Quadricptero, Quadrotor o Quadrocptero?
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Bajo el nombre de Quadricptero, Quadrotor, Quadrocptero y muchos
otros derivados del mismo vocablo, se conoce a las aeronaves que se
comportan como helicpteros, pero que su estructura est basada en
cuatro motores que permiten su sustentacin en el aire. Para las
construcciones ms populares de estos vehculos areos, muchos
elementos se pueden obtener en el mercado y algunos otros, dado su
elevado precio, o para darle a la construccin un toque personal que
nos 48 Votos identifique, se pueden construir a gusto 48 0 17
Comentarios y voluntad de cada diseador en 17 >> comenta
particular. En este artculo te invitamos a ver algunos elementos
imprescindibles que forman parte de un "Quad", aprenderemos algunas
caractersticas particulares y evaluaremos costos para saber si este
ser nuestro entretenimiento preferido de la temporada.
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Nuestra nave, que de ahora en ms llamaremos Quad, para
ahorrarnos la discusin del nombre apropiado o correcto para
algunos, utilizar elementos comprados, como mencionamos en el
sumario y otros elementos que construiremos nosotros mismos por
sencillas razones econmicas. Iniciando el recorrido por la hlice
impulsora, nos encontramos con una particularidad llamativa. Para
un mismo estilo de motor encontramos dos tipos hlices; que a simple
vista pueden parecer iguales, pero que en realidad no lo son y
cumplen funciones muy definidas, diferentes y esenciales para el
correcto funcionamiento del vehculo areo. Dos hlices deben ser
comunes y las otras dos deben poseer (adems de ser iguales: mismo
fabricante, mismo modelo) las siglas SFP en algunos casos o
simplemente la letra P (pusher) en otros, agregadas a su
nomenclatura. Observa la imagen que acompaamos y podrs apreciar
tambin, que poseen sus bordes de ataque y fuga invertidos respecto
al otro tipo de hlice.
MS COMENTADAS
AUTORESAriel Palazzesi Gianni Sabbione Lisandro Pardo Mario
Sacco Matas Bentez Max Ferzzola Nico Varonas
Hlice "Pusher" y hlice convencional. El mismo Dimetro y el mismo
Paso Porqu es necesario esto? La respuesta puede encontrarse en
cualquier libro de fsica y una explicacin bsica se puede resumir
del siguiente modo. La hlice de un motor en pleno movimiento genera
un momento que tiende a hacer girar al conjunto (motor - hlice) si
este no posee un sistema de estabilizacin de giro (sistema de
fuerza que se oponga al mencionado giro). Para hacerlo ms grfico
an, basta con mencionar los conocidos rotor de cola que poseen los
helicpteros convencionales y sencillos. Seguramente has visto
muchas veces la imagen de un helicptero girando sin control debido
a la falla en este sistema estabilizador en su parte posterior. En
un Quad, en lugar de un motor nico, tenemos cuatro motores, por lo
tanto, el problema estara agravado y sera de difcil solucin. Para
resolver este inconveniente, haremos girar dos motores en un
sentido y otros dos motores en sentido inverso. De este modo, al
tener dos hlices con sus palas o labes invertidos, respecto a las
otras dos, obtendremos una situacin de empuje de aire hacia abajo
en los cuatro motores, con el agregado de una cancelacin mecnica de
los momentos generados gracias a que dos motores tendrn giros en un
sentido y los otros dos en el inverso. Por supuesto, este arreglo
mecnico nunca es suficiente por ms meticulosa y cuidada que sea la
construccin del Quad. Siempre ser necesaria una correccin en tiempo
real valindonos de sensores inerciales ubicados en posiciones
estratgicas
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de la estructura, destinados a controlar Ascenso, descenso, este
fenmeno mecnico, informndole giros, inclinacin y al sistema de
control de velocidad de traslacin junto a los motores cualquier
anomala de giro cualquier combinacin de del Quad sobre su propio
eje. Por los eventos mencionados. supuesto, pequeos y sutiles
cambios Te pareca un elemento en las velocidades significarn de
poco cuidado la hlice movimientos de giro, mientras que de cada
motor? variaciones mayores provocarn inclinaciones que permitirn
iniciar rutinas de desplazamiento de un lugar a otro. La variacin
combinada y organizada de las velocidades de los motores permitir,
por lo tanto, obtener la mayor parte de los movimientos del Quad.
