Přeskočit obsah

3D model a konstrukce

Přehled

Dron je navržen pro výrobu primárně 3D tiskem s použitím karbónových tyčí jako nosných prvků. Konstrukce je modulární — rozdělena na části, které lze tisknout na běžných 3D tiskárnách s tiskovou plochou 220 × 220 mm (např. Prusa MK3/MK4, Ender 3).

Struktura 3D modelů

Modely jsou uloženy ve složce /models/ ve formátu STL a jsou organizovány následovně:

models/
├── trup/
│   ├── trup_predni.stl
│   ├── trup_stredni.stl
│   ├── trup_zadni.stl
│   ├── nakladovy_prostor_dvirka.stl
│   └── kryt_elektroniky.stl
├── kridlo/
│   ├── kridlo_korenovy_dil_L.stl
│   ├── kridlo_korenovy_dil_P.stl
│   ├── kridlo_stredni_dil_L.stl
│   ├── kridlo_stredni_dil_P.stl
│   ├── kridlo_koncovy_dil_L.stl
│   ├── kridlo_koncovy_dil_P.stl
│   ├── zebro_korenove.stl
│   ├── zebro_stredni.stl
│   ├── zebro_koncove.stl
│   └── uchyt_nosnik.stl
├── ocasni_plochy/
│   ├── vop_leva.stl
│   ├── vop_prava.stl
│   ├── sop.stl
│   ├── vyskove_kormidlo.stl
│   └── smerove_kormidlo.stl
├── podvozek/
│   ├── hlavni_noha_L.stl
│   ├── hlavni_noha_P.stl
│   ├── predni_vidlice.stl
│   └── uchyt_podvozku.stl
└── doplnky/
    ├── drzak_motoru.stl
    ├── drzak_serva.stl
    ├── voditko_tahu.stl
    ├── krytka_konektoru.stl
    └── servo_mount_kormidla.stl

Parametry 3D tisku

Obecná nastavení

Parametr Hodnota
Materiál PET-G (primární) / PLA-LW (lehké díly)
Výška vrstvy 0,20 mm
Šířka extruzní stopy 0,45 mm
Počet perimetrů 3
Výplň 15 % gyroid
Horní/spodní vrstvy 4
Teplota trysky (PET-G) 240 °C
Teplota podložky (PET-G) 75 °C
Rychlost tisku 50 mm/s

Specifická nastavení pro jednotlivé díly

Díl Výplň Perimetry Poznámka
Trup - přední sekce 20 % 4 Vyšší pevnost pro motor
Trup - střední sekce 15 % 3 Standardní
Nákladová dvířka 15 % 3 Pant na jedné straně
Žebra křídla 20 % 3 Otvory pro nosník
Potah křídla 10 % 2 Tenké, lehké
Ocasní plochy 10 % 2 Co nejlehčí
Podvozek 30 % 5 Maximální pevnost
Držák motoru 40 % 5 Maximální pevnost

Instrukce pro konstrukci

Fáze 1: Příprava komponent

  1. Vytiskněte všechny díly dle parametrů uvedených výše
  2. Zkontrolujte rozměry — zejména otvory pro karbónové tyče (ø12,2 mm pro nosník křídla, ø8,2 mm pro výztuhy trupu)
  3. Očistěte díly od podpor a otřepů
  4. Připravte karbónové tyče — nařežte na požadované délky:
  5. Nosník křídla: 2 500 mm (1 kus)
  6. Výztuha trupu: 1 300 mm (2 kusy)
  7. Výztuha ocasních ploch: 800 mm (1 kus)

Fáze 2: Montáž trupu

  1. Spojte přední, střední a zadní sekci trupu
  2. Sekce se spojují pomocí zámků (dovetail) zabudovaných v tisku a lepí epoxidem
  3. Vložte karbónové výztužné tyče do kanálků v trupu
  4. Zajistěte tyče epoxidovým lepidlem
  5. Nainstalujte úchyty pro křídlo na horní stranu střední sekce
  6. Namontujte pant nákladových dvířek a zajišťovací mechanismus

Fáze 3: Montáž křídla

  1. Sestavte žebra na karbónový nosník — začněte od kořene
  2. Přilepte žebra epoxidem v přesných pozicích (viz výkres)
  3. Nalepte spodní potahové díly na žebra
  4. Instalace serva křidélka (před uzavřením horní části):
  5. Servo MG90S vložte shora do výřezu ve střední sekci křídla (30 × 20 mm, hloubka 22 mm)
  6. Výřez je umístěn při 70 % hloubky profilu (X ≈ 168 mm od náběžné hrany), 300 mm od kořene střední sekce
  7. Servo orientujte tak, aby hřídel (páka) směřovala k odtokové hraně (ke křidélku)
  8. Kabel serva veďte skrz odlehčovací otvory v žebrech (ø10–12 mm při 55 % hloubky profilu)
  9. Před slepením horního potahu kabel vyveďte k nosníku a dál ke kořeni křídla
  10. Servo fixujte kapkou CA lepidla nebo epoxidu po bocích těla serva
  11. Protáhněte táhla a kabely serv skrz otvory v žebrech ke kořeni
  12. Připojení táhla křidélka:
  13. Táhlo (ocelový drátek ø1,5 mm v bowdenu) připojte k páce serva přes očko na servu
  14. Druhý konec táhla připojte k páce křidélka vzdálené cca 18 mm od osy kloubu
  15. Délka táhla: nastavte tak, aby křidélko bylo v neutrální poloze při středu serva
  16. Přilepte horní potahové díly epoxidem — uzavřete výřez nad servem
  17. Připevněte koncové oblouky (wingtips)

