Привет, коллеги!
Занялись мы с братом как-то сборкой квадрокоптера. Ну и в какой-то момент дошли до подключения регуляторов к батарее. Сначала спаяли веник из разъёмов и проводов типа вот такого. И до того он у нас получился страшный, что смотреть на него без содрогания я не мог. Решено было собрать плату питания на стандартные стойки, примерно вот такую , но с одним небольшим дополнением. Нам показалось неправильным то, что когда подключаешь батарею, включается весь квадр. Батарея и разъёмы были снизу, а заправлять провода, на включенной машинке, мы посчитали небезопасным и неудобным. Поэтому на плате питания мы решили организовать выключатель. Придумка оказалась удачной. Вот решил поделиться разработкой. Там, глядишь, и китайцы освоят.
Занялись мы с братом как-то сборкой квадрокоптера. Ну и в какой-то момент дошли до подключения регуляторов к батарее. Сначала спаяли веник из разъёмов и проводов типа вот такого. И до того он у нас получился страшный, что смотреть на него без содрогания я не мог. Решено было собрать плату питания на стандартные стойки, примерно вот такую , но с одним небольшим дополнением. Нам показалось неправильным то, что когда подключаешь батарею, включается весь квадр. Батарея и разъёмы были снизу, а заправлять провода, на включенной машинке, мы посчитали небезопасным и неудобным. Поэтому на плате питания мы решили организовать выключатель. Придумка оказалась удачной. Вот решил поделиться разработкой. Там, глядишь, и китайцы освоят.
Что нам понадобится:
1. Гетинакс или текстолит толщиной 2 мм ( мы взяли фольгированный и смыли фольгу).
2. Текстолит 1мм.
3. Листовая латунь или медь - 0,5 мм.
4. Листовой фторопласт - 0,5 мм.
5. XT60 разъёмы (мама) можно использовать Т-разъёмы (мама), но первые мне нравятся больше.
6. разъемы HXT 4мм
7. Медный болт с резьбой М8, с тонким гройвером и узкой (4мм толщины) гайкой на 13. (Я использовал контакт из втягивающего реле стартера ВАЗа. В любом магазине автозапчастей найдете, стоят недорого, продаются парами.)
8. Латунный, бронзовый, или медный пруток D-25 мм, для контактной гайки.
9. Провода красный AWG10 и чёрный AWG10. Можете использовать отечественный ПГР 1х6. Я использовал ПуГВ 1х6 мне хватило, но виниловая изоляция здесь не очень подходит. Дальше расскажу почему.
10. Пара тонких кабельных стяжек.
11. Светодиод с подтягивающим резистором по желанию.
Итак начнем.
1. Вырезаем из гетинакса квадратик 50х50. Сверлим монтажные отверстия (3,2мм), центральное отверстие (8мм) , вырезаем гнезда под разъемы.
2. Вырезаем верхнюю и нижнюю шайбы (их задача - поднять металлические части центрального контакта выше уровня шин и придание конструкции необходимой механической прочности).
3. Вырезаем фторопластовую прокладку. Снизу между центральным контактом и отрицательной шиной расстояния минимальны, по этому лучше их изолировать друг от друга этой прокладкой. Ну мало-ли какая железяка попадет.
4. Вырезаем из латуни, согласно чертежей, плюсовую и минусовую шины. Контактные площадки можно сразу залудить. Лепесток минусовой шины отгибаем на 90°.
5. Для проверки собираем получившийся девайс. Расстояние между контактами разъёмов около 3 мм, шины прижимаются к плате довольно плотно. Устанавливаем центральный болт с гетинаксовыми шайбами. Подгоняем, собираем. Собрали? Отлично, сейчас самое время замерить расстояние от плюсовой шины до верхнего среза гайки, при необходимости скорректировать эскиз контактной гайки. Разбираем.
6. Заказываем токарю, или точим самостоятельно контактную гайку. Лучше всего из латуни или бронзы, но медь тоже подойдет. На внешней поверхности нужно накатать насечки. Откручивать потом будете пальцами, гладкую гайку плохо хватать, скользит.