Ascenso, descenso, giros, inclinacin y traslacin junto a cualquier
combinacin de los eventos mencionados. Te pareca un elemento de
poco cuidado la hlice de cada motor? Ms adelante descubrirs que
tiene ms funciones vitales para un buen funcionamiento.
Motor brushless con eje solidario al cuerpo. Modelo de motor
empleado en nuestro Quad Siguiendo con los elementos que debemos
comprar, nos encontramos con los motores brushless trifsicos como
el que te mostramos en la imagen. Ampliamente utilizados en
aeromodelismo, encontraremos una variedad muy importante de modelos
segn las caractersticas elctricas y mecnicas y como siempre, con
precios acordes a sus prestaciones. Dentro del catlogo de
posibilidades encontramos modelos que son capaces de tener un
empuje de 300 gramos de peso hasta motores capaces de levantar ms
de 10Kg. Por lgica elemental, los tamaos, pesos, consumos
energticos (de los motores) y las dimensiones necesarias de las
hlices debern estar acordes al tipo de motor seleccionado. Es
decir, el peso acumulado de las bateras, la estructura, los motores
y todo el equipo de a bordo ser un desafo a resolver para lograr
que el Quad levante vuelo y sea una nave gil en el aire. En nuestro
caso, los motores son de hasta 1Kg de empuje y requieren de hlices
(propeller) de entre 23 y 25cm. Las dimensiones se consideran en
largo (Dimetro) X inclinacin (Paso) (Grado de Torsin) del labe o
aspa. Este conjunto de medidas nos permiten saber el volumen de
aire que desplaza la hlice; por lo tanto, nos permiten conocer las
medidas de la hlice ms apropiada para nuestro motor en funcin de
que pueda mover todo el aire que sea posible sin frenarse.
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Dimetro y Paso en la etiqueta de una hlice Las revoluciones por
minuto de estos sistemas varan desde 40 mil R.P.M. hasta 240 mil
R.P.M. de acuerdo a la cantidad de polos de posea el motor. Adems,
por los datos que te estamos enumerando hasta ahora, puedes notar
que los consumos de energa de estos motores son decididamente
enormes llegando a alcanzar picos instantneos de corriente de hasta
40Amperes. Por supuesto, como todo sistema real (no ideal), la
energa absorbida no se traduce, en este caso, en un 100% de
movimiento, sino que una buena parte se disipa en forma de calor.
Esto es un elemento de mucho riesgo para la integridad fsica del
motor y aqu vuelve a entrar en escena y a cobrar importancia la
hlice. Una hlice de un tamao menor al aconsejado, no slo ocasionar
poco impulso vertical sino que adems no proveer la refrigeracin
suficiente al sistema motriz llegando, en el peor de los casos, a
provocar daos permanentes en el motor. Por ltimo, la caracterstica
que le brinda la conexin trifsica facilita la inversin de giro con
slo invertir la conexin de una fase (uno de los tres cables que
alimenta el motor).
Variador para corriente pico de 25Amperes con sus conexiones Un
tercer elemento en la cadena motriz del Quad es lo que se conoce
como controlador electrnico de velocidad (ESC, Electronic Speed
Controller) o simplemente variador. Esta unidad sellada es capaz de
administrar la energa enviada al motor a partir de la batera y
posee un sistema de control que puede ser comparable al de un
servomotor convencional en algunos aspectos. Posee varios cables de
conexin al exterior: los tres que energizan el motor brushless
trifsico, los dos cables de entrada de tensin desde la batera
(estos cinco son de un dimetro destacado e imposibles de confundir)
y por ltimo la conexin hacia la seal de control de velocidad. El
formato de la seal que se encarga de controlar la velocidad es
variable en funcin de la velocidad que se quiera imprimir sobre el
motor. Observando la imagen, podemos deducir que la frecuencia til
y comprobada de los impulsos alcanza hasta 400Hz. (ciclos por
segundo) mientras que la mnima posible es de 50Hz. Por su parte, la
velocidad estar regida por el ancho del impulso de control enviado.
