DIY : Avion RC à énergie solaire à moins de 50$ : 8 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

En règle générale, les besoins en puissance des avions RC varient de quelques dizaines de watts à des centaines de watts. Et si nous parlons d'énergie solaire, elle a une très faible densité de puissance (puissance/surface) généralement 150 watts/m2 max., qui doit être réduite et varie selon la saison, l'heure, la météo et l'orientation du panneau solaire. Alors tout en faisant un avion solaire le défi c'est de rendre le vol possible en utilisant une très faible puissance (avion donc léger).

Mais ce n'est pas un avion débutant pour deux raisons:

1. Comme indiqué, cet avion doit être extrêmement léger et suffisamment résistant (de sorte que les cellules solaires ne soient pas endommagées par les charges volantes), ce qui nécessite une certaine expérience.

2. Voler un avion à faible puissance est également difficile et tout accident peut entraîner la rupture d'un panneau solaire.

Pourtant, ce projet vaut la peine d'être essayé. Comme dans les résultats, vous aurez un avion RC qui peut voler toute la journée (espérons-le) sans charger.

Vous pouvez également consulter la vidéo ci-jointe pour des détails similaires.

Étape 1: Contexte

Auparavant, j'ai essayé de fabriquer un avion RC qui volait uniquement en utilisant l'énergie solaire avec une batterie pour alimenter sa surface de contrôle, cet avion était capable de voler si les conditions météorologiques étaient bonnes. Cet avion avait une puissance maximale de 24 watts dans des conditions idéales.

Pour plus de détails, veuillez consulter le lien:

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

Cet avion aura une puissance hybride. Le panneau solaire chargera en continu la batterie et donnera le pouvoir à l'avion. Au moment de l'exigence de charge maximale (décollage), la batterie fournit également de l'énergie avec la cellule solaire. Nous essaierons également de maintenir son poids en dessous de 150g.

Étape 2: Matériel requis

Vous trouverez ci-dessous la liste des principales pièces nécessaires à la fabrication de l'avion. J'ai également ajouté les liens pour les différentes parties pour référence. Ce n'est pas la même pièce d'où j'ai acheté les composants.

Cellule solaire Sunpower c60: 5nos (recommandé pour acheter quelques extras) lien:

• Moteur sans noyau avec hélice tel que le rapport poussée/puissance 0,2 Réf:
• minimum Brique de réception avec servo et ESC intégrés: j'ai utilisé une brique de réception de wltoys. Lien:
• Tige de carbone: Dia:1mm, Dia:4mm
• Feuille de Dapron 5 mm,
• Batterie avec circuit de protection intégré 500 mAh 1s (obtenez le circuit de protection séparément s'il n'est pas présent)

Outils:

• Fer à souder
• Pistolet à colle chaude
• Ca colle
• Papier de verre
• Ruban adhésif transparent
• Coupe-papier
• Lame de pousse-pousse

Étape 3: Faire une section d'aile et de queue

Après avoir rassemblé la partie requise, la fabrication du plan peut être lancée en fabriquant l'aile. Comme c'est la partie mon de notre avion et toute autre partie sera assemblée sur l'aile. Cet avion a une envergure de 78 cm. Faire une aile ci-dessous est la procédure que je suis. Cependant, vous pouvez également utiliser une coupe au fil chaud ou d'autres procédures.

• Dépendez de l'épaisseur de votre feuille de dapron disponible pour couper des morceaux de rectangle et les coller ensemble de sorte que l'aile puisse être façonnée à partir de celle-ci.
• Après le collage, ces sections avec de la colle (j'ai utilisé du fevicol SH standard), nous devons poncer le matériau inutile et le rendre bien lisse. La courbure de la surface supérieure du profil aérodynamique doit être plus faible de sorte que la cellule solaire doit se plier au minimum tout en collant. Sinon, il y a de fortes chances que la cellule se fissure.
• Faites une coupe au milieu de l'aile, appliquez de la colle chaude et mettez de la tige de carbone. Cela rendra l'aile plus rigide.

De la même manière, collez la tige de carbone pour la partie arrière. Et fabriquez le gouvernail et la profondeur en utilisant une feuille de dapron de 5 mm. Les dimensions du gouvernail et de la gouverne de profondeur sont directement tirées du petit entraîneur par test en vol. Pour rendre toutes ces pièces référez-vous au dessin disponible sur le lien.

Étape 4: Préparation et assemblage des cellules solaires:

Pour alimenter notre moteur, nous utilisons 3,7 volts et la tension la plus élevée de la batterie est de 4,2 volts. Nous devons donc fournir une alimentation continue de 5 volts. La cellule que nous utilisons (SunPower c60) donne une tension de 0,5V avec une alimentation de crête de 6A. Cependant, pour la taille, nous visons 10 cellules ne peuvent pas être logées. Nous allons donc couper ces cellules en deux et les utiliser. Dans ce cas, chaque cellule donne la tension de 0,5 V mais le courant sera divisé par deux à 3A. Nous allons connecter 10 de ces demi-cellules en série, ce qui donnera une alimentation de 5 volts et un courant de crête de 3 ampères.

Pour couper ces cellules, reportez-vous à cette vidéo. Comme ces cellules sont très fragiles, la coupe est difficile. Une fois que vous les avez coupés, un fil de cuivre peut être soudé à chacun d'eux de manière à ce que toutes les cellules soient en série. Vous devez faire attention à la polarité de la demi-cellule car cela devient parfois déroutant. Que le panneau solaire peut être collé à l'aile. J'ai utilisé de la colle chaude pour ça. Utilisez une bonne quantité de colle chaude pour qu'il n'y ait pas d'espace entre le vent et la cellule solaire.

Maintenant, pour protéger la cellule solaire, je l'ai recouverte de ruban transparent. C'est en fait une mauvaise idée de le faire, mais pour le protéger de la poussière et d'autres contaminations, c'est nécessaire. Vous pouvez également utiliser d'autres meilleures techniques pour l'encapsulation. Maintenant, la tension en circuit ouvert et le courant de court-circuit doivent être mesurés.

Une fois que tout est ok, vous pouvez passer aux étapes suivantes. Et la tension indiquée est inférieure à 5,5-6 v par rapport à celle que vous avez peut-être commise lors de la soudure - l'erreur consiste à souder la polarité correcte pour créer une série.

Le plan peut être téléchargé à partir de:

Étape 5: Nez et surfaces de contrôle

La taille et la forme de la section du nez dépendent beaucoup de la taille de la batterie, du moteur et de la brique de réception que vous allez utiliser. une tige en fibre de carbone est utilisée pour lui donner de la résistance et une brique réceptrice est assemblée dessus.

Comme j'utilise un seul moteur, il est assemblé au nez de l'avion. Mais si vous vouliez utiliser 2 moteurs, il peut être monté sous ou au-dessus de l'aile.

Cet avion a 3 canaux de contrôle. nous n'avons donc que le gouvernail, le contrôle de la profondeur ainsi que le contrôle du moteur. Ici, une fine tige en fibre de carbone (de 1 mm de diamètre) est utilisée pour le transfert de mouvement. ici, la brique réceptrice est placée devant l'aile pour maintenir le centre de gravité.

Étape 6: Système électrique

Comme expliqué précédemment, cet avion a une puissance hybride. Batterie et panneau solaire connectés en série. Cela vient avec le problème. nous obtenons une tension en circuit ouvert de 6 volts et la batterie ayant la tension la plus élevée de 4,2. de sorte que la batterie peut facilement tomber en panne en raison d'une surcharge, ce qui est mauvais.

Je vais utiliser une batterie dotée d'un circuit de gestion de l'alimentation de la batterie intégré (en quelque sorte…). ce circuit ne laisse pas se surcharger ni même le protège des décharges profondes. Typiquement, tous les LiPo utilisés sur un quadcopter ou un avion jouet sont livrés avec ce type de circuit intégré. cependant, aucune batterie de qualité Hobby n'a un tel circuit. vous devez donc faire attention lors de la sélection de la batterie et si la batterie ne dispose pas d'un tel circuit, elle peut être achetée séparément et utilisée avec l'avion.

Pendant le fonctionnement, les besoins en courant élevé sont pris en charge par la batterie tandis que l'alimentation continue de 1 à 2,5 ampères est fournie par une cellule solaire qui peut être directement consommée par avion ou stockée dans la batterie en fonction du réglage de l'accélérateur.

Étape 7: Tester:

Ici, j'ai effectué deux tests dans l'avion pour vérifier les performances globales de la charge solaire.

1. Fonctionnement continu jusqu'à épuisement de la batterie:

La manette des gaz a été réglée à 100 % et la tension aux bornes de la batterie est surveillée jusqu'à ce que la batterie se vide. Dans la vidéo ci-jointe, vous pouvez voir où j'ai placé un avion avec 100% de batterie avec 100% d'accélérateur et la batterie a duré environ 22 minutes. il était 10 heures du matin et comme c'était l'hiver, l'angle solaire était d'environ 50 degrés (maximum). cette performance sera donc encore améliorée les autres jours de la saison car c'était le moment de disposer d'un minimum d'énergie solaire. Et pendant le vol, l'avion ne nécessite pas 100% des gaz à chaque fois. Donc pour connaître la contribution exacte de la batterie et de la cellule solaire j'ai effectué le prochain test.

2. Surveillance du courant de la batterie et de la cellule solaire:

Un ampèremètre est connecté à la cellule solaire pour surveiller l'entrée de courant et la tension de la cellule solaire tandis qu'un autre ampèremètre est utilisé pour mesurer la consommation de courant de l'avion. J'ai capturé une vidéo d'environ 3 minutes à plein régime. À plein régime, il faut environ 1,3 à 1,5 ampères de courant, dont 1,2 ampères sont fournis par la cellule solaire.

Il y a une seule vidéo qui commence par le test 2 puis par le test 1.

Étape 8: Voler

L'avion est donc prêt à voler. mais il a besoin d'une touche finale pour y arriver. Le centre de gravité de l'avion doit être ajusté à 25% typique de l'aile comme point de départ et peut être réglé en faisant quelques essais de plané.

Comme cet avion a une très faible poussée, il gagnera de la hauteur lentement et comme cet avion a une charge alaire très faible, il est un peu difficile de voler par temps venteux.

Vous devez être très prudent en vol pour ne pas le laisser s'écraser. car cela peut endommager les cellules solaires de l'avion. et il est très difficile de le réparer. La vidéo du vol peut être vue dans la vidéo ci-jointe.

Cet avion doit encore être amélioré pour une meilleure capacité de charge utile et un surplus de puissance pour faire fonctionner d'autres choses (comme la caméra FPV).