Bu makale, Dominic Robillard ve Lauren Nagel tarafından hazırlanmıştır.
İtki standı, fırçasız motorlarınızı ve pervanelerinizi test etmek için harika bir araçtır.
Birçok açıdan size zaman kazandırabilir ve bunlardan biri de otomatik testtir.
Otomatik test, 'Başlat' düğmesine basıp veriler geldikçe testin bağımsız olarak çalışmasını izlemek anlamına gelir.
Bu makalede, fırçasız motorunuzu itki standlarımızla test etmenin 7 yolunu ve bu testleri nasıl otomatikleştireceğinizi ele alıyoruz.
En İyi 7 Fırçasız Motor Testi:
- Adım Testi
- Tarama/Rampa Testi
- Dayanıklılık Testi
- Kapalı Döngü Kontrolü / Sabit İtki Testi
- 90% Yerleşme Süresi Testi
- Uçuş Yeniden Oynatma Testi
- Sinüzoidal Test ve Chirp Sinyali Testi
Test Kurulumu
Bu makalede, itki standlarımızla eşleşen iki yazılımımıza atıfta bulunulmaktadır:
- RCbenchmark Yazılımı - 50 Hz'e kadar örnekleme hızı, Series 1585 ve Series 1780 ile uyumlu
- Flight Stand Yazılımı - 1.000 Hz'e kadar örnekleme hızı, Flight Stand 15/ 50/ 150 ile uyumlu
Bu makaledeki videolarda gösterilen verileri toplamak için Series 1585 test standı kullanılmıştır.
Şekil 1: Rüzgar tünelinde test edilen itki sistemleri
1. Adım Testi
Adım testi nedir?
Adım testi, itki sisteminizi düzenli veya düzensiz bir örüntüde bir dizi sinyal adımından geçirir. Örneğin, gaz kolunuzu %25'te başlatıp ardından %5'lik aralıklarla %50'ye kadar artırabilirsiniz (%25, %30, %35, %40, %45, %50).
Bu 'adımların' her birinde, veri örneği yakalanmadan önce sistemin dengelenmesine izin vermek için gaz kolunun sabit tutulduğu tanımlanmış bir yerleşme süresi vardır.
Neden adım testi yapılmalıdır?
Adım testi, mevcut olan en basit testlerden biri olduğu için yapılmasının birçok nedeni vardır.
Öncelikle, adım testi kolayca tekrarlanabilir ve gerektiği kadar çok kez tam olarak aynı şekilde çalıştırılabilir. Veri toplama noktaları her seferinde aynı olduğu için itki sisteminizin farklı konfigürasyonlarını karşılaştırmayı kolaylaştırır.
Ayrıca bir sistemin çeşitli çalışma noktalarındaki performansını incelemek için de kullanışlıdır. %55 gaz kolu ile %60 gaz kolu arasında verimlilik nasıl karşılaştırılır? %80 ile %85 gaz kolunda güç tüketimi nedir?
Adım testi, bu soruları basit bir protokol ile yanıtlamanıza yardımcı olabilir.
Daha fazla okuma: Motorlarınızı ve Pervanelerinizi Neden Test Etmelisiniz
Adım testi nasıl çalıştırılır
Adım testi tasarlamak, hangi çalışma noktaları hakkında bilgi edinmek istediğinizi belirlemenizi gerektirir. Tüm sinyal giriş aralığına mı bakmak istiyorsunuz yoksa uçuşun belirli bir aşamasına mı odaklanıyorsunuz?
Bunu belirledikten sonra, bu noktaları RCbenchmark yazılımında sağlanan gibi bir test betiğine girebilirsiniz (Şekil 2). Minimum değerinizi, maksimum değerinizi, adım sayısını ve adımlar arasındaki yerleşme süresini ayarlayın.
Adımlarınızı manuel olarak girebilir veya bir hesap tablosundan içe aktarabilirsiniz.
Şekil 2: Adım testi için otomatik test betiği
2. Tarama / Rampa Testi
Tarama / rampa testi nedir?
Tarama testi (diğer adıyla rampa testi) sırasında, itki sisteminiz bir gaz kolu değerinden diğerine pürüzsüz bir rampa boyunca ilerlerken veriler sürekli olarak kaydedilir.
Adım testinin aksine, yol boyunca duraklamalar yoktur, sadece noktalar arasındaki geçiş sırasında sürekli veri toplanır.
Örneğin, başlangıç değerinizi %40 gaz kolu ve maksimum değerinizi %80 gaz kolu olarak ayarlayabilir ve artış sırasında verilerin sürekli toplanmasını sağlayabilirsiniz.
