Auteur Sujet: [Tuto] Notions de base, à lire avant de monter sa machine.  (Lu 762 fois)

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[Tuto] Notions de base, à lire avant de monter sa machine.
« le: 11 avril, 2016, 18:56:31 18:56 »
Au vu des récentes questions sur le montage d'un premier quad, je déterre ce post que j'avais bricolé il y a une paire d'année, je l'ai un peu dépoussiéré et on peut lui ajouter des modules sans pbm.

Notions de base.
Un multirotor est constitué d'un châssis ou Frame, d'au moins trois moteurs ou motors
et du même nombre d'hélices ou propellers ou props
(oui il y a les scorpions d'avatar mais c'est une gestion différente), d'un nombre d'ESC ou variateurs ou contrôleurs équivalents (ils alimentent les moteurs en fonction des ordres reçus), d'une carte contrôleur (type multiwii/Naza/aq50/gu344/Fyq91/KK/CC3D etc....) ou Mainboard ou FC ou FCB qui va traduire les ordres reçus en impulsions à destination des ESC, d'un RX ou Récepteur connecté à la carte contrôleur qui reçoit les commandes de la radio ou RC ou Radiocommande  (deux sticks, plusieurs interrupteurs et potentiomètres) par l'intermédiaire du TX ou transmetteur ou module radio situé au dos de la radio ou dans la radio Deux types de circuit au voltage et ampérage bien différents se côtoient dans un multirotor.qui peut être intégrée au châssis afin de faciliter la connexion de plusieurs ESC (la carte de distribution n'est pas indispensable mais elle facilite la répartition des éléments). L'énergie provenant de la lipo est délivrée directement aux ESC qui vont commander individuellement la régulation du moteur qui leur est attribué. Les ESC possèdent un coté avec deux gros fils (un rouge c'est le "Positif" ou "VCC" ou "Plus" ou "+" et un noir ou "GND" ou "Ground" ou "-" ou "moins") qui reliés à la carte de distribution acheminent l’énergie et trois plus fins (un GND mais aussi un fil blanc ou signal et éventuellement un fil rouge ou POS ou +) qui reliés à la carte contrôleur modifient l'alimentation et font varier la vitesse de chaque moteur, le positif et le GND de cette série de 3 fils peuvent délivrer du 5 volts, afin de pouvoir alimenter la carte contrôleur et le RX on appelle ça un Bec (http://le-blog-modelisme-rc-de-hal.over-blog.com/article-alimentation-reception-bec-ubec-sbec-51971876.html) . Dans les versions OPTO des ESC il n'y a pas de positif pour l'alimentation, ils communiquent par émission et réception d’ordres lumineux afin d’isoler la partie « cerveau » de la machine, très sensible aux interférences, et la partie « énergie » de la machine, génératrice d’interférences.  Mais s'ils ne délivrent pas de 5 volts il faudra ajouter au système un régulateur de tension qui alimentera la fc et le rx ou tout autre élément qui nécessite de recevoir 5 volts régulés durant tout le vol. Les ESC possèdent aussi un coté avec trois gros fils qui seront reliés au moteur selon le sens de rotation que l'on recherchera. Pour inverser le sens de rotation il suffit d’inverser deux fils sur les trois. Les esc les plus récents sont capables de gérer le sens de rotation en software voire avec le systeme rotorsense de déterminer le sens de rotation en les faisant tourner à la main
Les commandes que l'opérateur envoie par la radio arrivent au RX, qui les transmet à la Mainboard, qui les convertit en commandes envoyées aux ESC, qui va en fonction moduler la puissance délivrée aux moteurs.

Ainsi les ESC relaient les ordres de la carte contrôleur, et ils respectent tous les mêmes critères de délivrance de la puissance pour peu que l’on ait pris la peine de les calibrer au préalable. Il y a maintenant beaucoup de moyen de calibration des esc notamment par la FC, chaque fc a sa procedure, la methode suivante est valable pour tout les esc quelle que soit la FC
ON DEMONTE LES HELICES
On allume la radio et on met les gaz au max
on connecte l'esc au rx et on alimente le tout, le moteur bippe, on baisse les gaz au mini, le moteur bippe, la calibration est terminée
On recommence l'opération avec les autres ESC
Ou on crée dans sa radio dont on connait le fonctionnement (c’est un prérequis comme savoir se servir du volant des leviers et des pédales d’une voiture avant de démarrer) un profil où le stick des gaz est affecté aux 4 premières voies du RX ; Ainsi on peut effectuer l’opération décrite plus haut sur les 4 ESC simultanément. Hormis le gain de temps on peut ajouter que la méthode est plus précise.
Il est aussi possible de réaliser un montage, pour ceux dont la radio ne permet pas autant de liberté, consistant à réunir de 1 à X prises  et les souder sur un seul câble.

 Ainsi, les 4 ESC recevront les mêmes ordres.

A présent on a un système calibré qui relaiera des opérations de puissance constantes et régulées.
Revenons Aux LIPOS , constituées d’une ou  plusieurs cellules de 3.7 volts (La tension)  chacune



et d’un nombre de milliampères (L’ampérage)  allant de quelques centaines à plusieurs milliers .



 La tension d’une Lipo peut être assimilée à la puissance d’un moteur  de voiture et son Ampérage à la capacité d’un réservoir. Même si la tension d’une cellule est de 3.7 volts, elle va osciller lors de son utilisation entre 4.2 v qui est la tension maxi acceptable (risque d’explosion au-delà )



 et 3 volts qui est la tension mini acceptable (détérioration et risque d’explosion en-deçà ) .

 Il faudra donc respecter des règles strictes en matière de stockage, de charge et de décharge.  La première sera d’utiliser un chargeur de qualité qui permettra une charge adaptée (on ne la détaillera pas ici c’est un pavé à digérer au moins une fois) et un équilibrage de la charge sur toutes les cellules afin de prolonger la durée de vie de la LIPO au maximum. La deuxième sera de ne jamais décharger la ou les cellules en dessous de 3 volts, par sécurité on ne descendra jamais en dessous de 3.3 volts et par prudence on s’arrêtera à 3.5 volts toujours pour prolonger au maximum la durée de vie de la LIPO, pour cela on utilisera les alertes de la carte de contrôle qui surveille la tension totale de la batterie ou un module indépendant 



qui se branche sur la prise d’équilibrage de la LIPO et permet non seulement de vérifier la tension totale, mais aussi celle de chaque élément afin que jamais l’un deux ne passe sous la fatidique barre des 3 volts. Le nombre de cellules est indiqué sur une LIPO par l’appellation S, ainsi une 4S possède 4 cellules de 3.7 volts.  Sur l’enveloppe de la LIPO, outre le nombre de cellules vous trouverez aussi la capacité en Mah et la capacité de charge, 2C ou 2P signifie que la batterie peut être chargée à un ampérage égal au double de sa capacité totale. Une batterie de 4S 2C 2000 Mah est une batterie de 4 cellules soit une tension de 16,8 volts à pleine charge, et capable d’être rechargée à  4 Ampères Heure soit deux fois sa capacité maximale de 2000 Mah, ce qui réduira de moitié le temps de charge.
Vous trouverez enfin, dans les caractéristiques de la batterie, deux chiffres associés de nouveau à la lettre C, il s’agit du taux de décharge en continue et en pointe « 30/45C. Plus ces chiffres sont grands, et plus la batterie aura de patate.

Ces LIPOS outre la prise d’équilibrage DIN standard ayant toujours un connecteur de plus que le nombre de cellules, possèdent un connecteur principal, dont le type est à choisir dès  les débuts de votre passion afin d’harmoniser le parc des connecteurs en votre possession. Les xt60 ou xt90 remportent les suffrages et il est vivement conseillé de remplacer les autres connecteurs fournis sur les lipos à la vente, évitez les adaptateurs, sources de faux contacts et de crashs de machine.
On rebranche tous les fils dans la bonne configuration, on remonte les hélices et on va pouvoir démarrer les moteurs.
On n'hésitera pas à lester  fortement l'engin lors de la première mise en marche des moteurs, ce n'est pas un ardrone ou une ladybird cela peut faire de dégâts.

D'ailleurs, hélices et moteurs n'ont pas été choisis au hasard, ils sont dimensionnés en fonction du type de vol (accro, racer, ou Prise de vue) de la durée désirée, de la capacité d'emport.
Les moteurs utilisés généralement sont des moteurs brushless outrunner (c'est l'enveloppe extérieure qui tourne autour de la partie centrale )

On le choisira en fonction d'une caractéristique principale, le KV soit le nombre de tours par volt.

Ce KV va nous indiquer si le moteur a beaucoup de couple c'est à dire la capacité à faire tourner de grandes hélices opposant une grande résistance (plus le KV descend et plus le couple est grand) adaptées aux grosses charges d'emport et aux vols lents et stables, ou si le moteur a beaucoup de puissance et fait tourner très vite de plus petites hélices très réactives (plus le  KV monte et plus le moteur est vif) adaptées aux vols acrobatiques.

Dans les caractéristiques du moteur outre le KV, vous trouverez sa plage de fonctionnement électrique indiquée en nombre de cellule Lithium Polymère. Un moteur adapté pour des LIPO 2S-4S a une plage de fonctionnement de 7.4 à 14,8 volts. Vous trouverez aussi quelle hélice est adaptée en fonction du kv et de la lipo utilisée. Souvent un dessin technique avec les côtes est fourni afin de connaître le diamètre de l'axe, entraxe des fixations, la hauteur totale, etc...



Ce qui nous amène à l'hélice.

L'hélice d'un multirotor (comme beaucoup d'autres mais c'est cette utilisation qui nous intéresse) est composée de deux ou trois pales voire même 4 récemment, et, est désignée par trois chiffres

1 - Le diamètre en pouce ("messieurs les anglais tirez les premiers") ex : 10"
un pouce est égal à 2.54 cm

2 - Le pas, c'est comme le pas de vis qui définit de combien une vis se déplace lorsqu'elle fait un tour complet. L'hélice a le même comportement. Il est fonction de l'inclinaison de ses pales.



Le principe est le même pour toutes les hélices à pas fixe. Il existe des hélices à pas variable (l'inclinaison des pales peut varier), même en multiroror, mais c'est une autre gestion bien spécifique. Le stingray disponible sur le marché fonctionne sur cette technologie.

3 - le nombre de pales. 2 ou 3 généralement, cependant il existe des concepts d'hélice à une pale et pour l'instant peu de monde a essayé de voler avec plus de trois pales.
L'équilibrage d'une hélice bipale est plus simple, mais l'utilisation d'une hélice tripale permet d'obtenir la même poussée tout en réduisant le diamètre d'un pouce. En revanche son rendement est moins bon mais sa puissance est plus importante, on en voit de plus en plus en 5 ou 4" en racing
L'équilibrage d'une hélice se fait à l'aide d'un équilibreur, un axe sans frottements et un système de centrage permet de savoir si une pale est plus lourde et de rectifier l'équilibre (ajout de scotch sur la plus légère ou ponçage de l'intrados de la plus lourde) avec la ou les autres afin de limiter les vibrations lors de leur utilisation à plusieurs milliers de tour par minute.

Le dimensionnement, même si par expérience on peut avoir une idée des caractéristiques à utiliser, est grandement facilité par l'utilisation d'ecalc,un outil proposé gratuitement, pour les calculs standards bien qu'un abonnement devienne inévitable tant il est incontournable, et qui permet de valider la motorisation d'une machine en trois clics.

Revenons à la radio, il existe pléthore de modèles mais le principe de base est toujours le même.
« RC ou Radiocommande  (deux sticks, plusieurs interrupteurs et potentiomètres) par l'intermédiaire du TX ou transmetteur ou module radio situé au dos de la radio ou dans la radio. »
Le stick c’est un petit levier qui fonctionne dans tous les sens, il y en a deux sur une radio et ils ont pour fonction de commander les mouvements de l’aéromodèle dans tous les plans.

Lorsque les gaz ou throttle sont commandés par le stick de gauche on dit que la radio est en mode 2 et lorsqu’ils sont commandés par le stick de droite en mode 1. Le choix du mode est affaire de goût et d’habitudes.

Dans la majorité des configurations les gaz (font monter et descendre le multirotor) se commandent de haut en bas et le yaw ou rud ou rudder (fait pivoter le multirotor à plat) de droite a gauche (ou l’inverse) sur le même stick.
l’ELE ou Elévation ou pitch (Fait pencher la machine vers l’avant ou l’arrière) sur le second stick de haut en bas se combine quant à lui à l’AIL ou Aileron ou ROLL (Fait pencher la machine sur la gauche où la droite) de gauche à droite (ou l’inverse).

Vous remarquerez que c’est bien plus compliqué à expliquer qu’à réaliser tant c’est intuitif.
Les interrupteurs permettent d’envoyer un ordre préenregistré et calibré ou d’appliquer une modification à une commande. Leur affectation et leur programmation est détaillée dans la NOTICE (ce merveilleux outil que nombre d’entre nous pensent optionnel) et dans de nombreux posts. Les potentiomètres ou potards vont permettre d’appliquer une consigne ajustable par rotation d’un petit bouton comme celui du volume de votre poste radio.

Vous comprendrez que l’on ne détaille pas dans cet article le fonctionnement de chaque radio, mais le principe est posé. La radio transforme les ordres de l’opérateur en signaux électriques et les transmet par l’intermédiaire du module ou TX au récepteur ou RX qui les transmet à la carte de vol ou à tout système que l’opérateur voudrait commander (lumière, parachute, lance patate, déclencheur photo).

La fréquence majoritairement utilisée en aéromodélisme est le 2.4ghz, les éléments travaillant à cette fréquence sont généralement dotés d’une fonction d’appairage qui évite les problèmes d’interférence radio même sur un terrain d’aéromodélisme avec plusieurs opérateurs simultanés. Le 2.4ghz au normes européennes permet plus de 1000 mètres de portée, vous perdrez la machine de vue à 300 m et vous ne saurez plus dans quel sens elle vole à 100 m. Elle a la particularité de respecter la norme LBT ou "listen before talk" qui consiste à écouter si les frequences sont libres avant de réaliser l'appairage, le fw non européen ne le fait pas.

Le 41 et le 72 mhz encore utilisés (quoique rarement en multirotors) n’offrent pas cette possibilité, fonctionnels il faut cependant se méfier si un autre opérateur est dans les parages.

Le 433 mhz utilisé dans certains pays permet d’obtenir des portées très supérieures au 2.4 ghz.
La législation diffère selon les pays, il est important de savoir ce que l’on fait et de se renseigner avant de voler.

Vous avez donc une radio programmée qui transmet vos ordres à un multirotor calibré, Vous pouvez donc maintenant remonter les hélices et essayer de décoller.

Le FPV ou first person view ou vue à la première personne ou encore vol en immersion est un mode de vol ou l’opérateur contrôle son modèle en se fiant à l’image qu’une caméra embarquée sur le multirotor transmet par l’intermédiaire d’un émetteur vidéo ou Vtx. Ce signal vidéo est retransmis à un écran ou à des lunettes multimédia par l’intermédiaire d’un récepteur vidéo ou Vrx.



Le vol en immersion (lunettes multimédia) nécessite la participation d’un autre télépilote en mesure de voir l’aéromodèle et son environnement et d’assurer en double commande toute défaillance du télépilote principal.
La fréquence majoritairement utilisée pour le FPV est le 5.8 ghz, permettant une très bonne qualité de retransmission mais il reste très sensible au moindre obstacle. Le feuillage d’un arbre suffit à le perturber notamment avec la puissance autorisée de 25mw .

Dans certains pays on utilise le 1.2 ou 1.3 voire 1.5 ghz mais ces fréquences ont le terrible inconvénient de perturber le 2.4 ghz des radiocommandes malgré l’incroyable gain de stabilité du signal en dépit des obstacles. De même certains utilisent le 900 mhz, une vraie fréquence vidéo tout terrain souvent réservée à la téléphonie, d’une qualité médiocre mais d’une stabilité impressionnante.

Dans la transmission du signal vidéo il n’y a pas que la fréquence qui soit importante, la puissance joue un rôle, mais surtout les antennes :
- Les antennes bâtons, omnidirectionnelles mais peu performantes.
- Les antennes directives (patch, V, Hélix, Yagi etc…) performantes mais utilisables sur un angle qui détermine un champ dans lequel il faudra garder la machine pour ne pas perdre la liaison.
- Les Antennes à polarisation circulaires (mushroom, skewplannar, cloverleaf, etc…) omnidirectionnelles elles sont plus performantes que des antennes bâtons et particulièrement adaptées au FPV.

Et si vous avez besoin d’un simple retour vidéo pour cadrer vos photos le 5.8ghz est parfait.

Gardez en tête que comme beaucoup d’équations qui régissent le monde, celles qui gouvernent les multirotors respectent une règle simple, lorsque vous augmentez une caractéristique, il faut forcément accepter qu’une autre diminue afin de garder un équilibre. Plus de portée entraîne moins de qualité etc..

La portée du contrôle de la machine excédera la portée vidéo dans la majorité des cas. Il faudra ensuite choisir vos fréquences avec soin et vous tourner vers des antennes longue portée.
Il existe des Traqueurs d'antennes, ce sont des systèmes avec un moteur pour l'élévation (haut et bas) et un moteur pour l'azimut (droite et gauche) capables de pointer une platine (qui servira de support à une antenne) en direction de la machine et de la suivre dans ses évolutions. Ainsi l'antenne directive hautes performances sera toujours pointée vers la machine.



On utilise surtout du diversity à l'heure actuelle, c'est l'association de deux récepteurs sur une partie hardware qui selectionne le meilleur signal, on associe deux antennes à la reception différente afin d'obtenir le meilleur resultat



La législation qui régit la transmission vidéo sans fil est tout aussi encadrée que celle qui régit l’aéromodélisme, il est essentiel de la connaître pour éviter les surprises.

Le matériel a fait de sensibles progrès, on fait du racing en 25 mw 5.8 ghz et des evolutions du materiel sont encore à venir

Vous savez presque tout, au boulot.

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Re : [Tuto] Notions de base, à lire avant de monter sa machine.
« Réponse #1 le: 11 avril, 2016, 18:59:00 18:59 »
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« Réponse #2 le: 11 avril, 2016, 18:59:18 18:59 »
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