DIY: طائرة RC تعمل بالطاقة الشمسية بأقل من 50 دولارًا: 8 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

عادةً ما تتراوح متطلبات الطاقة في طائرة RC من بضع عشرات من الواط إلى مئات الواط. وإذا تحدثنا عن الطاقة الشمسية ، فهي ذات كثافة طاقة منخفضة جدًا (طاقة / منطقة) عادةً 150 واط / م 2 كحد أقصى ، وذلك لتقليلها وتغييرها حسب الموسم والوقت والطقس واتجاه الألواح الشمسية. لذا أثناء تحدي الطائرة الشمسية هو جعل الطيران ممكنًا باستخدام طاقة منخفضة جدًا (طائرة خفيفة الوزن جدًا).

لكن هذه ليست طائرة توقيت أول لسببين:

1. كما تمت مناقشته ، يجب أن تكون هذه الطائرة منخفضة الوزن للغاية وذات قوة كافية (بحيث لا تتلف الخلايا الشمسية بسبب الأحمال المتطايرة) التي تتطلب بعض الخبرة.

2. من الصعب أيضًا تحليق الطائرة بطاقة منخفضة ويمكن أن يؤدي أي حادث تحطم إلى كسر الألواح الشمسية.

لا يزال ، هذا المشروع يستحق المحاولة. كما هو الحال في النتائج ، سيكون لديك طائرة RC يمكنها الطيران طوال اليوم (نأمل) دون شحن.

يمكنك أيضًا الرجوع إلى الفيديو المرفق للحصول على تفاصيل مماثلة.

الخطوة 1: الخلفية

في السابق حاولت صنع طائرة RC تطير فقط باستخدام الطاقة الشمسية مع البطارية لتشغيل سطح التحكم الخاص بها ، وكانت هذه الطائرة قادرة على الطيران إذا كانت الظروف الجوية جيدة. كانت هذه الطائرة تتمتع بقدرة إنتاجية قصوى تبلغ 24 واط في حالة مثالية.

لمزيد من التفاصيل يرجى الرجوع إلى الرابط:

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

سيكون لهذه الطائرة قوة هجينة. ستقوم اللوحة الشمسية بشحن البطارية باستمرار بالإضافة إلى منح الطاقة للطائرة. في وقت ذروة الحمل (الإقلاع) ، توفر البطارية أيضًا الطاقة مع الخلايا الشمسية. سنحاول أيضًا الحفاظ على وزنه أقل من 150 جرامًا.

الخطوة 2: المواد المطلوبة

فيما يلي قائمة بالأجزاء الرئيسية المطلوبة لصنع الطائرة. لقد أضفت أيضًا روابط للجزء المتنوع للرجوع إليها. هذا ليس نفس الجزء الذي اشتريت منه المكونات.

خلية شمسية Sunpower c60: 5nos (موصى بها لشراء القليل من الإضافات) الرابط:

• محرك لا قلب له مع دعامة بحيث تدفع إلى نسبة الطاقة 0.2 المرجع:
• الحد الأدنى لبنة جهاز الاستقبال مع أجهزة داخلية و ESC: لقد استخدمت لبنة جهاز الاستقبال من wltoys. الرابط:
• قضيب الكربون: Dia: 1mm ، Dia: 4mm
• ورقة دابرون 5 مم ،
• بطارية بدائرة حماية مدمجة 500 مللي أمبير في الساعة 1 ثانية (احصل على دائرة حماية منفصلة إذا لم تكن موجودة)

أدوات:

• لحام حديد
• مسدس الغراء الساخن
• غراء الكالسيوم
• ورق زجاج
• شريط شفاف
• مقص ورق
• شفرة Hackshaw

الخطوة الثالثة: عمل قسم الجناح والذيل

بعد تجميع الجزء المطلوب من الطائرة يمكن البدء في صنع الجناح. لأنه الجزء الأحادي من طائرتنا وسيتم تجميع كل الأجزاء الأخرى فوق الجناح. يبلغ طول جناحيها 78 سم. صنع جناح أدناه هو الإجراء الذي أتبعه. ومع ذلك ، يمكنك أيضًا استخدام قطع الأسلاك الساخنة أو إجراءات أخرى.

• اعتمد على سمك ورقة dapron المتاحة لقطع قطع المستطيلات ولصقها معًا بحيث يمكن تشكيل الجنيح منها.
• بعد اللصق ، هذه المقاطع مع الغراء (لقد استخدمت SH fevicol القياسي) نحتاج إلى صنفرة المواد غير المفيدة وجعلها سلسة. يجب أن يكون انحناء السطح العلوي للجناح السفلي أقل بحيث تحتاج الخلية الشمسية إلى الانحناء إلى الحد الأدنى أثناء الالتصاق. خلاف ذلك ، هناك فرصة جيدة لتكسير الخلية.
• قم بعمل قطع في منتصف الجناح ، ضع الغراء الساخن وضع قضيب الكربون. هذا سيجعل الجناح أكثر صلابة.

طريقة مماثلة لصق قضيب الكربون لقسم الذيل. وصنع الدفة والمصعد باستخدام صفيحة دابرون 5 مم. يتم أخذ أبعاد الدفة والمصعد مباشرة من مدرب صغير عن طريق اختبار الطيران. لجعل كل هذه الأجزاء ، يرجى الرجوع إلى الرسم المتاح على الرابط.

الخطوة الرابعة: تحضير وتجميع الخلايا الشمسية:

لتشغيل محركنا ، قمنا بتجهيز 3.7 فولت ، وأعلى جهد للبطارية هو 4.2 فولت. لذلك علينا توفير إمداد مستمر بمقدار 5 فولت. تعطي الخلية التي نستخدمها (SunPower c60) جهدًا قدره 0.5 فولت مع إمداد ذروة 6 أمبير. ومع ذلك ، بالنسبة للحجم ، فإننا نهدف إلى أنه لا يمكن استيعاب 10 خلايا. لذلك سنقطع هذه الخلايا إلى نصفين ونستخدمها. في هذه الحالة ، تعطي كل خلية جهدًا قدره 0.5 فولت ، لكن التيار سينخفض إلى النصف عند 3 أ. سنقوم بتوصيل 10 من هذه الخلايا النصفية في سلسلة والتي ستوفر 5 فولت و 3 أمبير ذروة التيار.

لقطع هذه الخلايا الرجوع إلى هذا الفيديو. نظرًا لأن هذه الخلايا هشة جدًا ، فمن الصعب قطعها. بمجرد قطعها ، يمكن لحام الأسلاك النحاسية بكل منها بحيث تكون جميع الخلايا الموجودة في سلسلة. يجب أن تكون حريصًا على قطبية نصف الخلية حيث أنه في بعض الأحيان يصبح مربكًا. من الألواح الشمسية يمكن أن تكون عالقة في الجناح. لقد استخدمت الغراء الساخن لذلك. استخدم كمية جيدة من الغراء الساخن بحيث لا توجد فجوة بين الخلايا الشمسية والرياح.

الآن لحماية الخلية الشمسية قمت بتغطيتها بشريط شفاف. هذه فكرة سيئة في الواقع ، ولكن لحمايتها من الغبار والتلوثات الأخرى فمن الضروري. يمكنك أيضًا استخدام تقنيات أخرى أفضل للتغليف. الآن يجب قياس جهد الدائرة المفتوحة وتيار الدائرة القصيرة.

بمجرد أن يكون كل شيء على ما يرام ، فأنت على ما يرام للانتقال إلى الخطوات التالية. والجهد الموضح أقل من 5.5-6 فولت مما قد تكون قد ارتكبت خطأ في اللحام - الخطأ هو لحام قطبية صحيحة لعمل سلسلة.

يمكن تنزيل الخطة من:

الخطوة الخامسة: قسم الأنف وأسطح التحكم

يعتمد حجم وشكل قسم الأنف بشكل كبير على حجم البطارية والمحرك وجهاز الاستقبال الذي ستستخدمه. يتم استخدام قضيب من ألياف الكربون لمنحه القوة ويتم تجميع طوب الاستقبال فوقه.

نظرًا لأنني أستخدم محركًا واحدًا ، يتم تجميعه في مقدمة الطائرة. ولكن إذا أردت استخدام محركين ، فيمكن تجميعهما أسفل الجناح أو فوقه.

هذه الطائرة لديها 3 قنوات تحكم. لذلك لدينا فقط الدفة ، والتحكم في المصعد مع التحكم في المحرك. هنا يتم استخدام قضيب رفيع من ألياف الكربون (بقطر 1 مم) لنقل الحركة. هنا يتم وضع طوب الاستقبال أمام الجناح للحفاظ على CG.

