CHƯƠNG 3: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
3.1 Máy bay mô hình sky surfer
3.1.1 Các phụ kiện của Sky surfer
Bộ phát sóng JR Propo X-3810
Bộ phát sóng (transmitter) hay còn gọi là tay điều khiển có nhiệm vụ là chuyển tín hiệu điều khiển của người dùng thông qua các núm, cần điều khiển (biến trở, công tắc). Sau đó tín hiệu điều khiển được mã hóa, điều chế, khuếch đại công suất và truyền đi trong không gian ở tần số sóng mang 72 Mhz
Hình 3.2: Sơ đồ khối bộ phát sóng
JR Propo X-3810 có 8 kênh điều khiển, gồm 4 kênh cơ bản: Roll-Aileron, Pitch- Elevator, Yaw-Rudder, Throttle-Công suất động cơ (kênh ga).
Biến trở,
Công tắc ADC Mã hóa
PPM/PCM
Điều chế- Khuếch đại
Anten phát
Hình 3.3: Bộ phát JR Propo X3810 Bộ thu sóng-Reciever
Nhiêm vụ của bộ thu là chuyển tín hiệu nhận được từ bộ phát thành các kênh điều khiển riêng biệt.
HÌNH 3.4: SƠ ĐỒ KHỐI BỘ THU
Xung PWM từ bộ thu được đưa đến các thiết bị chấp hành (servo, ESC,..). Các kênh được định nghĩa và đánh số thứ tự theo vị trí trong xung PWM. Các xung PWM có chu kỳ khoảng 20ms, độ rộng xung từ 1ms(0%) đến 2ms(100%).
Hình 3.5: Bộ thu JR NER-549X 9 kênh Pin Lion
Pin sử dụng trong các máy bay mô hình có nhiều loại như nimh, nicad…Nhưng phổ biến nhất là pin lypo (lithium polymer), pin lion (lithium ion) với đặc điểm nổi bật là dòng xả cao (vài chục ampere đến hàng trăm ampere), trọng lượng nhẹ. Điện áp mỗi cell của pin lion là 3.7V, điện áp ngưỡng dưới mỗi cell là 3.3V, nếu xả pin dưới ngưỡng cho phép sẽ gây hư hại cho pin. Điện áp khi nạp đầy là 4.2V mỗi cell, sạc quá áp có thể gây cháy nổ pin nên pin lion thường được sạc bằng các mạch sạc chuyên dụng. Thông số quan trọng của pin là dòng xả cho phép (Ampere), dung lượng pin(mAh) và điện thế cung cấp (volt). Trên pin lion thường có thông số C để
Rud Rud
Thr Thr
Ale Ale
Ele Ele
Anten thu
Khuếch đại-Giải điều chế
Giải mã PPM/PCM
Xung PWM
chỉ dòng xả của pin. Khi đem nhân giá trị C với dung lượng pin sẽ được dòng xả thực tế của pin [4].
Pin nhóm sử dụng trong đề tài là pin Lion-3cell mắc nối tiếp với các thông số: điện thế 11.1 V, dung lượng 2200mAh, 25C, dòng xả thực tế 55000mAh .
Hình 3.6: Pin lion Motor
Motor sử dụng trong máy bay mô hình là motor một chiều, không chổi than, không cảm biến vị trí (sensorless ) có công suất và hiệu suất cao, tuổi thọ dài thích hợp cho máy bay mô hình trọng lượng nhẹ. Motor sử dụng thuộc dạng motor đồng bộ nam châm vĩnh cửu (rotor quay cùng tốc độ với từ trường quay). Các thông số cơ bản của động cơ DC không chổi than trong lĩnh vực máy bay mô hình:
- Rps/V (KV) số vòng quay trong 1 phút khi điện áp tăng 1 volt - Công suất của động cơ và dòng tiêu thụ
Việc lựa chọn các thông số của động cơ cần phù hợp với thiết kế của máy bay (khối lượng, diện tích hai mặt sải cánh,cánh quạt,…) để động cơ hoạt động tốt và ổn định tránh trường hợp động cơ nóng quá mức gây ra cháy nổ.
Nhóm sử dụng motor Himodel A2212, là động cơ không chổi than, không sensor với các thông số:
- Lực kéo cực đại: 800gr, RPS/V: 2700KV, Số cực: 10 - Số cell của pin nguồn: 2-3 Li-Poly/ 5-7 Ni-Mh/Ni-Cd
- Hiệu suất lớn nhất 75%, dòng điện hiệu suất lớn nhất (14A-25A) >72%
- Dòng điện khi không tải 1.5A/10V - Cánh quạt: 7x5E
Hình 3.7: Motor brushless Himodel A2212/2700 Kv
Bộ điều tốc-Electric speed controller (ESC)
Bộ điều tốc có nhiệm vụ điều khiển công suất cấp cho động cơ, tham chiếu công suất cung cấp cho động cơ dựa vào độ rộng xung PWM do bộ thu tín hiệu cung cấp. ESC lấy nguồn trực tiếp từ pin lion, một phần cấp nguồn cho các bộ phận khác như: bộ thu, servo,… hoạt động, một phần biến đổi và cấp cho motor. Thông số đặc trưng của ESC là dòng điện cấp cho motor và tốc độ băm xung PWM của dòng cấp cho motor, thường 8kHz-16kHz tùy vào số cặp cực của motor sử dụng
Hình 3.8: Sơ đồ khối của ESC Nhóm sử dụng ESC HIMODEL 70A với đặc tính kỹ thuật
- Số cell của nguồn nuôi:6 - 20 Ni-Mh/Ni-Cd or 2 - 7 Lipo - Dòng điện liên tục: 70A (trong môi trường được làm mát) - Dòng điện lớn nhất 90A/10s
- PWM: 8 Khz/ 16Khz - Số lượng FET: 18
- Bộ chuyển đổi điện áp: UBEC (Ultimate Battery Eliminator Circuit )
Hình 3.9: ESC HIMODEL 70A Các tính năng của ESC HIMODEL 70A
- Tự động phát hiện số cells, loại pin và đặt điện áp cut-off phù hợp: 6V/9V cho 2 và 3 cell lipo, và 0.8V/cell cho pin Ni-Mh/NiCd
- Bắt đầu an toàn, nó sẽ không khởi động khi ga ở vị trí sai (khác vị trí min) - Nhiệt độ giới hạn: ESC sẽ ngừng làm việc khi nhiệt độ bề mặt hơn 90 ℃ - Tín hiệu trễ: ESC sẽ dừng lại khi bị mất tín hiệu điều khiển trong hơn 1 s
Servo
Động cơ servo được thiết kế như hệ thống hồi tiếp vòng kín, tín hiệu ra của động cơ (vận tốc, vị trí ) được nối với một mạch điều khiển thông qua một cơ cấu hồi tiếp. Mạch điều khiển sẽ chỉnh sửa những sai lệch (nếu có) để động cơ quay đến vị trí mong muốn một cách chính xác với thời gian ngắn nhất. Góc quay của động cơ servo (gọi tắt là servo) có giới hạn, phần lớn servo có thể quay được 1800 hay gần 1800. Góc quay của servo được xác định dựa vào tham chiếu đến độ rộng xung (PWM) được đưa vào mạch điều khiển. Xung PWM có tần số khoảng 30Hz-60Hz (thông thường 50Hz) và độ rộng xung từ 1ms-2ms tương ứng với góc quay của servo là 00-1800, chuyển động của servo tỉ lệ với độ rộng xung của tín hiệu PWM.
Hình 3.10: Độ rộng xung của tín hiệu PWM và góc quay của động cơ servo Nếu điều khiển servo quay vượt quá giới hạn cơ học của nó, trục của động cơ sẽ đụng các vật cản bên trong dẫn đến bánh răng bị mài mòn, bị rơ hay phá hủy luôn động cơ. Các thông số cơ bản của servo: nguồn cung cấp, giới hạn góc quay, moment xoắn,..Thành phần cấu tạo cơ bản của servo bao gồm: động cơ, hệ thống bánh răng giảm tốc, mạch điều khiển,..
Nhóm sử dụng động cơ servo Towerpro 9g SG90 Sub Micro với thông số như sau:
- Điện thế hoạt động: 4V-6V - Khối lượng: 9gr
- Moment xoắn 1.5kg.cm ở điện áp 4.8V - Tốc độ quay (4.8V, không tải): 0.12s/600