كيف تصنع طائرة رباعية
بدون طيار quadcopter drone
هناك العديد من الفيديوهات على موقع يوتيوب تشرح كيفية تصنيع طائرات بدون طيار يمكنها الطيران فعلياً
و تختلف الطرق المعروضة فيما بينها إختلافات طفيفة فقط و تعتمد على استخدام خامات بسيطة
مثل القوائم الخشبية او البلاستيكية مع مواتير و أسلاك و بطارية و دوائر إلكترونية مثل لوحة أردوينو
و بعض الأغطية التي يمكن إضافتها لـ لوحة الأردوينو كدائرة تحكم الريموت و الإتزان وغيرها. ويمكن الحصول كل تلك المكونات من أي متجر إلكترونيات شاهد الفيديوهات التالية لمزيد من المعلومات
المكونات الاساسية لأى كوادكوبتر
1- المواتير
(المحركات) ..
هناك العديد من المحركات بأختلاف السرعة والقوة والوزن واستهلاك التيار .. لاكن عندما نتحدث عن الكوادكوبتر او اى طائرة متعددة المراوح او حتى الطائرات الشراعية المصغرة فا اننا نتحدث عن الــBrushless motor
وهى مواتير سريعة جدا وليس لها عزم حيث ان الطائرات تحتاج الىسرعة فى المروحيات ... ويختلف هذا النوع من المواتير عن باقىمواتير الDC حيث انه يتكون من 3 ملفات داخلية ويحتوى على 3 اسلاك خر
كيف يمكنك ان تختار الموتور المناسب للطائرة ؟ اولا يجب عليك تحديد اذا كانت الطائرة هيكس كوبتر -كوادكوبتر- تراي كوبتر .
ثم بعدها تحدد الوزن الذي تريد ان تحمله هذه الطائرة ...قبل شراء اي موتور ستحتاج الى ان تنظر الى الداتا شيت او المواصفات الخاصة بالموتور وتنظر الى .. KV kilo per volt وقلنا مسبقا انها تعني 1000 لفة لكل واحد فولت ..
اي اذا كان الموتور 1000 KV يعني اذا كان الدخل 10 فولت سيكون ال RPM 10000
Thrust..
وهو يعني اقصى حمل يستطيع الموتور الدوران وهو محمل بهذا الوزن ولكن هذا لا يعني ان الطائرة يمكنها حمل هذا الوزن ... بمعنى اخر يستطيع الموتور الدوران بنفس الكفاءة مع هذا الحمل وسنبين ذلك ..
Max current ..
اقصى تيار يمكن للموتور سحبه .. لأن اذا كان الموتور يسحب تيارعالي ف اعلم ان الطائرة لن تظل محلقة كثيرا حتى اذا اقتنيت بطارية لها سعة عالية وسنبين ذلك كلما زاد الـ KV كلما كان تحليق الطائرة اعلى فى الارتفاع- كلما زاد الـ Thrust كلما تستطيع الطائرة حمل وزن اكبر ... ولحساب اقصى حمل يمكن للطائرة حمله :(عدد المواتير * الـ Thrust ) مقسوما على 2
-كلما قل اقصى تيار للموتور كلما زادت فتره التحليق للطائرة
وهو الجزء الذي يثبت عليه المواتير والدوائر وغيرها ... يمكن تصميمه بالالمونيوم او الخشب ولكن يتوجب عليك مراعاه الزوايا بين الأذرع ومراعاة الاطوال .. حيث ان عزمالدوران يزيد كلما كان الذراع طويل .. ويختلف في نوع المادة المصنوع منها ال frame حيث ان هنالك 3 انواع :
المونيوم : ويعتبر اثقلهم وزنا ولكن من مميزاته انه يحوي على الكثير من الثقوبمما يسهل تثبيت اي مكون عليه
بلاستيك : ويعتبر متوسط الوزن ولكنه ضعيف البنية
fiber : وهو اخفهم وزنا واكثرهم متانة
هناك 3 انواع من المراوح في الاسواق :
- مراوح مصنوعة من الخشب وهي خاصة بالطائرات الشراعية
- مراوح بلاستيكية وتكون ضعيفه جدا وتتكسر مع اي اصطدام
- مراوح مصنوعه من ال fiber
