QUADCOPTER - 5ta Entrega - Primeros Vuelos

QUADCOPTER - 5th Delivery - First Flights

Primeros vuelos, primera catástrofe. No hay mucho que explicar, los videos lo explican todo. Solo decir que la puesta a punto es bastante complicada (de hecho, no la he conseguido). He seguido las indicaciones del blog de Javier Rullán, que han sido de mucha ayuda (incluso el cambio de dirección de los acelerómetros, que no giróscopos), pero no fue suficiente para lograr un vuelo nivelado, y luego de varias pruebas a poca altura, cuando parecía que lo tenía bajo control, me largué a un vuelo con altura y justamente control fue lo que faltó... el quad se giro y cayó como un cascote...

First flights, first catastrophe. There is not too much to explain, the videos are self-explaining everything. Just say that the set-up is much more complicated than expected (in fact, I was not able to do a correct setup). I've tried to follow the indications from Javier Rullán's blog (I promise a new delivery with the translation), I even did the test and invertion in the accelerometers, but it was not enough to get a levelled flight, and after some tests at low altitude and when I thought I was having everyhing under control, I did a flight at a higher level and it was control what I hadn't, and the quad flipped and felt down like a stone...

QUADCOPTER - 4a Entrega - Fotos

QUADCOPTER - 4th Delivery - The Pictures

Editado 07/07/2012: nuevas fotos / Edited 07/07/2012 - New Pictures

No tengo ganas de escribir, así que les dejo las fotos sin mas comentarios. Cualquiera puede entenderlas.

I'm too lazy to write today, so I just put the photos without further comments. Everybody can understand what's going on there.

Mis notas sobre la suspensión del auto - Parte 1

Voy a dejarles en una serie de tandas algunas notas que he posteado en varios foros tratando de aclarar algunas dudas acerca del sistema de amortiguación de un coche.

En este caso paso a hablar del cambio de muelles (espirales, resortes) de serie por los denominados "deportivos" o "rebajados", pero para ello previamente tenemos que introducir los conceptos de muelle y amortiguador, porque les puedo asegurar que hay mucho fanático del mundo motor que no sabe la diferencia entre estos dos elementos importantísimos de la suspensión.

Empezando por el amortiguador, la función de este es, justamente, amortiguar la oscilación del coche generada por el elemento elástico (muelle, espiral, resorte, ballestas, etc). O sea, evitar que el coche se quede "rebotando"... No queremos un coche reboton, queremos un coche que absorba un movimiento vertical y retorne la rueda a su sitio sin tener oscilaciones parásitas.

Esta "ralentización" de las oscilaciones, se logra haciendo que un fluido viscoso pase a través de pequeños orificios que hay en el émbolo (o pistón) del amortiguador. De esta manera, cuando el amortiguador se comprime, el émbolo sube y el fluido que está en la camara superior pasa a la camara inferior a través de estos orificios. Cuanto más pequeños son los orificios, más le cuesta al émbolo avanzar. Este es el funcionamiento básico, mas allá de los aditamentos que podamos encontrar, como sistemas presurizados (con gas) para evitar que se produzcan burbujas en el aceite con el subir y bajar del émbolo, o sistemas que varían el nivel de amortiguación (mal llamado "dureza").

Por lo tanto, y sobre todo, la relación entre MUELLE Y AMORTIGUADOR es PALABRA SANTA. Cada muelle está diseñado con una determinada resistencia (constante elástica), para una frequencia de vibración típica y una masa típica determinadas, y lleva su amortiguador diseñado para absorber la oscilación a dicha frecuencia, con un rango +/- determinado por diseño.

En otras palabras, si cambiamos los muelles/espirales de nuestros autos y dejamos el amortiguador de serie, puede que la cosa no vaya bien, pero también puede que si... y la respuesta a esto dependerá mucho de la marca de muelles que estemos instalando (por su calidad y nivel de ingeniería aplicada) y del tipo de muelle, si es mas destinado a la estética o mas deportivo.

