Dört-rotorlar 2005 yılı civarından beri oldukça yaygınlaştı. Bunun birkaç önemli nedeni var. En önemlisi mikroelektromekanik sistem (MEMS) cayroskoplar ve ivmeölçerlerin ucuzlaması ve yaygınlaşması. Artık tek kırmık (çip) üzerindeki MEMS cayrolar eksen başına 1TL mertebesinde satınalınabiliyor. İkinci önemli neden kontrol yöntemlerinin basit mikroişlemciler üzerinde uygulamalarının Internet üzerinen açık kaynak kodlu yazılımler olarak dağıtılmaya başlanması. Böylece bir çok insan bunları başka başka sensörler ve rotorlu hava araçları için uyarlamaya başladı. Dört-rotorları yapmak günümüzde oldukça kolaylaşmış olsa da bir tanesini yapmak için gereken parçaları seçmek, karar vermek ve bir araya getirmek yeni başlayanlar için zor olabilir. Bu yazıda kendi yaptığım bir dört-rotoru anlatarak yeni başlayanlara yardımcı olmayı amaçlıyorum.
Bu dört-rotorun kalışa hazır ağırlığı 180g. ve maksimum kaldırma kapasites de 275g oldu. Parçaları Hobby King (pervane, motor, sürücü, batarya, alıcı) ve DealExtreme'den (dengeleyici bilgisayar) aldım. Toplam yaklaşık 150USD civarında ödedim. Uçuş videosunu aşağıda görebilirsiniz:
Kendisi yapmak isteyenler için bazı notlarım var:
Pervaneler: Bu sefer istediğim pervaneleri bulamadığım için 5x5 pervane kullandım. Normalde hatvesi düşük pervaneler dört-rotor için daha uygun, çünkü uçaklardan farklı olarak dört-rotorun hava hızı genelde çok düşük veya sıfır (havada asılı kalma - hover). Bu uygulamalarda büyük çaplı ve düşük hatveli pervaneler daha uygun. Yüksek hava hızlarına çıksaydık, yüksek hatveli pervaneler uygun olurdu. Pervane palini hava içinde ilerleyen bir kanat olarak düşünürsek, düşük hava hızlarında yüksek hatve palin perdövites (stall) olmasına neden olacaktır. Uzun sözün kısası, 5x3 pervaneler daha uygun olacaktı. İlk fırsatta değiştireceğim.
Pervanelerin dengelenmesi (balans): Bu da çok önemli. Eğer bir pervane bile balanslı değilse o motorun gücü düşüyor. Dengeyi sağlamak için bilgisayar diğer motorların da gücünü düşürüyor ve aracın uçması zorlaşıyor veya imkansız oluyor. Bu kadar küçük pervaneleri statik olarak dengelemek çok zor olduğundan deneme yanılma yoluyla her motoru çalıştırıp rastgele bir pervane paline seloteyp yapıştırarak titreşimin azalıp azalmadığına baktım. Bu yöntemle oldukça iyi bir denge yakalayabildim. Düz pervanelerin hep aynı palleri hafifti ve 5mm genişliğinde seloteypten 5cm uzunlukta yapıştırmam gerekti (yani çok fazla). Ters pervanelerin balansı iyiydi. Aerodinamik olarak bozar diye endişelendim ama sorun olmadı. Fotoğrafı aşağıda; kaba görünüyor:
Motor: Pervane seçimi motoru belirleyecektir. Ancak genel kural olarak nispeten yavaş dönen ve düşük hatveli pervaneler kullanıldığından yaklaşık 1000kV civarında motorlar kullanılması iyi olur. Burada yine istediğim ebatta motor bulamadığımdan 2000kV motor kullandım. Motorun kV değeri 1Volt gerilim uygulandığında motorun boşta yapacağı devir sayısını verir. 2000kV değeri, 2S lityum batarya için 7.4V x 2000=14.800RPM elde ederiz. Motor yük altındayken bunun yaklaşık %20 altında dönmeli, yani yaklaşık 12000RPM. Bunu otomobilin vitesine benzetebiliriz. Eğer bizim motorumuz yüksek hız veriyor ve pervane bu hızda verimli çalışmıyorsa, 5. viteste arabayı kaldırmaya çalışmak gibi bir durum ortaya çıkar. Hem çekilen akım yüksek olur hem de kaldırma kapasitesi düşer. Beğenmesem de bu dört-rotor iyi çalıştı diyebilirim.
