжение на выходе. Здесь нужно применить многооборотный резистор, например такой, какой показан на картинке выше — его легко отличить на наличию наверху небольшого желтого винта под отвёртку, он должен быть рассчитан на сопротивление 22 кОм. Многооборотный резистор позволяет очень точно установить напряжение на выходе, вплоть до сотых долей вольта. Несколько слов про процедуру настройки. Сперва схему нужно включить «вхолостую», без аккумулятора, подключив на его место вольтметр. Затем, глядя на показания вольтметра вращать переменный резистор в ту или иную сторону для уменьшения или увеличения напряжение на выходе, установив там 4,1-4,2В. На этом процедура настройки схема будет закончена, можно подключать аккумулятор для зарядки.
Изготавливается схема зарядного на компактной печатной плате, которую затем можно поместить в подходящий корпус. При этом корпус зарядного будет включать в себя контакты либо разъём для питания (7-20В) и провода-крокодилы для подключения заряжаемого аккумулятора. Печатная плата прилагается в конце статьи в архиве, открыть её можно с помощью программ Sprint-Layout либо Proteus.
На картинке ниже показана фотография готовой платы. Обратите внимание, что микросхема LM317 впаивается прямо на плату, а потом вместе с платой крепится на радиатор. Светодиоды можно установить как прямо на плату, так и вывести на проводах на панель корпуса. Таким образом, получилось отличное самодельное зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов, в отличие от своим заводских аналогов, данная схема позволяет вручную настраивать ток заряда, а также напряжение, до которого будут заряжаться аккумуляторы. Стоит обратить внимание, что аккумуляторы очень чувствительны к перезаряду, а потому не стоит подключать в выходу схемы аккумулятор, предварительно на настроив порог подстроечным резистором. Удачной сборки!
Источник