Por poner un ejemplo, los muelles KW o Eibach, que vienen homologados para los amortiguadores de serie, no cambian la frecuencia típica de oscilación ni su factor de elasticidad con respecto de los normales, o dicho en cristiano, no cambian el comfort o dureza de los muelles normales... tan solo reducen la altura... y la diferencia en el andar del coche es casi inapreciable entre estos y los de serie.

Lo que todos deberían saber es que al reducir la altura, también se reduce el recorrido de la suspensión, y muchas veces la gente tiende a pensar que el coche va "mejor agarrado" porque la suspensión tiene menos recorrido (porque el muelle es mas corto), cuando en realidad el coche va igual, solo que ese menor recorrido de suspension hace que sintamos algo diferente. El Centro de Gravedad del vehículo baja, y eso es lo que sentimos.

Y ahora es cuando se debe diferenciar entre un muelle con mucha ingeniería por detrás y destinado a una bajada mas bien estética (como los Eibach Pro-Kit) y cualquier otra cosa, porque allí es donde empiezan los problemas. Si se instala un muelle -4cm con los amortiguadores de serie, bueno, tal vez si el auto no se va a meter en un circuito o si no eres un casi-profesional, nunca te enterarás de la diferencia (que será lo que le ha pasado a muchos conductores) y creerás que funcionan muy bien, pero en realidad no es así, solo que no te estás dando cuenta.

Es mas, son muchos los usuarios que dicen haber roto un amort (o varios) por llevar los de serie con muelles cortos, y me lo creo... me lo creo porque esta gente habrá usado el coche al extremo y no estará llevando un muelle tan corto y tan duro, que el amortiguador de serie no alcanza a "sostener" el muelle y así evitar que este vaya y vuelva mas de la cuenta, por lo que termina realizando un trabajo forzado... pero no por ir aplastado (que también), sino principalmente por estar sometido a un esfuerzo y una frecuencia de trabajo mayor para la que fue diseñado.

En mi caso he probado varias combinaciones: KW + Bilstein B8, KW + muelles de serie, Eibach + Bilstein B8, Vogtland + amorts Vogtland, Vogtland + muelles de serie... y no me queda duda que para un andar normal y comfortable y una bajada puramente estética, tanto KW como Eibach con los muelles de serie son una opción válida para cualquiera que no desee "entrar en circuito"... sin embargo, si queremos notar un verdadero cambio que esté "sintonizado" y "en cooncordancia", debemos irnos a algún kit, como puede ser el Kit de KW, o el mismo kit the Eibach... o alguna suspensión roscada (coilovers) de calidad, como Bilstein... pero ya hablamos de una inversión económica superior.

Finalmente, si no debemos olvidar que si lo que se busca es que el coche "incline menos" en las curvas, uno de los actuantes en la suspensión que regulan este efecto son las barras estabilizadoras, que justamente lo que hacen es "estabilizar" el coche en oscilaciones laterales... cuanto más dura la barra (mayor diámetro de la misma, ya que trabaja a torsión), mayor rigidez y menor inclinación, pero como todo, hay un límite, porque si el coche queda "como una tabla", luego se pierde tracción en las curvas porque la rueda interior se levantará y si el coche no equipa un diferencial autoblocante, el par "se escapará" por esa rueda que estará girando loca en el aire... por eso el tema de estabilizadoras, no es que sea una ciencia oscura, pero lleva mucho tiempo de cálculo, prueba y error para dar con el conjunto adecuado.

Como se puede ver, este es un tema para comentar, que tiene mucho de teoría, pero también mucho de prueba y error.

QUADCOPTER - 3a Entrega - Estimación de autonomía y empuje

QUADCOPTER - 3rd Delivery - Range Estimation & Thrust

AUTONOMIA / RANGE

Un quadcopter es, básicamente, un ladrillo volador... dependiendo de qué pais seas, tal vez un piano volador... Ya te imaginarás lo que puede pasar si en pleno vuelo se te acaba la batería... 

A quadcopter is, basically, a flying brick.. or perhaps a flying piano, depending from where are you originally from... You can imagine what could happen if in the middle of your flight your batteries run out of power...