7. От контакта втягивающего реле отрезаем лишнее. Вырезаем желобок под провод. Место пайки провода желательно сразу залудить. Если контактную гайку уже выточили, то можно померить и отрезать лишнюю длину.
Теперь небольшое лирическое отступление.
О проводах , их нагреве и допустимом токе.
Что есть сферический провод в вакууме ? В идеале, это абсолютно гибкий стержень с определенной площадью поперечного сечения. От материала стержня и площади поперечного сечения зависит сопротивление или проводимость единицы длины провода.
Лучшей проводимостью в порядке убывания являются серебро, медь, золото, алюминий и т.д. Проводимость меди меньше чем на 5% хуже серебра ,а цена на пару порядков выше, в общем применять серебро в проводах смысла нет, медь наше всё.
Гораздо эффективней улучшать проводимость увеличением сечения проводника. У нас на Родине, с метрической системой измерений, принят следующий ряд номинальных сечений проводов: 1; 1,2; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10 мм2. У буржуинов, с имперской системой измерений, приняты калибры проводов . Еретический способ на мой взгляд, ну да нам даже лучше, переведем в метрическую систему и будем юзать обычным способом.
AGW 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7
мм2 0,823 1,04 1,31 1,65 2,08 2,62 3,31 4,17 5,26 6,63 8,38 10,5
На протекание тока через сопротивление, согласно закона товарища Ома (Р= I?R), затрачивается мощность. Так как энергия и вещество просто так не исчезают, то эта энергия преобразуется в тепло. То есть при протекании тока проводники нагреваются, причем количество выделяемой теплоты пропорционально сопротивлению и квадрату тока.
Проводники не только нагреваются, но и остывают. Причем одновременно. Непонятно? Объясняю. При протекании тока часть энергии преобразуется в тепло. Тепло предается в окружающую среду. Это два разных, взаимосвязанных, но разных процесса. Теплопередача происходит от более горячего тела к менее горячему. Посредством теплопроводности, конвекции и излучения. И конечно же, количество передаваемой теплоты зависит от разности температур между телом и окружающей средой. Так вот, количество отданной в среду теплоты равно количеству теплоты выделенной в проводнике в процессе протекания тока. Это равенство определяет температуру проводника. То есть температура проводника - это температура, при которой количество передаваемого в окружающую среду тепла равно теплу выделяемому в процессе протекания тока.
Кроме самого проводника в проводе имеется и изоляция. Она изготавливается из разных материалов, и, конечно же, эти материалы придают проводу определенные характеристики. Одна из важнейших – допустимый ток провода. Допустимый ток - это максимальный ток при котором проводник, в среде температурой 20°, нагревается до температуры, при которой изоляция гарантированно сохраняет свои изоляционные и механические характеристики. Для винила это 70°, сшитого полиэтилена 90°, силикона (по-русски - кремнийорганической резины) 200°, фторопласта 220°.
Обратите внимание на представленный график.
Это график показывает зависимость количества выделяемого тепла при протекании тока в проводниках различного сечения. Будем считать, что все провода имеют силиконовую изоляцию, а красная линия отмечает допустимый ток. Обратите внимание на жёлтую линию. Она указывает что при токе 140А провод AGW10 выделяет 7 у.е. тепла и нагрелся до 200°С, а повод 6 мм2 «чувствует» себя гораздо лучше выделяя 6 у.е. тепла, дела у AGW8 при тех же условиях гораздо лучше - всего 4 у.е. и температура в 2 раза ниже.
Сопротивление имеют все элементы сети, провода, контакты, соединения, аккумуляторы, моторы. Сопротивление некоторых элементов мы изменить не в силах (аккумуляторы, моторы, регуляторы) , но там где возможно необходимо стараться «унизить» сопротивление до минимально возможного уровня. Это относится к длине и сечению проводов, качеству пайки контактов и преходному сопротивлению втычных и иных сборных контактов.
