Tự tính đồ điện cho cánh bằng

Thứ hai - 15/02/2016 22:19
Trong bài viết này, mình xin đưa ra một cách làm mô hình, dựa vào các chỉ số mô hình cho trước mà tính ra đồ điện phù hợp.
pin-motor-esc
pin-motor-esc
- Dựa vào dữ liệu: Loại mô hình, kích cỡ bản vẽ, đề ra các chỉ số mô hình cần đạt được: tỉ lệ lực kéo trên trọng lượng, tải trọng cánh, vòng tua động cơ.
- Tính ra kết quả: Các thông số để chọn motor, dung lượng pin, trọng lượng kit phù hợp (thỏa mãn các chỉ số đề ra)
Cách này phải mất công tính toán một chút, song nó giúp bạn chủ động trong quá trình làm mô hình, kết quả phù hợp hơn, đạt hiệu suất hơn. 

Khả năng vốn kiến thức và kinh nghiệm về mô hình tầm phổ thông, không dám múa rìu qua mắt thợ, chỉ mong giúp các newbie có tâm huyết có thể thỏa mãn khi bước đầu tự tay làm ra một mô hình theo ý muốn. Qua đó cũng giúp newbie hiểu về nguyên lý mô hình căn bản hơn. 


1. CÁC CHỈ SỐ CẦN QUAN TÂM: 

Để làm mô hình được tốt, trước hết bạn cần quan tâm đến mấy chỉ số kinh nghiệm như sau: 

a. Tỉ lệ lực kéo / trọng lượng: 
Là tỉ số giữa lực kéo của motor và trọng lượng của mô hình. Chỉ số này thể hiện độ "mạnh" của mô hình, chỉ số này càng lớn mô hình sẽ có tốc độ càng nhanh, chống chọi tốt với gió và có thể cất cánh trên đường băng ngắn. 
Số liệu tham khảo:
+ Loại mb cánh trên trainer chọn tầm 1,0 - 1,3 lần; 
+ Loại cánh giữa, cánh dưới chọn tầm 1,3 – 2 lần, 
+ Loại jet hoặc 3D chọn tầm 1,5 - 2,3 lần. 

b. Tải trọng cánh 
Tải trọng cánh = trọng lượng mb/ diện tích cánh. Chỉ số này thể hiện độ "nhẹ" của mô hình trong không khí, chỉ số này càng nhỏ mô hình càng có khả năng bay chậm, vẫn đảm bảo lực nâng mà không cần phải bay nhanh.
Tải trọng cánh cần phù hợp tuỳ theo loại mô hình. Máy bay có biên dạng cánh tốt và mb tốc độ cao cho phép tải trọng cánh lớn. Máy bay tốc độ chậm, biên dạng cánh đối xứng không tạo lực nâng, yêu cầu tải trọng cánh phải nhỏ.
Số liệu tham khảo: 
+ Bay 3D chọn tầm: 10 gam/dm² - 20 gam/dm² 
+ Bay trainer chọn tầm: 20 - 35 gam/dm² 
+ Bay jet chọn tầm: 40 - 80 gam/dm²

c. Số vòng tua động cơ : 
Số vòng tua = Hệ số Kv motor * điện áp pin (tốc độ quay khi không tải và kéo hết ga, đơn vị tính bằng vòng/phút ký hiệu RPM). Chỉ số này thể hiện khả năng bay nhanh của mô hình, chỉ số này càng cao tốc độ max của mô hình càng lớn, phù hợp mô hình có dạng khí động học tốt, ít lực cản.
Số vòng tua động cơ cần phù hợp với loại mô hình. 
Số liệu tham khảo: 
- Mô hình bay nhanh (jet, pylon race ...): vòng tua trung bình tầm 27.000 vòng/phút. Ví dụ chọn motor từ 2200Kv đến 2700Kv và pin 3S.
- Mô hình bay chậm (trainer, 3D, sport ...): vòng tua trung bình tầm 14.000 vòng/phút. Ví dụ chọn motor từ 1000Kv đến 1500Kv và pin 3S. 

 Các chỉ số nêu trên là số liệu mình tham khảo từ các diễn đàn, rất mong được các cao thủ, đàn anh góp ý thêm qua kinh nghiệm hoặc chia sẽ tài liệu tham khảo để hoàn thiện.


2. VỀ ĐỒ ĐIỆN - ĐIỆN ÁP VÀ DÒNG ĐIỆN LÀM VIỆC :
Để an toàn cho nguồn và khả năng cấp dòng tốt cho lực tải, để mô hình được "mạnh mà nhẹ", nguyên tắc chọn đồ điện như sau:

- Điện áp làm việc của Esc và motor bằng điện áp pin:
Mô hình cánh bằng điện thông thường dùng pin 3S, với mô hình nhỏ tầm 200g trở lại thì dùng pin 2S cho nhẹ, mô hình công suất lớn thì cần có điện áp cao để giảm dòng tải với pin từ 3S trở lên.
Chọn motor và Esc với điện áp làm việc tương ứng theo điện áp pin. Ví dụ: Motor max 30A, Esc max 40A, Pin 3s 2200mAh * 20C = 44A.

