四旋翼無人機(jī)硬件基礎(chǔ)

• • 材料分析
  • • 無刷電機(jī)
    • • 型號(hào)
      • 轉(zhuǎn)速
    • 電子調(diào)速器
    • • 作用
      • 規(guī)格
      • 四軸專用電調(diào)？
      • 電調(diào)編程？
    • 螺旋槳
    • • 機(jī)制 規(guī)格
    • 飛行控制器
    • • 原理
      • 作用
      • 四軸×字
      • 四軸十字
    • 電池
    • • 鋰電池？
      • 電池容量
      • 電池片數(shù)
      • 放電能力
      • 插頭類型
      • • T插
        • XT60
        • JST
        • 總結(jié)
    • 接收器
    • 遙控器
    • • 通道
      • 日本手、美國手
    • 機(jī)架
    • • 機(jī)架的軸長短有沒有規(guī)定？
    • 充電器
    • • 充電能力
      • 平衡充電？
    • 注意
    • • 電機(jī)與螺旋槳的搭配
      • 配電池

基礎(chǔ)材料：
無刷電機(jī)（4個(gè)）
電子調(diào)速器（簡稱電調(diào)，4個(gè)，常見有好盈、中特威、新西達(dá)等品牌）
螺旋槳（4個(gè)，需要2個(gè)正漿，2個(gè)反漿）
飛行控制板（常見有KK、FF、玉兔等品牌）
電池（11.1v航模動(dòng)力電池）
遙控器（最低四通道遙控器）
機(jī)架
充電器(盡量選擇平衡充電器)

材料分析

無刷電機(jī)

電機(jī)分為有刷電機(jī)和無刷電機(jī)，無刷是四軸的主流，力氣大，耐用。

型號(hào)

電機(jī)的尺寸，例：2212電機(jī)，2018電機(jī)
不管什么牌子的電機(jī)，具體都要對(duì)應(yīng)4位這類數(shù)字，其中前面2位是電機(jī)轉(zhuǎn)子的直徑，后面2位是電機(jī)轉(zhuǎn)子的高度。
簡單來說，前面2位越大，電機(jī)越肥，后面2位越大，電機(jī)越高。 又高又大的電機(jī)，功率就更大，適合做大四軸。 通常2212電機(jī)是最常見的配置了。

轉(zhuǎn)速

每個(gè)無刷電機(jī)都會(huì)標(biāo)準(zhǔn)多少kv值，這個(gè)kv是外加1v電壓對(duì)應(yīng)的每分鐘空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，例如：1000kv電機(jī)，外加1v電壓，電機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)每分鐘轉(zhuǎn)1000轉(zhuǎn)，外加2v電壓，電機(jī)空轉(zhuǎn)就2000轉(zhuǎn)了。
同電機(jī)類似，槳也有啥1045,7040這些4位數(shù)字，前面2位代表槳的直徑（單位：英寸 1英寸=254毫米）后面2位是槳的角度。

電子調(diào)速器

作用

電調(diào)的作用就是將飛控板的控制信號(hào)，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鞯拇笮?#xff0c;以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
因?yàn)殡姍C(jī)的電流是很大的，通常每個(gè)電機(jī)正常工作時(shí)，平均有3a左右的電流，如果沒有電調(diào)的存在，飛控板根本無法承受這樣大的電流（另外也沒驅(qū)動(dòng)無刷電機(jī)的功能）。
同時(shí)電調(diào)在四軸當(dāng)中還充當(dāng)了電壓變化器的作用，將11.1v的電壓變?yōu)?v為飛控板和遙控器供電。

規(guī)格

電調(diào)都會(huì)標(biāo)上多少A，如20a，40a 這個(gè)數(shù)字就是電調(diào)能夠提供的電流。大電流的電調(diào)可以兼容用在小電流的地方。小電流電調(diào)不能超標(biāo)使用。
根據(jù)我簡單測試，常見新西達(dá)2212加1045漿最大電機(jī)電流有可能達(dá)到了5a，為了保險(xiǎn)起見，建議這樣配置用30a 或 40a電調(diào)（一般用20a電調(diào)的也多），說買大一點(diǎn)，以后還可以用到其他地方去。

