оказался очень популярным среди читателей этого блога, но он не содержит практических указаний о том, как именно выбрать двигатель (мотор) квадрокоптера. Поэтому, я решил написать эту статью для тех, кто выбирает раму и двигатели на квадрокоптер, но не уверены, в правильности своего выбора. Все изложенное ниже основано на личном опыте, информации с других сайтов, и не претендует на то, чтобы быть абсолютной истиной. Также я не буду пытаться оценивать моторы и рамы с точки зрения их качества и предлагать какие-то бренды или модели как лучшие. Статья будет только о параметрах и об их влиянии на выбор.

Начнем с рамы (frame). Почему важен выбор рамы для выбора двигателя? Рама определяет две основные характеристики квадрокоптера — вес и размер. А это, в свою очередь, влияет на выбор пропеллеров и двигателей. Поэтому мы и начнем с рамы.

Собственно, рамы (с точки зрения размера) бывают маленькими, средними и большими. Конечно же, у них есть куча других характеристик, но мы будем подробно останавливаться на основных, которые влияют на выбор двигателей. И так, вы собрались строить:

• Гоночный квадрокоптер
• Простенький квадрокоптер среднего размера
• Большой квадрокоптер для профессионального фото и видео

Гоночные квадрокоптеры, несмотря на страшное слово «гоночный», самые простые и недорогие (есть исключения). Почему так? Потому, что набор комплектующих и «наворотов» минимален. Основная цель — получить аппарат как-можно с меньшим весом. Это сделает его маневренным и быстрым.

До недавнего времени, стандартом гоночного FPV квадрокоптера был размер 250 мм. Сейчас появились модели 210 и даже 160мм. Чем меньше квадрокоптер, тем легче и маневренее он будет. Но очень маленькие модели сложно собирать и «впихивать» в них минимальный набор комплектующих: камера, контроллер полета, плата питания, видеопередатчик, антенна, радиоприемник, и конечно же — батарея. У меня есть опыт постройки 210мм гоночного квадрокоптера, и мне кажется, с рамой размером 250 работать намного проще.

Рама гоночного квадрокоптера должна быть карбоновая (Carbon Fiber). Можно, конечно, взять раму из всякого рода пластмасс (Composite), и даже из стекловолокна (Glass Fiber, Fiberglass), но тогда вам нельзя будет ударять такой аппарат о землю. А это, поверьте мне, вы будете делать очень часто. В отличие от больших и средних аппаратов, которые совсем не желательно ронять, и которые при падениях что-то все-таки да ломают, гоночные квадрокоптеры должны выдерживать удары о землю и другие предметы, т.к. для них это обычное дело. Качественные рамы можно купить от $15 и до $100 и больше. При чем, эта 15 долларовая рама очень хорошая, на мой взгляд. Для гоночных квадрокоптеров обычно используются пропеллеры размером 5-6 дюймов. Среднее время полета гоночных квадрокпотеров — 5-10 минут. Нормальный вес гоночного квадрокоптера — 400-500 грамм. Батарея 1200-1500 мА*ч.

Квадрокоптеры средних размеров (300-500мм) уже не используются для гонок, поэтому требования к раме не такие жесткие. Вы можете взять пластмассовую раму, карбоновую, или даже изготовить ее самостоятельно из дерева или металла. На что следуюет все-таки обратить внимание — это вес. Эта характеристика уже не такая критичная как в случае с гоночными аппаратами, но все же лишние 200-300 грамм сильно скажутся на полетном времени в итоге. Карбоновые рамы предпочтительнее из-за веса и прочности, но если вы строите бюджетный вариант, то подойдет и хорошая пластмассовая. На квадрокоптер среднего размера тоже прекрасно устанавливается подвес для камеры, и на нем можно летать по FPV. Но все же квадрокоптер среднего размера — это некий компромисс между стоимостью и качеством. Я бы рассматривал его как платформу для обучения и экспериментов.