Так как я заявил пропускную способность целых 120 ампер (а это на трех банках 1400 ватт), то я же принимаю решение что , что снимать эту мощность с одной батареи нерационально и коптер будет запитан от двух батарей параллельно. А следовательно у него будет два шлейфа к батареям.
8. Снимаем изоляцию с чёрного провода(на чертеже указан синим, в Rino черный, белый и серый почти неразличимы). Провод необходимо облудить. Отгибаем лепесток отрицательной шины, вставляем провод, загибаем лепесток до конца. Необходимо проследить, чтобы осталось достаточно места для монтажа разъёмов на плате. Для облегчения пайки в лепестке надо сделать 1-2 отверстия. Припаиваем провод. Лишний припой в месте монтажа разъёмов убираем надфилем.
9. Собираем плату, устанавливаем центральный болт с шайбами, шины и разъёмы. Аккуратно все позиционируем и прихватываем разъёмы паяльником. Когда будете прихватывать и паять разъемы, в них нужно вставить «папы» (изображены чёрными). Если этого не сделать, то во время пайки они могут перекоситься и потом один «папа» будет мешать другому.
10. Разбираем центральный контакт, снимаем гетинаксовые шайбы. Пропаиваем разъёмы. Обязательно прозвоните плату после пайки на целостность изоляции. Может пролиться дорожка из олова, прогореть гетинакс (если перегреть), так же может коротить по флюсу (например, по кислоте). Проверка обязательна.
11. Снимаем изоляцию с красного провода, лудим провод, припаиваем к центральному болту.
12. Гибкие провода, пайка и вибрация плохо сочетаются. Если провод двигается, то в месте пайки проволочки по одной отламываются. Этого можно избежать зафиксировав провод рядом с пайкой. Собираем плату. Устанавливаем на ней стойки, располагаем провода так, чтобы они ничего не задевали, и отмечаем место установки кабельных стяжек. Сверлим отверстия под стяжки (лучше всего проточить бормашинкой).
13. Проводим окончательную сборку. Ставим фторопластовую прокладку, гройвер, затягиваем стальную гайку.
Гройвер нужно ставить в обязательном порядке. Линейное расширение у гетинакса, фторопласта и меди разное, он будет компенсировать эту разность при остывании/нагревании.
14. Фиксируем провода стяжками.
15. Монтируем разъёмы батареи.
16. Для удобства советую установить индикатор питания (контрольку) - светодиод с резистором (если не видно индикатор на плате управления). Прикручиваем контактную гайку.
Плата устанавливается на стандартные стойки, выше или ниже плату управления контактной гайкой наружу. Для включения/отключения дрона, нужно закрутить до упора или открутить на пару оборотов контактную гайку. При необходимости контактную гайку можно скрутить и убрать, тогда посторонним (например, детям) запустить его будет не так просто.
Использовать плату можно на квадро-, гекса- или оптокоптере. На 6-ти баночных батареях она позволяет пропустить почти 3 кВт мощности.
Если Вы собираетесь использовать две батареи, то необходимо соблюдать следующие правила:
1. Пара батарей должна быть одинаковой (одинаковая ёмкость, количество банок, производитель, дата изготовления).
2. Пару батарей лучше всего использовать только при работе в параллели.
3. Зарядка батарей перед использованием должна быть одинакова, заряжать батареи лучше всего последовательно (одновременно) или с минимальным промежутком времени (одну за другой).
4. Батареи, соединённые в параллель, хранить нельзя. Соединять батареи в параллель необходимо непосредственно перед использованием.
Спасибо за внимание. С удовольствием отвечу на вопросы.
1. Гетинакс или текстолит толщиной 2 мм ( мы взяли фольгированный и смыли фольгу).
2. Текстолит 1мм.
3. Листовая латунь или медь - 0,5 мм.
4. Листовой фторопласт - 0,5 мм.
5. XT60 разъёмы (мама) можно использовать Т-разъёмы (мама), но первые мне нравятся больше.
6. разъемы HXT 4мм
7. Медный болт с резьбой М8, с тонким гройвером и узкой (4мм толщины) гайкой на 13. (Я использовал контакт из втягивающего реле стартера ВАЗа. В любом магазине автозапчастей найдете, стоят недорого, продаются парами.)
