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标题: 【科普贴】如何计算植保无人机工作电流及如何进行电源分配管理 [打印本页]
作者: xiao3d 时间: 2016-4-9 21:09
标题: 【科普贴】如何计算植保无人机工作电流及如何进行电源分配管理
本帖最后由 xiao3d 于 2016-4-9 21:19 编辑
在我跟一些刚入行做自组植保无人机的朋友交流中，发现有些人有这样的误区：
1、 认为电池的最大放电量是无人机工作电流。
我们拿16000mah 22.2V 25C的电池为例，16000mah是指电池的容量，25C是指电池的最大放电倍率，表示电池最大放电电流是16000ma*25=400A，那就有人认为无人机在工作时会到达400A的工作电流。
实际上这个400A是电池标称的的最大放电电流，也就是电池瞬间放电电流可以到达400A，而实际使用中，无人机几乎不可能达到这么高的电流值，倘若真以这个电流放电，普通电池10AWG-8AWG的硅胶线也是承受不住的，这种情况将非常危险。
2、 认为各轴电调标称电流之和是无人机工作电流。
我们拿植保无人机常用的高压版80A电调为例，高压版80A电调持续输出电流为80A，就有人认为4轴植保无人机的工作电流就是4*80A=320A。
实际上电调的标称电流是表示电调能在标称的电流以内持续工作，而不是电机在实际工作中的电流，以80A高压版（12S）电调为例，其可持续工作的最大电流为80A，瞬间最大电流为100A，但此参数仅作为一个上限作为参考，一般长时间工作时选择在40A以内为宜。
3、 认为各轴电机最大电流之和是无人机工作电流。
比如某电机参数表内标明电机在100%油门情况下配合适的桨叶其工作电流为50A，那么有人认为如果用这个电机装了一个6轴植保机，那整个飞机在工作的时候电流会达到50A*6=300A.
实际上，电机的最大电流表示电机在拉力极限情况下的电流，而电机实际工作中一般在中点拉力附近，实际工作电流应该是电机中点拉力时候的电流总和。
下面我们以实际的例子详细说明：
10kg配置的植保无人机常用的动力配置为，电机：Q9XL（8318），电调：高压版80A，桨：30寸碳纤桨。我们下面来计算电机的工作电流。（以下电机的数据摘自某商家，不议论数据的可靠性，只以示例介绍方法，各位朋友如果有条件可以自己测试数据）
我用红圈标注了两组数据，最右边是电机的最大拉力及相对应的电流，为了保证飞机的性能和安全，一般我们选取电机的中点（50%-65%）拉力作为参考，即6400g-8350g左右，我们找到这个拉力对应的电流值，大概在20A-30A左右，即一个轴电机的工作电流是20A-30A，那么四轴无人机则是80A-120A，对应的起飞重量在25.6kg-33.4kg，六轴无人机则是120A-180A，对应的起飞重量在38.4kg-50kg。而实际我们组装的四轴植保机，装好电池和药水后整体重量在24kg-29kg，六轴植保机在36kg-43kg，这些都在合适的起飞重量范围内。
所以综合来说植保机工作电流，四轴在120A以内，六轴在180A以内。这种情况下，飞机的飞行性能以及安全性都是最佳的。如果超出合适的起飞重量的范围，比如电机拉力到达85%以上，会明显感觉到飞机的机动性变差，螺旋桨转速变高，电机温度骤然升高，续航时间缩短，整体可靠性会大大降低。
总结：不同商家给出的参数格式可能不同，只要找出中点拉力附近对应的电流即可算出正常工作电流。
我们可以看出植保无人机的工作电流还是比较大的，所以在选择接头，硅胶线和电源分配管理的时候要多加注意，没有处理好会给飞机留下隐患。
硅胶线：
从下图硅胶线的参数我们可以得出：主电源线最少也得选择10AWG的硅胶线，电机电调的延长线可以根据实际使用的参数选择14AWG或16AWG。有实际经验的朋友可以知道，如果硅胶线选细了（即硅胶线线号越大越细）硅胶线发热比较厉害，为什么会发热呢？我们根据发热功率公式 W=I^2*R，发热跟电流和电阻有关。相等的电流，电阻越大发热功率就越大，从下表我们可以看到越粗（线号越小）的线电阻越小。
动力插头：
常用插头参数及应用范围：
XT60：最大持续电流60A，瞬时电流100A，一般用于小型飞行器的动力接头，可用于植保机电调电源线接头。
XT90：最大持续电流90A，瞬时电流120A，可用于电调电源线接头，不建议用在电池接头。
XT90-S: 最大持续电流90A，瞬时电流120A，母头内部植入防打火电阻，可用在电池接头
AS150：最大持续电流150A，瞬时电流200A，公头内部植入防打火电阻，推荐用在电池接头。
电源分配管理：
鉴于多旋翼无人机的结构特殊性，一组电源需要同时给多轴电机供电，这就要考虑到电源分配管理，这里我给大家介绍两种分电板：
一种是通过加厚铺铜和交叉过锡的方式来增大分电板的过流，正负极焊点均在一个面上，焊接比较方便，可以直接焊硅胶线，体积比较小，最大耐流值200A。
另一种是采用XT60作为分电输出口，将正负极分开进行堆焊，这样避免了正负焊盘在单面有可能存在误短路的问题，同时将正负极主电源通过堆锡焊接，锡层越厚过流能力也越强，减轻对于PCB铜箔的依赖。最大耐流值300A。
