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12 septembre 2013 4 12 /09 /septembre /2013 09:16

S'il y a une chose que la réalisation et les essais du "H" Quad m'ont apprise, c'est que les multicoptères, et principalement les cartes de stabilisation, n'aiment pas, mais alors pas du tout, les vibrations de quelque origine qu'elles soient.

Avec les aéronefs "classiques" (avions, motoplaneurs,...) on ne s'y attache pas trop (ce qui est une erreur !) et on se contente souvent de monter l'hélice sur l'axe moteur sans autre forme de procès en se disant que l'hélice est équilibrée de fabrication. On ne peut se contenter de telles approximations avec les multicoptères. Mes tout premiers essais, que ce soit avec la carte I86 ou avec la KK 2.0, m'ont laissé complètement pantois : le "H" Quad sensé être parfaitement stable grâce à ces cartes partait dans tous les sens, même après de multiples et longues séances de réglages. Bon, d'accord, je découvrais le pilotage de ces engins, mais j'avais le sentiment de m'être fait arnaquer quelque part !

En recherchant les causes de ces comportements erratiques et après avoir visionné les vidéos de la keycam embarquée (pourries d'effet "jello"), je me suis tourné vers la piste d'un excès de vibrations en partant de l'hypothèse suivante : les cartes de régulation intègrent des gyroscopes et des accéléromètres dont elles analysent les données pour corriger tel ou tel défaut d'assiette. Pas de problèmes tant que les variations analysées ne sont pas trop rapprochées dans le temps, mais si la carte est soumise à des variations très rapprochées (cas des vibrations qui se produisent à des fréquences relativement élevées et qui en plus peuvent se conjuguer) et même si les capacités de calcul du microprocesseur sont importantes, celui-ci n'arrive plus à tout suivre en temps réel et il "devient fou".

Conclusion : la chasse aux vibrations est ouverte.

Commençons par rechercher les causes. Facile : les éléments tournants, moteurs et hélices. Pour les moteurs, pas grand chose à faire avec des moyens d'amateur : un contrôle moteur tournant sans hélice à différents régimes nous permet de voir si un moteur présente un défaut ou non. Contrôle à effectuer après chaque crash, car il permet de vérifier si un axe est tordu ou non. Les puristes conseillent d'équilibrer les moteurs. Pas facile si l'on ne dispose pas de matériel de mesure professionnel. Donc nous nous contenterons de choix (moteurs de qualité), de contrôle et de tri des moteurs (élimination systématique des moteurs "pourris"). Pour les hélices, c'est plus facile : choix d'hélices plutôt rigides (les hélices nylon sont souvent trop souples et tournent comme des patates, avec un bémol : plus elles sont petites, moins elles sont souples et j'ai un jeu d'hélices nylon 8x3 qui me donne totalement satisfaction), équilibrage soigné obligatoire (voir l'article ci-dessous), montage soigné sur l'axe moteur et essais dynamiques de l'ensemble moteur-hélice (moteur par moteur !).

Nos moyens n'étant que ce qu'ils sont, des vibrations parasites subsistent. Il n'est donc pas inutile de chercher à en éliminer les effets en montant la carte de régulation (mais aussi la caméra) sur un support capable de les filtrer au mieux. Ma solution consiste à utiliser le procédé classique du silent-block :

La chasse aux vibrations est ouverte !

Petit problème : il est assez difficile pour un modéliste isolé de trouver des silent-blocks de petites dimensions.

Qu'à cela ne tienne ! Fabriquons-les ! Quelques chutes de mousses de densités diverses (emballage de la KK 2.0, néoprène de combinaison de plongée (ah, oui, ça prend l'eau après ! tant pis !), bulgomme,...), quelques outils de base peu onéreux, et le tour est joué.

La chasse aux vibrations est ouverte !

La pince emporte-pièces coûte deux francs six sous au bricotruc du coin (3,75€ dans mon cas) et l'emporte-pièces à frapper est fabriqué avec un bout de tube acier de Ø int. 8mm meulé et affûté. Veiller à faire un trou intérieur au Ø 2,5mm, cela permet de serrer un petit peu sur la vis et cela facilite le montage.

La chasse aux vibrations est ouverte !

Résultat : quasi absence de vibrations au niveau de la carte de régulation et de la caméra, le quadricoptère est maintenant d'une stabilité étonnante (mais le pilote a encore des progrès à faire, même s'il arrive à le poser sur une table de 60 x 40 cm) et les vidéos (voir celle-ci) sont dénuées d'effet "jello".

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