Activity

Это слабое место Фантомов. При резких поворотах и ветре. “Перегрузка подвеса” вылазит? Связано с тем, что моторы подвеса унифицированы, а нагрузка разная, балансировка в разных образцах разная. Мотор рыскания ворочает наибольшую массу и должен иметь больший момент, а это не так, вот и не справляется. Ферритовое кольцо-магнит как повезет, кому-то досталось намагниченное криво-слабо. Я долго смотрел на это безобразие и заменил кольцо на неодимовые магниты. Напечатанный восьмиугольник-шаблон помог наклеить ровно. Там ещё есть место добавить десяток витков на статор, чтобы уменьшить ток и усилить магнитное поле. Этот мотор вовсе не мотором работает, это по сути трехфазный электромагнит, задающий направление камеры. Туда-сюда и никакого вращения. Его контроллером управляет IMU камеры (не путать с главным IMU дрона), для обратной связи дополнительно работают датчики Холла. У датчиков Холла (DRV5053OA) рабочий диапазон на выходе 0,2-1,8 вольта, а это ферритовое кольцо не может выдать больше 0,7-1,6. Поменял для начала магниты мотора рыскания на неодимовые, (был один запасной мотор) отлично все работает, и заменил аналогично магниты во всем подвесе. Главное - полюса правильно отметить перед выковыриванием старого кольца.

Phantom 4Pro+ имеет детали из магниевого сплава, например “пузико” дрона и радиатор материнки, части очень легкие, но активно реагируют с водой. В морской воде сплав просто шипит, где нет краски - сильная коррозия. При этом другие детали из силумина им хоть бы что. Например, задняя крышка камеры и контроллера мотора рыскания толстые и тяжелые! Радиатором они не служат, лишний вес тут никак не оправдан. Сам дрон после часового купания удалось оживить. К счастью упал в море без аккумулятора, треснул пропеллер и закрутило. Промыть проточной водой, разобрать и снять начавшиеся налеты зубной щеткой. Далее ультразвуковая ванна в дистиллированной воде и та же ванна в изопропиловом спирте для удаления воды. Самое слабое место - BGA чипы на шарах. Если соль отложилась под чипом, и зазор не залит флюсом или лаком - беда. Этот магниевый сплав реагирует в ультразвуке даже с дистиллированной водой, поэтому подумал, а стоит ли оно того, когда рядом стоит тяжеленная деталь из силумина. Которую можно сделать из капрона.

Прилагаю снятые с датчиков напряжения в виде графика. Напряжение в зависимости от угла поворота камеры. Теперь понятно, как система меряет угол. Через 45 градусов это все повторяется (магнитов же 8 штук). Поэтому ограничитель обязателен. Чем больше симметрия графиков - тем лучше.

Ошибка в картинках. Пост не редактируется. Ниже все правильно. Все шесть возможных подач питания на мотор и шесть положений камеры. Промежуточное делает контроллер. Снял показания с датчиков Холла, поворачивая колокол. Ключевые точки тут, когда датчик Холла проходит между магнитов. Сигнал должен быть ровно 1 вольт. Если датчик сдвинут или наклонен, будут проблемы. Если магниты вклеены криво - камера завалится за предел 37, градусов. Я ограничил на дроне поворот влево/вправо, наклеив маленький кусочек резины. Теперь +/- 37,5 градусов не доступно, максимум 30. Контроллер это принял после калибровки! Час полетов с крутыми разворотами и все работает. На запасном колоколе вклеил неодимовые магниты, между ними больше зазор, но сигналы с датчиков на стенде аналогичные. Пока ротор не перемотан, в работе не проверено. Но стало ясно, что означают метки в оригинальном колоколе - это граница магнитов, метка для вклейщика. Если вклеит криво - беда.

Самое простое решение - подвигать датчики на плате. Полмиллиметра туда-сюда. Неудобно - три ноги отпаивать. Размер одного полюса магнита 7 мм. Датчик должен оставаться в пределах полюса. Но в этом моторе все сделано на пределе. Один датчик оказывается в зазоре между двух полюсов когда другой датчик около центра магнита. Очевидно в этом переключении и сложность. Ведь достаточно одного датчика и одного магнита снаружи, чтобы мерять угол! Но авторы этой схемы решили использовать магниты самого мотора. Датчик Холла DRV5053 выдает при отсутствии магнитного поля 1 вольт. –11 mV/mT чувствидельность. При максимальном поле: 1,8 вольт или 0,2, в зависимости от полярности. Характеристика - линейная, но меняется ли магнитное поле тоже линейно - ещё вопрос! Если подать 1 вольт на выходы в ESC, камера встает в то положение, в котором её застало включение. Ниже схема мотора и все возможные напряжения на входах. Видно, что поворот на 45 градусов - это тоже самое, что 0. Оно и понятно - 8 полюсов. Нельзя давать мотору отклоняться так далеко. Датчики указаны черным, работающие обмотки расцвечены и магнитный колокол повернут согласно моменту силы F. Видно что работают 6 зубов статора из 9, их магнитное поле тянет вал в одну сторону, - такой мотор на оборотах жутко вибрирует в руке, на пропеллеры и колеса такое не ставят. Мягче работает мотор с 10 магнитами - но тогда измерить угол придется совсем по другому.