从上面我们知道了如何计算工作电流，选择好相应的配件，下面将介绍如何解决大电流的布线问题和如何避免电池干扰？
这里介绍的是用XT90插头焊接分电板，另外用XT60和直接焊线的教程见我们以前的教程，这里就不过多的赘述。
首先将XT90插头固定在分电板边缘，通过堆积焊锡的方式焊接好。
然后打上硅胶，通过尼龙柱固定在植保机下层面板上。
电调电源接口也相应的焊接好XT90母头，然后直接和分电板上的XT90公头连接上。
说明：XT90插头高度略高，中心板空间比较小的话慎用。
然后用一小块碳板盖住分电板，碳板也用尼龙柱或铝柱固定在底层中心板上，飞控放在碳板上。
关于电磁干扰的说明：
一般飞控是有金属外壳的，有屏蔽功能，干扰比较多的是GPS，所以我采用了将盖住分电板的分层碳板上贴上一层铝箔纸（带背胶的铝箔纸，五金店有卖），另外还需将GPS支撑高一些，这样可以避免内部大电流产生的电磁干扰。大电流电调在工作中会产生较多的干扰，建议将电调放在电机下面。
总结：飞机整体的性能稳定除了与飞控有关，与布线这种细节问题也有关系，布线没有处理好会给飞机留下很大的隐患，而且一炸鸡维修起来也无从下手！
本帖如有不足之处欢迎回帖指出，如果还有不明白的地方，欢迎加入植保机组装技术交流群：553667906
作者: huzi127 时间: 2016-4-9 21:34
向中校敬礼
作者: joh123 时间: 2016-4-9 21:44
就想隵这样的焊接技术，赞
作者: heejun1 时间: 2016-4-9 21:49
铝箔纸 每包香烟里都有 而且还有压花 反射面会更多·
作者: ckbox 时间: 2016-4-9 22:11
楼主要进军植保无人机了吗
作者: xiao3d 时间: 2016-4-9 22:15
用铝箔纸的效果还是有一定争议的，但有总比没有好点，
作者: 1121454314 时间: 2016-4-9 22:16
好大的JJ
作者: xiao3d 时间: 2016-4-9 22:16
干这行的焊接非常重要呀，没处理好轻则发热，重则炸机
作者: xiao3d 时间: 2016-4-9 22:18
其实做这个挺久了，只不过经常每天要给很多新手解释这些常见问题和误区，所以理个贴子统一说明
作者: wliu_10 时间: 2016-4-9 22:43
顶一顶，就是需要这样的新手帖。
作者: heejun1 时间: 2016-4-9 22:48
我的小NAZA铝纸包年了 依然正常
作者: q748169667 时间: 2016-4-9 23:03
作者: dreamsky 时间: 2016-4-9 23:04
好帖 点点到位 学习了
作者: 富华 时间: 2016-4-9 23:04
有一点误区 电调分种类 并非所有的电调都是电流越小发热越低效率越高的
作者: 富华 时间: 2016-4-9 23:05
有一点误区 电调分种类 并非所有的电调都是电流越小发热越低效率越高的
作者: xiao3d 时间: 2016-4-9 23:10
富华 发表于 2016-4-9 23:04 
有一点误区 电调分种类 并非所有的电调都是电流越小发热越低效率越高的
效率是一个曲线，不是越低越好，但最佳点一般都在中间，满负荷运行在绝大多数情况下都一定要避免的
作者: clark0311 时间: 2016-4-10 00:11
碳纤本身不就是导体吗，再覆铝箔是否多此一举呢？
作者: jkf 时间: 2016-4-10 00:15
xiao3d 发表于 2016-4-9 22:18
其实做这个挺久了，只不过经常每天要给很多新手解释这些常见问题和误区，所以理个贴子统一说明
楼主 喷农药怎么收费的
作者: zhen3721 时间: 2016-4-10 00:55
作者: 583345824 时间: 2016-4-10 01:07
多此一举，碳纤本来就导电
作者: xiao3d 时间: 2016-4-10 08:08
clark0311 发表于 2016-4-10 00:11
碳纤本身不就是导体吗，再覆铝箔是否多此一举呢？
碳纤维是可以导电，但他电阻率很高，是不良导体，铝是金属物质，屏蔽性要优一些
作者: joh123 时间: 2016-4-10 09:14
焊接这一关，看来必须要过
作者: fshwg 时间: 2016-4-10 11:34
作者: 飞飞萌萌 时间: 2016-4-10 20:31
涨姿势了
作者: 18366881986 时间: 2016-4-12 10:07
收获挺大，收藏学习了
作者: FrankieHee 时间: 2016-4-21 10:51
用銅箔紙，可以上錫焊，接地 個人見解
作者: 我爱模123 时间: 2016-4-28 14:46
技术交流欢迎加入植保交流QQ群：554757939
作者: LIUZ 时间: 2016-5-13 15:15
焊接方法不错 但是好像那走线也挺乱的
作者: luo5207 时间: 2016-9-14 21:37
敬礼，非常不错
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