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Afficher la version complète : quadrirotor : comment propulser le drone ?



Ferdi
01/08/2009, 14h04
Bonjour à tous.

Je m'appelle Ferdi, 20 ans et j'habite dans le Nord.
J'ai pour projet de concevoir un petit drone de type quadrimoteur.

Le but de ce projet est, qu'à terme, ce drone puisse se déplacer tout seul, sans pilotage (bien qu'une option manuelle sera disponible)

Côté électronique, j'ai toutes les étapes de développement sur papier, de A à Z.
Par contre, pour ce qui est de la partie mécanique, n'ayant aucune connaissance, je n'ai pratiquement rien.

C'est pourquoi, j'aimerais avoir conseils et aiguillages en ce qui concerne la motorisation et le type d'hélice à choisir.



Tout d'abord, voici les caractéristiques (approximative) de mon drone :

-Poids : plus d'un kilo (à terme, je placerai surement une caméra embarquée pour que le drone puisse avoir des infos supplémentaires sur son environnement et, accessoirement, prendre des photos.)

-La taille : tout dépendra des hélices. Mais je pense que plus on fait un robot avec des hélices éloignées, plus il sera stable (je me trompe ?) donc pour le moment, je part sur une taille 50x50cm. (d'axe moteur à axe moteur, sans compter les hélices)

-Le matériau : surement de l'alu pour les tiges soutenant les moteurs et de l'epoxy pour fixer les moteurs et la (les) carte(s) électronique(s). Le carbone, c'est assez dur à trouver. Je referais surement un autre modèle en fibre de carbone quand toute la partie électronique de stabilisation sera bouclée.



Le problème, c'est pour choisir les moteurs. En fouinant sur la toile et sur divers forums, j'ai essayé de mieux comprendre les différents types de moteurs, mais je dois avouer, que je ne suis pas avancé pour autant. Pire ! Plus j'ai d'infos et plus j'ai de doutes ...

Il y a les moteurs à balais. J'ai lu que le rendement n'était pas top, que ça s'usait vite mais que ce n'était pas très cher (moins de 10€).
Et les moteurs sans balais. Là, la puissance est meilleure ! (plus de couple) , la longévité est bien plus importante (pas d'usure) mais le prix s'en ressent (plus de 25€) !! :s en plus, il j'ai lu que les régulateurs vendu avec n'étaient pas très réactifs. Or, j'ai besoin que ça le soit, vu que le quadrimoteur devra être capable de stabiliser son vol ...


Pour l'instant, je partirais plus vers un modèle à balais pour faire ma première version. Comme ça, ça reviens moins cher, j'ai le temps de voir ce que permet de faire telle ou telle puissance de moteur et en plus, je n'ai pas tellement envi de me concentrer tout de suite sur la conception d'un régulateur pour remplacer celui vendu dans le commerce pour les brussless
Pour la seconde version, rien ne m'empêchera d'acheter des brushless.
Mais j'aurais besoin de vos conseils néanmoins ... est-ce que ça ces moteurs à balais seront capables de porter 1kg (il faut partir sur du 200W, c'est ça ??) ?? quels caractéristiques ces moteurs doivent avoir ?? avez vous un ordre de grandeur du couple requit ?? ou encore, me conseillez-vous des moteurs brussless d'entrée de jeu ??


Pour ce qui est des hélices, c'est le flou total !!! Quels types d'hélices dois-je choisir ?? (en plus, je soupçonne que c'est le moteur qui doit être choisi en fonction de l'hélice et non le contraire)
A première vue, je partirais plus vers des hélices assez grandes, quitte à ce quels tournent moins vite. Il me semble que ce serait plus stable, mais est-ce la réactivité suivra pour stabiliser le drone ??? (je n'ai jamais fait de mécanique des fluides :s)
Est-ce que je dois choisir des pales d'hélico ou des hélice à propulsion d'avion ?? Quel diamètre, quel pas ?? (il faut que les hélices portent 1kg hein !). Et puis, question subsidiaire : dois-je ajouter un réducteur ?? (côté bricolage, j'ai déjà essayé quelques truc, mais ce fut des échecs ... je sens que je vais déjà lutter à fixer correctement les moteurs sur la carcasse et les hélices sur les moteurs, alors s'il faut que je crée un système d'engrenage en plus ... je suis pas sorti de l'auberge ;))

Enfin, encore une petite question pour les hélices : où puis-je trouver des hélices contrarotatives ?? car pour le quadrimoteur, je compte mettre 2 hélices tournant dans le sens horaires et 2 dans le sens trigo afin de stabiliser l'engin. et des hélices contrarotative, ça ne court pas les rues !


Dernière point qui pause problème (mais moins ^^) : la batterie.
Moi qui suis en général catastrophé quand je vois une LED inutile qui consomme 20mA pour rien, vous imaginez ma réaction en voyant la consommation max des moteurs : 10A minimum !!!! c'est énorme !! (un multimètre classique ne mesure pas au dessus de 10A ...)
Je suppose que les moteurs doivent en effet consommer énormément (mais les seuls que j'ai jamais utilisé en consommaient à peine 2A). Mais est-ce que les batteries sont à la hauteur de ces moteurs ?? car ça ne sert à rien de vouloir faire un drone s'il ne peut se déplacer qu'avec une batterie de voiture mdr.
Voila. Je ne me fait pas trop de soucis pour ce point là, mais j'aurais bien voulu un petit commentaire sur ce chiffre de 10A par moteur (40A pour les 4 Oo) ce qui me parait énorme.