四軸專用電調(diào)？

因?yàn)樗妮S飛行要求，電調(diào)快速響應(yīng)，而電調(diào)有快速響應(yīng)和慢速響應(yīng)的區(qū)別，所以四軸需要快速響應(yīng)的電調(diào)。
其實(shí)大多數(shù)常見電調(diào)是可以編程的，能通過編程來設(shè)置響應(yīng)速度。所以其實(shí)并沒有什么專用一說。

電調(diào)編程？

首先要說明電調(diào)是有很多功能模式的，選擇這個(gè)功能就是對(duì)電調(diào)編程。 編程的途徑可以直接將電調(diào)連接至遙控接收機(jī)的油門輸出通道（通常是3通道），按說明書，在遙控器上通過搬動(dòng)搖桿進(jìn)行設(shè)置，這個(gè)方法比較麻煩，但節(jié)約。另外，還可以通過廠家的編程卡來進(jìn)行設(shè)置（需要單獨(dú)購買），方法簡單，無需接遙控器。 為了保險(xiǎn)，一定要將購買的電調(diào)設(shè)置一致，否則容易難于控制。如：電調(diào)的啟動(dòng)模式不一樣，那么有些都轉(zhuǎn)很快了，有些還很慢，這就有問題了。 注：通過遙控器進(jìn)行設(shè)置電調(diào)，一定要接上電機(jī)，因?yàn)檎f明書上說的“滴滴”類的聲音，是通過電機(jī)發(fā)出來的。我開始就是因?yàn)闆]有接電機(jī)，還疑惑怎么沒聲音，以為壞了。

螺旋槳

機(jī)制 規(guī)格

螺旋槳， 將電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)功率轉(zhuǎn)化為推進(jìn)力或升力。螺旋槳高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于槳葉特殊的機(jī)構(gòu)，會(huì)在槳上下面形成一個(gè)壓力差，產(chǎn)生一個(gè)向上的拉力，螺旋槳有兩個(gè)重要的參數(shù)，槳直徑和槳螺距，單位均為英寸。比如8060槳，代表槳直徑是8英寸。即8*2.54＝20.32cm。螺距則為6英寸。槳分正槳和逆槳，安裝時(shí)正槳安裝在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的電機(jī)上，逆槳安裝在逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的電機(jī)上。怎么區(qū)分正逆槳吶？具體方法很多，這里簡單說個(gè)方法，槳正確安裝在電機(jī)上，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)槳葉，產(chǎn)生向下風(fēng)力的是正槳，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)槳葉，產(chǎn)生向下風(fēng)力的是反槳，怎么區(qū)分正逆槳吶？具體方法很多，這里簡單說個(gè)方法，槳正確安裝在電機(jī)上，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)槳葉，產(chǎn)生向下風(fēng)力的是正槳，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)槳葉，產(chǎn)生向下風(fēng)力的是反槳， 四軸飛行為了抵消螺旋槳的自旋，相隔的槳旋轉(zhuǎn)方向是不一樣的，所以需要正逆槳。安裝的時(shí)候，一定記得無論正逆槳，有字的一面是向上的（槳葉圓潤的一面要和電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向一致）。

飛行控制器

原理

飛控即飛行控制系統(tǒng)是飛機(jī)的大腦，無人機(jī)在飛行過程中，利用自動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠?qū)︼w行器的構(gòu)形、飛行姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)實(shí)施控制，其載有加速度計(jì)、陀螺儀、氣壓計(jì)、羅盤等傳感器。由它來控制各個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)而控制飛機(jī)的姿態(tài)，加上GPS或差分GPS可完成定點(diǎn)懸停，自主航線飛行等功能。
飛控通過接收機(jī)接收遙控器發(fā)送的遙控信號(hào)（地面站控制時(shí)：地面站通過云航燈或電臺(tái)發(fā)送給飛控的自主飛行指令），經(jīng)過飛控程序處理后，通過電調(diào)來控制各個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到控制飛行器動(dòng)作的目的。