Fáze 4: Montáž ocasních ploch

  1. Nasaďte VOP a SOP na karbónovou tyč procházející zadní sekcí trupu
  2. Přilepte epoxidem, zkontrolujte pravoúhlost (VOP ⊥ SOP)
  3. Namontujte panty kormidel:
  4. Vsuňte ø2 mm kolíky do připravených otvorů na náběžné hraně výškovky/směrovky
  5. Kolíky zajistěte kapkou CA lepidla z vnější strany (ne na ose otáčení)
  6. Instalace serv kormidel (před slepením střední a zadní sekce trupu):
  7. Vložte servo_mount_kormidla (3D tištěný díl) do zadní sekce trupu otvorem vpředu
  8. Umístění: X ≈ 320–340 mm od přední strany trup_zadni
  9. Desku servo_mount_kormidla epoxidujte na vnitřní stěnu spodní části trupu
  10. Vložte servo výškovky do pravé pozice (Y > 0), servo směrovky do levé (Y < 0)
  11. Serva fixujte v drženích epoxidem nebo stahovacím páskem skrz otvory v bočnicích
  12. Vedení táhel kormidel:
  13. Instalujte bowdenová průchodky voditko_tahu (3D tisk) do ø4 mm otvorů v zadní sekci (X = 410, 440, 470 mm)
  14. Protáhněte ocelový drátek ø1,2–1,5 mm skrz průchodku a připojte ke kormidlovým páčkám
  15. Druhý konec drátku připojte k páce příslušného serva
  16. Spojte střední a zadní sekci trupu dovetail spojem + epoxid
  17. Nastavení neutrální polohy kormidel:
  18. Nastavte serva na střed (1500 μs PWM signál)
  19. Výškovka: 0° výchylky (rovnoběžně s VOP profilem)
  20. Směrovka: 0° výchylky (rovnoběžně s SOP profilem)
  21. Délky táhel seřiďte přes nastavovací vidličky (clevisy)

Fáze 5: Podvozek

  1. Namontujte úchyty hlavního podvozku na spodní stranu trupu pod křídlem
  2. Připevněte nohy podvozku s kolečky
  3. Namontujte přední řiditelné kolo s vidlicí
  4. Připojte servo pro řízení předního kola
  5. Zkontrolujte, že dron stojí rovně na podvozku

Fáze 6: Instalace pohonné soustavy

  1. Připevněte držák motoru k přední sekci trupu
  2. Nasaďte motor na držák
  3. Namontujte vrtuli
  4. Připojte ESC a připevněte do trupu
  5. Zkontrolujte směr otáčení motoru

Fáze 7: Elektroinstalace

Viz Dokumentace elektroniky

Fáze 8: Vyvážení

  1. Umístěte baterii a náklad tak, aby těžiště bylo na 27 % MAC
  2. Těžiště měřte bez nákladu i s nákladem
  3. Vyrovnejte příčné těžiště (L/P křídlo)
  4. Referenční bod: náběžná hrana křídla v kořeni
  5. CG bez nákladu: 75–82 mm od náběžné hrany
  6. CG s nákladem: 70–80 mm od náběžné hrany (baterie posunout dopředu)

Seznam potřebného nářadí

  • 3D tiskárna (min. tisková plocha 220 × 220 mm)
  • Pila na karbón (diamantový kotouč nebo Dremel)
  • Epoxidové lepidlo (5min a 30min)
  • Sada imbusových klíčů (1,5–4 mm)
  • Šroubovák křížový a plochý
  • Pinzeta
  • Brusný papír (120, 240, 400)
  • Digitální váha (přesnost 1 g)
  • Posuvné měřítko
  • Pravítko 1 m

Serva — montáž a zapojení

Specifikace serv

Všechna serva jsou MG90S (micro servo 9g, kovové převody):

Parametr Hodnota
Rozměry těla 22,8 × 12,2 × 22,5 mm (bez hřídele)
Délka incl. hřídel 28,5 mm
Hmotnost 13,4 g
Napájení 5 V z BEC
Točivý moment 2,2 kg·cm @ 4,8 V

Proč MG90S a ne větší servo? Výřez pro servo v křídle (30 × 20 × 22 mm) je rozměrově přesně dimenzován pro micro servo třídy 9g. Větší servo (MG996R: 40,7 × 19,7 × 42,9 mm) by se do výřezu absolutně nevešlo. Točivý moment 2,2 kg·cm je pro tento letoun při cestovní rychlosti 60 km/h dostatečný (výpočtová potřeba cca 0,9–1,2 kg·cm).

