Faça você mesmo: avião RC movido a energia solar abaixo de $ 50: 8 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Normalmente, no avião RC, os requisitos de energia variam de algumas dezenas de watt a centenas de watts. E se falamos de energia solar é ter uma densidade de potência (potência / área) muito baixa tipicamente 150 watts / m2 máx., Que se reduz e varia conforme a estação, o tempo, o clima e a orientação do painel solar. Portanto, ao fazer um avião solar, o desafio é tornar o vôo possível usando uma potência muito baixa (um avião tão leve).

Mas este não é um avião pela primeira vez devido a dois motivos:

1. Conforme discutido, este avião precisa ter um peso extremamente baixo com força suficiente (de modo que as células solares não danifiquem devido a cargas aéreas), o que requer alguma experiência.

2. Pilotar avião com baixa potência também é difícil e qualquer acidente pode resultar em um painel solar quebrado.

Mesmo assim, vale a pena tentar este projeto. Como resultado, você terá um avião RC que pode voar o dia todo (espero) sem carregar.

Você também pode consultar o vídeo em anexo para detalhes semelhantes.

Etapa 1: Plano de fundo

Anteriormente, tentei fazer um avião RC que voasse puramente usando energia solar com bateria para alimentar sua superfície de controle. Esse avião era capaz de voar se as condições climáticas fossem boas. Este avião estava tendo o pico de potência de 24 watts em condições ideais.

Para mais detalhes, consulte o link:

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

Este avião terá potência híbrida. O painel solar carrega continuamente a bateria e também fornece energia para o avião. No momento da necessidade de pico de carga (decolagem), a bateria também fornece energia junto com a célula solar. Também tentaremos manter seu peso abaixo de 150g.

Etapa 2: Material necessário

Abaixo está a lista das principais peças que serão necessárias para fazer o avião. Eu também adicionei os links para as várias partes para referência. Esta não é a mesma peça de onde comprei os componentes.

Célula solar Sunpower c60: 5nos (recomendado para comprar alguns extras) link:

• Motor sem núcleo com propulsão tal que a relação entre impulso e potência 0,2 Ref:
• tijolo receptor mínimo com servo embutido e ESC: Eu usei o tijolo receptor da wltoys. Link:
• Haste de carbono: Diâmetro: 1 mm, Diâmetro: 4 mm
• Folha de Dapron de 5mm,
• Bateria com circuito de proteção embutido 500mah 1s (obtenha o circuito de proteção separadamente se não estiver presente)

Ferramentas:

• Ferro de solda
• Pistola de cola quente
• Cola ca
• Lixa
• Fita transparente
• Cortador de papel
• Lâmina Hackshaw

Etapa 3: Fazendo a asa e a seção da cauda

Depois de coletar a parte necessária, a fabricação do plano pode ser iniciada fazendo a asa. Como é a segunda parte do nosso avião e todas as outras partes serão montadas sobre a asa. Este avião tem uma envergadura de 78 cm. Fazer uma asa embaixo é o procedimento que sigo. No entanto, você também pode usar um corte com fio quente ou outros procedimentos.

• Depende da espessura de sua folha de dapron disponível para cortar pedaços retangulares e colá-los de forma que o aerofólio possa ser moldado a partir dele.
• Depois de colar essas seções junto com a cola (usei o fevicol SH padrão), precisamos lixar o material inútil e torná-lo bem liso. A curvatura da superfície superior do aerofólio precisa ser mais baixa, de modo que a célula solar precise se dobrar o mínimo ao aderir. Caso contrário, há uma boa chance de quebra da célula.
• Faça um corte no meio da asa, aplique cola quente e coloque a haste de carbono. Isso tornará a asa mais rígida.

De maneira semelhante, cole a haste de carbono para a seção da cauda. E faça o leme e o elevador usando uma folha de dapron de 5 mm. As dimensões do leme e do elevador são obtidas diretamente do minúsculo treinador por meio de teste de vôo. Para fazer todas essas peças consulte o desenho disponível no link.

Etapa 4: Preparação e montagem de células solares:

Para alimentar nosso motor, usamos 3,7 volts, e a tensão mais alta da bateria é 4,2 volts. Portanto, precisamos fornecer um fornecimento contínuo de 5 volts. A célula que estamos usando (SunPower c60) fornece a voltagem de 0,5 V com fornecimento de pico de 6A. Porém, para o tamanho, pretendemos que 10 células não possam ser acomodadas. Então, vamos cortar essas células ao meio e usá-las. Nesse caso, cada célula fornece a tensão de 0,5 V, mas a corrente será reduzida à metade em 3A. Iremos conectar 10 dessas meias células em série, o que fornecerá 5 volts de alimentação e 3 ampères de corrente de pico.