作用

如果沒有飛控板，四軸飛行器就會(huì)因?yàn)榘惭b、外界干擾、零件之間的不一致型等原因形成飛行力量不平衡，后果就是左右、上下的胡亂翻滾，根本無法飛行，飛控板的作用就是通過飛控板上的陀螺儀，對(duì)四軸飛行狀態(tài)進(jìn)行快速調(diào)整，如發(fā)現(xiàn)右邊力量大，向左傾斜，那么就減弱右邊電流輸出，電機(jī)變慢，升力變小，自然就不再向左傾斜。飛控有X模式和+模式的。X模式要難飛一點(diǎn)，但動(dòng)作更靈活。+模式要好飛一點(diǎn)，動(dòng)作靈活差一點(diǎn)，所以適合初學(xué)者。特別注意，x模式和+模式的飛控安裝是不同的如果飛控板安裝錯(cuò)誤，會(huì)劇烈的晃動(dòng)，根本無法飛。
大致一看四軸十字和四軸×字沒多大差別，M1，M3都是逆時(shí)針，M2，M4都是順時(shí)針，它倆真正的區(qū)別在于，做動(dòng)作時(shí)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)情況。

四軸×字

前進(jìn)時(shí)，M3，M4速度同時(shí)增加，M1，M2速度同時(shí)減小。

左移時(shí)，M1，M4速度同時(shí)增加，M2，M3速度同時(shí)減小。

左旋時(shí)，M2，M4速度同時(shí)增加，M1，M3速度同時(shí)減小。

四軸十字

前進(jìn)時(shí)，M3速度增加，M1速度減小。

左移時(shí)，M4速度增加，M2速度減小。

左旋時(shí)，M2，M4速度同時(shí)增加，M1，M3速度同時(shí)減小。
有此可看出做動(dòng)作時(shí)四軸×字始終有兩兩電機(jī)參與速度調(diào)整，一般建議四軸采用×字，對(duì)控制動(dòng)作來說能更好一些

電池

鋰電池？

無人機(jī)上用的電池一般是高倍率鋰聚合物電池。同樣電池容量鋰電最輕，起飛效率最高。

電池容量

1000mah電池，如果以1000ma放電，可持續(xù)放電1小時(shí)。如果以500mh放電，可以持續(xù)放電2小時(shí)。

電池片數(shù)

鋰電池1節(jié)額定電壓3.7V，充滿電壓4.2v（4.35V高壓版電池）。2s電池，代表有2個(gè)3.7v電池在里面，電壓為7.4v。例：20000mAh 6s 25c就是6片20000mAh的電池串聯(lián)。

放電能力

這是普通鋰電池和動(dòng)力鋰電池最重要區(qū)別，動(dòng)力鋰電池需要很大電流放電，這個(gè)放電能力就是C來表示的。如1000mah電池 標(biāo)準(zhǔn)為5c，那么用5x1000mah，得出電池可以以5000mh的電流強(qiáng)度放電。例：20000mAh 25C，那么它的最大放電電流就是20*25=500A。

插頭類型

T插

T插是扁平設(shè)計(jì)，單面接觸的，接觸面積小，通過電流小。

XT60

XT60插頭 新一代模型插頭 T插頭替代品 XT60插頭，是專職研究人員花了近一年多的時(shí)間，研究現(xiàn)存各種模型插頭的優(yōu)缺點(diǎn)，然后反復(fù)做樣品試驗(yàn)而鉆研出來的。研究人員把幾乎所有現(xiàn)存模型插頭的缺點(diǎn)都改進(jìn)了，造就了可以說是下一代模型插頭標(biāo)準(zhǔn)的XT60插頭。XT60是圓形設(shè)計(jì)，接觸面積大，通過的電流也大。

JST

適合10A以下電流。

總結(jié)