Neden tarama / rampa testi yapılmalıdır?
Tarama / rampa testi, iki değer arasında ESC çalışma noktalarının tam aralığını test etmenize olanak tanır. Bu, sonsuz sayıda adıma sahip bir adım testinin karşılığıdır, bu nedenle bir avantajı da adımları manuel olarak girmenize gerek kalmamasıdır.
Diğer hedefler arasında, bu gaz eğrisi analizi ve sinyal aliasing etkilerini gözlemlemek için kullanışlı olabilir.
Bir husus, test için veri noktası sayısının sabit olmamasıdır. Deneyleri karşılaştırmak hala çok mümkündür, ancak farklı testlerden elde edilen veriler, adım testi gibi diğer testlerde olduğu gibi kesin değerlerde hizalanmayacaktır.
Ek olarak, oluşturulan veri dosyaları çok büyük hale gelebilir ve analizi daha zorlaştırabilir.
Tarama / rampa testi nasıl çalıştırılır
RCbenchmark yazılımında, kullanıcıların kendi özel değerlerini girmesine olanak tanıyan önceden yazılmış bir tarama testi betiği bulunmaktadır. Kullanıcı minimum başlangıç değerini, maksimum tepe değerini ve ardından ikisi arasında geçiş için istenen süreyi girer; bu da taramanın hızını kontrol eder.
Unutulmaması gereken bir şey, pervanenin ivmelenme torkunu okumaları etkilemeyecek şekilde en aza indirmek için taramanın yeterince yavaş gerçekleştirilmesidir. Rampa yeterince yavaşsa, bu etki ihmal edilebilir olacaktır.
3. Dayanıklılık Testi
Dayanıklılık testi nedir?
Dayanıklılık testi kategorisi, uzun süreli olan ve itki sisteminin veya içindeki bileşenlerin sınırlarını test etmeyi amaçlayan tüm testleri içerir.
Birkaç örnek:
- Termal dayanıklılık testi - bir motorun sıcak bir ortamda birkaç saat boyunca performansının test edilmesi.
- Rulman dayanıklılık testi - bir rulmanın aşınma belirtileri göstermeden önce kaç saat kullanım dayanabileceğini belirlemek.
- Buzlanma dayanıklılık testi - soğuk ve nemli bir ortamda pervanenin zaman içindeki performansının test edilmesi.
Daha fazla okuma: UAV Bileşenleri İçin Statik ve Dinamik Test
Neden dayanıklılık testi yapılmalıdır?
Dayanıklılık testi, tasarım sürecinin birçok aşamasında kullanışlıdır. En iyi bileşenleri seçmenize ve doğru teknik belgeler oluşturmanıza yardımcı olabilir.
Dayanıklılık testi aynı zamanda güvenlik ve güvenilirlik açısından büyük bir faktördür. Bileşenlerin ömrünü ve aracın güvenli çalışma sınırlarını göstererek drone sertifikalandırmasına yardımcı olabilir.
Dayanıklılık testi aynı zamanda bir drone bakım programı oluşturmak için de kullanışlıdır, çünkü bileşenlerin ne zaman bakıma ihtiyaç duyacağını söyleyebilir.
Dayanıklılık testi nasıl çalıştırılır
Adım, tarama, sinüzoidal, uçuş yeniden oynatma vb. herhangi bir gaz kolu deseni dayanıklılık testi için kullanılabilir. Test parametreleri büyük ölçüde bir tasarımcı olarak hedeflerinize dayanır.
Birkaç örnek:
- Termal dayanıklılık testi - itki sisteminizi sıcak bir ortamda sabit gaz kolunda uzun bir süre çalıştırın. Motor performansındaki zamanla meydana gelen değişiklikleri gözlemleyin.
- Rulman dayanıklılık testi - itki sisteminizi STP koşullarında tekrarlanan bir adım dizisi boyunca çalıştırın. Rulmanın aşınma belirtileri göstermeden önce kaç saatlik çalışmaya dayandığını gözlemleyin.
- Buzlanma dayanıklılık testi - itki sisteminizi soğuk ve nemli bir ortamda pürüzsüz, tekrarlanan bir sinyal boyunca çalıştırın. Buz birikmesiyle birlikte pervanenin performansındaki değişiklikleri gözlemleyin.
RCbenchmark yazılımı, önceden yazılmış “Özel adım dizisi” betiğini kullanarak dayanıklılık testlerinizi tasarlamanıza yardımcı olabilir (Şekil 3). Kullanıcı, adım sayısını, her adımdaki gaz kolu değerini ve her adımın süresini tanımlayarak bir test dizisi oluşturur.