- Dòng cấp max của Pin hoặc max Esc lớn hơn dòng max motor:
Chọn max pin >= 1,2 * max motor. Dòng max pin là dòng tối đa mà khả năng pin có thể cấp cho tải, cũng là giới hạn an toàn cho pin, nó được quyết định bởi dung lượng và phẩm chất pin (hệ số dòng xã, thường 20C-30C): max Pin = Dung lượng (mAh) * hệ số dòng xã. Ví dụ: Pin 3s 2200mAh * 20C = 44A
Chọn max Esc = 1,3 * max motor. Dòng max Esc là dòng làm việc tối đa và cũng là giới hạn an toàn cho Esc, được ghi sẵn trên vỏ bọc Esc. 


BÀI TOÁN THỰC TẾ:

Làm thực tế với mô hình 3D Extra300 bằng xốp thùng.
Yêu cầu đặt ra: sải cánh 80cm, tỉ lệ lực kéo = 2lần (khống chế tối thiểu 1,5 lần), tải trọng cánh = 15g/dm2

Để mô hình đạt các yêu cầu trên, ta xác định nội dung bài toán gồm các bước chính: chọn motor ? tính dung lượng pin ? tính tải trọng kit ?

Trình tự thực hiện:

a. Chọn bản vẽ, xác định tỉ lệ gia giảm sải cánh, in bản vẽ 
- Bản vẽ: http://www.mediafire.com/download/2t...a/Extra300.rar
- Tỉ lệ gia giảm sải cánh: sải cánh chọn / sải cánh bản vẽ = 80cm/88cm = 91%
- Dùng trình Foxit Reader in bản vẽ Extra300 với tỉ lệ in 91%, tương ứng sải cánh 80cm

b. Chọn vòng tua động cơ phù hợp (theo mục 1.c). 
Với Extra300 là loại 3D ta chọn vòng tua trung bình tầm = 14.000 vòng/phút

c. Tính các thông số motor
- Từ bản vẽ đã in sải cánh 80cm, xác định diện tích cánh = 13,3dm2, 
- Trọng lượng mb = diện tích cánh * tải trọng cánh = 13,3dm2 * 15gam/dm2 = 199,5 g = 200 gam. 
- Lực kéo của motor = Trọng lượng mb * Tỉ lệ lực kéo = 200 * 2 = 400 gam
- Dự kiến số cell pin (xem mục 2): Với mb trọng lượng nhẹ thế này, chỉ cần dùng pin 2S (2 cell)
- Tốc độ quay của motor = Vòng tua / Điện áp pin = 14.000/7,4 = 1890Kv.

d. Chọn motor phù hợp
- Từ các thông số về lực kéo = 400g, số cell pin = 2, tốc độ quay = 1890kv, dựa theo tài liệu motor (trên các web shop RC),
Ta chọn được motor như bảng dưới, với các thông số đạt yêu cầu. Ngoài ra, motor này thực tế được người sử dụng đánh giá cao, giá cả bình dân:

hexTronik 24gram Brushless -------------motor 3 pha không chổi than, nặng 24g
Kv - 1700rpm/v --------------------- Tốc độ quay (vòng/phút/1 vol khi không tải và kéo hết ga)
Best Load: 8.4A -------------------- Dòng làm việc tối ưu
Max current: 9.2A ------------------ Dòng max motor, là dòng làm việc tối đa, cũng là giới hạn an toàn cho motor
No Load Current: .5A -------------- Dòng tĩnh không tải (hao phí)
Suggested Lipo: 2 cell 7.4v ------ Điện áp làm việc cho motor
Thrust: 400g+ ---------------------- Lực kéo của motor
Suggested Prop: 8x3.8 ----------- Cỡ cánh quạt phù hợp

e. Chọn pin, Esc: 
Ta chọn thời lượng bay tầm 6 phút. Dựa vào dòng tiêu thụ của motor, tính dung lượng pin cần thiết:
- Dung lượng pin (mAh) = (0,7 * max motor) * time / 60 = (0,7 * 9200) * 6/60 = 644mAh
Trong đó (0,7 * max motor) tạm tính là dòng làm việc trung bình khi bay (bạn có thể chọn lại hệ số theo kinh nghiệm, lớn hoặc nhỏ hơn 0,7 để có kết quả sát hơn)
Chọn pin theo dung lượng định danh xấp xỉ, ta được Pin 610mAh/2S/20C với trọng lượng 35gam. 
- Kiểm tra dòng xã pin:
+ Tính dòng max pin = Dung lượng * hệ số C = 610 * 20 = 12200mA
+ So với dòng motor: max pin / max motor = 12200/9200 = 1,3 vậy là đảm bảo (>= 1,2 là đạt yêu cầu).

