Projet de 2012


Suite à un premier essai infructueux de nano-quad (le pauvre oiseau n'a pas réussi à quitter le sol pour cause de rapport poids/puissance défavorable...), j'ai révisé ma copie et cherché à concevoir un quadcopter de petite taille et adapté au vol en immersion. Le design s'éloignant petit à petit du nano quad de départ, voici une nouvelle rubrique dédiée au COLUGO.

Pour les curieux : ce mot désigne un mammifère planant d'Asie, vaguement apparenté aux lémuriens, et que jusqu'à très récemment on avait pris pour une chauve-souris... Voici la page wikipedia sur le bestiau.

Avantage non négligeable, si je sors ensuite une version améliorée, par exemple capable d'embarquer une caméra GoPro, je pourrai l'appeler Colugo-Pro

Caractéristiques



Plan COLUGO



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Une bestiole qui est grosso-modo dans la catégorie du Mqx de chez Blade (lien), avec 18 cm de moteur à moteur, et une large platine centrale. Les angles des bras sont calés à 22 degrés, mesure adéquate pour fixer les moteurs AP03 à cheval sur les carrés carbone. Les dimensions de la nacelle devraient permettre un placement simplifié des composants, et en particulier des deux accus 600 mAh 1S qui seront montés en série et disposés côte à côte dans un logement de faible épaisseur.

Assemblage


Montage de la structure

On commence sur le plan avec l'assemblage des baguettes carbone coupées à bonne mesure. Du soin apporté au respect des angles découlera une plus ou moins grande solidité... Les collages sont faits à l'époxy.



La fixation des moteurs est donc prévue dès le départ, et l'angle des pointes permet précisément de poser le moteur AP03, au moyen de trois boulons fins (diamètre 2mm). Une petite platine triangulaire permet d'enserrer les carrés carbone, elle est réalisée (en 4 exemplaires) en contreplaqué 10/10 ème.

    

La nacelle est constituée de deux pièces de balsa se plaçant respectivement sur et sous les carrés carbone. La platine inférieure est directement collée sur les baguettes.



La platine supérieure portera les équipements électroniques, et les fils de puissance seront rangés entre les deux plaques.

Réception radio

Ennuyé par une antenne interminable (101 cm), pour cause de 41 MHz, j'ai appris sur le site de Pierre Rondel (lien) les conditions et les conséquences d'un raccourcissement d'antenne... En gros une self à la base du brin peut permettre de réduire la longueur, au prix d'une perte de portée à peu de choses près équivalente à la réduction apportée à l'antenne : en clair, si je passe d'un mètre à 50 cm la portée sera elle aussi réduite de moitié. Il faudrait de surcroît reprendre le réglage du récepteur... Ceci n'est pas dans mes cordes, par contre je découvre sur le site de Christian Tavernier (lien) qu'il est très facile de faire une self en bobinant du fil. Ça tombe bien, et si je bobinais le fil de l'antenne elle même ? Quelques savants et néanmoins approximatifs calculs plus tard, je me retrouve avec une antenne réduite de moitié, l'autre moitié du fil ayant servi à un bobinage "en l'air" à l'aide d'un marqueur de diamètre adéquat. Des tests de portée s'imposent !... Et il faudra idéalement trouver un moyen pour déployer ces cinquante centimètres restants...



Patins d'atterrissage

Revoilà le souci des patins ! Pas de tamis de scellement chimique aux bonnes dimensions, il faut donc chercher ailleurs... En l’occurrence des balles de ping-pong, qui une fois percées, s'enfilent sur les vis de fixation des moteurs ! Pour une bonne précision de perçage j'ai réalisé un petit gabarit, et deux balles ont été peintes en noir pour fournir une différentiation avant-arrière (avec un code couleur fortement inspiré par le Ladybird). Ces quatre balles ont un impact visuel certain, j'aime beaucoup le look qu'elles apportent.

   



Electronique de puissance

Les quatre ESCs sont des Turnigy Plush 6A (lien). Ils sont raccordés aux moteurs, opération délicate du fait de la finesse des câbles issus des moteurs AP03. Ils sont ensuite branchés individuellement à la carte de programmation Turnigy (lien), pour y entrer la programmation ci-dessous.