Motor sürücüler: Motor sürücülerin dört-rotor için özel yapılmış olanları satılıyor. Bunlar normalde saniyede yaklaşık 50 komut yerine 400 komut alabilecek şekilde tasarlanmış. Böylece dengeleyici bilgisayarın hızlı komutlarını daha yakın takip edebiliyorlar. Kontrol açısından dört-rotorumuz ne kadar küçük ve hafifse sık komutlara ihtiyaç o kadar artacaktır. Büyüyüp ağırlaştıkça da saniyede gelen komut sayısının seyrekleşmesi kararlılığa (stabilite) daha az etkileyecektir. Bu dört-rotor küçük olduğundan normal motor sürücünün dengeleme yapamaması ihtimalini düşündüm ama yine de dört-rotorlarda sıkca kullanılan Turnigy Plush markalardan satınaldım. Bunlar hem küçük hem de ucuz. kontrolda ise hiç sorun yaşamadım, çok dengeli uçabiliyor. Videoda görebilirsiniz.
Dengeleyici bilgisayar: Bunun seçimi biraz da kişisel tercih. Artık çok düşük fiyata çok çeşitli dengeleyiciler satılıyor. Mesela www.HobbyKing.com adresinde 20-50USD arasında çeşitli tiplerde bulabilirsiniz. Ben kurcalamayı sevdiğimden dolayı içindeki yazılımı değiştirlebilir olanını aldım. Böyle birşey: www.DealExtreme.com Crius Multiwii SE 1.0. Uğraşmak istemeyenler buradan veya başka bir yerden uygun bir tane seçebilirler. Örneğin bu çok ucuz ve iyi görünüyor... Başlangıç için çok pahalı bir dengeleyiciye gerek yok kanımca. Benim kullandıgımda 3 eksende cayro ve ivmeölçerin yanısıra 3 eksende manyetometre (3 boyutlu pusula; her koşulda kutbun yerini gösterir) ve barometrik altimetre de var (irtifayı ölçmek mümkün; böylece irtifa sabitleyici kullanılabiliyor). Ayrıca bütün ölçümleri Bluetooth (telsiz) veya USB (telli) kullanarak gerçek zamanda grafik olarak bilgisayara aktarmak ve aletin ayarlarını değiştirmek mümkün.
Batarya: dört-rotorun en ağır parçası olacağından (burada 46g) iyi seçilmesi gerek. Voltajı motorların dönüş hızını, kapasitesi (mAh değeri) uçuş süresini ve deşarj oranı ("C" olarak verilen) bataryadan ne miktarda akım çekebileceğinizi belirler. Öncelikle voltajını belirlemeli. Bu pervanelerin istenen dönüş hızına ve yukarıda belirtilen motor kV hesabına göre seçilebilir. Kapasitesini hesaplamak için örneğin uçuş sırasında çekilen akımlar toplam X Amper ise ve Y dakika uçuş yapmak istersek, kapasite K=XxY/60x1000 mAh olarak hesaplanabilir. Kapasiteyi buldukan sonra da "C" değerini bulmak için C = X/K denklemini kullanabiliriz. "C" için çıkan tam değerde batarya bulma ihtimali az olduğundan bir büyük "C" değerindekini sipariş edebiliriz. Ya da "C" hesabını bir kenara bırakıp en büyük "C" değerine sahip bataryayı ısmarlayabiliriz. Ben ilk önce THK'dan aldığım 25C 2S 800mAh bataryayı kullandım ama bu dayanmadı. Daha sonra yukarıdakini sipariş ettim ve oldukça iyi sonuç aldım.
Gövde: Çok rotorlularda gövdenin en önemli özelliği motorları olabildiğince sabit tutmak ve titreşmelerine izin vermemektir. Bunun için hafif ve sertliğin yanısıra burulmasının az olması da önemlidir. Pervanelerin genellikle uzun motorların ucunda olması bu tasarımı zorlaştırır. Büyük araçlarda bu şartları sağlayan en uygun malzeme karbon elyaflı boru, ve burulmayı en aza indiren boru kesiti de dairedir. Ancak anlattığım dört-rotorda buna ihtiyaç yok. Kuvvetler az olduğundan basit tahta çıtalar hem yeterince hafif hem de burulmaya yeterince mukavim. Gereksiz yere karmaşık ve pahalı bir çözüme gerek yok. Kullandıgım gövde 8x8mm 240mm uzunluğundaki iki çıtayı ortalarındaki kalınlığı azaltarak birbirinin üstüne yapıştırarak yapıldı. Ek yerlerine üçgen destekler koydum. Yeterince sağlam. Aşağıda alltan görünüşü var:
Gövdenin alttan görünüşü.
Bir iki önemli konu: Dengeleyici bilgisayarı yumuşak lastik takozlar üzerine vidalayarak motor titreşimlerinden etkilenmesini azalttım. Alıcıyı yukarıda öne doğru görülen paralel iki yassı çıtanın üzerine seloteyple bağadım (bunlar aslında tahta kahve karıştırıcı). Bataryayı ise gövdenin altına yapıştırdığım cırt-cırta (Velcro) takıyorum. Ek olarak gövdenin altına yapıştırdığım ve ince dikiş ipiyle sabitlediğim yuvarlak iki çubuğa bir tane paket lastiğiyle tutturuyorum (çıtalar aslında bambu kebap şişi). Gövdenin dışına doğru dörtte bir elips şeklinde olan parçalar iniş takımları. Tahta cetvelden (Çin malları dükkanından) lazer kesiciyle kestim. Gövdenin kalkışta tam yatay olması kumandayı kolaylaştırıyor. Bunların öndeki ikisinin üzerine turuncu bant yapıştırdım. Tam arkasından bakınca bunlar görünüyor ve yönünü anlamama yardımcı oluyor (en üstteki resimde). Yapıştırıcı olarak 5dk. epoksi kullandım. Siyanür akrilat (Japon yapıştırıcı) da kullanılabilir ama epoksi eskiden gelen bir alışkanlık. Bu küçük araçta çok az kullanıldığından toplam sadece 2-3g ağırlığa neden oldu. Kullandığım malzeme iptidai gelebilir ancak birkaç önemli ihtiyaca çok iyi cevap veriyor: Birincisi yeterince hafif ve yeterince sağlam. İkincisi ucuz ve üçüncüsü de olması gerektiğinden sağlam değil. Örneğin bataryanın uçuş sırasında aytılıp düşmesi mümkün değil ama kaza olur da bir yere çarparsa kolayca ayrılıyor. Benzeri, alıcı bağlantısı için de geçerli. Böylece kazalarda hasar belirli ve kolay tamir edilir yerlerle sınırlı kalıyor. Bu dört-rotorun belki en özel parçası motor-pervane adaptörü. Bu tornada yapıldı. Pervaneyi vidayla bağlıyoruz, adaptörün çapları pervananin içindeki girintilere tam oturuyor; motor şaftına da set-screw ile tutturuluyor. Oldukça başarılı. Normal adaptör de kullanılabilir tabii.
Bataryayı tutturmak için cırt-cırt ve çıtalara takılan lastik bant. Alıcı ise ince tahta çıtalara seloteyple tutturulmuş.
Uçuşa hazır halde böyle görünüyor.
Pervane adaptörü özel yapıldı.
Başka bir açıdan görünüş.
Son olarak, bu işe yeni başlayanlara önerim, bundan daha büyük bir tanesini yapmaları, örneğin 8 inçlik pervaneli olanları. Yukarıda anlattığım araç küçük olduğundan iyi uçabilmesi için her parçasının tam çalışması gerekli. daha büyüklerinin biraz daha affedici olduğunu düşünüyorum. Diğer taraftan ne kadar büyük olursa düştüğünde hasar o kadar fazla olabiliyor. Uçurması kolay olsa da model uçurmayı bunlarda öğrenmek pek tavsiye edilmez.
No comments:
Post a Comment