- Tính dòng Esc = 1,3 max motor = 1,3 * 9,2 = 12A. Ta chọn ESC có dòng 12A, điện áp Esc = 2S-3S, trọng lượng tầm 13g.

f. Chọn cánh quạt, Servo
- Cánh quạt lấy theo tài liệu motor, chọn cánh quạt GWS cỡ 8*3,8 hoặc 8*4 (4 gam), bay 3D nên chọn cánh tương đương 9*3,5 sẽ phù hợp hơn. Trong đó cánh 8*3,8 là chiều dài của cánh dài 8 inch, khi quay đủ 1 vòng sẽ có bước tiến là 3,8 inch.
- Servo gồm 3 cái loại 09 gam (các Servo và Rx được nuôi bằng nguồn ổn áp 5v lấy từ Esc)

g. Tính trọng lượng Kit
- Trọng lượng đồ điện (d+e+f) = 130 g
- Trọng lượng kit = trọng lượng mb (c) - trọng lượng đồ điện = 200g -130g =70gam

Việc còn lại là cân nhắc vật liệu và gia cố sao cho trọng lượng kit đạt xấp xỉ kết quả tầm 70 gam.
Trọng lượng kit 70g là mức tương ứng với tỉ lệ lực kéo 2 lần và tải trọng cánh 15g/dm2 đã chọn. Kit càng nặng các chỉ số này sẽ xấu dần đi, nếu kit nặng đến 136g, tương ứng tỉ lệ lực kéo giảm còn 1,5 lần (mức tối thiểu theo đề bài), tải trọng cánh tăng lên 20g/dm2, các động tác 3D sẽ không được tốt.
Có thể xem xét giảm bớt hệ số C, dung lượng của pin (nếu giảm dung lượng hoặc C của pin thì phải kiểm tra lại, sao cho tỉ lệ max pin/ max motor >= 1,2 lần), chọn servo nhỏ hơn nếu cần thiết ... để cải thiện trọng lượng.

h. Thực hiện kit:
Với vật liệu là xốp thùng (có thể cắt tấm với độ dày tùy ý): kit 70g sau khi trừ vật liệu gia cố, keo dán, và các thứ linh tinh (15g) có thể tính được độ dày tấm xốp tối ưu là 13mm, khá cứng cáp. Gia cố thanh cac bon 3mm x 50cm và dán ít băng dính bảo vệ mép trước cánh chính, các mép sau cánh đều vát mỏng. Kit hoàn thành có trọng lượng 70gam, trọng lượng mb là 200 gam, đạt đúng các chỉ tiêu dự kiến. Kết quả thực tế Extra300 bay scale được 8 - 10 phút, bay xong motor chỉ hơi ấm còn Esc và pin thì vẫn mát. 

 

Tóm lại, trình tự thực hiện trên nhằm đặt ra và kiểm soát các chỉ số về tỉ lệ lực kéo, tải trọng cánh ngay từ đầu, có tính chủ động trong quá trình làm mô hình.
Bạn sẽ chọn được đồ điện phù hợp, tính ra trọng lượng kit, để từ đó có hướng xoay sở làm kit hợp lý, chứ không để làm ra rồi mới cân đo tỉ lệ lực kéo hay tải trọng cánh, nếu kết quả không được như ý thì đã muộn. 

Tất nhiên, chất lượng đồ điện là quan trọng. Song việc tính toán để lựa chọn phù hợp, làm kit cẩn thận sẽ đem lại hiệu suất cho mô hình và nhất là làm đến đâu biết chắc đến đó. 

Lưu ý về cánh quạt:
- Cánh quạt cần chọn theo hướng dẫn từ tài liệu motor. Cùng số kv và điện áp, nhưng motor của các hãng khác nhau thì dùng cỡ cánh khác nhau !
- Có thể thay đổi cánh quạt để phù hợp tốc độ mb nhưng phải đảm bảo công suất tải tương đương: tăng pitch cánh quạt (tăng tốc độ mb) thì phải giảm đường kính cánh. Với mb 3D nên tăng đường kính, giảm pitch cánh quạt (giảm tốc độ) sẽ bay chậm và mạnh nên thực hiện các động tác 3D ổn định hơn.
Công thức quy đổi cánh quạt tương đương: ví dụ cánh 11*6 <=> cánh 8*8 (tích số bằng nhau) 
- Với motor đã chọn, nếu tăng cell pin (làm tăng vòng tua) phải nhớ chọn lại cánh quạt nhỏ hơn để không gây quá tải motor (Sao cho: vòng tua 1 * đường kính 1 * pitch 1 = vòng tua 2 * đường kính 2 * pitch 2 )
- Nên dùng dụng cụ Balance cân bằng cánh quạt

Cám ơn các bạn đã theo dõi, một lần nữa rất mong sự góp ý của các bạn.

Nguồn tin: minhsondaklak rchobby365

 Từ khóa: motor, esc, pin, battery

Tổng số điểm của bài viết là: 0 trong 0 đánh giá

Click để đánh giá bài viết

  Ý kiến bạn đọc

Những tin cũ hơn

Thành viên
Thăm dò ý kiến

Bạn thích loại mô hình nào ?

Bạn đã không sử dụng Site, Bấm vào đây để duy trì trạng thái đăng nhập. Thời gian chờ: 60 giây