Сделай сам: Самолет на солнечной энергии до 50 $: 8 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Обычно в RC-плоскости требования к мощности колеблются от нескольких десятков до сотен ватт. И если мы говорим о солнечной энергии, она имеет очень низкую удельную мощность (мощность / площадь), как правило, не более 150 Вт / м2, которая уменьшается и изменяется в зависимости от сезона, времени, погоды и ориентации солнечных панелей. Таким образом, при создании самолета на солнечных батареях задача состоит в том, чтобы сделать возможным полет с использованием очень малой мощности (такой легкий самолет).

Но это не первый самолет с таймером по двум причинам:

1. Как уже говорилось, этот самолет должен иметь чрезвычайно малый вес и достаточную прочность (чтобы солнечные элементы не повреждались из-за летающих нагрузок), что требует некоторого опыта.

2. Управлять самолетом с малой мощностью также сложно, и любая авария может привести к поломке солнечной панели.

Тем не менее, этот проект стоит попробовать. В результате у вас будет радиоуправляемый самолет, который может летать целый день (надеюсь) без подзарядки.

Вы также можете обратиться к прилагаемому видео для получения аналогичных подробностей.

Шаг 1. Справочная информация

Ранее я пытался сделать самолет RC, который будет летать исключительно на солнечной энергии с батареей для питания своей управляющей поверхности. Этот самолет мог летать при хороших погодных условиях. Этот самолет имел пиковую выходную мощность 24 Вт в идеальном состоянии.

Для получения более подробной информации перейдите по ссылке:

www.instructables.com/id/Solar-RC-Plane-Un…

Этот самолет будет иметь гибридную силовую установку. Солнечная панель будет непрерывно заряжать аккумулятор, а также обеспечивать питание самолета. Во время пиковой нагрузки (взлета) аккумулятор также обеспечивает питание вместе с солнечным элементом. Мы также постараемся сохранить его вес ниже 150 г.

Шаг 2: Необходимый материал

Ниже приведен список основных деталей, которые потребуются для изготовления самолета. Я также добавил ссылки на различные части для справки. Это не та часть, из которой я купил компоненты.

Солнечная батарея Sunpower c60: 5 шт. (Рекомендуется покупать несколько дополнительных), ссылка: https://www.aliexpress.com/item/F flexible-Solar-cel…

• Двигатель без сердечника с таким пропеллером, что отношение тяги к мощности 0,2 Ссылка:
• Минимальный блок приемника со встроенным сервоприводом и ESC: я использовал блок приемника от wltoys. Ссылка:
• Углеродный стержень: диаметр: 1 мм, диаметр: 4 мм
• 5мм дапрон лист,
• Аккумулятор со встроенной схемой защиты 500 мАч 1 с (схему защиты приобретайте отдельно, если ее нет)

Инструменты:

• Паяльник
• Пистолет для горячего клея
• Ca клей
• Наждачная бумага
• Прозрачная лента
• Резак для бумаги
• Лезвие Hackshaw

Шаг 3: Изготовление крыла и хвостовой части

После сбора необходимой детали можно приступать к изготовлению самолета к изготовлению крыла. Ведь это основная часть нашего самолета, а вся остальная часть будет собираться над крылом. У этого самолета размах крыльев 78 см. Чтобы сделать крыло, я следую следующей процедуре. Однако вы также можете использовать резку горячей проволокой или другие процедуры.

• В зависимости от толщины листа дапрона можно вырезать прямоугольные части и склеить их так, чтобы из него можно было сформировать аэродинамический профиль.
• После приклеивания этих участков вместе с клеем (я использовал стандартный SH fevicol) нам нужно отшлифовать ненужный материал и сделать его гладким. Кривизна верхней поверхности аэродинамического профиля должна быть меньше, чтобы солнечный элемент должен был минимально изгибаться при залипании. В противном случае велика вероятность взлома клеток.
• Сделайте надрез до середины крыла, нанесите горячий клей и поставьте угольный стержень. Это сделает крыло жестче.

Аналогичным образом приклейте угольную штангу для хвостовой части. А руль направления и руль высоты сделать из 5мм дапронового листа. Размеры руля и руля высоты взяты непосредственно с крошечного тренажера при летных испытаниях. Чтобы сделать все эти части, обратитесь к чертежу, доступному по ссылке.

Шаг 4: Подготовка и сборка солнечных элементов:

Для питания нашего двигателя мы использовали 3,7 вольта, а максимальное напряжение аккумулятора - 4,2 вольт. Значит, нам нужно обеспечить постоянное питание 5 вольт. Используемая нами ячейка (SunPower c60) выдает напряжение 0,5 В при пиковом питании 6 А. Однако мы стремимся к тому, чтобы 10 ячеек не поместились. Итак, мы разрежем эти клетки пополам и воспользуемся им. В этом случае каждая ячейка дает напряжение 0,5 В, но ток будет уменьшен вдвое на 3 А. Мы подключим 10 из этих полуэлементов последовательно, что обеспечит питание 5 вольт и пиковый ток 3 ампер.