Je sais bien que ça fait beaucoup de question, mais je suis un peu perdu...
Autant, tout ce qui est électronique, algorithmie et cybernétique, ça va très bien, autant les parties mécaniques, c'est la cata :s


En tout cas, merci d'avoir eu le courage de lire tout ça !
A bientôt !

Ferdi

Nmut
01/08/2009, 21h54
Tu auras plus de chace d'avoir des réponses dans le forum dédié aux quadir-rotor! :)

Je ne sais pas si tu imagines la difficulté d'automatisation de ce genre de machine...

En tout cas bravo pour ce projet ambitieux! :D

Nico

PS: Le carbone, on en trouve facilement dans les magasins de modélisme et de cerf-colants (physiques et sur la toile)! C'est bien plus léger que l'alu et pas plus difficile à travailler.

Ferdi
02/08/2009, 16h55
oui, il aurait peut être pls judicieux de créer ce topic dans la rubrique " Hélico / Multi-rotors" ... Si un modo peut déplacer le sujet afin de ne pas faire de doublon, ça serait cool ... :)


Hum, pour ce qui est du carbone, je vais me renseigner du coup ! (ça me semblait plus dur à bosser mais apparemment, je me trompe)

Pour l'automatisation, je me rend parfaitement compte des difficultés. C'est justement le plus marrant :D
Et puis, j'ai le temps, j'ai fait un planning prévisionnel et normalement, toutes l'asservissement ainsi que les commandes de déplacement (je n'utilise pas de joystick, mais juste des ordres de déplacement (monte, descend, tourne, incline toi etc.)) sera fini en Juin 2010.
Pour l'asservissement, je part pour le moment sur un correcteur proportionnel intégrateur. Jusque maintenant, je faisait des asservissement adhoc "à l'arrache", mais là, un système plus perfectionné s'impose.
Ensuite, je m'attaquerais au module de traitement d'image et de pilotage automatique.

Merci pour ta réponse rapide :)

Nmut
03/08/2009, 07h45
Pour un piltage automatique (même si tu envois des commandes, le pilotage est automatique), il va te falloir des gyros d'une précision largement supérieure à celle des nos hélicos, non?

Quand tu dis "Jusque maintenant", c'est que tu as déjà fait quelque chose?

En tout cas, tout ça est bien au delà de mes compétences et au delà du temps que je peu y consacrer!! Déjà que je n'ai pas le temps de réparer mes machines... :/

Nico

pattdm
03/08/2009, 10h17
Salut,
j'ai vu sur un autre forum, des gars qui programmaient des coordonnées GPS sur une carte, et le quadri-copter aller s'y placer automatiquement !
http://forum.heli4.com/index.php?showtopic=20746
tu auras surement des infos. ;)

Ferdi
03/08/2009, 11h19
Quand tu dis "Jusque maintenant", c'est que tu as déjà fait quelque chose
J'ai déjà fait quelques projet électronique oui, mais pas de quadrimoteur !
J'ai déjà asservi en vitesse des voitures électriques, asservi en volume sonore un système d'acquisition audio etc.


j'ai vu sur un autre forum, des gars qui programmaient des coordonnées GPS sur une carte, et le quadri-copter aller s'y placer automatiquement !
C'est intéressent en effet ! merci :)

Mais ce qui m'interesse, ce n'est pas là partie électronique pour le moment. Mais la partie mécanique !
Je ne peux rien faire tant que je n'ai pas cette partie :(

Donc que pensez vous de mes questions ?? Quel puissance doit avoir un moteur brushed pour soulever 1kg avec des hélices 10x4.5 (c'est le seul type d'hélice que j'ai trouvé en version contrarotative chez todds)

10x4.5, est-ce suffisant ou alors je doit prendre un pas plus important ?
(j'ai trouvé une hélice tripale contra 10x6)

didou1982
25/08/2009, 20h02
Bonjour,
Je ne suis pas du tout un expert dans le domaine mais faute de réponse de quelqu'un d'autre, tu as la mienne.
Je cherche à faire un quadrirotor le plus léger possible donc on est pas du tout dans les mêmes configurations.
Mais concernant les moteurs, personnellement je regarde directement sur le site qui te donne des fois la dimension de l'hélice pour la meilleur poussé et si ce n'est pas le cas des fois c'est dit dans les discussions.

Si non, pour l'hélice, il te faut faire une hélice d'hélicoptère (hélices d'avion plus petite et faite pour aller plus rapidement, si je dis pas de bêtise) .
si tu veux faire ton hélice toi même, regarde ca peux t'aider:
http://aerodes.free.fr/AERODES/helico-f/index.html
http://forums.futura-sciences.com/astronautique/147694-dune-helice.html

J'avais trouver des explications plus simple mais je ne les trouve plus, désolé.

Mais je te conseil de regarder sur le site qui vend le moteur, comme par exemple:
http://www.hobbycity.com/hobbycity/store/uh_viewItem.asp?idProduct=5353&Product_Name=FC_28-05_Brushless_Outrunner__2840Kv.

Un conseil : fait un tableau excel avec le poids des batteries correspondantes aux moteurs et retire à la poussé le poids de l'ensemble.
(Il risque d'être assez volumineux. )

Je pense que on pourra beaucoup mieux te renseigner que ça.

Par contre ce qui est étonnant, c'est que tu as fini la partie électronique.
Si tu as des schéma électronique et des renseignements ça m'intéresse beaucoup.