Variaciones entre 1 milisegundo y 2 milisegundos abarcan la
totalidad de la excursin de la velocidad. Estos valores son algo
crticos ya que con 1milisegundo el motor quizs no logre arrancar y
comience a consumir corriente provocando un sobrecalentamiento
innecesario. Por otro lado, un impulso de control superior a 2
milisegundos no lograr una mayor velocidad. El estricto control del
ancho del impulso de control ser el encargado de regular la
velocidad entre 0 y 100% til.
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Batera LiPo de 3 celdas de 3,7Volts Finalmente, llegamos al
ltimo eslabn de esta cadena y nos detenemos a considerar las
caractersticas de la batera. Construidas con celdas de 3,7Volts y
alcanzando una tensin nominal de trabajo de 11,1Volts, las bateras
de LitioPolmero (LiPo) tienen una relacin que las convierte en
ideales para estas aplicaciones. La relacin peso/energa entregada.
Una batera estndar para la aplicacin que estamos desarrollando
puede tener una capacidad de corriente de 1300mAh y factor de pico
de 25C. Qu significa 25C? Que durante un lapso de tiempo (muy breve
por cierto) puede entregar hasta 25 veces la corriente nominal. En
el caso de la batera mencionada seran unos 32,5Amperes necesarios
como para impulsar un motor brushless a mxima potencia y permitir
un despegue o una arriesgada maniobra en medio de un vuelo
acrobtico. Si nos alejamos de este detalle operativo, la batera se
comporta como cualquier otra con, por supuesto, un destacado
desempeo. Como es de suponer, tantas virtudes exigen requisitos
importantes que no pueden dejarse de lado. Por ejemplo, la batera
no admite un descenso de tensin por debajo de un umbral
determinado; es decir, luego de usarla, hay que recargarla de
manera obligatoria para proteger la vida til de la batera. Del
mismo modo, cada celda que forma el conjunto no puede exceder una
tensin de carga ms all de los 4,2Volts. En la web se pueden
encontrar muchos cargadores de este tipo de bateras que, como
podemos interpretar, no son del mismo estilo a los utilizados para
las bateras de Ni-Cd o Ni-Mh. Aqu cada celda se carga de manera
individual y se controla durante todo el proceso de carga. En los
mismos comercios donde se pueden adquirir las bateras, encontrars
una variedad importante de cargadores que pueden adecuarse a la
necesidad de tu sistema energtico.
Cargador convencional de bateras LiPo Nos queda an la mencin
especial de los sistemas encargados de controlar los variadores de
velocidad dedicados a cada motor. Existen modelos comerciales que
vienen preparados para controlar 4, 6 y hasta 8 motores, con todo
tipo de sensores de movimiento, posicin y aceleracin, altmetro y
GPS para obtener un control total de la aeronave. Si contabilizamos
los precios (que ahora veremos) de los materiales vistos hasta aqu,
el valor de esta clase de controladoras no sera tan alto. Sucede
que esta parte de control de vuelo es la que puede hacerse a medida
de cada uno. No slo que puede ser construida por uno mismo, sino
que adems, puede ser ampliada para controlar (adems del vuelo)
cosas tan inslitas como un termmetro, un sensor de presin
atmosfrica, de humedad, una cmara de transmisin de TV en tiempo
real con iluminacin para vuelos nocturnos. Por supuesto, tambin
para
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controlar cosas tan necesarias como el enlace de radio con la
consola de manejo que poseer en sus manos el operador de vuelo.
Para finalizar este resumen inicial de los materiales que debes
comenzar a comprar para armar junto a nosotros tu propio Quad, nos
falta contarte los precios, que a pesar de estar en la web, podemos
acercrtelos todos juntos y en funcin de lo que nosotros hemos
comprado. Ms all de ser caro o barato, la intencin es informarte
del valor aproximado que debes contar para emprender un desarrollo
de esta naturaleza, al menos en los elementos que hoy te mostramos.
Cada motor cuesta unos 25 Euros y debemos considerar al menos
cuatro. Podramos comprar uno de repuesto (de emergencia), pero
contemos con cuatro en este gasto inicial. Un variador de velocidad
(ESC) para 25Amperes ronda los 30 Euros y tambin necesitaremos
cuatro. En el caso de las bateras, si decidimos utilizar una por
cada motor debemos hablar de 25 Euros por batera, pero si en cambio
deseamos usar 1 sola batera grande (5000mAh, 45C) (225 Amperes de
pico instantneo), debemos pasar a valores de 100 Euros, que en
definitiva es lo mismo que 4 bateras chicas. Por su parte, las
hlices de buena calidad podran costar hasta 10 Euros cada una. (Las
de muy buena calidad, claro).
Ms all de ser caro o barato, la intencin es informarte del valor
aproximado que debes contar para emprender un desarrollo de esta
naturaleza.
Recuerda: Las bateras no se almacenan, se compran al final del
desarrollo Hasta aqu llevamos unos 360 Euros. Nos falta an el
sistema de control principal, el enlace de radiocontrol y todos los
accesorios que se nos ocurra agregarle. El gasto ms impredecible,
por llamarlo de algn modo, sera el del equipo de radiocontrol. Los
precios varan de acuerdo a las prestaciones del sistema, es decir,
a la frecuencia de operacin, a la cantidad de canales de
transmisin, a la cantidad de canales de comandos , a la distancia
de alcance del enlace (esto es muy importante) y por supuesto, a su
calidad constructiva. Hay equipos desde los 100 a los 1000 Euros y
ms. Por ltimo, el sistema de control principal para los cuatro
variadores (ESC) puede alcanzar los 200 Euros cerrando un gasto
promedio y a grandes rasgos (sin contar gastos de envos) de unos
1000 a 1200 Euros (si elegimos un radiocontrol de precio medio). Es
decir, no estamos hablando de un entretenimiento econmico, pero
poco a poco, puedes comenzar a comprar partes y con el tiempo armar
tu equipo final. Por supuesto, las bateras no se almacenan, se
compran al final de todo. En la prxima entrega llega lo mejor,
ponemos en marcha un motor, te mostramos como armar un controlador
para los cuatro variadores del Quad y hablaremos un poco sobre los
sensores inerciales que necesitaremos para nuestro desarrollo. Te
lo vas a perder? Materiales HobbyKing
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Y T, QU OPINAS?
#1
Yesbond domingo, 22 de mayo de 2011, 04:23Hola Mario, Ya estaba
muy ansioso que empezaras con este proyecto. Porque me parece muy
interesante, y del cual podemos aprender muchisimo, asi como
empezamos a aprender hoy. Es cierto que no es barato construirse un
Quad, pero bueno creo que de poco se puede ir construyendo. Por
articulos como estos es que NEOTEO se hace grande. Un abrazo, y
adelante con este espectacular proyecto.Votos: 7 de 15
Responder >>
#2
SAmuel domingo, 22 de mayo de 2011, 09:09Bueno, llevo leyndoos
un tiempo ya y me he decidido a comentar este proyecto, porque
justo me estaba planteando yo el mismo: un multicopter. Yo haba
pensado por empezar con algo ms sencillo (sobre todo en :
http://www.rcgroups.com/forums/showpost.php?p=16457615&postcount=1
basado en los controladores wii. Bueno. Muchos nimos y a ver qu
tal.Votos: 0 de 0
Responder >>
#3
Eduardo domingo, 22 de mayo de 2011, 09:57Hola, quisiera hacer
una pequea correccin :) ...las bateras LiPo tienen una tensin de
funcionamiento de 3.8V (no 3.7V) con mximo de 4.2V. Las que tienen
una tensin de 3.7V son las Li-Ion, las cuales tienen una tensin
mxima de 4.1V a plena carga. ;)Votos: 2 de 2
Responder >>
#4
