Bricolaje: Avión RC con energía solar de menos de 50 $: 8 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Por lo general, en el plano RC, los requisitos de potencia varían desde unas pocas decenas de vatios hasta cientos de vatios. Y si hablamos de energía solar, tiene una densidad de potencia (potencia / área) muy baja, típicamente 150 vatios / m2 máx., Que se reduce y varía según la temporada, el tiempo, el clima y la orientación del panel solar. Entonces, al hacer un desafío de avión solar, es posible volar con muy poca energía (un avión tan liviano).

Pero este no es un avión por primera vez debido a dos razones:

1. Como se discutió, este avión debe tener un peso extremadamente bajo con suficiente resistencia (de modo que las células solares no se dañen debido a las cargas voladoras), lo que requiere algo de experiencia.

2. Volar un avión con poca potencia también es difícil y cualquier accidente puede provocar la rotura de un panel solar.

Aún así, vale la pena probar este proyecto. Como resultado, tendrá un avión RC que puede volar todo el día (con suerte) sin cargar.

También puede consultar el video adjunto para obtener detalles similares.

Paso 1: antecedentes

Anteriormente traté de hacer un avión RC que vuele puramente usando energía solar con batería para alimentar su superficie de control, este avión podía volar si las condiciones climáticas son buenas. Este avión tenía una potencia máxima de 24 vatios en condiciones ideales.

Para obtener más detalles, consulte el enlace:

www.instructables.com/id/Solar-RC-Plane-Un…

Este avión tendrá potencia híbrida. El panel solar cargará continuamente la batería y le dará energía al avión. En el momento del requisito de carga máxima (despegue), la batería también proporciona energía junto con la celda solar. También intentaremos mantener su peso por debajo de los 150g.

Paso 2: Material requerido

A continuación se muestra la lista de las piezas principales que se necesitarán para fabricar el avión. También agregué los enlaces para las distintas partes como referencia. Esta no es la misma parte donde compré los componentes.

Célula solar Sunpower c60: 5nos (recomendado para comprar algunos extra) Enlace:

• Motor sin núcleo con hélice tal que empuje a relación de potencia 0.2 Ref:
• Bloque de receptor mínimo con servo incorporado y ESC: he usado el bloque de receptor de wltoys. Enlace:
• Varilla de carbono: diámetro: 1 mm, diámetro: 4 mm
• Hoja Dapron de 5 mm,
• Batería con circuito de protección incorporado 500 mah 1 s (obtenga el circuito de protección por separado si no está presente)

Instrumentos:

• Soldador
• Pistola de silicona
• Pegamento Ca
• Papel de lija
• Cinta transparente
• Cortador de papel
• Hoja de hackshaw

Paso 3: Hacer la sección de ala y cola

Después de recolectar la pieza requerida, se puede comenzar a hacer el plano haciendo el ala. Como es la parte mon de nuestro avión y todas las demás partes se ensamblarán sobre el ala. Este avión tiene una envergadura de 78 cm. Hacer un ala de abajo es el procedimiento que sigo. Sin embargo, también puede utilizar un corte con alambre caliente u otros procedimientos.

• Depende del grosor de la hoja dapron disponible para cortar piezas rectangulares y pegarlas de manera que se pueda dar forma a la superficie aerodinámica.
• Después de pegar, estas secciones junto con pegamento (he usado fevicol SH estándar) tenemos que lijar el material inútil y dejarlo bien liso. La curvatura de la superficie superior del perfil aerodinámico debe ser más baja, de modo que la célula solar deba doblarse al mínimo mientras se adhiere. De lo contrario, existe una buena posibilidad de que las células se rompan.
• Hacer un corte a la mitad del ala, aplicar pegamento caliente y poner varilla de carbono. Esto hará que el ala sea más rígida.

De manera similar, pegue la varilla de carbono para la sección de cola. Y haga timón y elevador usando una hoja de dapron de 5 mm. Las dimensiones del timón y del elevador se toman directamente del pequeño entrenador mediante una prueba de vuelo. Para hacer todas estas partes consulte el dibujo disponible en el enlace.

Paso 4: preparación y montaje de células solares:

Para alimentar nuestro motor, medimos 3,7 voltios y el voltaje más alto de la batería es de 4,2 voltios. Por lo tanto, debemos proporcionar un suministro continuo de 5 voltios. La celda que estamos usando (SunPower c60) da un voltaje de 0.5V con un suministro máximo de 6A. Sin embargo, por el tamaño, nuestro objetivo es que no se puedan acomodar 10 celdas. Entonces cortaremos estas celdas por la mitad y las usaremos. En este caso, cada celda da un voltaje de 0.5 V pero la corriente se reducirá a la mitad a 3A. Conectaremos 10 de estas medias celdas en serie, lo que proporcionará un suministro de 5 voltios y una corriente máxima de 3 amperios.