Así pues, es fundamental hacer una estimación de autonomía, para aterrizar antes de la catástrofe... Y esta estimación es muy fácil de realizar.

Therefore, is extremely important to do a range estimation, to do a safe landing instead of having a catastrophe... and this estimation is quite easy to do.

Lo que haremos es medir la corriente consumida por uno de los motores a plena carga. Con plena carga no solo me refiero a "motor a pleno", sino también con la hélice montada.

What we are going to do is to measure the current with one of the motors full loaded. And with full loaded I'm not referring to "full throtle", but also with the propeller mounted.

Luego multiplicaremos por la cantidad de motores (en mi caso 4), estimaremos un extra de miliamperios para la electrónica, aplicaremos algún factor de seguridad que tenga en cuenta la pérdida de carga de la batería a lo largo de su vida, y dividiremos la corriente total resultante por la capacidad de nuestra batería. Así obtendremos el tiempo que podremos utilizar nuestro quadcopter en el aire de modo seguro.

Then we will multiply the current by the quantity of motors (in my case 4), we will estimate an extra current comsumption for the electronic, we will apply a safety factor in order to take into account the lose of life of the battery and, finally, we will divide the resulting current by the capacity of our battery. In this way we will obtain the time that we can use our quadcopter in a safe way.

Les dejo el ejemplo para mi quad:

The example for my quad:

Datos de la Batería / Battery Data

V = 11.1V

C =  3300 mAh (3,3 Amper x hour)

Consumo del motor / Motor current comsumption

I = 12A 

Consumo motores / Motors current comsumption

Im = 12A x 4 = 48A

Electronica / Electronics curent comsumption

Ielec = 0,5 A

Factor de vida de batería (seguridad) / Battery life factor (safety)

SF = 0,8

Consumo total estimado / Estimated total comsumption

It = (Im + Ielec) / SF

It = 60 A

Autonomía estimada / Estimated range

t = C / It 

t = 0,055 hrs = 3,3 min

Por supuesto que este cálculo es conservativo, ya que durante un vuelo normal no vamos a usar los motores a su máxima potencia todo el tiempo. Lamentablemente de momento no tengo como medir el empuje real producido por motor y hélice, por lo que me es imposible estimar qué potencia será necesaria para mantener el quad en posición recta y nivelada, o estimar una curva de potencia para un vuelo típico. Mi estimación es que probablemente la autonomía sea de entre unos 6 a 10 minutos, sino mas.

Of course that this analysis is conservative, because during a normal flight we are not going to extract the maximum power from the motors at every moment. I'm afraid that by the moment I'm not able to measure the real thrust produced by the propeller, so it's quite hard to estimate how much power will be needed to keep the qued levelled, or to estimate a typical flight power curve.My estimation is that, probably, the range will be around 6 to 10 minutes, or even more.

EMPUJE / THRUST

De acuerdo con la data disponible del motor, la máxima potencia que puede erogar es 255W y tiene una relación velocidad-tension de 1000KV (1000 RPM por cada voltio). Considerando que la corriente necesaria para generar 255W de potencia a 11,1V es 23A (I = P/V) y que durante la prueba que he realizado el motor a máximo empuje estaba consumiendo 12A, se puede estimar las RPM real para dicha situación, y posteriormente obtener el empuje mediante alguna calculadora de empuje que hay por la web, como por ejemplo ESTA.

In accordance with the information of the motor, the maximum power produced is 255W and it has a relationship speed-voltage of 1000KV (1000 RPM for every Volt applied). Taking in consideration that the current needed to generate 255W @ 11,1V is 23A (I = P/V), and that during the test that I've done I get a max current of 12A, it's possible to estimate the real RPM for that precise situation, and afterwards get the thrust using one of the calculators available in the internet, like for example THIS.

Motor = C2830 1000KV

Propeller = 10x4,7

I = 12A  (current from test)

Imax = 255W / 11,1V = 23A

RPMmax = 1000KV x 11,1V = 11000 RPM

23A  -----  11000 RPM

12A  -----  x = (12 x 11000) / 23 = 5740 RPM

10x4,7 prop @ 5740 RPM = 0,575 kg