XT60的額定電流為80A，適合高負(fù)荷大功率的航模需求，T插只有20A用在普通的小型泡沫螺旋槳機(jī)比較適合。

接收器

遙控器

通道

通道就是可以遙控器控制的動(dòng)作路數(shù)，比如遙控器只能控制四軸上下飛，那么就是1個(gè)通道。但四軸在控制過程中需要控制的動(dòng)作路數(shù)有：上下、左右、前后、旋轉(zhuǎn)所以最低得4通道遙控器。如果想以后玩航拍這些就需要更多通道的遙控器了。

日本手、美國手

遙控器上油門的位置在右邊是日本手、在左邊是美國手，所謂遙控器油門，在四軸飛行器當(dāng)中控制供電電流大小，電流大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)得快，飛得高、力量大。反之同理。判斷遙控器的油門很簡單，遙控器2個(gè)搖桿當(dāng)中，上下板動(dòng)后不自動(dòng)回到中間的那個(gè)就是油門搖桿。

機(jī)架

機(jī)架的軸長短有沒有規(guī)定？

理論上講，只要4個(gè)螺旋槳不打架就可以了，但要考慮到，螺旋槳之間因?yàn)樾D(zhuǎn)產(chǎn)生的亂流互相影響，建議還是不要太近，否則影響效率。 這也是為什么四軸用2葉螺旋槳比用3葉螺旋槳多的原因之一（3葉的還有個(gè)缺點(diǎn)，平衡不好做）

充電器

充電能力

同上面的c一樣，只是將放電變成了充電，如1000mah電池，2c快充，就代表可以用2000ma的電流來充電。不要圖快，冒然用大電流，超過規(guī)定參數(shù)充電，電池很容易損壞。

平衡充電？

如3s電池，內(nèi)部是3個(gè)鋰電池，因?yàn)橹圃旃に囋?#xff0c;沒辦法保證每個(gè)電池完全一致，充電放電特性都有差異，電池串聯(lián)的情況下，就容易照常某些放電過度或充電過度，充電不飽滿等，所以解決辦法是分別對(duì)內(nèi)部單節(jié)電池充電。動(dòng)力鋰電都有2組線，1組是輸出線（2根），1組是單節(jié)鋰電引出線（與s數(shù)有關(guān)），充電時(shí)按說明書，都插入充電器內(nèi)，就可以進(jìn)行平衡充電了。

注意

電機(jī)與螺旋槳的搭配

螺旋槳越大，升力就越大，但對(duì)應(yīng)需要更大的力量來驅(qū)動(dòng)；
螺旋槳轉(zhuǎn)速越高，升力越大；
電機(jī)的kv越小，轉(zhuǎn)動(dòng)力量就越大；
綜上所述，大螺旋槳就需要用低kv電機(jī)，小螺旋槳就需要高kv電機(jī)（因?yàn)樾枰棉D(zhuǎn)速來彌補(bǔ)升力不足）
如果高kv帶大槳，力量不夠，那么就很困難，實(shí)際還是低俗運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)和電調(diào)很容易燒掉。
如果低kv帶小槳，完全沒有問題，但升力不夠，可能造成無法起飛。
例：常用1000kv電機(jī)，配10寸左右的槳。

配電池

這與選擇的電機(jī)、螺旋槳，想要的飛行時(shí)間相關(guān)。
容量越大，c越高，s越多，電池越重；
基本原理是用大槳，因?yàn)檎w搭配下來功率高，自身升力大，為了保證可玩時(shí)間，可選高容量，高c，3s以上電池。最低建議1500mah，20c，3s。
小四軸，因?yàn)樽陨砩τ邢?#xff0c;整體功率也不高，就可以考慮小容量，小c，3s以下電池。
選擇電池是要注意，電池的最大放電電流要大于各個(gè)電機(jī)的總電流，電池的選擇決定飛行的時(shí)間的多少。
如果用低c的電池，大電流放電，電池會(huì)迅速損壞，甚至自燃。

引用自：
[1]http://mini.eastday.com/mobile/180304214810949.html#
[2] http://www.360doc.com/content/18/0105/13/39121644_719265066.shtml

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的四旋翼无人机硬件基础的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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