8. Латунный, бронзовый, или медный пруток D-25 мм, для контактной гайки.
9. Провода красный AWG10 и чёрный AWG10. Можете использовать отечественный ПГР 1х6. Я использовал ПуГВ 1х6 мне хватило, но виниловая изоляция здесь не очень подходит. Дальше расскажу почему.
10. Пара тонких кабельных стяжек.
11. Светодиод с подтягивающим резистором по желанию.
Итак начнем.
1. Вырезаем из гетинакса квадратик 50х50. Сверлим монтажные отверстия (3,2мм), центральное отверстие (8мм) , вырезаем гнезда под разъемы.
2. Вырезаем верхнюю и нижнюю шайбы (их задача - поднять металлические части центрального контакта выше уровня шин и придание конструкции необходимой механической прочности).
3. Вырезаем фторопластовую прокладку. Снизу между центральным контактом и отрицательной шиной расстояния минимальны, по этому лучше их изолировать друг от друга этой прокладкой. Ну мало-ли какая железяка попадет.
4. Вырезаем из латуни, согласно чертежей, плюсовую и минусовую шины. Контактные площадки можно сразу залудить. Лепесток минусовой шины отгибаем на 90°.
5. Для проверки собираем получившийся девайс. Расстояние между контактами разъёмов около 3 мм, шины прижимаются к плате довольно плотно. Устанавливаем центральный болт с гетинаксовыми шайбами. Подгоняем, собираем. Собрали? Отлично, сейчас самое время замерить расстояние от плюсовой шины до верхнего среза гайки, при необходимости скорректировать эскиз контактной гайки. Разбираем.
6. Заказываем токарю, или точим самостоятельно контактную гайку. Лучше всего из латуни или бронзы, но медь тоже подойдет. На внешней поверхности нужно накатать насечки. Откручивать потом будете пальцами, гладкую гайку плохо хватать, скользит.
7. От контакта втягивающего реле отрезаем лишнее. Вырезаем желобок под провод. Место пайки провода желательно сразу залудить. Если контактную гайку уже выточили, то можно померить и отрезать лишнюю длину.
Теперь небольшое лирическое отступление.
О проводах , их нагреве и допустимом токе.
Что есть сферический провод в вакууме ? В идеале, это абсолютно гибкий стержень с определенной площадью поперечного сечения. От материала стержня и площади поперечного сечения зависит сопротивление или проводимость единицы длины провода.
Лучшей проводимостью в порядке убывания являются серебро, медь, золото, алюминий и т.д. Проводимость меди меньше чем на 5% хуже серебра ,а цена на пару порядков выше, в общем применять серебро в проводах смысла нет, медь наше всё.
Гораздо эффективней улучшать проводимость увеличением сечения проводника. У нас на Родине, с метрической системой измерений, принят следующий ряд номинальных сечений проводов: 1; 1,2; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10 мм2. У буржуинов, с имперской системой измерений, приняты калибры проводов . Еретический способ на мой взгляд, ну да нам даже лучше, переведем в метрическую систему и будем юзать обычным способом.
AGW 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7
мм2 0,823 1,04 1,31 1,65 2,08 2,62 3,31 4,17 5,26 6,63 8,38 10,5
На протекание тока через сопротивление, согласно закона товарища Ома (Р= I?R), затрачивается мощность. Так как энергия и вещество просто так не исчезают, то эта энергия преобразуется в тепло. То есть при протекании тока проводники нагреваются, причем количество выделяемой теплоты пропорционально сопротивлению и квадрату тока.
Проводники не только нагреваются, но и остывают. Причем одновременно. Непонятно? Объясняю. При протекании тока часть энергии преобразуется в тепло. Тепло предается в окружающую среду. Это два разных, взаимосвязанных, но разных процесса. Теплопередача происходит от более горячего тела к менее горячему. Посредством теплопроводности, конвекции и излучения. И конечно же, количество передаваемой теплоты зависит от разности температур между телом и окружающей средой. Так вот, количество отданной в среду теплоты равно количеству теплоты выделенной в проводнике в процессе протекания тока. Это равенство определяет температуру проводника. То есть температура проводника - это температура, при которой количество передаваемого в окружающую среду тепла равно теплу выделяемому в процессе протекания тока.