Eduardo domingo, 22 de mayo de 2011, 10:14Quisiera agregar un
comentario, hace poco presente mi proyecto de grado, el cual
consisti en la construccin de un sistema de transmisin de seal de
TV para una cmara analogica montada en un helicoptero a radio
control. Dicha aeronave se
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#5
controla con una radio que opera con portadora a 2.4GHz, el
sistema transmisor hector domingo, 22 de mayo de 2011, trabaja con
frecuencia de 83.25MHz (canal 6) para para seal de TV que implement
10:29 VHF. Bueno la anotacin o mas bien sugerencia que les quiero
hacer a todos mis amigos de NeoTeo articulo ,espero quecuidadomucha
gentedispositivos que que muy interesante el es: Tengan mucho lo
vea al montarle y que haya gente impliquenproyecto tan interesante
,solo apto paradebido a dos puntos: y realice el telecomunicaciones
a un aeromodelo, personas dedicadas meticulosas.seguro somos muchas
-Si el equipo que desean montar en la aeronave opera a una
frecuencia... Leer msVotos: 2 de 2 Votos: 6 de 8
Responder >> Responder >>
#6
Pacman domingo, 22 de mayo de 2011, 17:48COPADOOO!!!Votos: 1 de
1
Responder >>
#7
Csar Armando domingo, 22 de mayo de 2011, 19:50Buenos dias, creo
que para construir un proyecto como este sera bueno empezar a
aprender a utilizar los DsPIC de microchip por su velocidad y por
la caracterstica de contar con series dedicadas al control de
motores. En mi caso estoy comenzando a utilizarlos y son una
maravilla solo que necesitaramos aprender a utilizar C30 que es su
lenguaje o en su caso ensamblador con MPLAB ya que los otros
compiladores pueden hacer lento al microcontrolador.
Saludos!!!Votos: 0 de 0
Responder >>
#8
Dinosapien domingo, 22 de mayo de 2011, 20:23Mecnica popular?
:-) Me encanta el artculo (y lo copiar en mi pc), pero los precios
me alejan del proyecto por ahora.
Votos: 0 de 0
Responder >>
#9
Mauricio domingo, 22 de mayo de 2011, 23:25Hola Mario. Esta
excelente la pulicacin y si vas ha hacer mas entregas, o una
especie de tutorial te regaria que lo hagas lo mas detallado
posible, vengo con esto de los quads desde un tiempo y me gustaria
saber con precision como hacerlo. Gracias sigue asi.Votos: 0 de
0
Responder >>
#10
Hacho lunes, 23 de mayo de 2011, 00:06Wow! Este tipo de artculos
son los que me hacen el da. No se si algn da pueda hacer realidad
el fabricar un proyecto como estos, o de plano que llegue el da que
sean ms econmicos de conseguir, pero algn da lograr tener uno en
mis manos (aunque sea prestado) para poder disfrutar de la
experiencia de manejar una de estas hermosas aeronaves. Estar muy
al pendiente por las siguientes entregas =) Gracias!!!Votos: 0 de
0
Responder >>
#11
antonio lunes, 23 de mayo de 2011, 09:05Realmente, no es por
desprestigiar el trabajo, que es imposible ver algo tan divulgativo
en la red, pero creo que los presios estn revisados al alza. Todos
sabemos de donde vienen las cosas, y cualquiera que haya tenido un
minimo contacto con el aeromodelismo sabe que all, en oriente, hay
un par de tiendas que dividen por 3 mas o menos los presios que has
puesto. En los motores falta bastante informacin. No se cuales son,
pero si sacan 1 kg de empuje con una 10" no son lo mas apropiado
para un quad, donde interesan velocidades de giro bajas, para tener
mejor resolucion en en lazo cerrado. No hemos comentado que son las
Kv del motor, el dato a todas luces mas important... Leer ms
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26/05/2012 11:36 p.m.