Para cortar estas células, consulte este video. Como estas células son muy frágiles, el corte es difícil. Una vez que los corte, se puede soldar un cable de cobre a cada uno de ellos de manera que todas las celdas estén en serie. Debe tener cuidado con la polaridad de la media celda, ya que a veces se vuelve confuso. Que el panel solar se puede pegar al ala. He usado pegamento caliente para eso. Utilice una buena cantidad de pegamento termofusible para que no quede ningún espacio entre el viento y la célula solar.

Ahora para proteger la celda solar la he cubierto con cinta transparente. En realidad, es una mala idea hacerlo, pero para protegerlo del polvo y otra contaminación es necesario. También puede utilizar otras técnicas mejores para la encapsulación. Ahora es necesario medir el voltaje de circuito abierto y la corriente de cortocircuito.

Una vez que todo esté bien, podrá continuar con los siguientes pasos. Y el voltaje que se muestra es inferior a 5,5-6 v de lo que podría haber cometido un error al soldar; el error es soldar con la polaridad correcta para hacer una serie.

El plan se puede descargar desde:

Paso 5: Sección de la nariz y superficies de control

El tamaño y la forma de la sección de la nariz dependen en gran medida del tamaño de la batería, el motor y el bloque receptor que vaya a utilizar. Se utiliza una varilla de fibra de carbono para darle resistencia y se ensambla un ladrillo receptor sobre ella.

Como estoy usando un solo motor, se ensambla en la punta del avión. Pero si desea utilizar 2 motores, puede montarlo debajo o encima del ala.

Este plano tiene control de 3 canales. por lo que solo tenemos el timón, el control del elevador junto con el control del motor. Aquí se utiliza una varilla delgada de fibra de carbono (de 1 mm de diámetro) para la transferencia de movimiento. aquí el ladrillo receptor se coloca delante del ala para mantener el CG.

Paso 6: Sistema eléctrico

Como se explicó anteriormente, este avión tiene potencia híbrida. Batería y panel solar conectados en serie. Esto viene con el problema. estamos obteniendo un voltaje de circuito abierto de 6 voltios y la batería tiene el voltaje más alto de 4.2. por lo que la batería puede fallar fácilmente debido a una sobrecarga que es mala.

Voy a usar una batería que tiene un circuito de administración de energía de batería incorporado (algo así como…). este circuito no permite que se sobrecargue ni lo proteja de una descarga profunda. Por lo general, todo el LiPo que se usa en un quadcopter o avión de juguete viene con este tipo de circuito incorporado. sin embargo, cualquier batería de grado Hobby no tiene tal circuito. por lo que debe tener cuidado al seleccionar la batería y si la batería no tiene dicho circuito, se puede comprar por separado y usar con el avión.

Mientras está en funcionamiento, las necesidades de alta corriente son atendidas por la batería, mientras que el suministro continuo de 1-2,5 amperios lo proporciona la celda solar que puede consumirse directamente por avión o puede almacenarse en la batería dependiendo del ajuste del acelerador.

Paso 7: Prueba:

Aquí he realizado dos pruebas en el avión para comprobar el rendimiento global de la carga solar.

1. Funcionamiento continuo hasta que se agote la batería:

El acelerador se ajustó al 100% y el voltaje a través de la batería se monitorea hasta que la batería se vacía. En el video adjunto, puede ver dónde coloqué un avión con 100% de batería con 100% de aceleración y la batería duró alrededor de 22 minutos. eran las 10 de la mañana y, como era invierno, el ángulo solar era de alrededor de 50 grados (máximo). por lo que este rendimiento se mejorará aún más en otros días de la temporada ya que era el momento de la mínima energía solar disponible. Y mientras vuela, el avión no requiere el 100% de aceleración cada vez. Entonces, para saber la contribución exacta de la batería y la celda solar, realicé la siguiente prueba.

2. Monitoreo de la corriente de la batería y la celda solar:

Un amperímetro está conectado a la celda solar para monitorear la entrada de corriente y el voltaje de la celda solar, mientras que otro amperímetro se usa para medir el consumo de corriente del avión. He capturado un video de alrededor de 3 minutos a toda velocidad. A toda velocidad, toma alrededor de 1.3-1.5 amperios de corriente, de los cuales 1.2 amperios son proporcionados por la celda solar.

Hay un solo video que comienza con la prueba 2 y luego con la prueba 1.

Paso 8: Volar

Entonces el avión está listo para volar. pero necesita un toque final para que suceda. El CG del avión debe ajustarse a un típico 25% del ala como punto de partida y se puede ajustar haciendo algunas pruebas de planeo.

Como este avión tiene un empuje muy bajo, ganará altura lentamente y como este avión tiene una carga de ala muy baja, es un poco difícil volar en días ventosos.

Debe tener mucho cuidado al volar para no dejar que se estrelle. ya que puede dañar las células solares del avión. y es muy difícil repararlo. El video de vuelo se puede ver en el video adjunto anteriormente.

Este avión debe mejorarse aún más para una mejor capacidad de carga útil y algo de energía excedente para ejecutar otras cosas (como la cámara FPV).