飞行器比赛制作过程中的资料搜集(2018.5~6月)
航模电池篇:
链接:https://www.zhihu.com/question/52826666/answer/142727711
来源:知乎
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首先我们先科普一些c数是个什么意思,c数指的是电池的倍率,我们用下图这块XCUBE 3s 2200mah 30c的电池举例,先将容量换算成国际单位制 2200mah=2.2Ah,这块电池标注的30c是它的持续放电倍率,那么这块电池可以提供的最大持续放电电流即为 2.2*30=66A(容量*持续放电倍率=最大持续放电电流),它提供的安全充电倍率为8c,则他的安全充电电流为 2.2*8=17.6A(容量*安全充电倍率=安全充电电流)。
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但是手机充一次电最少也要用半天,我们航模一般飞个4-20分钟就没电了,如果想继续练习,就需很快的充电速度,所以厂商不断提高电池的充电倍率,我们再搭配上合适的大功率充电器,一般10分钟左右就可以充满一组电池。
另外一个方面,航模电机的功率极大,700级航模直升机的主电机,瞬间功率甚至超过了10000w(是的你没有看错没有多加0)
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这么大的功率,导致实际的电流会非常大,如果电池的倍率达不到,电池就会有一定程度的损伤、并且寿命降低很快。而且随着飞行动作越来越暴力,我们对电池的动力要求也越来越高,更高倍率的电池能提供更大的电流输出、更强的动力输出,所以市面上的电池,倍率是越做越大
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穿越机竞赛专用电池甚至已经做到了丧心病狂的95c (1300mah的电池可以提供123.5A的输出电流)。
C数×容量=最大电流(电调的电流要大于等于这个值)
最大电流×电压=最大功率
所以要根据电机,电调来选电池。C的数量是电池能正常放电的倍数。可以片面理解为放电能力!最大功率。
C的数量乘以容量,就是最大放电电流。比如2200mAH 11.1V 30C正常工作最大可以放出:30×2.2=66(安培)的电流。
舵机篇:
开源飞控篇:
一 APM
APM(ArduPilotMega) 是在2007年由DIY无人机社区(DIY Drones)推出的飞控产品,是当今最为成熟的开源硬件项目。APM基于Arduino的开源平台,对多处硬件做出了改进,包括加速度计、陀螺仪和磁力计组合惯性测量单元(IMU)。由于APM良好的可定制性,通过开源软件Mission Planner,开发者可以配置APM的设置,接受并显示传感器的数据。目前APM飞控已经成为开源飞控成熟的标杆,可支持多旋翼、固定翼、直升机和无人驾驶车等无人设备。针对多旋翼,APM飞控支持各种四、六、八轴产品,并且连接外置GPS传感器以后能够增稳,并完成自主起降、自主航线飞行、回家、定高、定点等丰富的飞行模式。APM能够连接外置的超声波传感器和光流传感器,在室内实现定高和定点飞行。
特性包括:
免费开源固件,支持飞机("ArduPlane"),多旋翼 (四旋翼, 六旋翼, 八旋翼等), 直升机("ArduCopter")和地面车辆("ArduRover")!