Для квадрокоптеров средних размеров обычно используются пропеллеры размером 8-11 дюймов. Среднее время полета — 8-15 минут. Нормальный вес — 900-1500 грамм. Батарея 3000-5000 мА*ч

Большие и мощные квадро- гекса- и даже окто- коптеры (от 650 мм) для фото и видеосъемки, способные улететь далеко и вернуться, обычно «напичканы» дорогой электроникой, несут дорогую камеру и большую (дорогую) батарею. Они имеют большой вес и не так ограничены в возможностях. Строить аппарат с дорогой электроникой суммарной стоимостью под $1000 и при этом съекономить на раме — выглядит не очень разумно. Поэтому, рама должна быть прочной, легкой и карбоновой 🙂 Также, такая рама может иметь складные ноги и руки, что позволяет легко транспортировать квадрокоптер к месту полета и назад, а также поднимать (складывать) ноги во время полета, чтобы не попадать в поле зрения камеры.

На квадрокоптеры такого размера ставят пропеллеры от 15 дюймов и большие мощные двигатели с маленьким KV рейтингом. Вес такого аппарата может достигать 2.5 кг и больше, а время полета начинается обычно с 15 минут. Среднее время полета — 20-25 минут. Хотя в интернете встречаются примеры конфигураций, которые летают 50 и даже 60 минут. Эти аппараты очень дорогие, и имеют, как правило, больше 4 моторов, часто 6 и даже 8. Такие мультикоптеры очень стабильны в полете, что не маловажно для фото и видео съемки. Батареи очень часто имеют больше 3 ячеек (часто 6) и емкость от 8000 мА*ч

Все типы рам могут иметь встроенную плату питания или распределения электроенергии (PCB, PDB). Тогда вам не нужно покупать отдельеую плату и меньше проводов будет торчать наружу. Обзор таких плат выходит за рамки этой статьи.

Итак, если вы определились квадрокоптер какого размера и типа вы будете строить, самое время перейти к выбору двигателей для него, как самой важной части оборудования. Но об этом мы поговорим во второй части. Stay tuned.

И так, двигатель, или по-другому — мотор.

Как видно из картинки ниже, двигатели могут быть самых разных размеров и иметь разный внешний вид и цвет. Хотя есть и общая черта, которая их объединяет — цилиндрическая форма.

Когда мы говорим о двигателях для летающих моделей, мы, как правило, имеем в виду бесколлекторные (бесщёточные) моторы. Эти моторы очень похожи на обычные. У них тоже есть магниты и обмотки, но нет щеток, для передачи тока к от контактов двигателя к обмоткам. Именно поэтому, они и называются бесщеточными (brushless). Можно считать эти моторы трехфазными. Напряжение подается на обмотки не непрерывно, как у обычных моторов для постоянного тока, а с определенной частотой. Это и заставляет движущуюся часть мотора вращаться. При чем, такие моторы могут вращаться намного быстрее обычных, и при этом еще и не терять энергию на щетках.

В этой статье мы подробно расскажем о том, как правильно подобрать двигатель для квадрокоптера. Когда вы покупаете готовый квадрокоптер, вопрос двигателя остается практически последним в списке всевозможных характеристик, на которые стоит обратить внимание. А зря! Ведь двигатель – основа всех основ в квадрокоптере, без него невозможен ни запуск, ни, тем более, сам полёт.

Итак, покупая полностью готовый к использованию квадрокоптер, вы не придаёте значения его двигателю, но что если вы собираете беспилотный аппарат самостоятельно? Мы поможем вам сделать выбор «сердца» для вашего дрона.

Итак, первое, с чем стоит определиться, — это то, на чем ваш квадрокоптер будет летать: на электричестве или бензине. 99% современных моделей квадрокоптеров, продаваемых в России, в качестве источника питания используют литий-полимерные аккумуляторы. А вот оставшийся 1% имеет в своей конструкции двигатель внутреннего сгорания – абсолютно такой же, как в автомобилях, только в сотни раз меньше.

Но сегодня мы поговорим о двигателях, работающих на электричестве. В ходе различных разработок и модификаций производители представили миру три наиболее оптимальных типа:

• Коллекторный
• Коллекторный с редуктором
• Бесколлекторный

То, какой из них вы выберете, будет зависеть исключительно от характеристик будущего дрона.