اذا كانت الطائرة سيتم قيادتها بواسطه شخص ما وكنت لا تريد ان تتعب نفسك في البرمجه وغيرها .. فيمكنك استخدام Ardupilot -multiwii / naza - KK لانها جاهزة تماما ليس عليك الا ان تقوم بتوصيل المواتير والبطارية فقط ... وشراء ريموت RC للتحكم بالطائرة .. وهي ستقوم بالتحكم في الطائرة واتزانها .... كما يمكنك ايضا برمجه الطائرة بواسطه الـ Arduopilot عن طريق شراء GPS وتحديد المكان على الخريطة وستنتقل الطائرة الى هذا المكان
Ardupilot :
MULTIWII :
- RC Remote + receiver :
اذا اردت برمجه كل شيء في الطائرة بنفسك ستحتاج الى متحكم بدءا من الميكرو والأردوينو حتى ال Arm cortex بكل انواعه وغالبا يكفيك شراء اردوينو Uno اذا كانت هذه اول مره لك في هذا المجال .. ثم يمكنك بعد ذلك ان ترفع مستوى البرمجه اعلى من ذلك ولكن لبرمجه الطائرة فإنك تحتاج الى سنسور يقيس لك اتزان الطائرة حتى تتمكن من جعلها متزنه تماما لكي تطير بشكل صحيح ولهذا يتم شراء سنسور الاتزان IMU ايا كان نوع المتحكم الذي تستخدمه الى هنا قد انتهينا من المكونات الاساسية لأي طائرة .. وهي كافية لبرمجه الطائرةولكن يمكن اضافة بعض السنسورات التي تجعلها ذات امكانيات اكثر مثل :
1- Ultrasonic
وهو سنسور يقيس بعد اي جسم عن السنسور عن طريق ارسال موجات صوتيه ثم استقبالها مره اخرى بعد اصطدامها بالجسم وعن طريق قياس التردد يمكن للسنسور معرفه المسافة ... ويمكن استخدامه في الطائرة لمعرفه ارتفاعها عن الارض ... ويفيد ايضا في حالة الهبوط ( تقليل السرعه كلما اقتربت من الارض حتى لا تصتدم بقوة )
2- GPS
وهو سنسور يتصل بالقمر الصناعي لمعرفه مكان السنسور في الكرة الارضية عن طريق ارسال الاحداثيات ( خط الطول والعرض) وما يميز كل سنسور عن الاخر هو مدى الخطأ في القيمة لكن مدى الخطأ فيه هو 5 متر اي يمكن للسنسور ان يعطيك قراءات توحي لك بأنك على بعد 5 متر
2.5 متر
3- سنسور قياس الضغط
ويمكننا الاستفادة منه في معرفه الارتفاع عن الارض لأن ال Ultrasonic لها مدى بسيط جدا لا يتعدى ال 20 متر
(المحركات) ..
هناك العديد من المحركات بأختلاف السرعة والقوة والوزن واستهلاك التيار .. لاكن عندما نتحدث عن الكوادكوبتر او اى طائرة متعددة المراوح او حتى الطائرات الشراعية المصغرة فا اننا نتحدث عن الــBrushless motor
وهى مواتير سريعة جدا وليس لها عزم حيث ان الطائرات تحتاج الىسرعة فى المروحيات ... ويختلف هذا النوع من المواتير عن باقىمواتير الDC حيث انه يتكون من 3 ملفات داخلية ويحتوى على 3 اسلاك خر
كيف يمكنك ان تختار الموتور المناسب للطائرة ؟ اولا يجب عليك تحديد اذا كانت الطائرة هيكس كوبتر -كوادكوبتر- تراي كوبتر .
ثم بعدها تحدد الوزن الذي تريد ان تحمله هذه الطائرة ...قبل شراء اي موتور ستحتاج الى ان تنظر الى الداتا شيت او المواصفات الخاصة بالموتور وتنظر الى .. KV kilo per volt وقلنا مسبقا انها تعني 1000 لفة لكل واحد فولت ..
اي اذا كان الموتور 1000 KV يعني اذا كان الدخل 10 فولت سيكون ال RPM 10000
Thrust..
وهو يعني اقصى حمل يستطيع الموتور الدوران وهو محمل بهذا الوزن ولكن هذا لا يعني ان الطائرة يمكنها حمل هذا الوزن ... بمعنى اخر يستطيع الموتور الدوران بنفس الكفاءة مع هذا الحمل وسنبين ذلك ..
Max current ..