         

Les arrivées de courant dans les ESCs sont par la suite simplement soudées les unes aux autres et aux câbles d'alimentation, connectés de façon à monter les deux accus en série. J'en profite pour tirer trois fils (une nappe issue d'un câble de servo) qui vont alimenter un testeur de batterie 2S/3S.

Berceau pour les batteries

Le support pour les deux accus LiPo 600 mAh est réalisé avec quelques bouts de balsa et collé en place au centre de gravité (prévu) de l'engin, sous la platine inférieure.

    



Electronique de commande

Une fois les connexions terminées, la platine supérieure recouvre le tout. Elle repose sur des petits morceaux de mousse dense, dans l'espoir de filtrer un peu les vibrations. Le contrôleur multiWii est classiquement collé à la mousse double face (lien), et le récepteur radio trouve sa place à l'arrière, sur des petites cales de mousse également. Je décide de placer le témoin de charge des accus en position de feu arrière. Pour gagner du poids je me passe des prises et fiches, et je soude directement tous les fils sur les cosses qui vont bien.



    





Les yeux

La touche finale ! Je n'avais pas du tout prévu ce détail, mais après avoir réalisé le logo je me suis mis en tête de trouver des yeux pour le Colugo, voici le résultat

    

La LED bleue du multiWii se voit par transparence dans le "blanc" de ces yeux en plastique, c'est du plus bel effet...

Premiers essais

Un peu inquiet après la déconvenue de ma première tentative (le nanoCQFD qui ne quittait pas le sol...), je teste sans tarder le Colugo... Poids de 125g en ordre de vol, sans équipement vidéo... Mise de gaz précautionneuse... La puissance a l'air d'être au rendez-vous, mais par contre le multiWii démarre et stoppe les moteurs de façon un peu aléatoire, bigre ! J'ai remarqué que les AP03 ont du mal à tourner aux premiers crans de gaz, et du coup je vais dans le fichier config.h vérifier la valeur minimum gérée par le contrôleur. Eureka, cette valeur est à adapter en fonction des ESCs utilisés, je choisis celle prévue pour les Plush 10A.

Problème suivant, la calibration des gyroscopes est erratique, et la bestiole fait tout sauf monter à plat quand je mets les gaz. Je conclus après réflexion que c'est de ma faute, car lorsque je branche les batteries le Colugo n'est pas horizontal et l'initialisation de la carte se fait comme elle peut... Pour y remédier c'est simple : on peut forcer la calibration des gyros en mettant le manche de gauche en butée en bas à gauche, les gaz étant plein ralenti (émetteur mode 1), la carte désarmée bien sûr. Ultérieurement je changerai peut-être le logiciel...

Découverte suivante, les LEDs rouges sur le témoin LiPo s'allument très vite, alors que les accus ne sont pas déchargés. C'est le signe d'un courant de décharge fort qui les met à genoux. Ils sont donnés pour 35/70C, c'est de la rigolade, à 35C on devrait pouvoir sortir 21 Ampères ! Selon les commentaires vus sur la page produit (lien), il faut tabler sur 11,5C au maximum, soit 7A donc moins de 2A par moteur... Effectivement il se peut qu'on dépasse un peu, d'ailleurs les petits moteurs AP03 atteignent vite une température conséquente... On verra s'ils tiennent dans le temps, normalement ces moteurs 4000 kV sont donnés pour 2S, par contre c'est vrai que je les charge un peu avec des hélices 4x2,5 (contre 3x2 recommandés). Après quelques essais le temps de vol atteint les 6 minutes, c'est moins que j'espérais...

Côté réactions l'oiseau est vif, il va falloir se pencher sérieusement sur les réglages ! Malheureusement la météo m'oblige à patienter...

Quelques séances plus tard, le bestiau est très sympa à piloter, souple et vif, mais l'autonomie est bien courte...



FPV

J'ai rapidement greffé les micro-éléments utilisés sur le Ladybird, pour m'apercevoir que le Colugo est affublé de vibrations conséquentes, qui ne permettent pas de piloter en FPV. J'ai tenté plusieurs approches pour réduire ces vibrations, sans grand résultat. Par ailleurs le surcroît de masse impacte l'autonomie...



Conclusion, le Colugo est bien marrant mais pas adapté pour le FPV... Ce qui a motivé le projet suivant, le mini-CQFD...