Różne silniki w dronie – to możliwe? Poleci?

Czy można zbudować drona mając zupełnie różne silniki w jednym dronie? To pytanie spędzało mi sen z powiek przez dobrych kilka tygodni… Oczywiście mowa o silnikach bezszczotkowych, lecz to pytanie także nie jest obce pilotom modeli opartych o silniki szczotkowe. W jednym i drugim przypadku odpowiedź będzie taka sama, ale zacznijmy od początku…

Skąd pomysł na zupełnie różne silniki w dronie?

Jeżeli śledzicie mój kanał YouTube, pewnie widzieliście – ile napraw ostatnio wymagał jeden modeli dronów. Upadek tu, upadek tam i doszło w końcu do sytuacji, gdzie 2 silniki nadawały się już tylko do wymiany.

Dokładniejszy opis i zdjęcia z uszkodzeń znajdziecie m.in. w wpisie: Ile kosztuje dron – całkowita cena drona FPV, a także na poniższym filmie:

W tym przypadku powinienem zakupić identyczne silniki, jak te uszkodzone.

Jednak jest pewne ALE:

• silniki GEPRC GR2207 2400KV, które występują w dronie GEPRC MArk2 BNF nie należą do tanich silników (19.90$, czyli ok ~80zł + koszt przesyłki),
• obecnie można je kupić jedynie za pośrednictwem strony producenta – GEPRC (dodatkowe koszty przesyłki itp.),
• dzwonki tych silników nie są wytrzymałe na uderzenia – nawet upadek z 2 metrów w beton może je całkowicie zniszczyć.

Sytuację uratował fakt, że kolejne 2 z 4 silników zostały po tych wszystkich upadkach nienaruszone. Quad zawsze spadał na te już wcześniej uszkodzone (tyle szczęścia w nieszczęściu ;)):

Co więc z takimi silnikami zrobić? Pozostały mi praktycznie trzy wyjścia:

1. Zakupić dwa oryginalne silniki, jakie wykorzystano do GEPRC MARK 2 BNF, czyli GEPRC GR2207 2400KV – w miejsce tych uszkodzonych.
2. Kupić dwa silniki innego producenta, ale o maksymalnie zbliżonych parametrach do tych w oryginale.
3. Wymienić wszystkie 4 silniki na inne o przybliżonych parametrach.

Opcja 1. i 3. nie wchodziły tutaj w grę ze względu na koszty kupna takich konfiguracji silników. Przecież dwa pozostałe GR2207 zostały nienaruszone, więc po co iść w dodatkowe koszty kupna 4 innych? 😉

Miksowanie różnych silników w dronie – praktyka

Zanim zacząłem poszukiwać kandydatów na zastępcę uszkodzonych silników w modelu – musiałem sprawdzić, czy ktoś już wcześniej takie metody praktykował… I tu narodził się problem: godziny przeszukiwania Internetu i… nic. Jednak nie ma co się od razu poddawać – szukam informacji do skutku. Dotąd, gdy już będę wiedział, że więcej nie znajdę…

Poszukiwania wykazały, że jednak są osoby, które wcześniej sprawdzały – czy dron z 4 różnymi silnikami (i na dodatek różnymi śmigłami) będzie w stanie się wznieść. Przykładowy materiał z takim dronem ,,potworkiem” zobaczycie np. w poniższym filmie:

Wniosek – model mimo zastosowania 4 różnych silników wzniósł się bez problemu. Mało tego – jest w stanie latać – na tyle dobrze, że można na nim wykonywać loty freestyle… Niestety zarówno autor powyższego filmu, jak i inny, który zrobił podobną konstrukcję – nie zamieszcza więcej filmów z lotów ,,Frankenstein-a” Dlatego ciężko stwierdzić, na jak długo takie rozwiązanie wystarczy. W tym przypadku – traktuję to jako doświadczenie i ewentualnie maszynę pozostawioną na ewentualne awaryjne loty. Gdy pozostałe nasze modele wymagają naprawy i nie mamy czym na daną chwilę latać.

Ok – tu były 4 różne silniki, więc sytuacja raczej abstrakcyjna.
Kto będzie cały czas latał na wszystkich innych silnikach? Przecież kontroler lotu musi wykonać więcej obliczeń, by utrzymać model we właściwej pozycji. Do tego 4 różne silniki innych firm, to 4 różne technologie, inny ciąg powietrza, inne prędkości obrotowe silników…

Mixowanie silników w dronie do codziennych lotów

Wiemy, że zastosowanie 4 różnych silników w jednym modelu koptera jest możliwe i taki model będzie latać. Jednak ja nie zalecam stosowania 4 zupełnie różnych silników bezszczotkowych, jak i szczotkowych.

Dodatkowo, jeżeli mamy uszkodzony jeden silnik i nie możemy zakupić identycznego – możemy pokusić się o wymianę dwóch. Powinno dać to zdecydowanie lepszy rezultat – dwa silniki oryginalne zostawimy np. na tyle koptera, a dwa nowe na przód, lub odwrotnie. Właśnie w ten sposób postanowiłem naprawić swój model drona FPV. Dwa silniki oryginalne zostaną umieszczone na tylnych ramionach, a dwa nowo zakupione na przednich:

Jak dobrać właściwe silniki zastępcze w dronie?

