Oživení quadcoptéry z HK

[Ticcino]

Ahoj,
pořídil jsem z HK rám, motory, vrtule, regulátory a řídící desku pro quadcopter. Teď to dávám nějak dohromady a narazil jsem v manuálu k desce na jeden paradox, který mi pořád vrtá hlavou.

Viz příloha... je tam obrázek těch čtyřech motorů a směrů otáčení. To je vcelku jasný, proč se dva točí tak a dva obráceně... aby se vyrovnaly reakční momenty.
Ale popojedeme. V bodu 1 se píše... dej výškovku nahoru... zadní motor zrychlí. To je v pořádku (naklonění vpřed). Pak píšou, dej křidýlka vlevo, pravý motor zrychlí (naklopení vlevo). To je taky v pořádku. Nojo, ale pak píšou, dej směrovku vlevo (to by měla být rotace kolem osy, žejo), přední a zadní motor zrychlí. A to mi právě není jasný. Pokud se přední a zadní motory točí vlevo, tak když je zrychlím, tak jakoby rozhodím rovnováhu a koptéra se mi bude točit vpravo.
Ale oni tam píšou, že se to začne točit doleva.

Obdobně pak při testování gyroskopů jsou první dva body (klonění/klopení) jasné. Ale pak píšou, pokud tomu dám vnější impulz CW (ve směru hodinových ručiček), čili vpravo, tak zrychlí přední a zadní motor. Ale to je blbost, ne, když se ty motory točí vlevo? Pak vyvolávají reakci vpravo.

Buďto to mají obráceně nebo jsem něco nepochopil. Co ten obrázek? Není to náhodou pohled "zespoda"? Jako, když to vezmu z letadel, tak směr otáčení se taky říká ze strany pilota - tudíž jako zezadu.

Dík za vysvětlení, co mi uniká.

[Ticcino]

Tak už jsem to asi rozlouskl.
Ty šipky neukazují, na kterou stranu se motor otáčí, ale říkají, jestli tam mám dát pravou nebo levou vrtuli.
Levá vrtule by měla být na motoru 1 a 4. Pravá pak na 2 a 3. Potom se budou při pohledu shora točit motory 1 a 4 vpravo. 2 a 3 potom vlevo. A tudíž to bude fungovat jak píšou v návodu...

[Troll]

Přesně tak. Ty šipky ukazují na kterou stranu se mají otáčet vrtule. Tudíž motory se musí otáčet stejně. . Pokud je to osazeno jinak, jsou potíže protože deska počítá se směrem reakčního momentu. No a když ho otočíme, dějou se věci.

[Ticcino]

:D Přesně tak. Ty šipky ukazují na kterou stranu se mají otáčet vrtule. Tudíž motory se musí otáčet stejně. . Pokud je to osazeno jinak, jsou potíže protože deska počítá se směrem reakčního momentu. No a když ho otočíme, dějou se věci.

No to právě neukazují. Koukal jsem ještě na návod k verzi V1 (tam je jiný procesor, jinak víceméně to samé) a obrázek i povídání je stejné jako na mé verzi V2. Ale v souborech ke stažení u verze V1 je ještě český, volně přeložený návod, doplněný o nějaké postřehy.
A v něm se píše, že motor 1 a 4 osadíme vrtulí protisměrnou. Motor 2 a 3 pak vrtulí klasickou.
Jenže protisměrná (levá, CCW) vrtule se sice točí vlevo, ale z pohledu pilota. Když se budu dívat zepředu (nebo zeshora v případě coptéry), tak se točí vpravo.

Máš pravdu, že deska počítá se směrem reakčního momentu, ale dá se u ní nastavit reverz na gyrech, aby to "počítalo" správně.
Takže já si myslím, že je to ve finále stejně jedno. Jen je potřeba dodržet, aby motory 1,4 a 2,3 se točily na stejnou stranu a samozřejmě byly osazeny takovou vrtulí, aby foukala správným směrem.

No, včera jsem se s tím babral, pájel jsem propojky a nastavoval směry otáčení, reverzoval kanály a gyra, až jsem došel ke zdárnému konci. Na ovládání to reaguje tak jak má a na vnější vlivy (klonění, klopení, otáčení) to reaguje taky tak jak má.
Tak snad to bude v pořádku. Zálet jsem ještě nezkoušel, protože v kuchyni mám málo místa.

[johny107]

To sa mi zda alebo z te pravej vrtule cast chyba??

