UAV avion no tripulado con arduino autosuficiente con placas solares

Hola abro este hilo por que he pedido a china varias placas de arduino (leonardo, mega, due), sensores de todo tipo (humedad, temperatura, sensor lluvia, higrometro, efectol hall, luz...), una placa de esas con 3 ejes de giroscopo + 3 ejes de acelerometro + 3 ejes de brujula + barometro, gps, gsm+gprs, wifi, bluetooth, rj45, nrf2401, bateria lipo 6000mah 3,7v, placa solar 5v 1000ma, cargador lipo rider pro... etc etc

Estaba pensando en hacer paralelamente varios proyectos pero hay una idea experimental que aunque dificil y muy complicado me seduce aunque sea a largo plazo:

Es hacer un avion UAV que sea capaz de volar durante horas y horas gracias a un sistema de baterias y placas solares, que no dependa de un mando de radiocontrol, es decir llevara un arduino que lo controla y que con un gps pueda hacer vuelos preasignados de waypoint a waypoint y no solo eso si no que a traves de su modulo gsm GPRS (con cobertura a nivel nacional) podria en teoria alejarse cientos de kilometros y seguir comunicandose con nosotros a traves de datos enviados por GPRS (GPRS permite enviar datos a traves de internet a una velocidad maxima de 128kbps, creo que suficiente para poder comunicarnos con el y controlarlo).

Incorporando varios tipos de sensores y una camara de 640x480 jpeg que nos permita enviar fotos desde donde este aunque nos llegue un fotograma cada 2 o 3 segundos.

Las 2 claves de que este avion lo podamos mandar a cientos de kilometros y vuelva estan en:

A ) La autonomia gracias a su sistema de baterias y placas solares montadas sobre las alas (necesito informacion y estudios para ver si es posible conseguir la suficiente energia sin sobrepasar un limite de peso

B ) El no depender de un mando de radiocontrol, se comunica a traves de datos por GPRS con nosotros y le vamos indicando su nuevo destino por waypoints que sigue gracias a su GPS. Ademas incorpora unos algoritmos de vuelo por los cuales y en caso de perder la cobertura GPRS no pasa nada y sigue en modo automatico hacia su destino, y en caso de no tener destino vuelva al ultimo punto GPS en el que tenia cobertura de GPRS.

No se si es una autopia, aunque desde luego si complicado y por supuesto caro.

He mirado por google informacion al respecto y a parte de algun "loco" particular que lo ha intentado y cuyo blog parece detenido o inacabado, he encontrado varios proyectos que si funcionan, varios de la NASA, uno de una Universidad de Andalucia, algunos de empresas privadas. Incluso uno de unos suecos (creo) que tienen un avion para dos pasajeros que funciona con placas solares y baterias...

Resumiendo: parece posible... pero no facil

Os invito a opinar y/o participar de este proyecto "utopico" a ver si sale algun prototipo teorico de esto

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http://air-attack.com/page/17/Helios-solar-powered-UAV.html
http://diydrones.com/forum/topics/705844:Topic:44183

https://www.avinc.com/uas/adc/solar_challenger/

Como dato decir que hay paneles solares flexibles que se adaptan al contorno del ala de un avion, los podemos pegar y que con la misma forma del ala.

Como por ejemplo este de 2,1V y 330mA por 22 euros (la idea seria ir sumando en paralelo para mayor amperaje y en serie para subir el voltaje), haciendo una conexion de 12 paneles (3 tiras de 4 en serie, puestas en paralelo obtendriamos 8,4V y 990mA)
http://es.aliexpress.com/item/Flexible-solar-cells-flexible-thin-film-solar-panels-diy-modules-can-be-bent-voltage-2-1V/1859998450.html

La cuestion es la del equilibrio peso/energia obtenida/energia gastada.

Fabricado en corcho un avion con 2,5m de punta a punta de sus alas podria albergar 30 o 40 de esas placas solares con un peso no superior a 2 o 3 kilos, de eso se trata de una gran superficie donde montar placa con un peso pequeño.

Problema que hecho de corcho nos va a durar dos dias, lo ideal fibra de carbono o estructura de nanotubos de carbono, pero claro a ver donde lo consigues y que cuesta.

Y la otra cuestion es poner un motor electrico (o dos) que junto a sus helices den un buen rendimiento con un consumo bajo. Tened en cuenta que se trata de hacer una gran superficie alar (casi se trata de hacer un planeador con motor), de tal manera que tiene una gran sustentacion dada por sus alas y requiere de un motor de bajo consumo para generar el empuje.

¿Y si en vez de un avión fabricas un quadcopter? Son estables y pesan poco.