Jeżeli chcemy, by model latał tak dobrze, jak przed naprawą – musimy dobrać takie silniki zastępcze, które są maksymalnie zbliżone parametrami do poprzednich. Na jakie parametry musimy zwrócić uwagę?

Jest ich klika:

• Wymiary silnika – średnica zewnętrzna i wysokość statora – mając silnik np. 2207 – musimy także szukać silnika 2207 itp.
  Dla silników szczotkowych musimy zmierzyć średnicę metalowej obudowy silnika, jej wysokość oraz średnicę wału.

• KV – kilovolty – także muszą być identyczne – jeżeli posiadamy silnik o KV=2400 – zastępczy, również musi mieć tyle samo KV.
  Silniki szczotkowe najczęściej będą miały podaną ilość obrotów na minutę (RPM).
• Napięcie pracy i maksymalny pobór prądu, jaki silnik jest w stanie wytworzyć i wytrzymać,
• Magnesy – powinny być takie same. Tu musimy uważać – dzwonki silników mogą mieć zwykłe neodymowe magnesy płaskie, bądź znacznie mocniejsze – z dopiskiem ARC.

• Szczelina powietrzna między magnesami w dzwonku, a statorem. Im mniejsza szczelina powietrzna – tym więcej mocy będzie posiadał silnik. Najlepiej, by szczelina powietrzna również była identyczna, jak w silniku wzorcowym (oryginalnym)

• Waga – silniki powinny być podobnej wagi,
• Spód statora – jeżeli jest odsłonięty – poszukujmy silnika z odsłoniętym. Silnik z krytym spodem zazwyczaj waży ok 2-4 gramy więcej od tego z gołym spodem

• Rodzaj wału: najlepiej by był wykonany w ten sam sposób, co oryginalny. Drążony wał w środku także przyczynia się do niższej wagi silnika.

Różne silniki w dronie – projekt odbudowy drona GEPRC MARK2 BNF

Oryginalnie model GEPRC MARk2 BNF został wyposażony w silniki GR2207 2400KV. Strona producenta: https://geprc.com/product/gep-gr2207-2400kv-motors/

Wedle specyfikacji silniki GR2207 zostały wyposażone w:

• magnesy typu N52H arc,
• drążony stalowy wał,
• odkryty spód statora,
• konfigurację magnesów 12N14P
• napięcie zasilania 2-5S,
• konstrukcję z aluminium 7075 CNC
• szczelinę powietrzną między statorem a magnesami = 0.15mm

Pozostało więc przeszukać oferty sklepów i dobrać silnik innej firmy o takich samych (bądź bardzo zbliżonych) parametrach. Po długich poszukiwaniach znalazłem przyszłego kandydata: silnik firmy RCX NK2207 2400KV. Do zakupu pod tym linkiem.

Specyfikacja ze strony producenta silnika RCX NK2207 2400KV:

• Model: NK2207
• KV: 2400KV
• Weight: Approx. 35g (waga)
• AWG Cable: 15cm (użyte kable)
• Prop Shaft Diameter: 5mm (CW) (średnica wału śmigła)
• Stator Diameter: 22mm (średnica statora)
• Stator Length: 7mm (wysokość statora)
• Shaft Diameter: 4mm (średnica wału wewnątrz dzwonka)
• Configuration: 12N14P
• Rotor: N52SH Arc Magnets (użyte magnesy)
• Shaft: Titanium Alloy Hollow Shaft (technika wykonania wału – tutaj wykonany z tytanu i całkowicie drążony)

Jak widzicie parametry praktycznie są identyczne, a cena takiego silnika ~65zł z przesyłką. Więc po co płacić ponad 20zł więcej producentowi GEPRC?

Porównanie oraz ogólną budowę silników GEPRC i RCX przedstawiłem w poniższym filmie:

Natomiast relację i przebieg odbudowy GEPRC MARK2 obejrzycie w materiale:

Wnioski – z odbudowanej konstrukcji drona

Silniki RCX mają solidniejszą górę dzwonka (miejsce łączenia z wałem) i – tu największa różnica – uzwojenie – jeden zwój stanowi ,,warkocz” 3 skręconych, emaliowanych przewodów. Mam wrażenie, że RCX jest znacznie chłodniejszy po locie – prawdopodobnie jest to spowodowane lepszym systemem chłodzenia dzwonka. Jednak w locie nie czuje się żadnej różnicy… Model nie upada na żadną stronę ani nie ciągnie bardziej w górę.

Krótki zawis na dworze wskazuje na to, że mimo zastosowania takiej kombinacji z silnikami – powinien latać tak samo, jak w przypadku zastosowania wszystkich identycznych silników…

Lot zbudowanym dronem FPV

Pełny oblot ze zbudowanego modelu zobaczycie na poniższym filmie: