制作你自己的遥控间谍飞艇

继续飘浮!

我是一名材料科学工程师,在一个负责研究项目资金分配的机构工作。这是理论性的工作,所以业余时间我喜欢做一些实际的、动手的事情。我建造遥控模型已经33年了,而且我总是偏爱不寻常的载具——水陆两栖车、潜艇、气垫船——所以室内的遥控飞艇对我来说很合适。

我大约在12年前建造了我的第一个飞艇,那时相对轻便的遥控设备开始变得更加实惠。我最新的玩具是一个装有微型摄像头的氦气球飞艇。这个飞行器过于显眼,无法进行真正的监视,但它非常有趣,可以飞行和拍摄航空照片。它也比几乎所有现成的模型都要小,并且在稳定性和机动性方面有更好的结合。

这里是完整的说明列表

第一步:所需遥控设备

  • 三个超微型伺服器,约2.5克或更轻:我使用了Blue Arrow品牌的。这些伺服器可以方便地安装螺旋桨(电机轴为0.7毫米)。
  • 一个超微型接收器:我使用了DelTang Rx33。无论如何,选择一个低于2克的,并能在单个锂聚合物电池(通常称为1s)上工作。实际上,许多接收器都可以工作在1s上,即使没有这样记载。确保你的伺服器和接收器的连接器兼容,否则你最终还是要焊接。DelTang DSM2接收器和Blue Arrow伺服器都有多种连接器版本。像Micron Radio Control、Plantraco或Aether Sciences RC这样的专业在线商店可以提供帮助。
  • 显然,你需要一个兼容的发射器。最简单的3个或更多通道的发射器就足够了。
  • 一个70到140毫安时的1s锂聚合物电池(和一个合适的充电器):需要最小的电池(70毫安时约2.5克)来将重量保持在10克以下。更大的电池显然会提供更长的飞行时间,但即使飞行时间很大程度上取决于飞行风格,使用125毫安时的电池(重3.5克)也能轻松飞行半小时。较小的电池仍然可以轻松飞行15分钟或更长时间,并且它会使乳胶气球持续更长时间(为更多的压载物腾出空间,以补偿损失的氦气)。
  • 连接电池到接收器的导线(同样,专业RC商店可以提供帮助)。
  • 三个小型螺旋桨:我使用了Plantraco 32毫米的“蝴蝶”螺旋桨。这些是惊人的高性能微型螺旋桨,适合0.7毫米的轴。Aether Sciences RC的“AESH34 – Hélice Micro”看起来也非常合适。
  • 一根1毫米的碳纤维杆,约30厘米长
  • 一块Depron泡沫板,约10厘米 x 10厘米,厚1毫米(如果没有,也可以使用3毫米厚的Depron)。一些粘土作为压载物。
  • 最后,你还需要一些透明胶带(密封胶带、苏格兰胶带)、一把小钳子、几条小橡皮筋、强力胶水和一把剪刀。一个精度为0.1克或更高的秤会很有用。焊接是可选的。

如果你已经有了发射器和飞行电池的充电器,所需的材料成本最高可达80欧元(约100美元)。如果你找到了便宜的伺服器和螺旋桨,可以显著降低成本。如果在此基础上选择稍大一些的版本,使用2克的接收器,可以将成本降至30欧元以下。

一个合适的发射器和充电器不应超过50欧元。这比Plantraco NanoBlimp完整套件稍贵,但我们谈论的是DSM2系统,拥有远超4个可用频率。

Yvon Masyn

第二步:确定重量,选择气球

你可以在任何气球店购买气球和/或用氦气填充,或者带一罐一次性氦气罐回家。

我首先确定了所有部件的重量,并估算了尾翼(当时尺寸未定)以及胶水和胶带的重量。重量单位是克。

* 3 hacked servos: 3 x 1.7
* 3 propellers: 0.17
* Receiver: 0.68
* 80 mAh battery: 2.6
* 33 cm x 1mm diam. carbon rod: 0.4
* Battery lead: 0.3
* Depron fin (estimate): 0.5
* Allowance for tape and glue (estimate): 0.25

总计:10克

因此,这个概念有望适用于11英寸的乳胶气球(一个普通派对气球)或任何升力至少为10克的充气物。添加压载物以获得所需的浮力,并随着时间的推移氦气损失而再次移除。

一个崭新的11英寸乳胶气球至少应提供11克的升力(根据制造商在海平面以上300米处参考数据),但你很快就会注意到升力下降。在气球店,用来充氦气的乳胶气球通常会内部处理“Hi-Float”。这使它们漂浮更久。我买的一个提供了14克的升力(海平面以上约30米)。我最终使用了125毫安时的电池,重量为11克,并留有约3克的压载物。正如预期的那样,需要通过移除压载物进行定期修剪,并且在约10小时后所有压载物都被移除了。但这对于一个1.5欧元的汽球来说不算差。

然而,一个崭新的14英寸乳胶气球可以提供超过20克的升力,所以有一些空间可以持续几天(再次使用“Hi-Float”)。对于带摄像头的版本,我有一个16英寸的气球,升力超过35克。

箔膜气球的氦气保持时间更长(长达数周且可重新充气),但其自身重量更大,使得最小的适用尺寸更大。我喜欢的微型飞艇的箔膜气球显然是Deutschen Zeppelin-Reederei GmbH销售的齐柏林NT,升力约21克。一个不错的、更常见的替代品是40英寸的字母“I”。它的升力18克对于带摄像头的版本来说相当紧张,但如果没有摄像头或采用超轻型结构(例如,摄像头和推进系统都由飞行电池供电,见最后一步),这是可能的。

关于氦气的一点说明:对于这些小型飞艇,强烈推荐使用纯净(99%或类似)氦气,因为升力空间很小。但像“Ballonal”这种氦气与氮气的混合物曾经很受欢迎,如今几乎所有的气球店都使用纯氦气。

第三步:改装伺服器

要改装三个伺服器中的每一个,首先取下贴纸和固定在一起的收缩套管。取下顶部,并移除所有齿轮,包括小齿轮(如果你的螺旋桨与电机轴不匹配,你可以保留小齿轮,然后将螺旋桨钻孔以匹配)。取下底部,小心地拉出电机和电位器。电机通常很容易取出,电位器是粘合的。大多数情况下,你可以通过适度拉扯导线来将其取出。如果你不确定,可以考虑用小钳子打破剩余的伺服器外壳。

用一层胶带将电路板包裹起来,以防止意外短路。

在不安装螺旋桨的情况下连接到接收器进行测试。通电,并调整每个电位器,直到电机在发射器对应的摇杆处于中立位置时不动。

选择哪个电机/功能对应哪个摇杆。我通常将上升/下降设置在通常的“油门”上(因为没有自动回中的摇杆在这里很方便),主推进设置在“升降舵”上,左/右设置在“副翼”上(在Mode 2发射器上)。

Yvon Masyn

第四步:组装

接收器也用胶带包裹,然后用另一段胶带将其固定在1毫米碳纤维杆的中间。我使用了尽可能长的杆以获得最佳操控性。使用我使用的设备,大约是32厘米。

用胶带制作电池支架。一段胶带的一部分被另一层胶带覆盖,粘性面对粘性面。这个不粘的区域应至少与电池周长一样长。在杆的前端约1/4处,将一端垂直粘在杆上,并将粘性端折叠封闭。现在制作一个能容纳电池的环,并用另一端粘合。你应该能够将电池滑入和滑出。

伺服电机用小橡皮筋固定。前方的电机向前(主推进),后方的电机横向安装(尾桨)。检查连接器是否能到达接收器。如果你使用的是没有伺服反向功能的发射器(如所示),请检查当摇杆移动时,尾桨是否向正确的方向旋转。如果没有,则反向安装。安装螺旋桨有助于检查正确的对齐。

第三个电机安装在组件重心附近,向下指向。将螺旋桨反向安装,因为你希望它在向上推飞艇时发挥最佳性能。
用强力胶水固定电机。如果你选择之后剪掉橡皮筋,请保持胶水滴非常小,尽量少将橡皮筋粘到电机或杆上。移除橡皮筋后,再加一些强力胶水。如果这很困难,也不要担心,因为三条小橡皮筋的重量只有约0.1克。显然,要让任何胶水远离轴。

Yvon Masyn

第五步:气球附件和配平

将上一步的组件如图所示安装在气球上。两段4厘米长的胶带应该足够了。你可能需要小心地前后移动它,使飞艇在空中悬停时,杆大致保持水平。

最终配平用粘土完成。粘土的量应足以使飞艇在不施加动力时缓慢下沉。粘土的放置位置应有助于最终配平,使其水平悬停。

在高的室内飞行时,你应该考虑到在较高处和较暖的区域,飞艇可能会增加其浮力。因此,最好将其配平得稍重一些。电池会稍微快一点耗尽,因为你需要更多的“向上”动力,但安全第一。

使用乳胶气球的一个优点是它会在几小时内明显损失氦气并下降。使用箔膜气球时,你应该更小心配平,因为下降可能需要几天。备用气球绑在绳子上,顶部用双面胶,可以通过“倒钓”来挽救。

Yvon Masyn

第六步:飞行和安装尾翼

在试飞时,尾翼被证明非常有价值,可以使直线飞行变得相对容易。首先,即使很小的上升/下降螺旋桨也会给气球带来一些旋转。其次,尾桨明显功率过大。尾翼使飞艇保持直线路径,而额外的功率仍然允许在需要时进行短距离转弯。

尾翼由Depron泡沫板制成,并用胶带固定。我让它向下悬挂,这样可以帮助保护螺旋桨不撞到地板或墙壁。它还将飞艇与任何着陆表面保持一定距离。这一点很重要,因为中间的螺旋桨在靠近表面推进时效率会降低,导致难以起飞。所以那里没有气垫船效应。

显然,尾翼的重量需要进行配平修正。

有了尾翼,飞行飞艇并不困难,但完全控制还需要一些练习。

向前移动需要更多的向上推进来补偿。前方的螺旋桨加速了气球下方的空气,产生了倒置的机翼效应。

我通常先给予足够的上升力,直到飞艇保持大致相同的高度,然后给予它一点点更多的力,开始向前移动,调整速度以保持大致相同的高度。

第七步:减轻重量的技巧

对于11英寸的气球来说,升力空间并不多,所以尝试减轻半克甚至更多是有价值的。

一个相对容易的方法是移除中间电机的电位器和电路板,并将电机焊接到接收器内置的电子调速器(ESC)(如果它有的话,DelTang就有)。显然,你将失去反向功能,所以你肯定需要稍微重一点的配平。另一方面,与伺服电路相比,你获得了大量的比例控制。你也可以将其用于前向推进,牺牲后向功能。我建议在较大的房间使用后者,因为在这种情况下,下降可能比反向更重要。
如果你愿意进行一些微小的焊接,你可以用两个微小的(1/10瓦)4.7千欧姆电阻来替换电位器。

你可以考虑用直接焊接到接收器上替换连接器,但要能够使用9英寸的气球,就像我认为Plantraco Nanoblimp一样,需要将所有东西减至6克以下。那需要另一种方法和另一个项目。(如果你有兴趣,可以在Instructables上订阅我:Instructables)。

Yvon Masyn

第八步:添加摄像头

我使用的是所谓的“808汽车钥匙微型摄像头”。这些微型摄像头价格便宜(10欧元以下),非常适合实验。你需要一把小十字螺丝刀来拆卸它。如果你选择从飞行电池供电的超轻版本,你将需要一个额外的公头和母头连接器,与飞行电池兼容,并需要焊接设备。
在Chuck Lohr的非商业信息网站上,有关于市面上众多变体的丰富信息。购买前请查看。我有一个所谓的#3和#8,并且证实#3更好,正如该网站上推荐的那样。

不要期望顶级的质量,但它足够有趣。运动模糊非常严重,尤其是在光线较暗的条件下。但对我来说,主要缺点是它们的视角窄。我订购了一个广角Jelly镜头来尝试改进这一点,但它还没有到货。所以我以后再报告。

我剥离了摄像头的外壳,所以它只重约10克。我用一些胶带覆盖了它,以避免电路板短路,但保持Micro SD卡插槽和迷你USB端口畅通。胶带还固定了实际的摄像头,因为它通过柔性连接连接到电路板上。

一个折叠的Depron带被粘在摄像头上,使其悬挂在前面电机下方。
如果你愿意,可以将摄像头连接到飞行电池供电,节省约4克。在这种情况下,你将需要一个额外的公头和母头电池连接器,在飞行电池和接收器之间焊接一个额外的连接(见最后4张图片)。但我建议不要通过摄像头给飞行电池充电。原装电池似乎有一些保护/调节电路,而RC电池则依赖RC充电器。

Yvon Masyn
 

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