Dizi gerektiği kadar çok kez tekrarlanabilir. Test dizisindeki her adımın ortasında bir veri örneği kaydedilir.
Şekil 3: Dayanıklılık testi için düzenlenebilir betik
4. Kapalı Döngü Kontrolü / Sabit İtki Testi
Kapalı döngü kontrolü/sabit itki testi nedir?
Kapalı döngü kontrolü testi (diğer adıyla sabit itki testi) sırasında sistem sürekli sensör verilerini okur ve kullanıcı tarafından tanımlandığı gibi sabit bir itki/güç/RPM'ye ulaşmak için gaz kolunu ayarlar.
Sabit döngü kontrolüne bir örnek, hedef ve ölçülen değer arasındaki hatayı algılayan, ardından integral ve türev ayarlarıyla orantılı kontrol temelinde bir düzeltme uygulayan PID kontrolörüdür.
Neden kapalı döngü kontrolü testi yapılmalıdır?
Kapalı döngü kontrolü testi, sistemin diğer alanları değişse bile istediğiniz değişkenin sabit kalması için yapılandırılır.
Örneğin, bir LiPo batarya boşaldıkça ve voltaj düştükçe, gaz kolu programlanan itkiyi/gücü/RPM'yi korumak için ayarlanacaktır.
Bu, bir uçuş tasarlarken, bataryanızı test ederken veya sistem dayanıklılığını test ederken olduğu gibi birçok senaryoda kullanışlıdır.
Kapalı döngü kontrolü testi nasıl çalıştırılır
RCbenchmark yazılımı ile kapalı döngü kontrolü testi çalıştırmak için standart JavaScript kullanarak yazılım içinde oluşturabileceğiniz özel bir betik gerekir.
Betiğin belirli hedeflerinize ulaşmak için değiştirilmesi gerekecektir. Temel zorluk, sistemin çok hızlı veya çok fazla telafi etmemesini sağlamaktır, aksi takdirde sistem hedef değerinizin etrafında salınım yapacaktır, bu nedenle biraz ince ayar gerekir.
5. %90 Yerleşme Süresi Testi
%90 Yerleşme Süresi Testi nedir?
%90 yerleşme süresi testi, bir itki sisteminin adım girişinden sonra nihai RPM değerinin %90'ına ulaşmasının ne kadar sürdüğünü ölçer. Bu, örneğin bir drone'un tepki süresini ölçmenin bir yoludur.
Doğru bir okuma sağlamak için yüksek örnekleme hızıyla gerçekleştirilmesi gereken dinamik bir testtir.
Neden %90 Yerleşme Süresi Testi Yapılmalıdır?
%90 yerleşme süresi testi, tasarımcıların ve kontrol mühendislerinin bir itki sisteminin tepki süresini bir bütün olarak -ESC, motor ve pervanenin birlikte- nicelleştirmesine olanak tanır. Bu, drone performansını ve dayanıklılığını incelemek için kullanışlıdır, örneğin bir rüzgar hamlesi gibi bir bozulmadan ne kadar hızlı kurtulduğu.
%90 Yerleşme Süresi Testi Nasıl Çalıştırılır?
Bu test, RCbenchmark yazılımında önceden programlandığı için çalıştırılması kolaydır. Betik, itki sisteminize adım giriş sinyali göndererek onun %0'dan %100 gaz koluna gitmesini sağlar. Nihai RPM'nin %90'ına ulaşmak için gereken tepki süresini eş zamanlı olarak kaydeder.
Adım girişinden hemen sonra ivmelenme eğiminin bir tahminini sağlamak için ivmelenme de kaydedilir. Bu veri, çıktı .CSV dosyasında ek bir sütun olarak dahildir. 
Şekil 4: %90 Yerleşme süresi testi betiği
6. Uçuş Yeniden Oynatma Testi
Uçuş Yeniden Oynatma Testi nedir?
Uçuş yeniden oynatma testi, geçmiş bir uçuşu laboratuvarda itki sisteminizle yeniden oluşturmanın bir yoludur. Bu testi, önceki bir uçuşta yerleşik uçuş bilgisayarınızda saklanan gaz kolu verilerini kullanarak gerçekleştirebilirsiniz.
Neden Uçuş Yeniden Oynatma Testi Yapılmalıdır?
Bu test türü kullanışlıdır çünkü uçuşunuzun farklı aşamalarında itki sisteminizin performansını görmenize olanak tanır. Hangi aşamaların en çok güç çektiğini ve hangilerinin en verimli olduğunu belirleyebilirsiniz.