通过点击式的工具简单设置和上传固件。无须编程!(但是你想搞搞代码的话,可以使用简单的嵌入式编程工具: Arduino)
通过点击式的桌面程序完全的规划任务脚本
可以支持上百个三维航点
使用强大的 MAVLink 协议,支持双向遥测和飞行中控制命令T
多种免费地面站,包括 HK GCS, 支持任务规划,空中参数调整,视频显示,语音合成和完整的带回放的数据记录
跨平台。支持Windows, Mac 和 Linux。在 Windows 下使用图形任务规划设置工具 (Mac 下可用模拟器) 或在任何操作系统下使用命令行界面。三种操作系统上都有可用的地面站程序。基于 Arduino 编程环境,也是完全跨系统的。
自动起飞,降落和特殊的动作命令,例如视频和照相控制
完整支持 Xplane 和 Flight Gear 半硬件仿真
包括继电器,可以触发任何设备,可以根据任务脚本控制
硬件包括:
三轴陀螺仪
三轴加速度计
测量高度的空气压力传感器
10Hz GPS 模块
监视电池状态的电压传感器
4Mb板上数据记录存储器。任务数据自动记录,并可以导出为 KML 格式
内建硬件失效处理器,在失控时可以返回出发点
(可选) 三轴磁力计
(可选) 空速传感器
(可选) 电流传感器
二 Pixhawk
PX4是一个软硬件开源项目(遵守BSD协议),目的在于为学术、爱好和工业团体提供一款低成本、高性能的高端自驾仪。这个项目源于苏黎世联邦理工大学的计算机视觉与几何实验室、自主系统实验室和自动控制实验室的PIXHawk项目。PX4FMU自驾仪模块运行高效的实时操作系统(RTOS),Nuttx提供可移植操作系统接口(POSIX)类型的环境。例如:printf()、pthreads、/dev/ttyS1、 open()、write、poll()、ioctl()等。软件可以使用USB bootloader更新。PX4通过MAVLink同地面站通讯,兼容的地面站有QGroundControl和Mission Planner,软件全部开源且遵守BSD协议。
PIXHawk 拥有168MHz的运算频率,并突破性地采用了整合硬件浮点运算核心的Cortex-M4的单片机作为主控芯片,内置两套陀螺和加速度计MEMS传感器,互为补充矫正,内置三轴磁场传感器并可以外接一个三轴磁场传感器,同时可外接一主一备两个GPS传感器,在故障时自动切换。
特性包括:
一颗性能强劲的32位处理器,还有一颗附加故障保护备用控制器,外加超大的储存空间。
主控制器STM32F427 32位微处理器:168 MHz,252 MIPS,Cortex M4核心与浮点单元。
2M闪存储存程序和256K运行内存。
独立供电的32位STM32F103备用故障保护协处理器,在主处理器失效时可实现手动恢复。
micro SD储存卡槽,用于数据日志和其他用途。
* 各种恰到好处的传感器。
三轴16位ST Micro L3GD20H陀螺仪,用于测量旋转速度。
三轴14位加速度计和磁力计,用于确认外部影响和罗盘指向。
可选择外部磁力计,在需要的时候可以自动切换。
MEAS MS5611气压计,用来测量高度。
内置电压电流传感器,用于确认电池状况。
可外接UBLOX LEA GPS,用于确认飞机的绝对位置。
* 各种可扩展I/O接口和专用接口。
14个PWM舵机或电调输出。
5个UART(串口),一个支持大功率,2个有硬件流量控制。
两个CAN I/O接口(一个有内部3.3V收发,一个在扩充接口上)。
兼容Spektrum DSM / DSM2 / DSM-X 卫星接收机输入: 允许使用Specktrum遥控接收机。
兼容Futaba S.BUS输入和输出。
PPM sum 信号输入。
RSSI(PWM或电压)输入。
I2C和SPI串口。
两个3.3V和一个6.6V电压模拟信号输入。
内置microUSB接口以及外置microUSB接口扩展。
包含它自己的板载微控制器和FMU栈。
* 具有冗余设计和扩展保护的综合供电系统。
Pixhawk是由一个集成有电压电流传感器输出的协同系统供电。
良好的二极管控制器,提供自动故障切换和冗余供电输入。
可支持高压(最高10V)大电流(10A+)舵机。
所有的外接输出都有过流保护,所有的输入都有防静电保护。
* 其他特性。
提供额外的安全按钮可以实现安全的马达激活/关闭。
LED状态指示器与驱动可以支持高亮度外接彩色LED指示灯表明飞行状态。
通过高能多种提示音的压电声音指示器可以得知实时飞行状态。
可支持带外壳与内置磁力计的高性能UBLOX GPS。
重量: 38g,宽度: 50mm,厚度: 15.5mm,长度: 81.5mm
二 相关资源
APM地面站MissionPlanner http://firmware.ap.ardupilot.org/Tools/MissionPlanner/APM源码Ardupilot https://github.com/ArduPilot/ardupilot
Pixhawk地面站QGC http://qgroundcontrol.com/
Pixhawk原生代码PX4 https://github.com/PX4/Firmware