[bubko]

Nevadí že nemáš HK dosku presne v strede ale posunutú trochu bokom? Okrem toho že fakt chýba kus vrtule

[JirkaA]

Nevadí že nemáš HK dosku presne v strede ale posunutú trochu bokom? Okrem toho že fakt chýba kus vrtule

čemu by to mělo vadit? Gyro snímá změnu úhlové rychlosti a ta bude stejná, ať to umístí kamkoli na modelu.

[bubko]

To práve neviem, preto sa pýtam. Laicky ma napadlo že by to malo byť v ťažisku. Je jasné že uhol náklonu je rovnaký či je to v ťažisku alebo niekde bokom. Len som nevedel či tam nie je zakopaný ešte nejaký pes.

[Ticcino]

Správný postřeh chlapci.
Ano, kus vrtule je uraženej. To byla nehoda.
A deska není uprostřed, protože ještě není přidělaná. Na testování to stačilo takhle.

Jinak, je pravda, že gyroskopy snímají změnu úhlové rychlosti, čili vlastně úhlové zrychlení. Všude stejné ale není. Gyro by mělo být pokud možno v ose otáčení nebo aspoň poblíž.

[JirkaA]

Správný postřeh chlapci.
Ano, kus vrtule je uraženej. To byla nehoda.
A deska není uprostřed, protože ještě není přidělaná. Na testování to stačilo takhle.

Jinak, je pravda, že gyroskopy snímají změnu úhlové rychlosti, čili vlastně úhlové zrychlení. Všude stejné ale není. Gyro by mělo být pokud možno v ose otáčení nebo aspoň poblíž.

Tak si to namaluj nemáš pravdu.

[Troll]

Teoreticky sice může být gyro kdekoli, ale prakticky to jedno není. Za hodně let praxe s vrtulníky jsem zjistil, že čím blíže je gyro k ose otáčení, tím líp funguje. U vrtulníků funguje tím líp, čím je blíž k ose rotoru. Jak je to možné, sám nevím, ale je to tak. Proto bych osobně doporučil dávat senzory pokud možno do středu copteru. I kdyby to ( dle teorie ) nepomohlo, zcela jistě to neuškodí.

[Ticcino]

Správný postřeh chlapci.
Ano, kus vrtule je uraženej. To byla nehoda.
A deska není uprostřed, protože ještě není přidělaná. Na testování to stačilo takhle.

Jinak, je pravda, že gyroskopy snímají změnu úhlové rychlosti, čili vlastně úhlové zrychlení. Všude stejné ale není. Gyro by mělo být pokud možno v ose otáčení nebo aspoň poblíž.

Tak si to namaluj nemáš pravdu.

Jo, máš pravdu. Tedy s tím úhlovým zrychlením každopádně ano. Nechápu, jak jsem mohl napsat takovou věc.
Zřejmě, že jsem stále viděl v hlavě trošku jiný obrázek.
Tadyhle to docela hezky borec kreslí... http://rcmodely.cevaro.sk/index.php?id=87

Já si to teď v hlavě nedokážu dost dobře představit, ale pokud vyjdu z toho, že gyro reaguje na rotační pohyb a nikoliv na translační, pak mi vychází, že pokud bude jedna hmota na jedné straně osy otáčení a druhá na druhé straně od osy, pak bude rozdíl napětí větší nežli když celé gyro a tudíž obě jeho hmoty umístím mimo osu.
Možná, pokud bych gyro umístil velmi daleko (nekonečně daleko) od osy rotace, pak by se při vlastně pohybovalo po přímce a nebylo by schopno rozpoznat, že vlastně rotuje.
Z toho naprosto teoreticky usuzuji, že účinnost gyroskopu se vzdáleností od osy rotace klesá.
A to by vysvětlovalo Trollovo praktické zjištění, že čím blíž dá gyro k ose rotace, tím líp funguje.

Ale netřeba to tady rozpitvávat. Zpátky k mojí quadkoptéře. Desku už mám přidělanou (leží na pružných těsněních a je lehce přichycená šroubky). Ještě trošku řeším akumulátor. Původně jsem chtěl pro co nejnižší hmotnost použít svůj 3S/800mAh, ale on ten chudák má jen 10C a ty motory žerou (budou žrát) v maximu kolem 8A každý (4x 10A regulátory tam mám). To asi není dobrý. Takže přijde na řadu 1600mAh / 30C aku.