No vale cualquier "coptero" ya sea de 1,4,6 u 8 motores no tienen sustentacion alar ninguna, la sustentacion la generan los rotores y por eso el consumo SIEMPRE es mayor que lo que puedes captar por placas solares.

En cambio un avion con alas de 2,5 metros se sustenta practicamente solo con sus alas (efecto planeador) y con un solo motor de consumo moderado es suficiente para hacerlo volar y por tanto captas en las placas solares mas energia de la que gastas en 1 solo motor de consumo moderado.

Ejemplo:

Cuadircoptero: sustentacion alar = 0, sustentacion por motores = 100%

Avion planeador: sustentacion alar = 80% aprox., sustentacion por motores = 20%

Conclusion cualquier coptero consume al menos un 80% de electridad mas que un avion, por tanto imposible para este proyecto. Nadie a dia de hoy ha conseguido nada con copteros... dentro de 15 años si las placas solares dan un rendimiento 300% mas que las actuales puede, hoy dia no.

Para que entendais lo de la sustentacion alar (de las alas) visualizad un planeador o un ala delta que pueden mantenerse en el aire incluso horas sin ningun tipo de motor solo aprobechando las corrientes de aire.

Los copteros no tienen nada de alas y sin motores caen a plomo hacia el suelo.

He encontrado otras placas mas baratas y mejores (enlace al final):

Son flexibles, impermeables, de 2V y 600mA por 11,5 €. Miden unos 20x10 cm cada una.

Con 24 placas a lo largo de las alas tendriamos una tira de 2,4 m de largo por 20 cm de ancho (cabrian en las alas de 2,5m) haciendo una combinacion serie-paralelo obtendriamos una alimentacion de 8V y 3,6 A.

Si mantenemos el "consumo medio" del avion en 1A, nos sobrarian 2,6A para ir cargando las baterias durante las 8 o 10 horas de luz solar.

si ponemos una pila de baterias de 7,2V y 24AH (8 baterias de 3,7V 6AH) tendriamos...

imaginemos que tenemos 10 horas al dia de luz solar, como generamos 3,6A y consumimos 1A para funcionar nos sobran 2,6A durante 10horas para cargar las baterias... 2,6x10= 26A, con esos 26A cargamos los 24A de las baterias.
Durante la noche necesitariamos 1A durante las 14 horas de oscuridad = 14A que nos darian de sobra las baterias (24A), y vuelta a empezar...

materiales y precios:
Placa solar
http://es.aliexpress.com/item/Solar-FM-Radio-Solar-Flashlight-Solar-Torch-with-6-Super-Bright-LEDs-Mobile-Solar-Charger-3/934317842.html

Baterias 3,7V 6AH, 8€
http://es.aliexpress.com/item/Universal-Android-Tablet-Lithium-Polymer-Batteries-3-7V-6000Mah-Rechargeable-Tablets-Battery/2031124551.html?recommendVersion=1

24 placas solares = 276€
8 baterias = 64€

Hay un material usado en aeromodelismo mas ligero que el corcho y creo mas resistente. Es la madera de balsa.

Jopapa

Hola, uargo.
No sé de dónde eres, pero ¿Cómo lo tienes por ahí en cuestión de leyes? Lo digo porque aquí, en España, se ha limitado mucho el asunto de los drones y demás, y salvo para uso de aeromodelismo, ahora hay que obtener autorización (y creo que licencias de manejo) de navegación aérea. Vamos, prácticamente como si quisieras volar tú.

Hola Noter pues yo al igual que tu soy español, lo de las leyes no estaba informado pero que vamos si consigo hacerlo pues ya vere lo de las leyes jejeje.

Atencion aqui os pongo un link a un video donde el tipo ha montado un avion creo que con un ardupilot FPV, vision en primera persona con OSD informacion en pantalla (una gozada), aunque el no lo tiene con conexion GPRS, si no con mandos RF eso si muy potentes.

En el video de 3 horas y media (sin editar) demuestra como el avion con placas solares y 20AH de baterias realiza un vuelo de larga distancia de nada menos que 80 KM

Este avion esta montado con conexiones wifi de 2w, emisor de video de 1,5w etc etc y tiene un consumo elevado, de ahi que solo tenga un rango de 80 km (solo 80 km jajaja), sin video a tiempo real y sin mando RF solo montado con el modulo GPRS deberia tener menor consumo y por tanto mucha mas autonomia de bateria, y sobre todo un alcance de conexion de datos (GPRS) a nivel nacional (toda España).

Debajo del video hay un enlace a un foro en ingles donde comenta los detalles

Hay que pena que no quieras video RT..

Bueno tu proyecto me encanta y en lo que pueda me gustaría ayudar, claro que desde Argentina poco puedo hacer y menos seguirte con un clone de lo que quieres hacer ya que gracias a que vivimos en el mundo del revés, no podemos importar nada y esto sin importación (compras en el exterior) no puede hacerse, aunque hay alternativas de gente que lo hace pero es otro tema.
Digo esto porque me encanta el proyecto incluso aun 80kmts con video en RT me parece fascinante. Lo que he visto en los videos es maravilloso y antes que lo prohiban en todos lados sería bueno darse el gusto.

Habia redactado un largo post y como siempre se me adelanta alguien, me da que otra persona ha respondido y no entiendo porque pierdo mi redacción.

Lo primero que menciono es, que haces un cálculo optimista (y no por eso te lo critico) respecto al consumo electrico.
Entiendo tu punto de vista respecto a la cámara y el consumo que requiere transmitir en RT una o dos imagenes (al frente y abajo como he visto videos), pero sería interesante considerarlo solo por saber cúanto representa su posible uso. Digo no en tu caso que está claro que no lo quieres.

Respecto del UAV? Ya has visto alguno en especial.
Yo tengo muchos links guardados en reserva porque esta era una idea para llevar adelante pero quiero hacer tantas cosas que al final nopuedo hacer nada y la situación economica no ayuda tampoco. (pero ese es mi problema)

Me preocupa de toda tu idea algo que en Argentina sería un fracaso y es que tal vez en España puedas garantizar comunicación GPRS en casi todo el territorio, no asi acá. Debido a las grandes extensiones sin cobertura GPRS, lo que dejaría al Avión navegando solo al siguiente waypoint o bien retrocediendo al que tiene enlace GPRS.
Ese punto es para considerarlo teniendo en cuenta tu inversión y que nopuedes darte el lujo de perderlo por falta de comunicaciones.
Habra que hacer pruebas de autonomia que garanticen posible vuelo SEGURO a una zona con cobertura para nuevas órdenes.

POr lo demás muy interesante y seguiré con atención.

Y una cosa a tener en cuenta también, aunque parezca una tontería, es hacer algún tipo de seguro de responsabilidad civil. Si el avión pierde el control y ocasiona algun daño, puedes tener muchos problemas si no dispones de dicho seguro.

Hola Surbyte a mi me pasa igual economicamente no puedo gastarme los 1000 euros que aproximadamente calculo que va ha costar el proyecto (y eso comprando en china a precios super baratos).

Aqui en España la cobertura va en funcion de la compañia y del tipo de conexion 2G(GPRS), 3G(HSDPA) y 4G(LTE)

Por ejemplo en mi compañia Vodafone tiene cobertura 2G en el 99,15% de España, cobertura 3G en el 85-90% de España, y 4G solo en las ciudades. Movistar(Telefonica) muy muy parecido tambien.

Con lo cual con 2G(GPRS a 128kbps) te aseguras cobertura en toda España salvo en algun que otro pico montañoso perdido de la mano de Dios, por el que si da la casualidad que pasas recuperas la cobertura en 1 km o menos.

Y eso que me dices? en Argentina no podeis comprar a China? que putada en China puedes comprar cosas flipantes suuuper baratas, yo las pido y me tardan entre 15 dias y un mes, pero me llegan.

Lo del UAV te refieres al avion, no?

Pues para hacer un UAV con camara vuelo en primera persona esta este de 2m de envergadura en 294€:
http://es.aliexpress.com/item/ZETA-SKY-OBSERVER-UAV-FPV-wing-EPO-airplane-model-2m-wingspan-2-axis-Gopro-gimbal-eletronic/32276948323.html

Este de 1,6m de envergadura pero en fibra de vidrio y en 456€:
http://es.aliexpress.com/item/Glass-fiber-slope-for-HOT-60-fiberglass-aircraft-fuselage/32219078824.html

Este con 2m de envergadura en fibra de carbono y en 707€:
http://es.aliexpress.com/item/Amazing-2m-full-moulded-aeroplane-model/2039818976.html

pero para lo que yo digo creo que son mejores estos que pongo a continuacion por tener envergaduras de 2m minimo y por ser tipo ala delta con mas superficie para poner placas solares, y por que segun pone han sido diseñados especificamente para usar como UAV:

FX -79 Buffalo envergadura 2m 157€
http://es.aliexpress.com/item/-/32277000253.html?recommendVersion=1

skywalker ala volante X8 FPV EPO envergadura 2,12m 192€:


http://es.aliexpress.com/item/skywalker-X8-flying-wing-EPO-Black-Best-RC-UAV-FPV-model-airplane-FPV-necessary/1965243991.html

Y si lo del seguro de responsabilidad civil tambien lo aconsejo yo, pero eso es al final de todo cuando este hecho el avion. No rellenemos el pavo antes de matarlo jajajaja

Ahhhh pero me mataste.. No em esperaba que ya compraras el avión.. jajaja
Que atraso el mio!!

No es que no podamos comprar. MIl trabas para hacerlo.
Que de donde viene el dinero, que a quien le compras, que para qué, que cuanto, y que harás, y en que lo usarás, no iras a usarlo para esto.. pero de nuevo.... ahhh cuesta 1000 euros... NO no te lo autorizo, según nuestra base de datos, tu no ganas dinero para poder comprar 1000 euros. Y LISTO, ALPISTE, perdiste.

Ojo, situación NEGATIVA. Ahora me saltan 20 argentinos del foro diciendo que no les pasa nada y les creo.
Yo vivo en Comodoro Rivadavia. Patagonia Argentina. Lejos de los centros poblados. Asi que acá todo cuesta y tarda en llegar.

jajaja no hombre el avion lo compro, pero que vamos el avion no es mas que un trozo de corcho, lo complicado es meter toda la electronica y que funcione, y programarlo correctamente etc etc

AH!! y que vuele tambien seria interesante jajajaja

Y lo de la camara a mi tambien me seduce muuucho, pero piensa que por GPRS no hay ancho de banda para mandar video, como mucho un fotograma cada 3 seg. lo que si mandas y recibes constantemente son todos los datos de navegacion, estado y sensores del avion etc etc

Para tener video a tiempo real necesitas lo del video que puse antes con transmisor de video de 1,5w y conexion wifi de 2w que te permiten alejarte unos 40km aprox.

Que chulo el negro. Es una flipada.

un enlace con mas datos del SkyWalker X8:
http://www.aeromodelismovirtual.com/showthread.php?t=14019
http://www.bevrc.com/

Se utiliza mucho para UAV por tener una gran superficie alar lo cual a parte de darnos sitio para montar placas solares le confiere mucha sustentacion y con ello capacidad de carga, hasta 2k de equipacion...

comparad el tamaño con otras alas deltas mas pequeñas (recuerdo 2,12m de envergadura el SkyWalker X8)




En blanco

No puedo creer que lleve una cámara Pro adentro... guauu y eso es lo que usarás para tomar tus fotogramas.
Con razón, con eso tomas unas fotos espectaculares y puedes ajustar el zoom.. claro que no ves que saca previamente. pero funcionará de maravilla

nooo jajajajaja esa foto no es mia, la he sacado de internet para ver las dimensiones. Pero ya ves que si se puede.

De momento por desgracia esto es un ejercicio teorico para ver si se puede... que haria falta... que costaria etc

De momento las conclusiones son que si se puede, con un SkyWalker plagado de placas solares, unos 24AH de baterias, un Ardupilot (o Arduino) con GPS, acelerometro, giroscopo, brujula digital, barometro, y un modulo GPRS.
Tambien se le podria poner un modulo nfr24l01 de RF (para controlar de cerca los despegues y aterrizajes), una camara GOPRO o similar (eso si la puedes dejar grabando y ya lo veras cualdo vuelva), una camara de 640x480 jpeg por puerto serie de este tipo por 15€:
http://es.aliexpress.com/item/NEW-RS232-TTL-JPEG-Digital-Serial-CCTV-Camera-Module-SCB-1-with-video-out-Support-VIMICRO/1975852463.html
Lo bueno de esta camara es que toma una foto, la comprime a jpeg (que ocupa muuucho menos) y te la manda por puerto serie, con eso podrias mandar un fotograma cada 2 o 3 seg por GPRS aunque estes a 500km.

Hay otra opcion de UAV que es la de montar transmisores potentes dandole un alcance de unos 40km y tener eso si video a tiempo real que es una pasada, pero olvidate de mandarlo a 500km...

Son las dos opciones:

A) Poder mandarlo a 500km con conexion GPRS (manda y recibe constantemente datos de navegacion, sensores etc y un fotograma cada 2 o 3 seg.)

B) Poder tener video en tiempo real y pilotarlo como si estubieses montado con un alcance de unos 40km max.

Por lo que veo no te preocupa el peso del aparato, quiere decir que tendrá suficiente sustentación para soportar lo que sea. Ahora... y en el despegue? Que potencia se requiere?

segun el fabricante admite 2kg de carga, logicamente cuanto mas pese mas tendras que forzar el motor

Bien, hablemos del UAV, del piloto automático.
Ventajas desventajas, que dices?