Fai da te: aereo RC a energia solare sotto i 50 $: 8 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Tipicamente nei requisiti di alimentazione del piano RC varia da poche decine di watt a centinaia di watt. E se parliamo di energia solare si tratta di avere una densità di potenza molto bassa (potenza/area) tipicamente 150 watt/m2 max., che si riduce e varia a seconda della stagione, del tempo, del tempo e dell'orientamento del pannello solare. Quindi, mentre si realizza un aereo solare, la sfida è rendere possibile il volo utilizzando una potenza molto bassa (aereo quindi leggero).

Ma questo non è un aereo per la prima volta per due motivi:

1. Come discusso, questo aereo deve avere un peso estremamente basso con una resistenza sufficiente (in modo tale che le celle solari non si danneggino a causa dei carichi volanti) che richiede una certa esperienza.

2. Anche volare con un aereo a bassa potenza è difficile e qualsiasi incidente può causare la rottura di un pannello solare.

Tuttavia, vale la pena provare questo progetto. Come nei risultati, avrai un aereo RC che può volare tutto il giorno (si spera) senza caricare.

Puoi anche fare riferimento al video allegato per dettagli simili.

Passaggio 1: sfondo

In precedenza ho provato a creare un aereo RC che volasse esclusivamente utilizzando l'energia solare con la batteria per alimentare la sua superficie di controllo, questo aereo era in grado di volare se le condizioni meteorologiche sono buone. Questo aereo aveva la potenza di picco di 24 watt in condizioni ideali.

Per maggiori dettagli si rimanda al link:

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

Questo aereo avrà una potenza ibrida. Il pannello solare caricherà continuamente la batteria e darà energia all'aereo. Al momento del fabbisogno di carico di picco (decollo) la batteria fornisce anche energia insieme alla cella solare. Cercheremo anche di mantenere il suo peso al di sotto dei 150 g.

Passaggio 2: materiale richiesto

Di seguito è riportato l'elenco delle parti principali che saranno necessarie per realizzare l'aereo. Ho anche aggiunto i collegamenti per le varie parti per riferimento. Questa non è la stessa parte da cui ho acquistato i componenti.

Cella solare Sunpower c60: 5nos (consigliato di acquistare alcuni extra) link:

• Motore senza nucleo con elica tale che la spinta al rapporto di potenza 0,2 Rif:https://www.banggood.in/Coreless-Reducer-CW-Motor-…
• Ricevitore minimo con servo ed ESC integrati: ho usato il ricevitore di wltoys. Link:
• Asta in carbonio: diametro: 1 mm, diametro: 4 mm
• Foglio di Dapron da 5 mm,
• Batteria con circuito di protezione integrato 500mah 1s (ottenere circuito di protezione separatamente se non è presente)

Utensili:

• Saldatore
• Pistola per colla a caldo
• colla Ca
• Carta vetrata
• Scotch trasparente
• Tagliacarta
• Lama per seghetto

Passaggio 3: creazione di sezioni di ala e coda

Dopo aver raccolto la parte richiesta, la creazione del piano può essere avviata creando l'ala. Poiché è la parte mon del nostro aereo e tutte le altre parti saranno assemblate sopra l'ala. Questo aereo ha un'apertura alare di 78 cm. Fare un'ala sotto è la procedura che seguo. Tuttavia, puoi anche utilizzare un taglio a filo caldo o altre procedure.

• Dipende dallo spessore del tuo foglio di dapron disponibile per tagliare pezzi rettangolari e incollarli insieme in modo che il profilo alare possa essere modellato da esso.
• Dopo aver incollato, queste sezioni insieme alla colla (ho usato il fevicol SH standard) abbiamo bisogno di carteggiare il materiale inutile e renderlo bello liscio. La curvatura della superficie superiore del profilo alare deve essere inferiore in modo tale che la cella solare debba piegarsi al minimo mentre si attacca. Altrimenti, c'è una buona possibilità di rottura delle cellule.
• Fai un taglio a metà dell'ala applica la colla a caldo e metti l'asta di carbonio. Questo renderà l'ala più rigida.

In modo simile incollare la canna in carbonio per la sezione di coda. E fai il timone e l'elevatore usando un foglio di dapron da 5 mm. Le dimensioni del timone e dell'elevatore sono prese direttamente dal minuscolo trainer tramite test di volo. Per rendere tutte queste parti fare riferimento al disegno disponibile al link.

Passaggio 4: preparazione e assemblaggio delle celle solari:

Per alimentare il nostro motore utilizziamo 3,7 volt e il voltaggio massimo della batteria è 4,2 volt. Quindi dobbiamo fornire un'alimentazione continua di 5 volt. La cella che stiamo utilizzando (SunPower c60) fornisce la tensione di 0,5 V con alimentazione di picco di 6 A. Tuttavia, per le dimensioni, miriamo a 10 celle che non possono essere ospitate. Quindi taglieremo queste celle a metà e le useremo. In questo caso ogni cella fornisce la tensione di 0,5 V ma la corrente sarà dimezzata a 3A. Collegheremo 10 di queste mezze celle in serie che forniranno un'alimentazione di 5 volt e una corrente di picco di 3 ampere.

Per tagliare queste celle fare riferimento a questo video. Poiché queste cellule sono molto fragili, il taglio è difficile. Una volta tagliati, un filo di rame può essere saldato a ciascuno di questi in modo che tutte le celle siano in serie. Devi stare attento alla polarità della mezza cella poiché a volte diventa confusa. Il pannello solare può essere attaccato all'ala. Ho usato la colla a caldo per questo. Usa una buona quantità di colla a caldo in modo che non ci sia spazio tra il vento e la cella solare.

Ora per proteggere la cella solare l'ho coperta con del nastro adesivo trasparente. Questa è in realtà una cattiva idea farlo, ma per proteggerlo dalla polvere e da altre contaminazioni è necessario. Puoi anche usare altre tecniche migliori per l'incapsulamento. Ora è necessario misurare la tensione a circuito aperto e la corrente di cortocircuito.

Una volta che tutto è ok, sei a posto per passare ai passaggi successivi. E la tensione mostrata è inferiore a 5,5-6 V rispetto a quanto potresti aver commesso un errore nella saldatura: l'errore è saldare la polarità corretta per creare una serie.

Il piano può essere scaricato da:

Passaggio 5: sezione del naso e superfici di controllo

Le dimensioni e la forma della sezione del naso dipendono molto dalle dimensioni della batteria, del motore e del ricevitore che utilizzerai. l'asta in fibra di carbonio viene utilizzata per dargli forza e il mattone ricevente viene assemblato su di essa.

Poiché sto usando un motore singolo, è montato sul muso dell'aereo. Ma se si volesse usare 2 motori si può montare sotto o sopra l'anta.

Questo aereo ha 3 canali di controllo. quindi abbiamo solo il timone, il controllo dell'elevatore e il controllo del motore. Qui viene utilizzata una sottile barra in fibra di carbonio (di 1 mm di diametro) per il trasferimento del movimento. qui il mattone ricevitore è posizionato davanti all'ala per mantenere il baricentro.

Passaggio 6: sistema elettrico

Come spiegato in precedenza, questo aereo ha una potenza ibrida. Batteria e pannello solare collegati in serie. Questo viene con il problema. otteniamo una tensione a circuito aperto di 6 volt e la batteria con la tensione più alta di 4.2. quindi la batteria può essere facilmente guasta a causa di un sovraccarico che è dannoso.

Userò una batteria con un circuito integrato di gestione dell'alimentazione della batteria (tipo di …). questo circuito non si lascia sovraccaricare o addirittura lo protegge da scariche profonde. In genere tutti i LiPo utilizzati su quadricotteri o aeroplani giocattolo sono dotati di questo tipo di circuito integrato. tuttavia, qualsiasi batteria di grado Hobby non dispone di tale circuito. quindi è necessario fare attenzione durante la selezione della batteria e se la batteria non ha tale circuito può essere acquistata separatamente e utilizzata con l'aereo.

Durante il funzionamento, le esigenze di corrente elevata vengono soddisfatte dalla batteria mentre l'alimentazione continua di 1-2,5 Amp è fornita dalla cella solare che può essere consumata direttamente in aereo o può essere immagazzinata nella batteria a seconda dell'impostazione dell'acceleratore.

Passaggio 7: test:

Qui ho effettuato due test sull'aereo per verificare le prestazioni complessive della ricarica solare.

1. Funzionamento continuo fino all'esaurimento della batteria:

L'acceleratore è stato impostato al 100% e la tensione ai capi della batteria viene monitorata finché la batteria non si scarica. Nel video allegato, puoi vedere dove ho posizionato un aereo con batteria al 100% con acceleratore al 100% e la batteria è durata circa 22 minuti. erano le 10 del mattino e poiché era inverno l'angolo solare era di circa 50 gradi (massimo). quindi questa prestazione sarà ulteriormente migliorata in altri giorni della stagione in quanto questo era il momento per la minima energia solare disponibile. E mentre l'aereo vola non richiede il 100% di accelerazione ogni volta. Quindi per conoscere l'esatto contributo di batteria e cella solare ho condotto il test successivo.

2. Monitoraggio della corrente da batteria e cella solare:

Un amperometro è collegato alla cella solare per monitorare l'ingresso di corrente e la tensione dalla cella solare mentre un altro amperometro viene utilizzato per misurare il consumo di corrente dell'aereo. Ho registrato circa 3 minuti di video a tutto gas. A pieno regime, ci vogliono circa 1,3-1,5 amp di corrente di cui 1,2 amp sono forniti dalla cella solare.

C'è un singolo video che inizia con il test 2 e poi con il test 1.

Fase 8: Volare

Quindi l'aereo è pronto a volare. ma ha bisogno di un tocco finale per realizzarlo. Il CG dell'aereo deve essere regolato su un tipico 25% dell'ala come punto di partenza e può essere regolato facendo alcune prove di planata.

Poiché questo aereo ha una spinta molto bassa, guadagnerà altezza lentamente e poiché questo aereo ha un carico alare molto basso, è un po' difficile volare nei giorni ventosi.

Devi stare molto attento durante il volo per non farlo schiantare. in quanto può danneggiare le celle solari dell'aereo. ed è molto difficile ripararlo. Il video del volo può essere visto nel video precedentemente allegato.

Questo aereo deve essere ulteriormente migliorato per una migliore capacità di carico utile e un po' di potenza in eccesso per eseguire altre cose (come la cam FPV).