Para cortar essas células, consulte este vídeo. Como essas células são muito frágeis, o corte é difícil. Depois de cortá-los, um fio de cobre pode ser soldado a cada um deles, de forma que todas as células fiquem em série. Você precisa ter cuidado com a polaridade de meia célula, pois às vezes fica confuso. Do que o painel solar pode ser preso à asa. Usei cola quente para isso. Use uma boa quantidade de cola quente para que não haja espaço entre o vento e a célula solar.

Agora, para proteger a célula solar, cobri-a com fita transparente. Na verdade, é uma má ideia fazê-lo, mas é necessário protegê-lo do pó e de outras contaminações. Você também pode usar outras técnicas melhores para encapsulamento. Agora, a tensão de circuito aberto e a corrente de curto-circuito precisam ser medidas.

Assim que tudo estiver ok, você está pronto para passar para as próximas etapas. E a tensão mostrada é inferior a 5,5-6 V do que você pode ter cometido erro ao soldar - o erro é soldar a polaridade correta para fazer uma série.

O plano pode ser baixado em:

Etapa 5: Seção do nariz e superfícies de controle

O tamanho e a forma da seção do nariz dependem muito do tamanho da bateria, do motor e do bloco receptor que você vai usar. haste de fibra de carbono é usada para dar-lhe força e o tijolo receptor é montado sobre ela.

Como estou usando um único motor, ele é montado no nariz do avião. Mas se você quiser usar 2 motores, ele pode ser montado embaixo ou sobre a asa.

Este plano tem controle de 3 canais. portanto, só temos o controle do leme e do elevador junto com o controle do motor. Aqui, uma haste fina de fibra de carbono (de 1 mm de diâmetro) é usada para transferência de movimento. aqui, o tijolo receptor é colocado na frente da asa para manter o CG.

Etapa 6: Sistema elétrico

Conforme explicado anteriormente, este avião tem potência híbrida. Bateria e painel solar conectados em série. Isso vem com o problema. estamos obtendo uma tensão de circuito aberto de 6 volts e a bateria com a tensão mais alta de 4,2. portanto, a bateria pode falhar facilmente devido à sobrecarga, o que é ruim.

Vou usar uma bateria que tem um circuito de gerenciamento de energia de bateria embutido (tipo de …). este circuito não permite sobrecarregar ou mesmo protegê-lo de descargas profundas. Normalmente, todos os LiPo usados em um quadricóptero de brinquedo ou avião vêm com esse tipo de circuito embutido. no entanto, qualquer bateria de grau de Hobby não tem esse circuito. portanto, você precisa ter cuidado ao selecionar a bateria e se a bateria não tiver esse tipo de circuito, ele pode ser adquirido separadamente e usado com o avião.

Enquanto em operação, as necessidades de alta corrente são atendidas pela bateria, enquanto o fornecimento contínuo de 1-2,5 Amp é fornecido pela célula solar, que pode ser consumida diretamente pelo avião ou pode ser armazenada na bateria, dependendo da configuração do acelerador.

Etapa 7: Teste:

Aqui, realizei dois testes no avião para verificar o desempenho geral do carregamento solar.

1. Funcionamento contínuo até a bateria acabar:

O acelerador foi ajustado para 100% e a tensão na bateria é monitorada até que a bateria se esgote. No vídeo em anexo, você pode conferir onde coloquei um avião com 100% bateria com 100% acelerador e a bateria durou cerca de 22 minutos. eram 10 horas da manhã e, como era inverno, o ângulo solar era de cerca de 50 graus (máximo). portanto, esse desempenho será melhorado ainda mais em outros dias da temporada, pois esse era o período de energia solar mínima disponível. E durante o vôo, o avião não requer 100% do acelerador todas as vezes. Portanto, para saber a contribuição exata da bateria e da célula solar, realizei o próximo teste.

2. Monitorando a corrente da bateria e da célula solar:

Um amperímetro é conectado à célula solar para monitorar a entrada de corrente e a tensão da célula solar, enquanto outro amperímetro é usado para medir o consumo de corrente do avião. Eu capturei cerca de 3 minutos de vídeo dele a todo vapor. Em aceleração total, leva cerca de 1,3-1,5 amp de corrente, dos quais 1,2 amp é fornecido pela célula solar.

Há um único vídeo que começa com o teste 2 e, em seguida, com o teste 1.

Etapa 8: voando

Portanto, o avião está pronto para voar. mas precisa de algum toque final para que isso aconteça. O CG do avião precisa ser ajustado para 25% da asa como ponto de partida e pode ser ajustado fazendo alguns testes de planeio.

Como este avião está tendo um empuxo muito baixo, ele vai ganhando altura lentamente e como este avião está tendo uma carga de asa muito baixa, é um pouco difícil voar em dias de vento.

Você deve ter muito cuidado ao voar para não deixá-lo cair. pois pode danificar as células solares do avião. e é muito difícil consertá-lo. O vídeo do vôo pode ser visto no vídeo previamente anexado.

Este avião precisa ser melhorado para melhor capacidade de carga útil e algum excesso de energia para executar outras coisas (como a câmera FPV).