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#12
antonio lunes, 23 de mayo de 2011, 09:05
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Realmente, no es por desprestigiar el trabajo, que es imposible
ver algo tan divulgativo en la red, pero creo que los presios estn
revisados al alza. Todos sabemos de donde vienen las cosas, y
cualquiera que haya tenido un minimo contacto con el aeromodelismo
sabe que all, en oriente, hay un par de tiendas que dividen por 3
mas o menos los presios que has puesto. En los motores falta
bastante informacin. No se cuales son, pero si sacan 1 kg de empuje
con una 10" no son lo mas apropiado para un quad, donde interesan
velocidades de giro bajas, para tener mejor resolucion en en lazo
cerrado. No hemos comentado que son las Kv del motor, el dato a
todas luces mas important... Leer msVotos: 0 de 0
Responder >>
#13
antonio lunes, 23 de mayo de 2011, 13:13veo ahora que has puesto
hobbyking como fuente de materiales, que era la tienda a la que me
refera, ah tienes los ntm que son perfectos para hlices de 12"(y
ahi si estas consiguiendo buenos empujes) por unos 15$ Para buenas
configuraciones de quads y otros multicopteros, y unos videos
espectaculares de lo que se puede hacer, recomiendo visitar
http://warthox.bplaced.net/ Un saludoVotos: 0 de 0
Responder >>
#14
antonio lunes, 23 de mayo de 2011, 13:13veo ahora que has puesto
hobbyking como fuente de materiales, que era la tienda a la que me
refera, ah tienes los ntm que son perfectos para hlices de 12"(y
ahi si estas consiguiendo buenos empujes) por unos 15$ Para buenas
configuraciones de quads y otros multicopteros, y unos videos
espectaculares de lo que se puede hacer, recomiendo visitar
http://warthox.bplaced.net/ Un saludoVotos: 0 de 0
Responder >>
#15
aThanatos martes, 31 de mayo de 2011, 03:29Hola a todos! Muy
interesante el proyecto. Me interesa mucho comenzar a adquirir los
componentes para ponerme manos a la obra, pero no tengo idea como
comprarlos, es decir, basndote en tu experiencia puedes
recomendarme algunas marcas y modelos de motores y controladores de
motores brushless?Votos: 0 de 0
Responder >>
#16
Juanito sbado, 24 de diciembre de 2011, 16:15Muy buenas! Llevo
ya mucho tiempo buscando informacin del tema, toda la ayuda es
buena. aThanatos, todo depende del tamao de quadrotor que busques.
A mi me esta ayudando bastante esta pgina:
http://www.cmeingenieria.es/index.php/proyectos/diseno-quadrotor-quadcopter-diy
yo preguntara tambin ah, saben bastante.Votos: 1 de 1
Responder >>
#17
Abraham sbado, 14 de enero de 2012, 17:49Hola Juanito. Estoy
interesado en construir uno de 8 helices en el cual se puda
instalar una camara. Tu sabrias donde puedo encontrar algun tipo de
informacion o planos? Muchas gracias.Votos: 0 de 0
Responder >>
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26/05/2012 11:36 p.m.
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Iniciado por sergilles en Electrnica Reducir a la mitad potencia de
un soldador de electrnica. Iniciado por Johanx2 en Electrnica Error
en conexion PC-USB con PIC 18f4550 Iniciado por hectoritr en
Programacin DJ Julian Iniciado por Julian_03 en Msica [SOS]
Problema con usb cdc y 18f2550 Iniciado por venturl en Electrnica
Digital Problemas con el receptor TDA7000 Iniciado por lsedr en
Electrnica Analgica LabVIEW Control de Posicin XY Iniciado por VLAD
en Robtica Interruptor Iniciado por jubiloso en Electrnica
Digital
LTIMOS TEMAS DEL FOROSobretension en fuente de alimentacion
Iniciado por sergilles en Electrnica Error en conexion PC-USB con
PIC 18f4550 Iniciado por hectoritr en Programacin Duda de calculo
de antenas del articulo distancia para radiocontrol.... Iniciado
por editronikx en Electrnica Interruptor Iniciado por jubiloso en
Electrnica Digital Motor Ac con encoder y el Pic18f4550 Iniciado
por ston10 en Robtica Alguien sabe como hacer un Puente H que
manege corrientes dede 70A en 24V con IR2112? Iniciado por
cicloide2 en Robtica Duda con Cargador de baterias de mvl Iniciado
por minak en Electrnica Driver lifeview Iniciado por jubiloso en
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en Reglas Generales tv sharp no enciende Iniciado por juan
antonio27 en Electrnica
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Quadricptero, Quadrotor o Quadrocptero?
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