Так, если вы предполагаете построить своими руками квадрокоптер-мини с простым управлением (что-то вроде ), то смело покупайте коллекторный двигатель. Его использование именно на миниатюрных дронах обуславливает его достаточно малый вес, который практически не утяжелит конструкцию. Отсутствие дополнительных утяжелителей очень важно для дронов, так как меньшая масса обеспечивает меньший расход энергии аккумулятора. К тому же он очень дешевый.

К сожалению, у таких двигателей есть и свои минусы: во-первых, они обеспечивают создание крайне малой воздушной тяги, поэтому высоко на таком движке дрон не улетит. А во-вторых, что более важно, он быстро и сильно греется, а, как известно, высокие температуры для всей системы двигателя губительны. Таким образом, будьте готовы к ремонту в любой момент.

Коллекторный двигатель с редуктором так же имеет низкую стоимость и небольшой вес, но способен приводить в действие модели посерьезнее – среди именитых дронов такой вид движка стоит на Parrot ar drone 2.0. Но в отличие от движка без редуктора этот вид сможет обеспечить достаточную тягу, чтобы квадрокоптер поднимался на десятки метров в высоту.

Но он так же греется, а значит, будет требовать частого ремонта и замены либо части деталей, либо всей системы в целом. Особенно часто вам придется сталкиваться с ремонтом шестерней, так как именно в этом моторе они быстро изнашиваются.

Покупка бесколлекторного мотора обойдется вам гораздо дороже, нежели покупка предыдущих видов. В массовом производстве бесколлекторный мотор можно встретить на моделях, чья цена начинается от 20 тысяч. Высокая цена в случае с этим двигателем означает и высокие показатели качества. Во-первых, он износостойкий – при условии дороговизны его запчастей отсутствие необходимости частого ремонта — явный плюс. Во-вторых, он обеспечивает большую тягу для подъема квадрокоптера.

Но есть у него и минусы – большой вес, который смогут поднять коптеры по размерам не менее средних.

При создании коптера одним из важнейших параметров является время автономного полёта. Если вы хотите, что бы ваш коптер летал как можно дольше, моторы и их несущие винты должны работать в оптимальном режиме с максимальным КПД. Для решения данной задачи нами был спроектирован специальный измерительный стенд, речь о котором и пойдет в данной статье.

Мы занимаемся созданием бесколлекторных моторов и недавно у нас был заказ на мотор для квадрокоптера с тягой не менее 2 Кг на каждый винт. До этого мы не делали моторы под воздушный винт и нам был необходим метод измерения и стенд для мотора с винтом.

Прежде чем начать выбирать оптимальный мотор и винт под него, сперва нужно разобраться какие потери возникают в моторах.

Основными источниками потерь в бесколлекторных моторах являются железо статора и его обмотка.

Потери на железе возникают из-за его перемагничивания. Данные потери условно можно считать пропорциональными оборотам мотора и они задают минимальную потребляемую энергию мотора. Так, например, если вы возьмете большой и мощный мотор для маленького коптера с маленьким винтом, то ничего хорошего у вас не получится. Мотор просто будет вращаться вхолостую с нулевым КПД и греть железо в статоре.

Потери в медной проволоке наоборот не зависят от оборотов, а зависят от тока/потребляемой мощности. Данные потери ограничивают максимальную мощность, которую способен выдать мотор не перегревшись.

Вторым важным элементом при выборе мотора является винт. Малые винты обладают более низкими показателями эффективности г/Вт(1 грамм подъёмной силы/1 Ватт потребляемой мощности), но маленькие винты более динамичны и позволяют быстро набрать скорость на гоночных коптерах. Для достижения максимального времени полёта винт должен соответствовать максимально эффективному режиму работы мотора.

Однако если мы захотим подобрать оптимальные комплектующие для своего коптера, то мы столкнемся с большой проблемой при их выборе. Производители дают минимальный набор характеристик для своего товара. По винтам вообще невозможно найти какой либо информации кроме их размера.