Кроме самого проводника в проводе имеется и изоляция. Она изготавливается из разных материалов, и, конечно же, эти материалы придают проводу определенные характеристики. Одна из важнейших – допустимый ток провода. Допустимый ток - это максимальный ток при котором проводник, в среде температурой 20°, нагревается до температуры, при которой изоляция гарантированно сохраняет свои изоляционные и механические характеристики. Для винила это 70°, сшитого полиэтилена 90°, силикона (по-русски - кремнийорганической резины) 200°, фторопласта 220°.
Обратите внимание на представленный график.
Это график показывает зависимость количества выделяемого тепла при протекании тока в проводниках различного сечения. Будем считать, что все провода имеют силиконовую изоляцию, а красная линия отмечает допустимый ток. Обратите внимание на жёлтую линию. Она указывает что при токе 140А провод AGW10 выделяет 7 у.е. тепла и нагрелся до 200°С, а повод 6 мм2 «чувствует» себя гораздо лучше выделяя 6 у.е. тепла, дела у AGW8 при тех же условиях гораздо лучше - всего 4 у.е. и температура в 2 раза ниже.
Сопротивление имеют все элементы сети, провода, контакты, соединения, аккумуляторы, моторы. Сопротивление некоторых элементов мы изменить не в силах (аккумуляторы, моторы, регуляторы) , но там где возможно необходимо стараться «унизить» сопротивление до минимально возможного уровня. Это относится к длине и сечению проводов, качеству пайки контактов и преходному сопротивлению втычных и иных сборных контактов.
Так как я заявил пропускную способность целых 120 ампер (а это на трех банках 1400 ватт), то я же принимаю решение что , что снимать эту мощность с одной батареи нерационально и коптер будет запитан от двух батарей параллельно. А следовательно у него будет два шлейфа к батареям.
8. Снимаем изоляцию с чёрного провода(на чертеже указан синим, в Rino черный, белый и серый почти неразличимы). Провод необходимо облудить. Отгибаем лепесток отрицательной шины, вставляем провод, загибаем лепесток до конца. Необходимо проследить, чтобы осталось достаточно места для монтажа разъёмов на плате. Для облегчения пайки в лепестке надо сделать 1-2 отверстия. Припаиваем провод. Лишний припой в месте монтажа разъёмов убираем надфилем.
9. Собираем плату, устанавливаем центральный болт с шайбами, шины и разъёмы. Аккуратно все позиционируем и прихватываем разъёмы паяльником. Когда будете прихватывать и паять разъемы, в них нужно вставить «папы» (изображены чёрными). Если этого не сделать, то во время пайки они могут перекоситься и потом один «папа» будет мешать другому.
10. Разбираем центральный контакт, снимаем гетинаксовые шайбы. Пропаиваем разъёмы. Обязательно прозвоните плату после пайки на целостность изоляции. Может пролиться дорожка из олова, прогореть гетинакс (если перегреть), так же может коротить по флюсу (например, по кислоте). Проверка обязательна.
11. Снимаем изоляцию с красного провода, лудим провод, припаиваем к центральному болту.
12. Гибкие провода, пайка и вибрация плохо сочетаются. Если провод двигается, то в месте пайки проволочки по одной отламываются. Этого можно избежать зафиксировав провод рядом с пайкой. Собираем плату. Устанавливаем на ней стойки, располагаем провода так, чтобы они ничего не задевали, и отмечаем место установки кабельных стяжек. Сверлим отверстия под стяжки (лучше всего проточить бормашинкой).
13. Проводим окончательную сборку. Ставим фторопластовую прокладку, гройвер, затягиваем стальную гайку.
Гройвер нужно ставить в обязательном порядке. Линейное расширение у гетинакса, фторопласта и меди разное, он будет компенсировать эту разность при остывании/нагревании.
