能飞53分钟的"穿越机"?还能和大疆一样定点返航?SG325御动力机架即将开源发布。
一个多月前,当我从配件堆中翻出了一块带有气压计的OMNIBUSF4V3飞控时,我意识到,是时候开始认真折腾一下iNAV固件了。
iNAV优势何在?
RTH比较成熟(不是betaflight的惯导救援)
支持定高定点飞行(功能性媲美大疆)
OSD支持小地图/雷达(可以让同伴手持平板人工AAT)
但更重要的是,整套机器的硬件是可兼容使用betaflight的,
也就意味着,如果我的想法最终失败,或者我又玩腻了iNAV,我依然能回归常规穿越机,不会竹篮打水一场空。
核心的想法是长续航,不是吗?
查遍所有的穿越机动力,也没有找到高效率的组合。不过闲鱼流行的大疆拆机电机和桨倒是吸引了我的目光。 8.3寸桨,2008电机1400kv,配合改装的御电池(3s2p)理论上可以有50分钟的续航。符合我的需求!! ( 88即可搞定一套)
套用穿越机硬件的优势:
飞塔设计较成熟,可选配件多
操控性,响应性较好。满足一定的穿越机freestyle玩法
碳纤维做机架重量轻
但是仍然存在问题:倘若GPS和915mhz接收机天线相互距离太近,则会相互影响(频段接近);
最重要的罗盘,很容易受到其他设备的干扰,要有一定的屏蔽距离。
所以电子设备需要有足够大的空间来摆放。
我注意到了一个机架:TBS G2。这个日字机架有边框,可以把天线接收机这些小体积绑在边框上,
这样,设备之间的相互干扰情况就会好很多了。
那么,机架要有边框。
但是,兼容这么大的桨叶(8.3'),机架的轴距大概会是330mm。这么大的机架如果用一体底板,成本会很高。
不如用分体机臂设计!
所以边框也是分体碳板,不是吗?如何将这些边框与机臂固定起来就也成了一个令人头疼的问题。
最初,我决定用3颗嵌入螺母+下沉螺丝来固定边框。
在软件中画出来之后,发现重量有点大。于是乎改成用一颗嵌入螺母+下沉螺丝来固定。
在实际飞行测试中,并没有发现存在严重的强度过低的问题。
但是这样的话,又会在边框与机臂交汇处(也就是电机固定位),形成非常厚的碳板层。
御电机是用三颗M2.5螺丝固定,底座只有2mm厚。
如果机臂有6mm厚,加上上下两边的边框2mm(总共4mm),那么就需要用12mm的螺丝来固定电机。
碳板内部螺丝长,力臂大;而又由于M2.5较细,很容易造成螺丝弯曲或扭转形变。有安全隐患。
反复考虑之后,我做了一个4mm厚的下铣设计。
这样,就可以用6mm的螺丝了,即降低了成本,又解决了螺丝易形变的问题。
综合考虑,机臂厚度定为6mm(既不会“太软”也不会使成本过高),宽度定为10mm(既不会带来太大风阻也不会带来太多震动);
边框厚度定为2mm,宽度定为6mm(毕竟边框不需要应力)。
转到中心板上,我决定用两张2mm的碳板夹住机臂。
考虑到我将使用30.5*30.5mm的飞塔,
先在机臂上开一组下沉螺丝+嵌入螺母的孔。
在8.7'螺旋桨能到的最外延区域,设置第二组螺丝,这样就能紧紧的夹住机臂了。
我尝试了一个(可能比较极端的)设计:机臂与加强板,同时开个大椭圆孔。
这个孔刚好满足减轻重量和加强螺旋桨气流,前后端就是嵌入螺丝组,机臂边缘仅1mm薄。
(实测不存在应力问题)
(累积画图时间16小时)
(切割时间一星期)
拿到切好的碳板之后,先组装起来观察虚位和电机安装情况。完全OK。
螺丝上紧之后,不管是用力弯曲、横向扭动,还是大力敲打机架机臂,都没有严重的结构问题;
观察大压力变形情况,中心板良好,镂空部分无形变,机臂仅有很小形变。拆除边框,施加压力变形情况仍可接受。
装好之后,不带边框的空机重量只有93g。这个数据我很满意,因为这甚至比一些7寸的穿越机还轻。
单机架重量93g
机架部分解决了,该考虑电子硬件了。
当然是开销越低越好!还得可靠。
这些是我已经有了的配件:
那么,就只需要买一个GPS和罗盘了。
逛了一圈,我决定用BN880:好处在于只有80块钱,而且集成5883罗盘。
性价比很高!装机过程就不谈了。对于天线布局,最开始我是打算使用悬挂915天线来最大化避免干扰的。
飞了几次,天线被甩断了,ε=(′ο`*)))唉,还是老老实实的把天线挂在头罩上面吧。
PID简单调了下,基本可以做到五寸穿越机一样随意freestyle不抽风。
悬停没有明显抖动,暴力空翻电机仅微热,而悬停20分钟电机甚至微凉。
接下来该优化电池了。
我尝试了两种电池,一个是4s1p御电池(大概300g),一个是3s2p御电池(重量大概400多g)。
御电池的优点在于,非常便宜,性价比高,轻,有15c的放电能力,冲到4.4V有4000mah容量(4.4-3.3V)。
经校准电流计后,4s的悬停电流为4-5A,3s2p悬停电流为7-8A。
倘若以60km/h速度巡航,30度俯仰角,则4s的巡航电流为7-8A,而3s2p为10-12A。
进行悬停定点测试(大风暴雨环境),4s续航为42分钟,3s2p续航为53分钟。
4s御电池重量为291g
所以,我的预期目标差不多全都达到了,是时候做一个总结了。
用拆机套件来做动力,满足高效率、长续航的同时,也保证了一定的高机动性。
最低造价在1k内,这我相当满意。
“你怎么这么墨迹,能不能给重量做个总结?”
能:
完整装机重量409g
所以,这就是我设计SG 325御动力机架的全部心路历程,很开心你能看到这里。
但故事并没有结束,我们依然在给SG325开发升级套件,
比如重新设计的头罩(欢迎大家来和我聊思路,头罩好难),3防设计和等。
(头罩图纸来自:土狼)
欢迎大家下载图纸自行修改DIY,毕竟大量的廉价大疆配件确实是个性价比很高的资源。 大家一起玩,一起优化设计,可以玩的更开心。
注:我们提供的机架图纸文件仅可供您私人使用,请勿用于商业化用途。
(技术交流请勿涉及联系方式版主留)
另:为了方便大家更容易的获得现成的机架更愉快的玩耍,目前在群里开启机架众筹
图文:SumGle
审核:市民姜先生
首发于AirFleet微信公众号