Функционал стенда

На данный момент несколько производителей уже представили на рынок свои стенды. Однако их возможности не сильно превосходит функционал кухонных весов. И данные стенды не способны дать всех характеристик при работе мотора.

Нам же от стенда были необходимы следующие параметры: потребляемая мощность, обороты мотора, тяга винта, момент создаваемый винтом, КПД мотора, эффективность мотора, винта.

Исходя из этих параметров мы спроектировали конструкцию стенда и снабдили его всеми необходимыми датчиками.

Для измерения силы тяги и момента были выбраны хорошо распространённые сейчас датчики с тензосопротивлением. Они обладают хорошей жесткостью и высокой точностью измерения и очень удачно подходят по своей конструкции.

Для измерения остальных параметров были выбраны стандартные для этого датчики: полупроводниковое термосопротивление для температуры, акселерометр для замера вибраций, датчик тока на эффекте холла для измерения тока и делитель для напряжения…

Сердцем нашего стенда является микроконтроллер ATMega328 на плате Arduino Nano. Он собирает показания с датчиков, обрабатывает их и выводит на экран. Данный микроконтроллер оптимально подходит для данной задачи. Он обладает минимальной ценой, не привередлив к питанию, стабилен и имеет достаточное количество интерфейсов для данной задачи.

В результате нашей работы был получен стенд со следующими параметрами:

• Питание через BEC модулю контроллера 5-9В, либо через micro USB
• Измерение тяги до 5Кг с точностью +-5г
• Измерение момента до 3Кг/см с точностью +-5г/см
• Измерение напряжения до 30В с точность +-0.2В
• Измерение тока до 30А с точностью +-0.1А
• Измерение КПД с точностью +-2.5%
• Возможность измерения оборотов винта в диапазоне 1000-15000RPM
• Возможность измерения относительных вибраций.(Можно использовать этот параметр для балансировки мотора с винтом путём уменьшения параметра вибраций)
• Измерение температуры мотора (*на данный момент не полностью реализовано в стенде, нами использовался отдельно подключенный датчик)
• Возможность управления педалью “газа” прямо с пульта

Тестирование

Мы испытали наш стенд на распространенном китайском моторе 2212 и на нашем моторе.

Пример испытания на видео

Китайский мотор во всём диапазоне не смог выдать КПД выше 50%, а его эффективность составила около 4-5г/Ватт. Наш же смог показать КПД выше 70%, при этом он работал на минимуме своей мощности(тест был в пике до 500Вт, теоретический максимум 1500Вт), т.к. размер тестируемого винта маловат для него и с большем винтом КПД только возрастёт. Эффективность же у нас получилась 9г/Ватт. Так что даже с учетом гораздо большего веса мотора, даже небольшой коптер с нашим мотором смог бы летать дольше.)

Экономный вариант

Стенд описанный в данной статье является достаточно сложным и предназначен для точной проработки силовых агрегатов дрона. Для случая, когда охото сэкономить и узнать просто тягу мотора, нами был сделан простой, дешевый адаптер способный выполнить данную функцию.

Данный адаптер крепится одним концом к мотору, вторым к бутылке с водой. Бутылка устанавливается на весы. Далее мотор запускается и тяга измеряется по показаниям весов.

Крепление на адаптере сделано универсальным и подходит практически под все распространенные моторы. На втором конце адаптера находится резьба для накручивания на 5ти литровую бутылку.

Двигатель для квадрокоптера – это важнейшая деталь для профессионального моделиста, без которой аппарат не будет работать. Конечно, вместо двигателя применяются электромоторы.

Особого распространения квадрокоптеры с двигателями не получили, но опытные пилоты предпочитают аппарат, оснащенный двигательной системой.

Как разумно подобрать двигатель для квадрокоптера? Несомненно, данную деталь стоит подбирать исходя из характеристик и возможностей летающего аппарата. Использование мотора необходимо только в больших квадрокоптерах, иначе его наличие будет неоправданно и аппарат попросту не будет работать.