14. Фиксируем провода стяжками.
15. Монтируем разъёмы батареи.
16. Для удобства советую установить индикатор питания (контрольку) - светодиод с резистором (если не видно индикатор на плате управления). Прикручиваем контактную гайку.
Плата устанавливается на стандартные стойки, выше или ниже плату управления контактной гайкой наружу. Для включения/отключения дрона, нужно закрутить до упора или открутить на пару оборотов контактную гайку. При необходимости контактную гайку можно скрутить и убрать, тогда посторонним (например, детям) запустить его будет не так просто.
Использовать плату можно на квадро-, гекса- или оптокоптере. На 6-ти баночных батареях она позволяет пропустить почти 3 кВт мощности.
Если Вы собираетесь использовать две батареи, то необходимо соблюдать следующие правила:
1. Пара батарей должна быть одинаковой (одинаковая ёмкость, количество банок, производитель, дата изготовления).
2. Пару батарей лучше всего использовать только при работе в параллели.
3. Зарядка батарей перед использованием должна быть одинакова, заряжать батареи лучше всего последовательно (одновременно) или с минимальным промежутком времени (одну за другой).
4. Батареи, соединённые в параллель, хранить нельзя. Соединять батареи в параллель необходимо непосредственно перед использованием.
Спасибо за внимание. С удовольствием отвечу на вопросы.
Ну, я думаю, у них ещё всё впереди!
1. Вы гайку закручиваете с моментом 100 гМ она давит на поверхность 5 кг - развибрируй её.
2. Если гайку точить и нарезать в станке разом она будет отцентрована - ЦТ по центру - ей нечем создать крутящий момент при вибрации.
3. У вас на дроне мозги от вибрации не кипят, побщето они очень этого не любят. Потому вибрацию целенаправлено снижают.
4. я так понимаю разболтаться гайка может только при работе дрона, то есть когда по ней течет ток, тостоянный. Есть такая дуга знаете. Потушить её проблематично. Так что при нарушении контакта он скорее приварится/прикипит чем разомкнется.
1. Входящее питание - 2-6s.
2. "Сквозное" питание - по входному с акка - большие, мощные площадки для подпайки
3. ВЕС на 12 вольт
4. ВЕС на 5 вольт
5. Наличие электронного ключа на BTS 555
6. Наличие датчика тока и напряжения (выход сенсора не более 5 вольт). Ключевое слово Allegro
Если всё это будет иметь ещё к тому же низкие пульсации на выходе с ВЕСов, большие площадки для запайки "сквозного" питания, маленькие габариты, да ещё к тому же не будет давать большие наводки ЭМИ - народ вам по-настоящему скажет спасибо.
Летайте на своей гайке сколько хотите. Вы сделали некоторое решение, оно вас устраивает, критику и предложения вы не воспринимаете - думаю на этом обсуждение вашего трёхмерного моделирования болта можно закончить.
Успехов вам в ваших начинаниях.
Вот видишь, озаботился, наваял. Теперь импульсные помехи вылавливаешь. А мне нужно было комутировать силовую цепь до и после. Не более. Я справился вот таким образом.
P.S. В чем рисовали то, не в МАКсе? Почему столько лишних видимых ребер?
И еще.
" 2. Пару батарей лучше всего использовать только при работе в параллели."
Батареи всю жизнь не рекомендовали параллелить. Элементы да, а батареи - нет. Но это совсем другая история. )))
(например обесточив "мозги") - можно снять оперток, можно отключить электроустановку. Иногда достаточно первого. Мне больше нравится обесточить дрон полностью.
Рисовал в носороге(риносерос). Сетку не отключал с ней лучше видно. Может конечно можно как-то свет выставить, но я это не умею. Простите.
Батареи всю жизнь не рекомендовали параллелить. Элементы да, а батареи - нет. Но это совсем другая история. ))) ну тут если они на одну нагрузку работают без проблем, а если уже разрядились да еще неравномерно тогда уравнительные токи потекут, с перекосами напряжения, недалеко до КРЯ.