2. ünite / 10
İtki zinciri: fırçasız motor, ESC ve pervane
Bu ünitenin sonunda
- Motor adındaki stator ölçüsünü ve KV'yi yorumlamak
- ESC'nin üç fazlı köprüsünü ve DShot protokolünü açıklamak
- İtki tablosundan itki/ağırlık oranını ve askıda kalma gazını hesaplamak
- Pervane çapı ve hatvesinin itki ve güce etkisini anlatmak
Ders notları
İtki zinciri batarya → ESC → motor → pervane sırasıyla akar. Her halkada kayıp vardır ve zincirin en zayıf halkası uçuşu sınırlar.
Motor ve ESC
Fırçasız motorda sargılar sabittir, mıknatıslı çan döner. 2207 stator çapı 22 mm, yüksekliği 7 mm demektir. KV volt başına yüksüz devirdir: 1950 KV × 22,2 V ≈ 43 000 rpm. ESC altı MOSFET'le fazları sırayla anahtarlar; komut eskiden 1000–2000 µs PWM idi, bugün sayısal DShot (değer 48–2047, CRC korumalı) kullanılır. Çift yönlü DShot motor devrini geri yollar ve devir tabanlı süzgeçlere girdi olur (6. ünite).
Pervane ve itki/ağırlık
- İ/A ≈ 2: yük ve kamera drone'u; askıda kalma yaklaşık yarı itkide, manevra ve rüzgâr için pay kalır.
- İ/A 4–10: FPV ve akrobasi.
- İ/A < 1,5: rüzgârda ya da bataryanın sonunda denetim kaybı riski.
Askıda kalma gazı itki eğrisine bağlıdır. İtki devrin karesiyle büyür ama ESC + motor zinciri bunu kısmen doğrusallaştırır; PX4 bu eğriyi THR_MDL_FAC ile modeller (0 doğrusal, 1 karesel). Yanlış model, irtifa denetiminin gaz aralığının bir ucunda sert, öbür ucunda gevşek olmasına yol açar.
Simülasyon
İtki/ağırlık oranı ve askıda kalma gazı
Toplam kütleyi, motor sayısını ve motor başına azami itkiyi (itki tablosundan, gf) gir. İtki/ağırlık oranını ve drone'un askıda kalmak için ne kadar gaz vermesi gerektiğini gör. Eğri, PX4'ün THR_MDL_FAC itki modelidir: 0 doğrusal, 1 karesel.
3B sahne yükleniyor…
Simülasyon görevi
İtki/ağırlık simülasyonunda üç hazır ayarı karşılaştır. "Ağır ve zayıf" ayarda itki/ağırlığı 2'ye çıkarmak için motor başına itkiyi ne kadar artırmalısın? THR_MDL_FAC'ı 0'dan 1'e çek: askıda kalma gazı nasıl değişti ve neden?
Kod
# Örnek itki tablosu: 2216 920KV + 10x4.5 pervane + 4S sınıfı için tipik değerler; gerçek tabloyu üreticiden al. Gaz %, itki gf, akım A
import numpy as np
throttle = np.array([30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100])
thrust_g = np.array([180, 300, 430, 560, 690, 820, 930, 1010])
current_a = np.array([1.1, 2.0, 3.3, 4.9, 6.8, 9.0, 11.3, 13.6])
mass_kg, motors = 1.6, 4
hover_g = mass_kg * 1000 / motors # motor başına gereken itki
u = np.interp(hover_g, thrust_g, throttle) # tablodan doğrusal ara değer
i = np.interp(hover_g, thrust_g, current_a)
twr = motors * thrust_g[-1] / (mass_kg * 1000)
print(f"itki/ağırlık = {twr:.2f}")
print(f"askıda gaz ≈ {u:.0f}%, motor başına {i:.1f} A, verim {hover_g / (i * 14.8):.1f} gf/W")
# PX4 THR_MDL_FAC: tablodan (1-f)·u + f·u² eğrisine en küçük kareler uydur
x, r = throttle / 100, thrust_g / thrust_g[-1]
f = float(np.clip(np.sum((r - x) * (x**2 - x)) / np.sum((x**2 - x) ** 2), 0, 1))
print(f"THR_MDL_FAC ≈ {f:.2f}")Sık yapılan hatalar
- Motoru yalnız KV'ye bakarak seçmek: aynı KV'de stator ve sargı farkı itki tablosunu değiştirir.
- Pervaneyi büyütüp motor akımını kontrol etmemek: güç D⁵ ile büyür, ESC ve motor yanar.
- Tam gaz itkisini askıda kalma verimiyle karıştırmak: uçuş süresini askıda kalma noktasındaki gf/W belirler.
- PWM ESC'yi kalibre etmeden uçurmak; DShot'ta ise kalibrasyon gerekmez ama motor yönü yazılımdan ayarlanır.
Yazılım mühendisliği bağlantısı
Parça seçimi bir gereksinim izlenebilirliği problemidir: "8 m/s rüzgârda konum tutmalı" gereksinimi bir İ/A alt sınırına, o da motor ve pervane seçimine iner.
- Her tasarım kararını hangi gereksinimden çıktığıyla birlikte kaydet (karar kaydı, ADR).
- Hesapları bir betikte tut ve sürüm denetimine koy: parça değişince sonuçlar yeniden üretilebilsin.
Kendini sına
1950 KV bir motor 6S bataryada (22,2 V) yüksüz yaklaşık kaç rpm döner?
İ/A = 2 ve itki modeli doğrusal (THR_MDL_FAC = 0) ise askıda kalma gazı nedir?
İtki devrin karesiyle büyüyorsa itkiyi iki katına çıkarmak için devir kaç kat artmalı?
DShot'un analog PWM'e göre en önemli üstünlüğü hangisidir?
Bu ünitenin parçaları
3B modelli gerçek Hyvex parçaları: