Diagnostyka quadrocoptera

Często zwracacie się do mnie z pytaniami odnośnie problemów z lotem albo startem quadrocoptera. Modele przewracają się już przy próbie oderwania od ziemi albo znosi je podczas, gdy są w powietrzu. Trymowanie nie pomaga, a zabawka kończy na półce lub aukcji z etykietką „uszkodzony!”. Chciałbym w ramach tego wpisu podzielić się z Wami moimi metodami diagnozowania problemów z quadrocopterem i tym, na co zwracać uwagę, gdy nasza zabawka przestaje się zachowywać tak, jak na początku. Zapraszam do lektury!

Zamienione śmigła

Podstawowy i jednocześnie najczęstszy problem z lotem opiera się na błędnie założonych śmigłach. Tutaj warto zwrócić uwagę, że te ostatnie występują w dwóch wersjach – lewej i prawej. Są to przeciwne skoki (pochylenie płatów), ponieważ współpracują one z silnikami, które również obracają się w dwie różne strony. Każdy quadrocopter ma dwa śmigła, które kręcą się w lewo i dwa, które pracują w prawo. Zawsze te, które obracają się w daną stronę znajdują się na skos od siebie. Jeżeli więc prawe śmigło umieszczone zostało na lewym-przednim ramieniu, to drugie na pewno będzie na prawym-tylnym. Jednocześnie te, które mają przeciwne skoki i obracają się w przeciwne strony będą znajdowały się na ramionach leżących obok siebie.

Zdecydowana większość kopterów, jeśli nie wszystkie, mają najczęściej śmigła ułożone w następujący sposób:
Prawe – lewy-przód i prawy-tył
Lewe – prawy-przód i lewy-tył
Wyrażając to jeszcze inaczej – jeśli zaczniemy od lewego-przedniego i pójdziemy zgodnie z ruchem wskazówek zegara to najpierw będzie śmigło obracające się w prawo, następnie w lewo, prawo i znowu w lewo, czyli naprzemiennie – tak, jak napisałem wcześniej.

Pozostaje jeszcze pytanie – w jaki sposób rozpoznać lewe i prawe śmigła? Wystarczy spojrzeć na nie z boku! Śmigło pociągnie kopter ku górze, gdy będzie obracać się w tą stronę, po której leży górna część płata.
Zacznijmy od tego, które obraca się w prawo. Popatrzmy na nie z profilu i przyjrzyjmy się, gdzie znajduje się górna, a gdzie dolna część płata. Jak widać śmigło jest ustawione pod kątem w taki sposób, że płat idzie z dołu ku górze w stronę lewą. Jeżeli spójrzymy teraz na sytuację z góry to zobaczymy, że krawędź płata widoczna z boku poruszająca się w lewo to tak naprawdę obrót całego śmigła zgodnie z ruchem wskazówek zegara (ang. CW – Clockwise). Jest to więc śmigło prawe.

Oczywiście lewe musi być zbudowane analogicznie. Tutaj z kolei płat przemieszcza się od dołu ku górze w prawo. Ponownie patrząc z boku będzie się on więc poruszał w prawo, ale patrząc na niego z góry zobaczymy, że jest to ruch przeciwny do wskazówek zegara (ang. CCW – Counter-Clockwise). Innymi słowy jest to śmigło lewe.

Niektórzy producenci opisują śmigła (np. R – prawe, L – lewe) lub na końcach ramion oznaczają kierunek obrotu. Oczywiście jeśli nasz model takowe posiada to zróbmy z tej informacji użytek. Jeśli jednak nie mamy zupełnie pojęcia, to swobodnie możemy posłużyć się powyższym poradnikiem. Sprawdzenie śmigieł to pierwsza rzecz, którą musimy zrobić, jeśli któreś z nich były wymieniane, bądź spadły na skutek upadku.

Kalibracja akcelerometru

Kolejnym trywialnym „schorzeniem” quadrocopterów jest akcelerometr, który błędnie pokazuje poziom, czyli pozycję, w jakiej powinien znajdować się quadrocopter. Bywa, że rozregulowuje sie on z czasem, bądź po rozbiciu się na ziemi. Kiedy jego wskazanie jest błędne, naszemu quadrocopterowi wydaje się, że jest w pozycji poziomej (nieruchomo nad ziemią), gdy tymczasem jest przechylony i cały czas znosi go w jedną stronę. Problem ilustrują poniższe zdjęcia.

Zdecydowana większość quadrocopterów pozwala na kalibrację akcelerometru, ale niestety każdy producent, a nawet model wymaga innej procedury. Niektóre z kopterów ustawiają pozycję początkową zaraz po podłączeniu baterii i podczas parowania z aparaturą. Wymagają wtedy możliwie płaskiej powierzchni, ponieważ zakładają, że to jest właśnie wzorcowa pozycja, do której powinny dążyć. Jeśli więc model zdecydowanie znosi zaraz po starcie na zewnątrz – może to być związane właśnie z tym.
Wiele kopterów pozwala skalibrować akcelerometr „na żądanie” poprzez pociągnięcie obu manipulatorów na jeden z czterech sposobów. Są to albo oba te same narożniki: lewy-dolny lub prawy-dolny, albo przeciwne, ale wciąż u dołu. Wszystkie opcje ilustrują poniższe zdjęcia.

Jeżeli użyliśmy właściwej kombinacji, quadrocopter powinien parę razy zamrugać diodami, a aparatura może (choć nie musi) wydać z siebie krótki dźwięk. W momencie, kiedy model wejdzie w tryb kalibracji powinniśmy puścić oba manipulatory. Cały proces trwa nie więcej niż 2 sekundy. Kiedy diody znowu będą palić się w sposób ciągły – to znak, że kalibracja jest zakończona. Oczywiście należy ją przeprowadzać na płaskiej i poziomej powierzchni, ponieważ jest to pozycja wzorcowa, którą będzie próbował utrzymać kopter, gdy już znajdzie się w powietrzu.

Wspominałem już pewien czas temu w swoich wpisach, że jest jeszcze możliwość trymowania. Ten sposób korekty znoszenia należy przeprowadzać jedynie po wcześniejszej kalibracji akcelerometru. Jeżeli kopter będzie nieznacznie znosić to trymowanie powinno wymagać nie więcej jak 2-4 naciśnięć przycisku dla pojedynczego kierunku. Jeżeli jest to więcej to na ogół problem leży albo w akcelerometrze albo w układzie napędowym, do którego teraz przejdziemy.

Szukamy uszkodzonej strony

Quadrocopter unosi się dzięki równoległej pracy 4 silników, po jednym na każdo ramię. Najpierw musimy więc ustalić, które z nich ma problem z napędem. W tym celu najlepiej jest włączyć quadrocopter i sparować go z aparaturą. Gdy będzie gotowy do lotu chwytamy go ostrożnie w rękę, najlepiej od spodu i pilnując, aby śmigła nie zrobiły nam krzywdy, lekko dodajemy gazu na aparaturze. Muszą ruszyć wszystkie śmigła i zacząć pracować równomiernie. Na ogół jest to około 1/4-1/3 gazu – nie więcej. Jeśli nie jesteśmy w stanie tego zrobić samodzielnie, dobrze jest poprosić drugą osobę, która uruchomi śmigła i wyłączy je w odpowiednim momencie – zagwarantujmy sobie, że wie ona jak to zrobić, gdy coś niepożądanego zacznie się nagle dziać.

Teraz ustawmy kopter w pozycji poziomej i przy pracujących śmigłach pochylajmy go w poszczególne strony. Po tej, w którą przechyliliśmy model, będą mocniej pracować silniki. Stabilizacja będzie próbowała skorygować niewłaściwą pozycję poprzez rozpędzanie tych śmigieł, które są niżej, niż pozostałe. Wychylając quadrocopter w różne strony spróbujmy znaleźć tą, w której śmigło nie stawia wystarczającego oporu. Na ogół będzie tak, że przy pochyleniu na jedno z ramion, kopter będzie dużo słabiej reagował, niż na pozostałych. Jeżeli model przewraca się przy starcie to zwróćmy uwagę, w którą stronę. Jeżeli w prawo, będzie to jeden z dwóch silników po prawej. Jeśli do tyłu – podejrzane są tylne silniki. Jeżeli lewe-przednie ramie się podnosi, ale prawe-tylne zostaje na ziemi – sprawdźmy właśnie to drugie. Ta strona, która najsłabiej unosi się w górę ma uszkodzony / wyeksploatowany silnik, bądź przekładnię.

Dla przykładu pokazuję parę ustawień koptera i zachowania silników w trakcie pracy. Te, które oznaczyłem na zielono kręcą się najwolniej, te na żółto normalnie, czerwone – najszybciej. Im bardziej pochylony kopter w kierunku danego ramienia, tym mocniej śmigło i silnik będą się obracać, żeby skorygować jego ustawienie. Pochylenie na prawe-tylne ramię przedstawiłem poniżej.
Uwaga! Załóżmy po cichu, że kopter nie jest odwrócony w moją stronę, bo oczywiście źle zrobiłem zdjęcie… Wszystkie poniższe ujęcia miały w założeniu pokazywać kopter z tyłu, czyli przód miał być ode mnie i takich kierunków się trzymamy.

Kopter przechylony w lewo i do przodu będzie mocniej pracował lewym-przednim silnikiem. Jednocześnie zwolni prawy-tylny.

Wychylenie w prawo i do przodu – przyspiesza silnik prawy-przedni. Zwalnia lewy-tylny.

Przechylenie koptera w prawo rozpędzi oba prawe silniki. Dwa lewe będą się kręcić wolniej.

I wreszczie ostatni przykład. Jeżeli kopter pochylimy w przód, to tylne silniki zwolnią, a przednie przyspieszą. W ten sposób model będzie próbował unieść przód, a obniżyć tył, aby wrócić do poziomego zawisu.

Przekładnia

Jeżeli nasz kopter ma śmigła założone bezpośrednio na ośkę silnika to można pominąć ten akapit. W innym przypadku przyjrzymy się teraz kółkom zębatym, które znajdują się najczęściej na spodzie ramienia. Mniejsze z nich jest zawsze założone na oś silnika, natomiast większe połączone jest z tulejką, na którą nałożone jest śmigło.

Musimy tutaj zwrócić uwagę na parę rzeczy. Po pierwsze obejrzyjmy sam stan kół zębatych. Trzymając kopter obrócony i widząc pracujące koła, wykonajmy parę obrotów śmigłem po prostu popychając je palcem. Czy mechanizm chodzi płynnie, czy przeskakuje? Jeśli to drugie, być może któreś z kół jest wytarte, albo dostał się pomiędzy nie piasek, który powoduje ich nierówną pracę?

Drugim problemem przekładni jest poślizg małego koła zębatego na ośce silnika. Jest ono mocowane na wcisk i bywa, że w toku nauki latania obluzowuje się i przestaje przenosić cały napęd. Jeżeli zakładamy, że silnik zużyje się szybciej niż ono, to możemy próbować je przykleić, ale wtedy trzeba uważać, żeby nie zablokować przy okazji samego wału, który wchodzi w korpus silnika. Można spróbować diagnozować poślizg koła zębatego poprzez przyblokowanie ośki silnika i jednoczesne obracanie dużym kołem poprzez śmigło. Jeżeli mechanizm nie będzie chciał się poruszyć (wał silnika jest zablokowany, a duże koło usiłuje go obrócić poprzez małe) to znak, że wszystko jest dobrze. Jeśli natomiast poczujemy, że małe koło się obraca, ale wał stoi w miejscu to mamy przyczynę problemu.

Kolejna rzecz, jaka się zdarza, to zbyt duży luz pomiędzy tuleją, a ośką na której osadzone jest duże koło zębate. Zdarza się, że koła zębate przestają się ze sobą stykać i przez to nie ma przeniesienia napędu. Luz, który występuje w mojej Symie X5HC i jest właściwy (nie za duży) pokazuję na poniższych zdjęciach. Na pierwszym tuleja styka się ze szczytem ramienia. Na drugim jest maksymalnie podniesiona (podczas pracy śmigła) i widać prześwit.

I jeszcze inny widok, z założonymi tym razem śmigłami. Na pierwszym zdjęciu śmigło wyciągnięte mocno w górę – widać prześwit. Tak będzie to wyglądało podczas pracy. Na dolnym popchnięte w dół – pozycja spoczynkowa.

Porównajmy również opory jakie stawia przekładnia podczas obracania. Spróbujmy obrócić śmigła na pozostałych ramionach i porównać, czy jedno z nich nie pracuje dużo gorzej niż pozostałe i nie stawia nadmiernego oporu. Może to oznaczać, że zużyły się łożyska ślizgowe, w których pracuje tuleja. Można wtedy próbować prysnąć w środek smarem. Tego typu zużycie może się pojawić, ale w długo eksploatowanych modelach i do tej pory wcześniej zdarzało mi się wymieniać wszystkie silniki, niż mieć problem z nadmiernym tarciem, ale warto mieć to na uwadze. Jeżeli model ma tradycyjne łożyska to oczywiście ich smarowanie niewiele pomoże – wtedy trzeba je wymienić, ale jak już wspominałem – jest to jedna z ostatnich rzeczy, jaką bym podejrzewał.

To może jednak silnik

Jeżeli żadna z podanych rad nie pomogła nam znaleźć przyczyny to znak, że może jednak mamy do czynienia z uszkodzonym silnikiem. Jednostka napędowa nie przestaje działać nagle i od razu, ale zdradza ślady zużycia poprzez zwiększoną temperaturę pracy oraz wolniejsze obroty mimo takiej samej mocy, jak na pozostałych silnikach. Jeżeli nasz test polegający na przechylaniu koptera w poszczególne strony wykazał, że po jednej z nich czuć wyraźnie słabsze obroty to bardzo możliwe, że już pora na wymianę napędu. Jak takową wykonać opisywałem przy okazji naprawy Hubsana H107C: Quadrocoptery – Wzloty i Upadki. Nieco inaczej o reperowaniu koptera pisałem także w tym poście: Naprawiamy quadrocopter.

Pozostaje mi już tylko życzyć Wam udanych napraw i dalszych szczęśliwych lotów! Powodzenia!

  • XMAN

    Super wypis! Super sprawa! Napewno pomoże nie jednemu początkującemu, który może mieć takie problemy!