DIY: Solarbetriebenes RC-Flugzeug unter 50 $ - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Typischerweise reichen die Leistungsanforderungen in RC-Flugzeugen von einigen zehn Watt bis zu Hunderten von Watt. Und wenn wir über Solarenergie sprechen, hat sie eine sehr niedrige Leistungsdichte (Leistung/Fläche), typischerweise 150 Watt/m2 max., die sich reduzieren lässt und je nach Jahreszeit, Zeit, Wetter und Ausrichtung der Sonnenkollektoren variiert. Die Herausforderung bei der Herstellung eines Solarflugzeugs besteht also darin, das Fliegen mit sehr geringer Leistung (also einem leichten Flugzeug) zu ermöglichen.

Aber dies ist aus zwei Gründen kein First-Timer-Flugzeug:

1. Wie besprochen muss dieses Flugzeug ein extrem geringes Gewicht mit ausreichender Festigkeit haben (so dass die Solarzellen nicht durch fliegende Lasten beschädigt werden), was einige Erfahrung erfordert.

2. Das Fliegen von Flugzeugen mit geringer Leistung ist ebenfalls schwierig und jeder Absturz kann zu einem kaputten Solarpanel führen.

Dennoch ist dieses Projekt einen Versuch wert. Als Ergebnis haben Sie ein RC-Flugzeug, das den ganzen Tag (hoffentlich) ohne Aufladen fliegen kann.

Ähnliche Details können Sie auch dem beigefügten Video entnehmen.

Schritt 1: Hintergrund

Zuvor habe ich versucht, ein RC-Flugzeug zu bauen, das rein mit Sonnenenergie mit Batterie fliegt, um seine Steueroberfläche zu versorgen. Dieses Flugzeug konnte bei guten Wetterbedingungen fliegen. Dieses Flugzeug hatte im Idealzustand die Spitzenleistung von 24 Watt.

Weitere Details entnehmen Sie bitte dem Link:

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

Dieses Flugzeug wird Hybridantrieb haben. Das Solarpanel lädt den Akku kontinuierlich auf und versorgt das Flugzeug mit Strom. Zum Zeitpunkt des Spitzenlastbedarfs (Take off) liefert die Batterie zusammen mit der Solarzelle auch Strom. Wir werden auch versuchen, das Gewicht unter 150 g zu halten.

Schritt 2: Benötigtes Material

Unten ist die Liste der wichtigsten Teile, die für die Herstellung des Flugzeugs erforderlich sind. Ich habe auch die Links für die verschiedenen Teile als Referenz hinzugefügt. Dies ist nicht der gleiche Teil, von dem ich die Komponenten gekauft habe.

Sunpower c60 Solarzelle: 5nos (empfohlen, einige zusätzliche zu kaufen)Link:

• Kernloser Motor mit Stütze, so dass das Verhältnis von Schub zu Leistung 0,2 Ref:
• Minimum Empfängerbaustein mit eingebautem Servo und ESC: Ich habe Empfängerbaustein von wltoys verwendet. Link:
• Kohlestange: Durchmesser: 1 mm, Durchmesser: 4 mm
• 5mm Dapron-Blatt,
• Batterie mit eingebauter Schutzschaltung 500mAh 1s (Schutzschaltung separat holen, wenn sie nicht vorhanden ist)

Werkzeuge:

• Lötkolben
• Heißklebepistole
• Ca Kleber
• Sandpapier
• Durchsichtiges Klebeband
• Papierschneider
• Hackshaw-Klinge

Schritt 3: Flügel- und Heckteil herstellen

Nach dem Zusammentragen des erforderlichen Teils kann mit der Herstellung des Flügels begonnen werden. Da es der Hauptteil unseres Flugzeugs ist und alle anderen Teile über dem Flügel montiert werden. Dieses Flugzeug hat eine Spannweite von 78cm. Um einen Flügel unten zu machen, folge ich dem Verfahren. Sie können jedoch auch einen Heißdrahtschnitt oder andere Verfahren verwenden.

• Abhängig von der Dicke Ihrer Dapronfolie, die zur Verfügung steht, schneiden Sie rechteckige Stücke und kleben sie so zusammen, dass daraus eine Tragfläche geformt werden kann.
• Nach dem Kleben müssen wir diese Abschnitte zusammen mit Leim (ich habe Standard-SH-Fevicol verwendet) nutzloses Material ausschleifen und es schön glatt machen. Die Krümmung der Oberseite des Flügelprofils muss geringer sein, damit sich die Solarzelle beim Kleben minimal verbiegen muss. Andernfalls besteht eine gute Chance auf Zellrisse.
• Machen Sie einen Schnitt in der Mitte des Flügels, tragen Sie Heißkleber auf und setzen Sie einen Kohlestab ein. Dadurch wird der Flügel steifer.

Kleben Sie auf ähnliche Weise die Carbonstange für das Heckteil. Und machen Sie Seiten- und Höhenruder aus 5mm Dapronblech. Ruder- und Höhenrudermaße werden direkt vom winzigen Trainer durch Flugtests übernommen. Um alle diese Teile zu erstellen, beziehen Sie sich auf die Zeichnung, die unter dem Link verfügbar ist.

Schritt 4: Solarzellen vorbereiten und zusammenbauen:

Um unseren Motor anzutreiben, benötigen wir 3,7 Volt und die höchste Batteriespannung beträgt 4,2 Volt. Wir müssen also eine kontinuierliche Versorgung von 5 Volt bereitstellen. Die von uns verwendete Zelle (SunPower c60) liefert eine Spannung von 0,5 V bei einer Spitzenversorgung von 6 A. Für die Größe streben wir jedoch an, dass 10 Zellen nicht untergebracht werden können. Also werden wir diese Zellen halbieren und verwenden. In diesem Fall liefert jede Zelle eine Spannung von 0,5 V, aber der Strom wird bei 3 A halbiert. Wir werden 10 dieser Halbzellen in Reihe schalten, was eine Versorgung von 5 Volt und einen Spitzenstrom von 3 Ampere ergibt.

Informationen zum Schneiden dieser Zellen finden Sie in diesem Video. Da diese Zellen sehr spröde sind, ist das Schneiden schwierig. Sobald Sie sie geschnitten haben, kann ein Kupferdraht an jede dieser gelötet werden, so dass alle Zellen in Reihe geschaltet sind. Sie müssen auf die Polarität der Halbzelle achten, da sie manchmal verwirrend wird. Dann kann das Solarpanel an den Flügel geklebt werden. Ich habe dafür Heißkleber verwendet. Verwenden Sie eine gute Menge Heißkleber, damit keine Lücke zwischen Wind und Solarzelle entsteht.

Um die Solarzelle zu schützen, habe ich sie nun mit transparentem Klebeband abgedeckt. Dies ist eigentlich eine schlechte Idee, aber um es vor Staub und anderen Verunreinigungen zu schützen, ist es notwendig. Sie können auch andere bessere Techniken für die Kapselung verwenden. Jetzt müssen Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom gemessen werden.

Sobald alles in Ordnung ist, können Sie mit den nächsten Schritten fortfahren. Und die angezeigte Spannung ist niedriger als 5,5-6 V, als Sie beim Löten einen Fehler gemacht haben könnten - der Fehler besteht darin, die richtige Polarität zu löten, um eine Reihe zu bilden.

Der Plan kann heruntergeladen werden von:

Schritt 5: Nasenabschnitt und Steuerflächen

Größe und Form des Nasenabschnitts hängen stark von der Größe des Akkus, des Motors und des Empfängerbausteins ab, den Sie verwenden werden. Es wird ein Kohlefaserstab verwendet, um ihm Festigkeit zu verleihen, und ein Empfängerstein wird darüber montiert.

Da ich einen einzelnen Motor verwende, wird er an der Nase des Flugzeugs montiert. Wenn Sie jedoch 2 Motoren verwenden möchten, kann es unter oder über dem Flügel montiert werden.

Diese Ebene verfügt über eine 3-Kanal-Steuerung. Wir haben also nur die Ruder-, Höhenruder- und Motorsteuerung. Hier wird ein dünner Kohlefaserstab (von 1 mm Durchmesser) zur Bewegungsübertragung verwendet. Hier wird der Empfängerstein vor dem Flügel platziert, um den Schwerpunkt beizubehalten.