[JirkaA]

Možná, pokud bych gyro umístil velmi daleko (nekonečně daleko) od osy rotace, pak by se při vlastně pohybovalo po přímce a nebylo by schopno rozpoznat, že vlastně rotuje.
Z toho naprosto teoreticky usuzuji, že účinnost gyroskopu se vzdáleností od osy rotace klesá.
A to by vysvětlovalo Trollovo praktické zjištění, že čím blíž dá gyro k ose rotace, tím líp funguje.

Ale blbost... malá nápověda: tyčka dlouhá metr se otáčí kolem středu úhlovou rychlostí 360° za sekundu. Tyčka dlouhá taky metr se otáčí tentokrát kolem svého konce úhlovou rychlostí 360° za sekundu.. Která z nich se otočí do původní polohy rychleji?

K Trollovu praktickému zjištění - IMHO příčina může být dvojí - gyrosenzor nemusí být nutně ideální prvek a kromě úhlového zrychlení na něj může v určité míře působit i zrychlení lineární (i když v datasheetech jsem o tom nenašel moc zmínky, našel jsem zmínky o technologiích použitých ve struktuře MEMS senzoru právě pro potlačení lineárního zrychlení), jako druhá příčina může být citlivost gyrosenzoru na vibrace (což IMHO souvisí s citlivostí na lineární zrychlení). U multicopterů je docela logické, že amplituda vibrací od motorů bude nejmenší ve středu rámu.
Každopádně jestli je deska uprostřed rámu nebo kousek vedle je buřt, senzory na desce stejně nejsou uprostřed a centimetry odchylky nebudou hrát měřitelnou ani pozorovatelnou roli.

[Ticcino]

Škoda že nejsi z Liberce, tohle by se parádně probíralo u piva.
K té tvé nápovědě, tyčka bude mít délku 2r. Pokud bude rotovat kolem středu o jednu otočku 360°, pak každý z konců oběhne vzdálenost 2*pi*r. Celkově tedy oba oběhnou 2*2*pi*r.
Pokud bude tyčka rotovat kolem jednoho z konců, pak jeden konec neuběhne nic a druhý 2*pi*2r.
Jestliže se tedy v obou případech otáčejí stejně rychle, pak doběhnou nastejno.

Hluboce jsem se zamyslel a přicházím s další teorií, která zní logicky:

V odkazu, který jsem uváděl je naznačeno, že gyrosenzor reaguje na rotaci a nereaguje na translaci. Ale i při translaci dochází k deformaci pružných elementů a tam bude zakopaný pes. Pokud gyrosenzor umístím do středu otáčení, pak je to ideální případ a gyro funguje. Pokud ho dám mimo osu otáčení, pak při pootočení soustavy dochází nejen k rotaci, ale též k translaci (vztažná soustava spojená s gyrem). Rotaci gyro zpracuje a na translaci nereaguje. Tudíž teoreticky je to stále v pořádku. Rotační složka je stále stejně velká, jak jsme si to už odsouhlasili, bez ohledu na vzdálenost od osy rotace. Translace ale roste úměrně se vzdáleností od osy rotace. Problém ale bude, pokud narazíme na limit pružného elementu. Prostě složka translační bude tak velká, že jeden z pružných členů v gyru dojede "na konec".
Z toho by plynulo, že gyro doopravdy lze umístit mimo osu otáčení, ale pouze v rozumných mezích. Nedokážu říct, jestli jsou to centimetry, ale spíš bych to viděl v řádu několika málo desítek centimetrů.

[Ticcino]

Přidávám pár fotek, jak to mám nyní udělané.
Ochrannou klec jsem chtěl původně udělat z 2,5mm silných skelných tyček. Bohužel nevydržely tak brutální ohyb a na vnější straně popraskala vlákna. Tak jsem to prozatím udělal ze zbytků 0,8mm skelných tyček, co mi zbyly z Blizzarda. Vedou skrz vrchní i spodní desku (tj. není to jen klícka posazená na vrchní překližce). Do budoucna plánuji sehnat nějaké 1,5mm skelné tyčky. (potravinová dóza se mi prostě nelíbí).
Na vršku je to svázané režnou nití a zalité sekunďákem.
Testovací pád z půl metru to přežilo.

Jinak, jedná se o rám z HK, 539mm.
Hmotnost toho, co je na obrázku, čili komplet bez vrtulí a akumulátoru, je 300g rovných.