Montáž serva křidélka

Pohled shora na střední sekci křídla (L):
                        Náběžná hrana
    ←─────────── 168 mm ────────────→
    ┌──────────────────────────────────────────────────┐
    │                    ┌──────┐                      │
    │                    │SERVO │←── výřez 30×20 mm    │
    │                    │MG90S │    při 300 mm od    │
    │                    └──────┘    kořene            │
    │                       │↑ hřídel k odtokové hraně│
    └──────────────────────────────────────────────────┘
                        Odtoková hrana

Postup: 1. Tisk kridlo_stredni_dil obsahuje otevřený výřez v horní ploše (šablona pro otevřený výřez se automaticky odečte při tisku) 2. Vložte MG90S tělem dolů do výřezu, hřídel nahoře 3. Táhlo ke křidélku: bowden vedený žebry ke kořeni, pak skrz trup na ESP32 4. Výřez po instalaci přikryjte páskou nebo tištěným krytem (volitelně)

Délka servoramene: použijte rameno 15–20 mm pro výchylku křidélka ±20°.

Montáž serv kormidel

Serva pro výškovku a směrovku jsou umístěna uvnitř trup_zadni na 3D tištěné montážní desce servo_mount_kormidla.

Průřez zadní sekcí trupu (pohled zepředu):
        ┌─────────────────────────────┐
        │     ↑ Z (nahoru)            │
        │                             │
        │   ┌────────┐ ┌────────┐    │
        │   │VÝŠK.   │ │SMÉR.   │    │
        │   │SERVO   │ │SERVO   │    │
        │   │(Y>0)   │ │(Y<0)   │    │
        │   └────────┘ └────────┘    │
        │      servo_mount_kormidla   │
        │                             │
        └─────────────────────────────┘
              Y ─→

Umístění desky servo_mount_kormidla: - X ≈ 320–340 mm od přední strany trup_zadni - Deska leží na vnitřní podlaze trupu (spodní stěna) - Šířka desky: 55 mm, vejde se do vnitřního prostoru (~75 mm při X=330) - Fixace: epoxid na vnitřní stěnu + 2× M3×10 šroub skrz otvory v desce

Orientace serv: - Hřídel serva směřuje kolmo nahoru (+Z) - Servorameno otáčí v rovině X-Y - Táhlo ke kormidlu vede od ramene serva skrz průchodku voditko_tahu (X = 410–470 mm) ke kormidlové páčce

Délky táhel ke kormidlům: - Výškovka: ~280 mm (od serva do středu servoramene ke spojení s páčkou výškovky) - Směrovka: ~260 mm (analogicky)

Montáž serva předního kola

Servo předního kola je umístěno v přední sekci trupu, spojeno s otočnou vidlicí predni_vidlice:

Průřez přední sekcí (boční pohled):
    ←── ~220 mm od nosu ──→
    ┌──────────────────────────────────────────────┐
    │              ┌──────┐                        │
    │              │SERVO │── táhlo ──► páka vidlice│
    │              │MG90S │                        │
    │              └──────┘                        │
    └──────────────────────────────────────────────┘
          ↑motor                    ↑ přední kolo

Postup: 1. Servo umístěte při X ≈ 220–240 mm od nosu v trup_predni 2. Servo přichyťte na drzak_serva (3D tistěný díl) epoxidem k vnitřní stěně 3. Táhlo (karbonová tyčka ø2 mm, délka ~80 mm) od páky serva ke paka_servo() na predni_vidlice 4. Páka serva: osa točení je pivot vidlice, rameno 18 mm → výchylka řízení ±25°

Elektrické zapojení serv

Schéma zapojení (BEC → Serva → ESP32):

ESC BEC 5V/3A
    │
    ├──► Servo křidélko L ──► GPIO 12 (PWM)
    ├──► Servo křidélko P ──► GPIO 13 (PWM)
    ├──► Servo výškovky   ──► GPIO 14 (PWM)
    ├──► Servo směrovky   ──► GPIO 25 (PWM)
    └──► Servo předního kola ─► GPIO 26 (PWM)

Délky kabelů (orientační): - Křidélko: ~400 mm (vychází z výřezu v křídle, vede skrz kořen ke konektoru v trupu) - Výškovka / Směrovka: ~250 mm (z servo_mount_kormidla přes průchodku do střední sekce) - Přední kolo: ~300 mm (z přední sekce ke konektoru v střední sekci)

Konektory: Všechna serva MG90S mají standardní 3-pin JST (hnědá-GND, červená-VCC, oranžová-PWM). Pro průchod kabelu skrz přepážky trupu doporučujeme moci konektor odpojit (prodlužovací kabely 30 cm s JR/Futaba konektorem).

Nastavení PWM serv

ESP32 generuje PWM signál 50 Hz s pulzy: - 1000 μs = -90° (krajní poloha) - 1500 μs = 0° (střed / neutrální) - 2000 μs = +90° (druhá krajní poloha)

Doporučené výchylky ovládacích ploch: | Plocha | Výchylka nahoru/dolů | |---|---| | Křidélka | ±20° | | Výškovka | +25° / −20° | | Směrovka | ±25° | | Přední kolo | ±30° |