Schritt 6: Elektrisches System

Wie bereits erwähnt, verfügt dieses Flugzeug über Hybridantrieb. Batterie und Solarpanel in Reihe geschaltet. Dies kommt mit dem Problem. Wir erhalten eine Leerlaufspannung von 6 Volt und die Batterie mit der höchsten Spannung von 4,2. So kann die Batterie leicht aufgrund von Überladung ausfallen, was schlecht ist.

Ich werde eine Batterie verwenden, die über eine eingebaute Batterie-Energieverwaltungsschaltung verfügt (irgendwie…). diese Schaltung lässt keine Überladung zu oder schützt sie sogar vor Tiefentladung. Normalerweise sind alle LiPos, die in Spielzeug-Quadcoptern oder -Flugzeugen verwendet werden, mit dieser Art von eingebauter Schaltung ausgestattet. Allerdings verfügt jede Hobby-Batterie nicht über eine solche Schaltung. Daher müssen Sie bei der Auswahl des Akkus vorsichtig sein. Wenn der Akku nicht über eine solche Schaltung verfügt, kann er separat erworben und mit dem Flugzeug verwendet werden.

Während des Betriebs wird der hohe Strombedarf durch die Batterie gedeckt, während die kontinuierliche Versorgung von 1-2,5 Ampere durch eine Solarzelle sichergestellt wird, die je nach Gaseinstellung direkt vom Flugzeug verbraucht oder in der Batterie gespeichert werden kann.

Schritt 7: Testen:

Hier habe ich zwei Tests im Flugzeug durchgeführt, um die Gesamtleistung der Solarladung zu überprüfen.

1. Dauerlauf bis Batterie leer:

Der Gashebel wurde auf 100 % eingestellt und die Spannung an der Batterie wird überwacht, bis die Batterie leer ist. In dem angehängten Video können Sie sehen, wo ich ein Flugzeug mit 100% Akku mit 100% Gas platziert habe und der Akku etwa 22 Minuten hielt. dies war 10 Uhr morgens und da es Winter war, betrug der Sonnenwinkel etwa 50 Grad (Maximum). Daher wird diese Leistung an anderen Tagen der Saison weiter verbessert, da dies die Zeit war, in der die Solarenergie minimal verfügbar war. Und während des Fliegens benötigt das Flugzeug nicht jedes Mal 100% Gas. Um den genauen Beitrag von Batterie und Solarzelle zu kennen, habe ich den nächsten Test durchgeführt.

2. Überwachung des Stroms von Batterie und Solarzelle:

Ein Amperemeter wird an die Solarzelle angeschlossen, um den Stromeingang und die Spannung von der Solarzelle zu überwachen, während ein anderes Amperemeter verwendet wird, um den Stromverbrauch des Flugzeugs zu messen. Ich habe ca. 3 min Video davon bei Vollgas aufgenommen. Bei Vollgas werden etwa 1,3 bis 1,5 Ampere Strom benötigt, von denen 1,2 Ampere von der Solarzelle bereitgestellt werden.

Es gibt ein einzelnes Video, das mit Test 2 und dann mit Test 1 beginnt.

Schritt 8: Fliegen

Das Flugzeug ist also flugbereit. aber es braucht einen letzten Schliff, um es zu verwirklichen. Der Schwerpunkt des Flugzeugs muss als Ausgangspunkt auf typische 25% des Flügels eingestellt werden und kann durch einige Gleitversuche eingestellt werden.

Da dieses Flugzeug einen sehr geringen Schub hat, wird es langsam an Höhe gewinnen und da dieses Flugzeug eine sehr geringe Tragflächenbelastung hat, ist es an windigen Tagen etwas schwierig zu fliegen.

Sie müssen beim Fliegen sehr vorsichtig sein, um nicht abstürzen zu lassen. da es die Solarzellen des Flugzeugs beschädigen kann. und es ist sehr schwierig, es zu reparieren. Das Flugvideo ist im zuvor angehängten Video zu sehen.

Dieses Flugzeug muss weiter verbessert werden, um eine bessere Nutzlastkapazität und etwas überschüssige Leistung zu erzielen, um andere Dinge (wie FPV-Cam) zu betreiben.