Fabriquer un drone : la propulsion

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Suite à vos nombreuses demandes et pour compléter mon premier dossier sur comment construire un quadricoptère, je vous propose aujourd’hui de rentrer dans le détail des différentes pièces qui composeront la partie propulsion de votre drone. A noter bien évidemment que ces infos sont valables pour tout type de multicoptère : tricoptère, quadricoptère, hexacoptère, …

Avant tout chose, il faut bien identifier vos besoins :
– Que voulez vous embarquer (Caméra, FPV, nacelle, …) et donc quel poids fera votre machine au total ?

– Quelle sera la taille de votre machine (quelle taille max d’hélice pouvez-vous mettre) ?

 Les moteurs :

moteur-sunnysky
Moteur Sunnysky

Pour choisir correctement un moteur plusieurs paramètres entrent en compte.
Tout d’abord le KV, est l’unité principale à connaitre. Il s’agit du nombre de rotations par minute de votre moteur pour 1 volt. Un moteur 900kv alimenté avec une batterie 3S (11.1v) tournera à environ 10 000 tours par minute (900*11.1).

Pour un multirotor standard, on utilise généralement des moteurs aux alentours de 800-1000kv avec des batteries 3S.

De manière générale, plus un moteur tourne vite moins il a de couple, et inversement. Un moteur avec un KV bas, pourra donc supporter de plus grandes hélices qu’un moteur à KV élevé.

Mais le KV ne fait pas tout. En effet votre moteur va avoir d’autres caractéristiques comme sa puissance max en continu (exprimée en Ampères ou en Watts). Pour un KV identique on trouve des moteurs de tailles différentes et donc de puissances différentes. Lorsque vous choisissez votre moteur vous devez en parallèle choisir à quel voltage vous allez l’alimenter et vérifier quel type d’hélices vous pouvez employer afin de ne pas dépasser les limites.

Autre élément à savoir, tous les moteurs n’ont pas le même rendement. La qualité des roulements, des aimants, du bobinage, ou encore le nombre de pôles magnétiques jouent un rôle essentiel. La taille des hélices et le voltage choisi pour l’alimentation ont aussi leur importance.

Lorsque vous choisissez vos moteurs il est important de choisir des moteurs qui sont fournis avec des données constructeur cohérentes.

Des outils comme eCalc vous permettent de simuler vôtre configuration en fonction des données de vos moteurs (avec une précision plus ou moins bonne…).

Quelques exemples de configurations que j’utilise :

Gros quadricoptère (~2Kg) : Moteurs Sunnysky V2216 800KV (avec des hélices 13″)

Quadricoptère moyen (~1,2Kg) : Moteurs SunnySky X2212 980KV (avec des hélices 10″)

Mini quadricoptère (~500g) : Moteurs DYS BE1806 2300KV (avec des hélices 5″)

Les variateurs / ESC :

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ESC Afro 30A

Cette pièce est très importante car elle va conditionner la réactivité du moteur. Pour les multirotors il faut utiliser des ESC particuliers capables de travailler avec un taux de rafraichissement d’environ 450hz. Pour cela vous avez deux possibilités.

– Acheter des ESC certifiés pour multirotor (généralement flashés avec le firmware SimonK) (Maytech, Afro, …)

– Acheter des ESC compatibles et les les flasher vous même avec le firmware SimonK (nécessite d’ouvrir l’ESC et d’acheter un câble particulier si vous ne voulez pas y passer des heures)

Votre ESC doit supporter un ampérage au moins égal à l’ampérage max de votre moteur. Généralement on prend un ESC un peu supérieur afin qu’il ne chauffe pas trop. Si notre moteur consomme 14A max, on prendra un ESC 20A plutôt qu’un 15A afin de garder un peu de marge (la différence de poids étant minime).

BEC ou pas BEC ?

Le BEC est une sortie 5v intégrée à l’ESC permettant d’alimenter d’autres équipements en 5v (généralement radio, contrôleur de vol). Beaucoup d’ESC sont équipés d’un BEC mais certains non (les ESC de type OPTO ne le sont pas par exemple). Afin de gérer l’alimentation de vôtre équipement 5v, vous pouvez choisir des ESC avec des BEC intégrés, où utiliser un BEC dédié (appelé UBEC).

Quelques exemples de configurations que j’utilise :

Gros quadricoptère (~2Kg) : ESC Emax SimonK 25A

Quadricoptère moyen (~1,2Kg) : ESC Emax SimonK 20A

Mini quadricoptère (~500g) : ESC Emax SimonK 12A

La batterie :

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Batterie LiPo

Pour un multirotor on utilise un batterie de type LiPo (Lithium Polymère), 3 informations essentielles :

– La capacité expimée en mah (ex: 2200mah)

– Le Voltage exprimé en S (nombre de cellules) : chaque cellule donnant 3.7V (sur une LiPo) (1S = 3.7V; 2S = 7.4V; 3S = 11.1V, 4S = 14.8v, …)

– Taux de décharge, exprimé en C : 1C représente un courant égal à 1 fois la capacité de la batterie. Notre batterie de 2200mah (2,2Ah) en 30C doit être capable de délivrer une intensité max de 2,2*30 = 66A
Vous devez donc choisir une batterie avec :
– une capacité suffisante (mah) pour avoir un temps de vol correct (sans exploser le poids)
– un voltage cohérent avec vos moteurs et vos ESC (par exemple 3S),
– un taux de décharge suffisant pour alimenter vos moteurs (ex : 4 moteurs 15A max = 60A, batterie 2200mah 30C -> 2,2*30 = 66A).
Dans les faits, les moteurs sont rarement au maximum mais on garde tout de même de la marge afin de ne pas trop solliciter la batterie à son maximum.
Celà évite aussi que le voltage de la batterie baisse trop en cas de forte sollicitation et déclenche du coup l’alarme « batterie faible ».
Sans compter que d’autres équipements consomment aussi un peu d’énergie (radio, contrôleur de vol, …).
Beaucoup de machines de taille moyenne sont alimentées en 3S car ce voltage est suffisant dans la plupart des cas et qu’il permet d’alimenter pas mal d’équipements prévus directement pour ce voltage (Nacelle caméra, émetteur vidéo, leds, …).
Si on veut avoir plus d’autonomie, lever plus de poids, on aura tendance à augmenter le voltage de la batterie, diminuer le KV des moteurs.

Quelques exemples de configurations que j’utilise :

Gros quadricoptère (~2Kg) : Batterie LiPo 3S 30C 5200mah

Quadricoptère moyen (~1,2Kg) : Batterie LiPo 3S 30C 2200mah

Mini quadricoptère (~500g) : Batterie LiPo 3S 25C 1300mah

Les hélices :

hélices carbone
hélices carbone
Il existe différents types d’hélices, différentes matières et deux caractéristiques principales qui les définissent :
– La taille : exprimée en pouces c’est la longueur de l’hélice. Plus l’hélice est grande plus elle offre de portance (pour un quadricoptère on oscille généralement être 8″ et 13″).
– Le pas : c’est l’inclinaison de l’hélice (varie généralement entre 4 et 6). Plus le pas est petit, plus l’hélice offre de traction à faible vitesse, mais sa vitesse de rotation maximum est plus limitée qu’une hélice à pas élevé.

Les configurations avec de grandes hélices (et donc une vitesse de rotation moins élevée) offrent un vol plus stable mais moins réactif que celles avec de petites hélices qui seront plus nerveuses.

A noter également que sur un multirotor toutes les hélices ne tournent pas dans le même sens. Vous avec donc des hélices CW (clockwise : sens des aiguilles d’une montre) et CCW (counter clockwise : sens inverse).

Voilà, j’espère que je n’ai rien oublié, n’hésitez pas si vous avez des questions je compléterai (ou corrigerai si j’ai dit des bêtises).

Quelques exemples de configurations que j’utilise :

Gros quadricoptère (~2Kg) : Hélices 13″

Quadricoptère moyen (~1,2Kg) : Hélices 10″

Mini quadricoptère (~500g) : Hélices 5″

70 COMMENTS

  1. Bonjour,
    petite question qui me taraude ! je viens de recevoir mes moteurs (dys BE1806) pour mon futur petit joujou, mais ils sont, de base en CW. J’ai vu que tu as conseillé dans un commentaire d’en racheter d’autres mais j’aimerais conserver ceux là 😀 (non non, pas chiant)
    Du coup j’ai vu que certains conseillent des écrous nylstop mais est-ce que c’est le seul moyen ?
    Merci !

  2. bonjour mes chers je suis res fiere de tous vos reponse mais moi je désire réaliser un projet un peu plus professionel pour ma ville . il s’agit d’une solution de drone qui va surveiller toute la ville(capable de filmer des evennement et envoyer en temps réel toute les image à la base et plein d’autre fonctionnalité que je ne voi peux etre pas ..merci de me renseiger sur ce qu’il me faut exactement..n’exitez pas à me proposer des solution efficace et meme couteux… etaler si possible les differente plage de prix et les competence requise)…. donc capaciter d’aller j’usqu’a 30km et pour ra supporter quelque poid afin de transmettre des colis donc je désir bien que vous m’aider à trouver une solution efficace et securiser.. un drone qui peux faire 2h à 5 heur dans l’air.. et….. je croix que vous me comprenez!!!! merci pour la reponse et les pise .c’est vraiment urgent et très important pour mon gouvernement.merci et à très vite!!!

    • J’ai du mal à croire que c’est vraiment pour un usage pro…. Sinon allez déjà voir la législation et vous verrez que c’est impossible.
      A part ça si un drone passe 40 min en l’air c’est déjà vraiment très bien car en général on est plus à 15 -20 minutes. Avec une charge de 3-4kg grand max
      30 km c’est loins pour une radio …. Beaucoup trop loins (en général pas plus de 2 ou 5 km en fonction des marques).

      Je sens que ce projet est plus destiné à faire des vols en ville sans autorisation (car sinon il faut un drone homologué s3 donc pas fait maison)
      Dans le cas d’un truc sérieux tu peux prévoir un montant de la facture à 5 chiffres facilement et avec une taille de 2m

  3. Salut,
    J’espère que tu pourra m’aider
    J’ai changer les moteurs de mon drone, je les ai branché comme dans la notice et il tourne dans le bon sens. Sauf que l’helice CW qui se met sur le moteur CW ne se serre plus dessus, mais se serre sur le CCW.
    Est ce que je dois acheter des acheter des hélices sont écrou (NON auto serrant) et y mettre les écrous fournit avec les moteurs.
    Ou inverser les croix des moteurs, donc mettre un CCW à la place d’un CW et faire en sorte qu’il tourne dans le bon sens. Ma question est : est ce que cela risque d’endommager les moteurs ?

  4. Bonjour PapyMaurice,
    Je voulais savoir si je pourrai utiliser des ESC 30A avec des moteurs Brushless 2300KV (11A courant max)?
    Merci d’avance.

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