DIY 无刷电机推力测试架

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发布时间: 2025-08-01 18:06:27 | 阅读数 0收藏数 0评论数 0
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我在制作基于 Arduino 的 Ludwik 无人机时,遇到了一个问题:如何挑选合适的电机和螺旋桨。当时我对无人机一无所知,只能相信电机厂商和 datasheet—— 虽然这些通常是可靠的信息来源,但如果想把不同电机和螺旋桨搭配使用呢?这时候就必须知道电机和螺旋桨的推力了。无人机的黄金法则是:推力至少要达到机身重量的 2 倍(不过这不适用于竞速 / 特技无人机等特殊类型)。
1

所需零件

以下是需要的组件(具体参数见电路图):


  1. 压力传感器(也叫称重传感器或应变片)
  2. 16x2 LCD 显示屏
  3. 电机 + 电子调速器(ESC)+ 螺旋桨
  4. 电流传感器
  5. 蜂鸣器
  6. 2 针螺丝端子
  7. 3 针螺丝端子
  8. 电位器
  9. 开关
  10. 断开式排针
  11. Kanda 插座
  12. 一些贴片电阻
  13. Atmega328 贴片芯片
  14. 一些陶瓷电容
  15. 电感
  16. PCB 板


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PCB 设计

我花了很多时间设计 PCB,想做到尽善尽美,结果还不错!至少比我其他的 PCB 看起来更专业 :D 上面有制作 PCB 的文件,如果你想在面包板或实验板上搭建,也有电路图(完全没问题)。


我在 PCB 上加了很多实用设计:比如加了螺丝端子来连接电机和电子调速器,这样换电机测试时就不用拆焊了。还有些组件我其实没用到(比如电压调节器,因为我用了电子调速器内置的 BEC 电池消除电路)。另外还有一个开关和按钮,我没用到,但你可以改代码或增加功能时用。


GBR
FYIF8P1JPINX6AW.gbr
1.13KB
KI...
FSC8FY4JPINX6TM.kicad_pcb
331.26KB
GBR
F4A8WE7JPINX6NZ.gbr
4.16KB
GBR
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27.82KB
GBR
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123.58KB
GBR
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3.04KB
SCH
FIKA6NDJPINX5ZL.sch
27.87KB
NET
FMV8L4IJPINX6VI.net
22.15KB
PRO
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1.41KB
GBR
FB2ZLMRJPINX675.gbr
167.64KB
GBR
FFVL8HDJPINX6ID.gbr
133.23KB
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焊接

如果用面包板搭建,可以跳过这步,但 PCB 必须焊接。焊接时照例从最小的贴片元件开始。Atmega328 贴片芯片不太好焊,没经验的话可以找人帮忙。Atmega 芯片藏在 LCD 显示屏下面。拉力传感器模块也要像图中那样焊在 PCB 上。电流传感器焊在 PCB 背面(我知道这不是最佳方案,但对我来说还行)。

4

底座制作

还需要做一个底座,3D 打印一些零件。我用 8mm 厚的胶合板做底座,用黑色 PLA 打印了这些 STL 文件,然后用螺丝固定好所有零件。

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代码

下面是要上传到 Arduino 的代码,很简单简短,功能就是读取传感器数据并显示在 LCD 屏幕上,没有复杂的数学运算或高级编程。我不太喜欢在代码里写注释,有问题可以问我 :)


代码功能说明:通过拉力传感器测推力,电流传感器测电流,计算功率并显示在 LCD 上,同时通过电位器控制电子调速器,推力过大时蜂鸣器报警。


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测试

一切准备就绪后就可以测试了!注意:无刷电机功率很大,配上大螺旋桨会很危险。供电方面,只要能匹配电机和电子调速器就行(如果用 BEC 供电的话)。我用的是实验室的直流电源,有时候功率不够。LCD 屏幕上会显示推力、电流、油门值和电机功耗 —— 这些都是设计好四轴无人机、挑选合适螺旋桨的关键数据。

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结语

希望你喜欢这个教程!有任何问题或想法,欢迎在评论区告诉我!

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