Micromotori DC per modellismo (prototipo per generatore?)

[admin]

Purtroppo il forum non consente di editare i messaggi precedenti, manca qualche parola
che potrebbe dare dei fraintendimenti, quando qualcuno se ne accorgerà..."corriggeremo"

Più che nel forum i tuoi mirabili post dovrebbero essere organizzati in articoli nel tuo blog. Lì non avresti problemi con le "corrizioni"

[Jno]

Ciao, sono poco esperto nella gestione del blog, dove credo vada inserito un argomento
su cui si sà esattamente come funziona, ma io vado ancora a tentativi ed errori.

Credo sia meglio prima raccogliere del materiale, per valutare meglio il funzionamento del giocattolo
e dei quadcopteri .
In generale ho abbastanza materiale da rifarlo un drone, i pezzi costano 4 spiccioli,
e poi farlo con materiale di riciclo è il massimo dello sfizio.

Prima ora di lavoro:
ho preso un blister rigorosamente usato di vecchio CD pubblicitario
fatti punti a 12x12 cm , disegnate le righe e fatto un foro da 3mm al centro
prese due stecche di alluminio ricavate dal vecchio stenditoio di mia moglie
(rimasta di stucco, non lo ho riparato nuovamente, ma gliene ho acquistato uno nuovo )

una delle due stecche la ho curvata a mano, lieve appiattimento della parte centrale
foratura e filettatura delle parti appiattite, unite con vite da 2,5mm
4 mollette per bloccare il tutto e poter mettere 5 gocce di bicomponente rapido.



Dopo 10 minuti fatti piccoli tagli e foratura filettata per accogliere senza
modifiche i porta motori, in futuro svito e rimetto tutto a posto, non si getta nulla.

Il risultato vola, perché incollando la batteria ho equilibrato il sistema che rimane
tranquillamente sospeso su una vite senza cadere:



Poi allego la "lista della spesa", ossia da dove prendere Tx , Rx, portamotori, motori ed eliche.
Serve un saldatore, filo elettrico fino e colla bicomponente

[Jno]

Le note che seguono sembreranno OT, ma in realtà se voglio avere una misura
sulla potenza dei motori, ho bisogno di una struttura che mi permetta di provarne il funzionamento.

Per non farvi perdere tempo , ammesso qualcuno voglia replicare il meccanismo, vi dò l'elenco
delle parti migliori da prendere spiegando perché queste sono migliori.

Serve:
- Una stecca 1m x 10mm x 5mm spessore un mm di alluminio profilo ad U, 2 euro al brico
questa è più facile da incastrare ad "X" che non i tubi da 6 mm di diametro.

Un trasmettitore del Syma X8, è un modello di trasmettitore che copre 70 metri invece dei 30 metri
del modello Syma X5, allo stesso prezzo di 12 o 13 euro:
http://www.banggood.com/it/Syma-X8C-X8G ... 07648.html
oppure
http://www.ebay.it/itm/Syma-X8C-X8W-X8G ... SwCQNWgwaw
Si arriva a coprire 100 metri di distanza semplicemente passando da un quarto d'onda
a mezza onda in lunghezza, ossia sostituendo il filo della antenna da 32mm a 64 mm (2,45 GHz )

Un ricevitore Syma X5SC, questa scheda ha in più anche la funziona bussola "headless"
rispetto alla scheda X5 semplice, comunque il vento vi giri il drone se lo richiamerete a voi eseguirà l'ordine,
se lo mandate a destra comunque sia ruotato lo farà , etc etc, costa come la scheda
che NON ha questa funzione, circa 12 euro:

http://www.banggood.com/it/Syma-X5SC-X5 ... 85855.html

oppure

http://www.ebay.it/itm/Syma-X5-Receiver ... SwZtJW-nzS

Inoltre o prendere questo kit (portamotori, motori, ingranaggi, eliche):
http://www.ebay.it/itm/KIT-MAGGIORATO-P ... SwuTxV~GHH

oppure comprarli sfusi come elencati di seguito :