اقصى تيار يمكن للموتور سحبه .. لأن اذا كان الموتور يسحب تيارعالي ف اعلم ان الطائرة لن تظل محلقة كثيرا حتى اذا اقتنيت بطارية لها سعة عالية وسنبين ذلك كلما زاد الـ KV كلما كان تحليق الطائرة اعلى فى الارتفاع- كلما زاد الـ Thrust كلما تستطيع الطائرة حمل وزن اكبر ... ولحساب اقصى حمل يمكن للطائرة حمله :(عدد المواتير * الـ Thrust ) مقسوما على 2
-كلما قل اقصى تيار للموتور كلما زادت فتره التحليق للطائرة
2- الـ ESC (متحكم السرعة)
كما ذكرنا مسبقا .. الموتور يحتاجالى اشاره 3 Phase .. اذا يحتاج لدائرة تقوم بتحويل ال DC القادم من البطارية لهذه الاشاره كما نحتاج ايضا
لدائرة تقوم بتخفيض وتزويد السرعه للتحكم بالطائرة وهذا هو عمل ال ESC .. هي دائرة كهربية تقوم بالتحكم في التيار الموجه للموتور ومنها
تستطيع التحكم في السرعه .. وتقوم بتحويل ال DC ل انالوج .. فهي تحتوي على IC مثل ال function generator يقوم باخراج دالة ال Sin وتحتوي علىترانزستورات من الموسفيت لتمرير التيار
العالي ... وتعتمد على ال PWM
في التحكم في السرعه كيف تختار ال ESC المناسب للطائرة ؟عن طريق مواصفات
الموتور .. حيث انك تنظر الى اقصى تيار يمكن سحبه للموتور الواحد .. وتقوم بشراء ESC يستطيع تحمل هذا التيار ... حيث ان كل انواع ال ESC
تقوم بنفس الوظيفة ولكن تختلف عن بعضها البعض في اقصى تيار ... فإذا كان
الموتور الخاص بك يسحب 30 امبير فيجب عليك شراء ESC 30 او 35 امبير ستجد انواع كثيرة في الاسواق ولكن
اشهرها Hobby king
.. ومع ذلك كلهم يقومون بنفس الوظيفة .
3- الـ Frame
وهو الجزء الذي يثبت عليه المواتير والدوائر وغيرها ... يمكن تصميمه بالالمونيوم او الخشب ولكن يتوجب عليك مراعاه الزوايا بين الأذرع ومراعاة الاطوال .. حيث ان عزمالدوران يزيد كلما كان الذراع طويل .. ويختلف في نوع المادة المصنوع منها ال frame حيث ان هنالك 3 انواع :
المونيوم : ويعتبر اثقلهم وزنا ولكن من مميزاته انه يحوي على الكثير من الثقوبمما يسهل تثبيت اي مكون عليه
بلاستيك : ويعتبر متوسط الوزن ولكنه ضعيف البنية
fiber : وهو اخفهم وزنا واكثرهم متانة
4- البطارية
البطاريات يجب ان تكون ليثيوم لأنها اخف وزنا ولها سعة كبيره ... ويمكنك
اختيار البطارية المناسبة حسب اقصى تيار ستقوم بسحبه معظم البطاريات
المتواجده لدينا في الأسواق يكتب عليها رقمين هما قيمة الفولت وقيمة اخرى تكتب
هكذا 2000 mAH الكثير
من الناس يظن انها قيمة أقصى تيار يمكن سحبه من البطارية . وهذا رأي خاطئ ولذلك دائما ما نجد في مسابقات الروبوتيكس عموما نجد العديد من
البطاريات على الروبوت والهدف من ذلك انهم يعتقدوا ان البطارية لا يمكنها تحمل
أحمال المواتير وغيرها .. ولكن الكثير يتجاهل حرف ال "H" الي يكتب بجوار قيمة التيار وهذه تعني في الساعه
.. والمعنى الصحيح لهذه العباره هو ان البطارية تستطيع اذا تم سحب منها 2
امبير كتيار مستمر وكانت البطارية مشحونة تماما فإنها ستفرغ في حواليساعه
تقريبا او أقل بقليل .. اما اذا تم سحب منها 4 أمبير فإنها ستفرغ في نصف ساعه فقط
.. وهكذاولكن هنالك
حد أقصى للتيار المسحوب من هذه البطارية بعد ذلك تدخل في ما يعرف بمنطقة
الإنهيار . وهذا الحد يمكن معرفه
بطريقتين :
1-عن الطريق الداتا شيت او مواصفات البطارية على الموقع الرسمي
2- عن طريق ما يعرف بال " Rate of capacitance " - " Capacity - " Discharge Rate " ويرمز له بالرمز C
ملحوظه
يوجد بطاريات lead Acid تستطيع ان تتحمل احمال عالية جدا حيث يوجد بطاريات 6فولت تتحمل حتى 100 امبير ولذلك نجد حتى الان اجهزة غالية الثمن لكنها تستخدم
بطاريات Lead Acid مع انها ثقيله جدا لكن كفاءتها عاليه
ملحوظه 2
بعض الناس يظن ان البطارية عندما تفرغ شحنتها بالكامل يكون الجهد بصفر او قريبا من الصفر وهذا رأي خاطئ .. اذا قل الجهد الى النصف او اقل من النصف من الجهد
2- عن طريق ما يعرف بال " Rate of capacitance " - " Capacity - " Discharge Rate " ويرمز له بالرمز C
ملحوظه
يوجد بطاريات lead Acid تستطيع ان تتحمل احمال عالية جدا حيث يوجد بطاريات 6فولت تتحمل حتى 100 امبير ولذلك نجد حتى الان اجهزة غالية الثمن لكنها تستخدم
بطاريات Lead Acid مع انها ثقيله جدا لكن كفاءتها عاليه
ملحوظه 2
بعض الناس يظن ان البطارية عندما تفرغ شحنتها بالكامل يكون الجهد بصفر او قريبا من الصفر وهذا رأي خاطئ .. اذا قل الجهد الى النصف او اقل من النصف من الجهد
5- المراوح ( Propellers )
هناك 3 انواع من المراوح في الاسواق :
- مراوح مصنوعة من الخشب وهي خاصة بالطائرات الشراعية
- مراوح بلاستيكية وتكون ضعيفه جدا وتتكسر مع اي اصطدام
- مراوح مصنوعه من ال fiber
6- المتحكم (controller)
اذا كانت الطائرة سيتم قيادتها بواسطه شخص ما وكنت لا تريد ان تتعب نفسك في البرمجه وغيرها .. فيمكنك استخدام Ardupilot -multiwii / naza - KK لانها جاهزة تماما ليس عليك الا ان تقوم بتوصيل المواتير والبطارية فقط ... وشراء ريموت RC للتحكم بالطائرة .. وهي ستقوم بالتحكم في الطائرة واتزانها .... كما يمكنك ايضا برمجه الطائرة بواسطه الـ Arduopilot عن طريق شراء GPS وتحديد المكان على الخريطة وستنتقل الطائرة الى هذا المكان
Ardupilot :
MULTIWII :
- RC Remote + receiver :
اذا اردت برمجه كل شيء في الطائرة بنفسك ستحتاج الى متحكم بدءا من الميكرو والأردوينو حتى ال Arm cortex بكل انواعه وغالبا يكفيك شراء اردوينو Uno اذا كانت هذه اول مره لك في هذا المجال .. ثم يمكنك بعد ذلك ان ترفع مستوى البرمجه اعلى من ذلك ولكن لبرمجه الطائرة فإنك تحتاج الى سنسور يقيس لك اتزان الطائرة حتى تتمكن من جعلها متزنه تماما لكي تطير بشكل صحيح ولهذا يتم شراء سنسور الاتزان IMU ايا كان نوع المتحكم الذي تستخدمه الى هنا قد انتهينا من المكونات الاساسية لأي طائرة .. وهي كافية لبرمجه الطائرةولكن يمكن اضافة بعض السنسورات التي تجعلها ذات امكانيات اكثر مثل :
1- Ultrasonic
وهو سنسور يقيس بعد اي جسم عن السنسور عن طريق ارسال موجات صوتيه ثم استقبالها مره اخرى بعد اصطدامها بالجسم وعن طريق قياس التردد يمكن للسنسور معرفه المسافة ... ويمكن استخدامه في الطائرة لمعرفه ارتفاعها عن الارض ... ويفيد ايضا في حالة الهبوط ( تقليل السرعه كلما اقتربت من الارض حتى لا تصتدم بقوة )
2- GPS
وهو سنسور يتصل بالقمر الصناعي لمعرفه مكان السنسور في الكرة الارضية عن طريق ارسال الاحداثيات ( خط الطول والعرض) وما يميز كل سنسور عن الاخر هو مدى الخطأ في القيمة لكن مدى الخطأ فيه هو 5 متر اي يمكن للسنسور ان يعطيك قراءات توحي لك بأنك على بعد 5 متر
2.5 متر
3- سنسور قياس الضغط
ويمكننا الاستفادة منه في معرفه الارتفاع عن الارض لأن ال Ultrasonic لها مدى بسيط جدا لا يتعدى ال 20 متر
1 التعليقات