Чтобы вырезать эти клетки, обратитесь к этому видео. Поскольку эти клетки очень хрупкие, резать их сложно. После того, как вы их разрежете, к каждому из них можно припаять медный провод, чтобы все ячейки были соединены последовательно. Вы должны быть осторожны с полярностью полуэлемента, так как иногда это сбивает с толку. Затем солнечная панель может быть приклеена к крылу. Я использовал для этого горячий клей. Используйте хорошее количество горячего клея, чтобы не было зазора между ветром и солнечным элементом.

Теперь, чтобы защитить солнечную батарею, я заклеил ее прозрачной лентой. На самом деле это плохая идея, но для защиты от пыли и других загрязнений это необходимо. Вы также можете использовать другие лучшие методы инкапсуляции. Теперь необходимо измерить напряжение холостого хода и ток короткого замыкания.

Как только все будет хорошо, можно переходить к следующим шагам. Показанное напряжение ниже 5,5-6 В, чем вы могли допустить ошибку при пайке - ошибка заключается в правильной полярности пайки для создания серии.

План можно скачать по адресу:

Шаг 5: Носовая часть и поверхности управления

Размер и форма носовой части во многом зависят от размера батареи, двигателя и блока приемника, который вы собираетесь использовать. Стержень из углеродного волокна используется для придания ему прочности, а над ним монтируется ствольная коробка.

Поскольку я использую один двигатель, он собирается в носовой части самолета. Но если вы хотите использовать 2 мотора, его можно установить под крылом или над ним.

Этот самолет имеет 3-х канальное управление. так что у нас есть только руль направления, управление лифтом вместе с управлением двигателем. Здесь для передачи движения используется тонкий стержень из углеродного волокна (диаметром 1 мм). здесь перед крылом размещен ствольный блок для поддержания ЦТ.

Шаг 6: электрическая система

Как объяснялось ранее, этот самолет имеет гибридную мощность. Батарея и солнечная панель соединены последовательно. Это связано с проблемой. мы получаем напряжение холостого хода 6 вольт, а аккумулятор имеет максимальное напряжение 4,2. поэтому аккумулятор может легко выйти из строя из-за перезарядки, что плохо.

Я собираюсь использовать батарею со встроенной схемой управления питанием от батареи (вроде…). эта схема не допускает перезарядки и даже не защищает от глубокого разряда. Обычно весь LiPo, используемый в игрушечных квадрокоптерах или самолетах, имеет встроенную схему такого типа. Однако ни в одной батарее класса Hobby нет такой схемы. поэтому при выборе батареи необходимо проявлять осторожность, и если в батарее нет такой схемы, ее можно приобрести отдельно и использовать с самолетом.

Во время работы большие потребности в токе удовлетворяются за счет батареи, в то время как непрерывное питание 1-2,5 А обеспечивается солнечными батареями, которые могут напрямую потребляться самолетом или могут храниться в батарее в зависимости от настройки дроссельной заслонки.

Шаг 7: Тестирование:

Здесь я провел два теста на самолете, чтобы проверить общую производительность солнечной зарядки.

1. Непрерывная работа до полного разряда батареи:

Дроссельная заслонка была установлена на 100%, и напряжение на батарее контролируется до тех пор, пока батарея не разрядится. В прилагаемом видео вы можете увидеть, где я разместил самолет со 100% батареей и 100% дроссельной заслонкой, и батареи хватило примерно на 22 минуты. это было 10 часов утра, и поскольку это было зимой, солнечный угол составлял около 50 градусов (максимум). поэтому в другие дни сезона эти характеристики будут улучшены, так как это было время для минимума доступной солнечной энергии. И при полете самолет не требует каждый раз 100% газа. Итак, чтобы узнать точное значение батареи и солнечного элемента, я провел следующий тест.

2. Мониторинг тока от батареи и солнечной батареи:

Один амперметр подключен к солнечному элементу для контроля входного тока и напряжения от солнечного элемента, а другой амперметр используется для измерения потребления тока самолетом. Я снял около 3 минут видео на полную мощность. На полностью открытой дроссельной заслонке требуется около 1,3–1,5 ампер тока, из которых 1,2 ампер обеспечивает солнечный элемент.

Есть одно видео, которое начинается с теста 2, а затем с теста 1.

Шаг 8: полет

Итак, самолет готов к полету. но для этого нужен последний штрих. ЦТ самолета необходимо отрегулировать до типичных 25% крыла в качестве отправной точки и можно настроить, выполнив несколько тестов на планирование.

Поскольку у этого самолета очень низкая тяга, он будет медленно набирать высоту, а поскольку у этого самолета очень низкая нагрузка на крыло, в ветреную погоду летать немного сложно.

Вы должны быть очень осторожны во время полета, чтобы не дать ему разбиться. так как это может повредить солнечные батареи самолета. и починить его очень сложно. Видео полета можно посмотреть в прикрепленном ранее видео.

Этот самолет нуждается в дальнейшем улучшении для повышения грузоподъемности и некоторой избыточной мощности для работы других вещей (например, камеры FPV).