3 coppie di questi motorini (ve ne rimangono 2 di scorta, la loro vita d'uso è di 4 ore cumulative circa)
sono il 50% più potenti di quelli del syma, consentono di caricare quasi altri 200 grammi
sul groppone del drone, vuoi per una batteria più potente e duratura, vuoi per metterci
una videocamera per le riprese ed i "selfie" con gli amici, in tutto 9 euro
I motori dimensionano 8,5mm di diametro x 20 mm contro i 7mm x 20mm del syma X5:

http://www.banggood.com/8_5x20mm-Motor- ... tent=sandy

vi servono 8 portamotori (4 di scorta) del modello FY326 Q7 che sono identici al syma,
ma portano i motori da 8,5mm di diametro, in tutto 4 euro:
http://www.gearbest.com/rc-quadcopters- ... 74142.html

8 di questi ingranaggi per i motorini, 4 di scorta, circa 5 euro:
http://www.banggood.com/Syma-X5C-Motor- ... 42325.html

Le 8 eliche, 4 di scorta:
http://it.aliexpress.com/item/FY326-RC- ... 5ff391b9e3

perché tanta scorta?
I componenti sono plastici e non eterni e per questione di moda
probabilmente il prossimo anno non li troveremo più.

Il mio primo modello di drone autocostruito ha preso alcune "tranvate" in atterraggio
durante le prove, per cui lo ho ricostruito più robusto così:
la barretta ad U di alluminio, serve tagliarla in tre parti uguali (una è di scorta),
sagomarla al centro per un incastro quanto più preciso possibile , fatto circa come in figura,
basta una sega per il ferro per i tagli nella immagine e un trapanino dei cinesi , una limetta,
nulla di costoso, in teoria tutti abbiamo questo minimo di attrezzatura:



Sagomate con un taglietto centrale le barrette di alluminio, su una fate un taglietto di 11 mm al centro
ed arrotondate poi col dremel la punta della barretta come in foto,
si adatterà meglio il portamotori plastico syma e vi riduce il taglio centrale ai 4 mm,
sufficienti per incastrarsi perfettamente, poi fate il foro di fissaggio
dove inserire la vite di tenuta, ripetete uguale sul lato opposto.

Sull'altra asta fate un taglio di 5 mm al centro, arrotondate la barretta di alluminio
e poi fate il foro di fissaggio a misura , ripetete uguale sul lato opposto.



Usando i listellini di metallo forati e filettati di recupero dalle contattiere elettriche,
oppure dado e rondellina, fissate i portamotori alle stecche,
se avete eseguito in maniera corretta il tutto vi risulterà in bolla il sistema.



Su una barretta inserirete i motori con lo stesso colore dei fili e sull'altra gli altri due motori.
Stessa cosa per le eliche, su ogni stecca dovrete montare le eliche identiche,
se le guardate da vicino NON sono uguali ma hanno inclinazione inversa.

I motori NON girano tutti nello stesso verso, ma a coppie dello stesso modello di motore
sulla stessa barra in senso orario, ed a coppie motore antiorario sulla altra barra.

I colori dei cavi identificano il motore se CW o CCW, dove il filo nero per un tipo di motore ed il blu
per l'altro tipo risultano sempre collegati al negativo.
(le coppie dei fili fuoriuscenti dai motorini sono rosso-blu e bianco-nero)

Se volete, montate i soli portamotori senza motori ne eliche, perché si possono mettere
anche in un secondo momento.
Inoltre non dovete preoccuparvi troppo delle polarità nel caso usate i componenti del Syma,
sulla schedina sono segnate le polarità + e - , quindi i motori ruoteranno sempre correttamente,
sia il cw che il ccw , solo alla fine faremo un filo di attenzione a quali eliche assegnare.

Ovviamente cercheremo insieme anche dei metodi di prova motorelli da banco,
per chi vuole provare un solo motore senza tutto il dronino appresso

[Jno]

In attesa che arrivino gli anelli magnetici diametrali ordinati dalla cina....

questo è il porta motori originale del drone , costo: ben 1 euro

il micromotore grande circa meno di una supposta e del peso di 3,5 grammi
sviluppa 9000 giri/volt ed a 4 V gira anche a 36000 giri...

Potente (si fa per dire ) circa mezzo watt è collegato al meccanismo da rotella con 9 dentini
e questa è accoppiata all'albero motore tramite altro meccanismo da 54 dentini,
alla fine corrisponde ad un motore che sviluppa 3 watt e6000 giri
ma questo ultimo tipo di motore peserebbe 30 grammi circa :unsure:

Scartata l'idea di mettere direttamente un motore più potente causa peso,
bisognava aggirare il problema.
Dalla lontana infanzia ricordavo che per rendere vincente la macchinina radiocomandata
montavo 2 motori in parallelo e , dato che a 13 anni non tutti i ragazzini ci riuscivano,
la cosa risultava vincente.

Lì dove serve sicurezza usare due o più motori identici in parallelo permette che,
in caso di guasto elettrico di uno dei due, l'altro motore permette almeno di non ribaltare il sistema
e di atterrare.

Ne ho accoppiato uno posizionato esattamente a 60° rispetto al motore originale,
la potenza mi risulta aumenta circa del 80% con un peso totale di 10 grammi
dei 2 motori+ il meccanismo e l'elica :

e ritenevo che con una stampante plastica 3D, disegnando col CAD il portamotore plastico,
si poteva poi modificare inserendo 2 motori (anche migliori).

i risultati erano veramente interessanti e secondo me una GoPro con questa modifica la trasportava

e sembrava veramente un buon progettino da fare con la stampante 3D

[Jno]

Sulla struttura di alluminio non c'è problema a montare i blocchetti portamotori,
comunque siano modificati.
Ma nel giocattolo Syma X5 (c, sc, hc e cloni vari) così modificato non ci entra,
andava quindi ridisegnato sino a diventare così:

e bisognava imparare ad usare diversi programmi per chi come me parte da zero....
Chi fa da se, fa per TreD ?
Per costruire un modello 3D stampabile serve un programma gratuito che salvi in file formato *.STL.
questo è un formato compatibile per la stampa al più vicino centro di stampa 3d,
spesso ragazzi con tanta buona volontà che si ingegnano per sopravvivere in questo paese

I costi di stampa partono circa da 0,1 euro centimetro cubo, anche in dipendenza della qualità del materiale,
nel nostro caso usare il Nylon è già ad altissima qualità.

Un programma gratuito è DesignSpark distribuito anche sul catalogo RS online.
Mezzo giga di programma , che però gira bene anche su Portatili con soli 4 GB di Ram.

Poi , siccome sono "sfaticato" , mi è passato per la mente che per le protesi
traducevano le immagini della Tac in modelli 3d. (per campare riparo Tac, è il mio mestiere)
Ho trovato 3DSlicer 4.4.0 sempre gratuito, che traduce le immagini della TAC che sono in formato Dicom, nei file stampabili che sono in formato . STL.

Anche se la conversione lascia a desiderare, perché sono veramente alle prime armi,
restava comunque il fatto di aver scansionato, tradotto e convertito in file STL in meno di due ore,
download e installazione programmi inclusi, lasciava ben sperare.
Sono programmi veramente alla portata di tutti, non più complessi di un Word o similari.

:P E se non volete fare una beneamata "beep" , ed avere una stampa quasi sotto casa di un oggetto che ci interessa? :blink:

Si scarica l'oggetto stampabile 3d da questa libreria "gratis et amore Dei" :

http://www.stlfinder.com

c'è veramente di tutto, per stampare poi cercate un centro stampa economico e sotto casa
rintracciabile con questo o un altro circuito :

https://www.3dhubs.com

Una prima conversione Tac-3d , che lo so fa "ca..re" , ma per tutto c'è una prima volta


E qui partivano le prime sorprese, un oggetto scansionato anche con la videocamera del telefonino
e tradotto in file STL è al più scalabile, tipo scansiono un mouse e poi lo ingrandisco in scala
grande un metro in polistirolo per una fiera oppure scansiono una automobile e la stampo
piccola quanto un ciondolo portachiavi.

Inoltre dopo cotanto lavoro ( inutile ) per "ricoprire" la scansione STL con il CAd per le successive modifiche,
il programma DesignSpark mi scrive un avviso sornione:
"essendo versione free non puoi modificare le quote degli oggetti " ,
come dire tutto questo lavoro gettato alle ortiche
a sx il file scansionato usato come modello-campione "ricoperto" dalla ricostruzione Cad
ed a destra la sola ricostruzione Cad:

Sono stato costretto a migrare verso altro programma : il FreeCad che non ha queste limitazioni
e ripartire da zero.

[Jno]

Con FreeCad , programma gratuito, ho ricaricato il file .STL - Mesh e ricostruito in formato Cad.

Si passava ad un abbozzo modifica:

e la sua prima prova di stampa pronta :
https://www.dropbox.com/s/c2joma18ua6ejld/porta%20motori.rar?dl=0

A questo punto i centri stampa contattati mi hanno risposto picche.....
pareti dell'oggetto troppo fini e bla, bla, bla un sacco di problemi di stampa secondo loro.

Studiando quindi anche la funzionalità delle stampanti 3D e relativi limiti ,
sono arrivato a capire che esistono liquidi particolari che, se colpiti da forte luce,
induriscono quasi istantaneamente:

http://www.lumindustries.com/it/prodott ... in-funtodo

in pratica si trattava di recuperare una meccanica di lettore DVD per PC,
la sola parte che sposta la testina col motore passo-passo da pilotare modificando il circuito esistente,
metterla in verticale in modo che sposti a passi di 0,1 mm un braccetto plastico ad "L",
dove il lato corto del braccetto ad "L" si immerge step by step in un bicchiere pieno del liquido.

Vengono quindi proiettati i puntini luminosi corrispondenti alle parti da solidificare,
usando un proiettore DLP (e non LCD) posto sospeso sopra il braccetto mobile,
con una lampada 240 watt è in grado di solidificare uno strato di puntini di 0,1 mm spessore
in 4 secondi, il braccetto ad "L" si immerge di ulteriori 0,1 mm nel liquido
ed un PC invia l'immagine successiva al proiettore dei puntini da solidificare ,
immaginate che l'oggetto sia suddiviso a "fettine" dal programma CAD,
sono slide di 4 secondi luce, buio e movimento del motore passo passo in immersione
, luce di 4 secondo per la seconda slide ed il meccanismo si ripete sino a fine stampa.

Bellissima tecnica additiva di stampa, anche molto veloce,
parliamo di minuti invece che di ore di stampa, che risulta economica solo se
già si possiede un videoproiettore (quello dell'ufficio per le presentazioni-riunioni?).

Altrimenti non risulta fattibile in maniera economica , per cui sto provando
ad aumentare la potenza del motorino con l'aggiunta di un magnete esterno,
cosa che richiederà solo della colla bicomponente rapida
e qualche pezzo di plastica o di alluminio di recupero.

[Jno]

Come funziona la stampante in video:

https://www.youtube.com/watch?v=KOqZiRZM5pk

Istruzioni e programmi gratuiti da utilizzare sia per l'arduino che sposta il motore passo passo
che per il CAD e relativa stampa ( un indirizzo per acquistare la resina è anche nel post precedente):

http://www.instructables.com/id/Chimera ... her-parts/

ora sto cercando di far funzionare il FidoCadJ su windows 7 con chrome, la vedo dura.....
semplicemente volevo buttare giù uno schema che chiunque può modificare,
del pilotaggio motore brushless.

[Jno]

Dato che i magneti ordinati non sono ancora arrivati
(era meglio spendere di più e prenderli da amazon.. )

Uno dei problemi esistenti per questi dispositivi è la durata del volo,
che in breve si traduce nell'usare dei motori e delle eliche più efficaci.

Le tecniche di ulteriore riduzione del consumo di energia,
che si traduce in un maggior tempo di volo con la stessa batteria,
sono circa:

dove la configurazione "A" aumenta la autonomia di volo di circa il +6%
la "B" circa il +10%,
la "C" con le eliche sincronizzate circa il +12%
la "D" sale anche al +16%.

Per salire ulteriormente si deve variare il tipo di propulsore così, salendo a +18% :

se si usa una configurazione doppia elica della immagine "D"
e la immaginiamo inserita in questo meccanismo , saliamo al +22% di resa.