В двигателях подвеса дрона нет цифровых датчиков с гистерезисом, только аналоговые. Датчики Холла здесь не для коммутации, обмоток, а для определения угла. Необходимо очень точно измерить магнитное поле. Разность сигналов от двух датчиков позволяет определить положение угла камеры в пределах размера одного магнита ротора. Датчики не боятся царапин, но любое смещение или замена магнитов нарушает настройку системы.

Датчик представляет собой аналогово-биполярный датчик Холла DRV5053.

Два датчика расположены симметрично напротив магнитов, когда камера направлена вперед. Их сигналы должны быть равны. Но магниты нельзя сделать такими однородными и разместить датчики идеально ровно между зубьями статора, чтобы ток обмоток не влиял на показания. Коррекция сделана в блоке управления.

В ожидании запчастей поковырялся с тестером и осциллографом в YAW моторе рыскания. Все оказалось гораздо проще на вид, но гораздо сложнее в реализации. Датчики Холла выдают сигнал, пропорциональный силе магнитного поля: от нуля до 1,6 вольта (питание 4 v). При центральном положении подвеса сигналы с датчиков равны 1,4 вольта. При повороте влево сигнал с одного датчика падает, с другого немного растет и начинает падать тоже. При повороте вправо - наоборот. Это две синусоиды, сигнал разницы может дать информацию о направлении камеры на небольшом участке. Отрицательный сигнал - поворот вправо, положительный - влево. В диапазоне +/-40градусов однозначно определяется направление камеры. Если камера завалилась за этот предел - то будет пытаться найти “ноль” в другом секторе, за пределами рабочего участка. На заводе в память ECS подвеса вносят таблицу с фрагментом синусоиды от конкретного кольцевого магнита (предполагаю). Сам магнит с помощью бумаги и магнитного порошка легко проверить - там все симметрично. Если наклеить резинки-ограничители угла отклонения и сделать рабочий диапазон +/-25 градусов (например), риск заваливания камеры пропадет (в теории), и рабочий участок данных датчиков Холла будет более линейным, более совместим с другими магнитами. Понятно, почему эта система очень чувствительна к положению датчиков Холла и к их расстоянию до магнитного кольца. Перемотанные моторы работали как родной, но проблема в контроллере была такова, что подвес работал, пока дрон поворачивался плавно, при резком повороте следовал завал и обмотка сгорала. Вообще если бы не это программирование магнитного кольца, заманчиво сделать привод на основе мотора от CD/DVD привода, там тоже 9 зубов железа, магниты можно вклеить неодимовые, мотор будет сильнее. Пластину крепления можно просто выпилить и приклепать к магнитному стакану.

Самостоятельный ремонт мотора рыскания. Это просто интересно, как оно работает. Двигатель любого привода подвеса - бесколлекторный, очень похож на привод CD/DVD, но расположение обмоток другое, создан магнитный редуктор. Конкретно в Phantom 4 Pro: 9 обмоток статора, 3 фазы (A,B и C) намотаны на железо строго по очереди одна обмотка за другой. Схема намотки: AaABbBCcC, где маленькие буквы означают намотку против часовой. Провод 0,1 мм 40 витков на зуб. Начала обмоток идут на ESC, концы обмоток соединены на плате привода. Она двухсторонняя и там очень тонкий изолятор, при краше его легко пробивает. Поэтому надежнее концы обмоток спаять и оставить в статоре. В роторе 8 полюсов магнита, на плате 2 датчика Холла под углом 120 градусов, то есть, при повороте ротора на один зуб, они срабатывают всегда по очереди и так определяется направление вращения. Датчики Холла подключены к минусу и плюсу питания, и два вывода сигнала. При инициализации дрона мотор вращается до тех пор, пока не упрется в ограничитель, тогда ток возрастает, и от этого положения ESC ведет отсчет импульсов на привод, устанавливая камеру строго по центру. Там мосфеты на 8 ампер, запас огромный, легко пережигают дорожки на плате, если что-то не срабатывает. При запрессовке колокола ротора на вал нужно учесть, как магниты “хотят” сами встать, иначе камера будет смотреть немного вбок. Двигатель легко проверяется, если подать от 200 мА на пару обмоток, делает поворот на один шаг в ту или другую сторону.

При слабом ветре и плавном полете неработающий двигатель рыскания можно вообще отключить от ESC, залепив жевательной резинкой зазор, чтобы камера постоянно стояла по центру. Как временное решение вполне себе работает.