الخطوة السادسة: النظام الكهربائي

كما أوضحنا سابقًا ، هذه الطائرة لديها طاقة هجينة. البطارية واللوحة الشمسية متصلة في سلسلة. هذا يأتي مع المشكلة. نحصل على جهد دائرة مفتوحة 6 فولت والبطارية بها أعلى جهد 4.2. لذلك يمكن أن تتعطل البطارية بسهولة بسبب الشحن الزائد وهو أمر سيء.

سأستخدم بطارية بها دائرة إدارة طاقة بطارية داخلية (نوع من …). لا تسمح هذه الدائرة بزيادة الشحن أو حتى تحميه من التفريغ العميق. عادةً ما تأتي جميع LiPo المستخدمة في لعبة quadcopter أو الطائرة مع هذا النوع من الدوائر الداخلية. ومع ذلك ، لا تحتوي أي بطارية من فئة Hobby على مثل هذه الدائرة. لذلك عليك توخي الحذر أثناء اختيار البطارية وإذا لم تكن البطارية بها مثل هذه الدائرة ، فيمكن شراؤها بشكل منفصل واستخدامها مع الطائرة.

أثناء التشغيل ، يتم الاهتمام بالاحتياجات الحالية المرتفعة بواسطة البطارية بينما يتم توفير الإمداد المستمر بمقدار 1-2.5 أمبير بواسطة الخلايا الشمسية التي يمكن استهلاكها مباشرة بالطائرة أو يمكن تخزينها في البطارية حسب إعداد الخانق.

الخطوة 7: الاختبار:

لقد أجريت هنا اختبارين على متن الطائرة للتحقق من الأداء العام لشحن الطاقة الشمسية.

1. استمرار التشغيل حتى نفاد البطارية:

تم ضبط الخانق على 100٪ ومراقبة الجهد عبر البطارية حتى تفرغ البطارية. في الفيديو المرفق ، يمكنك التحقق من المكان الذي وضعت فيه طائرة ببطارية 100٪ مع دواسة الوقود بنسبة 100٪ واستمرت البطارية لمدة 22 دقيقة تقريبًا. كان هذا 10 صباحًا من الوقت ، وكانت زاوية الشمس الشتوية حوالي 50 درجة (كحد أقصى). لذلك سيتم تحسين هذا الأداء بشكل أكبر في أيام أخرى من الموسم حيث كان هذا هو الوقت المناسب للحد الأدنى من الطاقة الشمسية المتاحة. وأثناء الطيران لا تتطلب الطائرة 100٪ من دواسة الوقود في كل مرة. لمعرفة المساهمة الدقيقة للبطارية والخلية الشمسية ، أجريت الاختبار التالي.

2. مراقبة التيار من البطارية والخلية الشمسية:

يتم توصيل مقياس أمبير واحد بالخلية الشمسية لمراقبة المدخلات الحالية والجهد من الخلية الشمسية بينما يتم استخدام مقياس أمبير آخر لقياس الاستهلاك الحالي للطائرة. لقد التقطت حوالي 3 دقائق من الفيديو بكامل طاقته. عند الخانق الكامل ، فإنه يأخذ حوالي 1.3-1.5 أمبير من التيار منها 1.2 أمبير يتم توفيرها بواسطة الخلية الشمسية.

يوجد مقطع فيديو واحد يبدأ بالاختبار 2 ثم بالاختبار 1.

الخطوة 8: الطيران

لذا فإن الطائرة جاهزة للطيران. لكنها تحتاج إلى بعض اللمسة الأخيرة لتحقيق ذلك. يجب تعديل CG للطائرة إلى 25 ٪ نموذجي من الجناح كنقطة انطلاق ويمكن ضبطها عن طريق إجراء بعض تجارب الانزلاق.

نظرًا لأن هذه الطائرة لها قوة دفع منخفضة جدًا ، فإنها سترتفع ببطء ، وبما أن هذه الطائرة ذات تحميل جناح منخفض جدًا ، فمن الصعب بعض الشيء الطيران في الأيام العاصفة.

يجب أن تكون حذرًا للغاية أثناء الطيران حتى لا تدعها تتحطم. لأنها يمكن أن تلحق الضرر بالخلايا الشمسية للطائرة. ومن الصعب جدا إصلاحه. يمكن مشاهدة فيديو الطيران في الفيديو المرفق مسبقًا.

تحتاج هذه الطائرة إلى مزيد من التحسين للحصول على سعة حمولة أفضل وبعض الطاقة الزائدة لتشغيل أشياء أخرى (مثل كاميرا FPV).