Bu test yöntemi, özellikle rüzgar tüneli testi ile birleştirildiğinde uçuş operasyonlarını yeniden üretmenin en doğru yollarından biridir. Özellikle batarya ömrünü tahmin etmek için kullanışlıdır. Bu bilgilere erişim, drone tasarımınızda, uçuş prosedürünüzde veya her ikisinde değişikliklere yol açabilir.
Daha fazla okuma: Pervane İtkisini Hesaplama ve Ölçme
Uçuş Yeniden Oynatma Testi Nasıl Çalıştırılır?
İlk adım, bir uçuşun gaz kolu verilerini bilgisayarınıza dışa aktarmaktır. Ardından dosyayı .CSV dosyası olarak Flight Stand yazılımına içe aktararak özel bir test betiği oluşturabilirsiniz. RCbenchmark yazılımını kullanıyorsanız, özel bir betik yazılması gerekecektir.
İtki sisteminizi itki standına bağladıktan sonra yazılım, gaz kolu noktalarını sisteminizde yeniden oynatacaktır. İtki, tork, RPM, güç ve daha fazlasının gerçek zamanlı olarak nasıl değiştiğini görebileceksiniz.
7. Sinüzoidal Test ve Chirp Sinyali Testi
Sinüzoidal ve Chirp Sinyali Testleri nedir?
Sinüzoidal test sırasında, itki sistemi pürüzsüz bir sinüs dalgası sinyaliyle kontrol edilir ve motoru sürekli olarak hız değiştirmeye zorlar. Sistem, sürekli veri kaydederken tüm gaz kolu noktaları spektrumundan geçer.
Chirp sinyali testi sırasında, itki sistemine pürüzsüz bir sinüs dalgası sinyali gönderilir, ancak bu sefer frekans zamanla kademeli olarak değişir (Şekil 5). Sinyal frekansı artabilir veya azalabilir, ancak sinyalin genliği sabit kalır.
Şekil 5: Chirp sinyalinin yapısı (Kaynak: Wikiwand)
Neden Sinüzoidal Test veya Chirp Sinyali Testi Yapılmalıdır?
Sinüzoidal test, sisteminizin tüm çalışma noktaları spektrumundaki performansını görmenize olanak tanır. Sürekli kayıt, tarama testine benzer ve örüntü dayanıklılık testi için kullanışlıdır.
Chirp testi, kullanıcının bir ESC'nin tam hız değişim aralığını test etmesine olanak tanır. Bu, ESC'nin gaz kolu değişikliklerine ne kadar hızlı ve ne ölçüde tepki verdiğini söyleyebilir.
Daha yüksek komut frekansına maruz kaldığında sistemin kararlılığını gözlemlemenize olanak tanır ve bir kontrol sisteminin tüm frekanslarda kararlı olduğunu doğrulamak için mühendisler tarafından gerçekleştirilen testlerden biridir.
Sinüzoidal Test veya Chirp Sinyali Testi Nasıl Çalıştırılır?
Sinüzoidal testler için ESC çıkışında sinüzoidal bir fonksiyon oluşturmak üzere önceden hazırlanmış bir betiğimiz bulunmaktadır: https://cdn-docs.rcbenchmark.com/scripts/sinewave.js. Bu, RCbenchmark yazılımı ile kullanılabilir.
Chirp sinyali testi gerçekleştirmek için özel bir betik yazmanız gerekir ve yukarıdaki sinüzoidal betik iyi bir başlangıç noktasıdır.
Güncelleme hızının ESC protokolü ve USB iletişim hızıyla sınırlı olduğunu unutmayın. Bu nedenle, RCbenchmark yazılımı ile 10 Hz'in üzerinde bir sinüs dalgası frekansı ayarlamanızı önermiyoruz.
Özet
Bu makalede ele alınan otomatik fırçasız motor testleri, itki sistemlerini optimize etmede önemli bir rol oynar. Veriler, sisteminizde iyileştirme için pratik alanları belirlemenize yardımcı olabilir.
Bu testleri kendi laboratuvarınızda gerçekleştirmek isterseniz, küçük drone'lar için Series 1585 ürünümüzü, orta boy drone'lar için Flight Stand 15 ürünümüzü, büyük drone'lar için Flight Stand 50 ürünümüzü ve ekstra büyük drone'lar ile eVTOL'ler için Flight Stand 150 ürünümüzü deneyin.
Her zaman olduğu gibi, güçlü yazılımlarımız ücretsiz olarak sunulmaktadır.
Müşterilerimizin ihtiyaçlarını karşılamak ve kendimizi geliştirmek için her zaman yeni yollar arıyoruz. Kaçırdığımız herhangi bir test var mı? Yorumlarda bize bildirin.