Главным правилом является то, что выбирать мотор стоит уже после окончательной сборки квадрокоптера. При планировании присоединять к летающему устройству видеокамеру или иное устройство, стоит учитывать дополнительный вес. Чтобы не перегружать аппарат, необходимо рассчитать тягу, которую можно посмотреть по специальным таблицам. К примеру, если вес аппарата равен 1,5 килограмма, то тяга должна быть в 2 раза больше, то есть быть равной 3 килограммам.

В данном видео рассказывается о моторе для квадрокоптера и принципе его работы, который поможет понять, что вам требуется приобрести для нормальной работы устройства.

Чтобы правильно подобрать двигатель квадрокоптера, стоит тщательно изучить все его характерные свойства. Не менее важную роль играют винты аппарата. Квадрокоптер висит в воздухе за счет нескольких пар несущих винтов, вращающихся в различных направлениях.

Как раз для того, чтобы винты нормально работали, требуется подобрать двигатель на основе параметров своего квадрокоптера. Винты потребляют большую энергию двигателя, и мощность мотора важна при покупке.

Для подбора правильного мотора рекомендуем ознакомиться с различными видеозаписями, где вам подробно расскажут о хороших деталях для квадрокоптера. За счет советов, которые будут давать уже опытные пилоты, можно собрать уникальный квадрокоптер с мощным двигателем.

Зачем нужен мощный двигатель? Во-первых, он позволяет летать аппарату намного быстрее и дольше, совершать определенные маневры. Во-вторых, на квадрокоптер можно повесить дополнительный груз, к примеру, камеру, которая будет снимать материалы при полете на высоте. За счет этого можно сделать качественные снимки.

Следовательно, подбирать двигатель необходимо основываясь на том, какой квадрокоптер вы желаете собрать. Следует подбирать правильную мощность двигателя, иначе аппарат может либо не взлететь, либо вовсе будет неуправляемым. Чтобы избежать этого, необходимо прислушиваться к советам специалистов, и тогда собрать квадрокоптер будет очень просто.

Полёт квадрокоптера невозможен без качественного двигателя. Электропитание должно подаваться в любых условиях (наличие влажности, ветреная погода) для того, чтобы дрон мог нормально пролететь от одной точки к другой, или в чрезвычайной ситуации мог вернуться в точку взлёта. Купить двигатели для квадрокоптеров по оптимальной цене вам предлагает магазин «Quadrone». Сами моторы могут иметь совершенно разные размеры, мощность и цвет. Каждый производитель предусматривает установку изделия в коптеры лишь собственного производства. Единственная универсальная черта для всех двигателей – это цилиндрическая форма, как и в любой другой радиоуправляемой модели.

Типы и производители моторов для коптеров

Существует три основных вида двигателей для коптеров:

Одним из самых распространённых типов является бесколлекторный. Его популярность объясняется просто: низкое энергопотребление благодаря системе. На обмотки таких моторов ток идёт с небольшими перерывами (а именно – по заданной частоте). Подача напряжения позволяет раскручивать двигатель и экономить заряд батареи коптера.

В наличии есть двигатели от следующих производителей:

• Hubsan
• Walkera
• другие компании

Все изделия представлены как для конкретно заданных моделей, так и для целого ряда летательных аппаратов от одной компании. В отличие от более ранних моторов, современные способны достигать КПД до 95 процентов. Также двигатели для квадрокоптеров отличаются небольшим весом, благодаря чему они и способны поднимать грузы вроде камер на себе. Рабочий диапазон температур – от 0 до 40 градусов. Кроме двигателей в наличии есть винты, которые подойдут под конкретную модель коптера.

Приобрести мотор

При необходимости замены мотора обращайтесь к нам. Купить двигатели для квадрокоптеров в Москве вам предлагает интернет-магазин «Quadrone». Все изделия из каталога являются оригинальными, поэтому на них предоставляется гарантия. Доставка осуществляется по всей стране выбранным вами способом. При наличии вопросов пишите и звоните по указанным координатам, с вами свяжутся. Закажите для своего летательного аппарата долговечный мотор, который прослужит вам при съёмках, развлекательных полётах и гонках. Следите за обновлениями каталога, который пополняется новыми предложениями.