Per chi voglia studiare autonomamente il problema , suggerisco lo stesso PDF
che ho usato io:
https://www.google.com.au/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0CB8QFjAA&url=http%3A%2F%2Fdrum.lib.umd.edu%2Fbitstream%2F1903%2F8752%2F1%2Fumi-umd-5771.pdf&ei=bWyyVMWgEMKB8gWrk4D4Bg&usg=AFQjCNG3mYc_cTmTUC7DQEBUkxOLK3Plsw&sig2=fMxuOmHV5OpqQiDK0d0oHg&bvm=bv.83339334,d.dGc

Cosa vieta di salire ancora?
In tutte le immagini dei droni abbiamo 2 tipi di problemi:

- i flussi laterali che possono aiutare l'hoovering ma che aumentano il consumo
(e questo si supera con un convogliatore d'aria, il "tubo" EDF)

- "l'ombra" dovuta alla struttura che mantiene il gruppo motore-elica
che ne riduce l'efficenza, tant'è che basta mettere le eliche
sotto alla struttura piuttosto che sopra e già recuperiamo un +6% di energia.
(appena trovo il nome scientifico del fenomeno sostituisco il termine "ombra")

Vediamo che il sistema di "intubazione dell'aria" non è complesso e
non è una idea nuova , diciamo che a fine anni 60' era già completa
tant'è che non capisco come nel 2010 ancora si richiedevano brevetti (?)
e non è neanche costosa:

aumenta ancora di più la sicurezza del drone perché le eliche sono all'interno del tubo,
per quanto innocue siano quelle del syma, dove spesso erroneamente ho inserito la mano
durante la rotazione anche massima (mai un graffio).
Per contro aumenta alquanto il peso del drone , e bisogna rimanere nei 300 grammi
se si vuole il libero uso del quadcoptero secondo le ultime normative.

Anche il sistema di intubazione , migliorativo del precedete ad eliche libere,
soffre del problema "ombra" del motore.
Può venire spontaneo osservare la differenza tra il drone toys
dove al limite massimo servono 10000 giri/minuto
ed altri sistemi EDF radiocomandati dove invece 80000 giri e 2 chilogrammi di peso sono la norma .

Questi ultimi non consentono certo di trasmettere la rotazione con una cinghia su un asse,
l'asse pilota l'elica, cosa che ridurrebbe l'ombra ma non la elimina comunque.
Senza motore al centro del tubo EDF posso aumentare la superficie delle eliche
e ridurre l'effetto ombra, ma questa soluzione è certo più impegnativa.

A cosa serve l'introduzione sull'uso dei programmi CAD e relativa stampa?
Un primo modo che ho valutato sarebbe costruirsi un nuovo motore brushless,
per i droni nessuno ha inserito in rete qualcosa di simile in merito,
non ne trovo menzione su google patent, probabilmente è brevettabile
e sarebbe da costruire così, la parte con i magneti incollati è quella rotante:



sono in grado di realizzarlo tranquillamente, ma essendo brushless, intende che poi devo usare degli Esc
tutta la classica lista della spesa dei droni "non toys" e torneremmo di nuovo a costruire
un nuovo "Super Parrot Figos" da un paio di chili ad un "costo lancio di soli 999 euri"
che se ti arriva addosso a 50 km/h ti fa male uguale.
E questo progetto serve per chi vuole sviluppare per le versioni professionali.

E quindi come lo possiamo sviluppare per la versione toys entro i 300 grammi?
La massima velocità di rotazione limitata richiesta dal drone permette di fare qualcosa.
L'elica centrale rimane come quella dell'ultimo disegno, ma il sistema di rotazione prevede questa innovazione,
scusate la scarsa qualità del disegno:


questa cosa necessita della stampa in 3D, farla a mano è un suicidio.
Il massimo dove si può arrivare è usando quattro motori 0412 da 82000 giri
che costano 1 euro l'uno, con un rapporto 1 a 15 si ottengono almeno i 5000 giri utili
allo svolazzamento dell'oggettino senza cuscinetti o cose complesse, semplice incastro,
visto dall'alto è circa così:



Il rotore proposto sopra potrebbe essere la novità del prossimo anno presumo, circa fatto così:

[Sjuanez]

Ma complimenti!

[attilio]

il tuo report merita, ho messo la discussione in evidenza, in questo forum

se Jno vuole, si può anche revisionare il titolo, di quella che è a tutti gli effetti un ingegnerizzazione e prototipazione work in progress

complimenti!