Modifier les batteries du SOLO 3DR

3DR en cessant son activité grand public, a dans le même temps abandonné le développement et la commercialisation de son drone SOLO. Le problème c’est que les batteries, encore sur le marché, deviennent rare et cher. Il faut donc trouver un moyen simple et efficace de concevoir des batteries de remplacement. Je vais donc essayer 2 méthodes pour redonner la santé a votre drone préféré et la première est constitué avec des cellules Li-Ion.

1er MOD batterie Li-Ion pour SOLO 3DR

Les bases de la construction de cette batterie Li-Ion personnalisée proviennent du Forum 3DR pilot La difficulté étant que cette batterie intelligente intègre son propre mesureur/équilibreur de cellule.
Il va donc falloir modifié quelques paramètres dans le firmware et réalisé un petit câblage pour avoir un affichage correct du pourcentage de batterie sur l’application et le contrôleur. 

Mon objectif était de construire une batterie qui dure plus longtemps que l’original sans aucune baisse de performances. Il existe plusieurs façons de faire un mod de batterie dans ce fil de discussion

Disclaimer habituel, attention si vous vous lancez dans la réalisation de ce mod, vous devez prendre toutes les précautions nécessaires! Si cela n’est pas fait correctement, vous perdrez votre drone et vous risquerez de mettre des personnes en danger.

Le choix des (bonnes) cellules
Lors des tests en vol du drone, l’intensité maximale que l’on mesure se situe au alentour de 46 A en mode stabilisé, ce qui donne plein gaz en mode ACRRO. Je déconseille ce type de vol qui n’est pas adapté à Solo à mon avis. Cependant la batterie devra être en mesure de fournir la puissance nécessaire. La batterie originale du Solo pèse 492g.

Configuration normal a base de cellule type 18650, sachant que chaque cellule pèse 45-48g,  

a) 4S2P 370 g de cellules uniquement
b) 4S3P 550 g de cellules uniquement

En vol stationnaire et en croisière lente, Solo consomme 15-20 A. De cela, je savais qu’il y aurait 18650 cellules qui fourniront la quantité d’énergie requise. 

Exemple de cellules figurant dans le post d’origine (2018):

  • Samsung 18650-25R 2500mAh 20A décharge continue
  • Samsung 18650-30Q 3000mAh 15A à décharge continue
  • Sanyo 18650GA 3500mAh 10A à décharge continue

Les anglophones on essayé avec succès les 30Q pour un pack 4S3P, étant donné que les cellules deviennent moins puissantes avec le temps à mesure que la résistance interne augmente. Et ils maintiennent mieux la tension sous charge que le 25R. Je suis sûr que les GA fonctionneront aussi bien et qu’ils donneraient un temps de vol encore meilleur. D’autres types de cellules 18650 devrait pouvoir également convenir.
Sony US18650VTC6 3000mAh

Construction de la batterie Li-Ion 4S3P
Nous allons donc connecter en série 4 pack de 3 cellule 18650 en parallèle. Dans un premier temps je vais les assembler par brasage traditionnel à l’étain. En cas d’echec, j’utiliserai une soudeuse par points. J’imprimerai en 3D si nécessaire des espaceurs. Je vais récupérer le câble d’équilibrage de la batterie démonté. 
Cette batterie 4S3P 30Q pèsera environ 600g, soit 100g de plus que la batterie Solo. 
La résistance interne attendue de chaque cellule du pack est de 6-7 mOhm
Et encore une fois, attention au court-circuit pendant le processus d’assemblage! 

Télémétrie des batteries 3DR

La batterie communique au drone via télémétrie les informations actualisé de l’état des batteries. Le 3DR Solo utilise un smart BMS intelligent dans chaque batterie Solo qui fourni la télémétrie de la batterie au Solo et à la station au sol. Il existe différentes manières d’obtenir ces informations.

a) Pas de télémétrie
soudez les connecteurs de la batterie directement sur la carte Solo. Vous devez ensuite utiliser une alarme et / ou une minuterie LiPo. Cela fonctionne, mais ce n’est pas ce que nous voulons.

b) Utilisation du Solo BMS:
Il donnera toute la télémétrie. Et permet d’utiliser votre propre batterie. Cependant, il existe une limite de capacité de 5200mAh codée dans le BMS. Cela signifie que si vous utilisez une batterie de 8000 mAh, le Solo BMS rapportera 0% de batterie après 5200 mAh utilisés en vol, bien qu’il reste encore 2800 mAh. Dans Software hack il semble exister un moyen de le contourner.

c) Utilisez votre propre BMS intelligent
3DR utilise la spécification SMBUS v1.1. qui date de 98 et que vous pouvez trouver ici: SMBUS Spec.pdf Tout BMS qui prend en charge ce protocole peut être utilisé. 
Il semble que les SMBUS BMS disponibles sont soit trop gros et trop lourds, soit ne supporte pas l’ampérage, et ils sont chers. 
Je pense que ce n’est peut-être pas la voie à suivre.

d) Utiliser un module d’alimentation: Un power module permet d’utiliser n’importe quelle batterie et d’utiliser vos propres paramètres de RTL. Il n’y a pas de limite de 5200mAh. Et cela économise du poids. Le Solo BMS avec connecteur pèse environ ~ 60 g. Le module d’alimentation seulement ~ 20g. Cela nécessite une soudure difficile.

Modifier une batterie défectueuse

Les batteries Solo sont très bien fabriquées et difficiles à démonter. Il semble difficile d’en garder une partie et de la remonter! Perso je l’ai ouverte avec une dremel d’établi, il faut découper où les deux moitiés se connectent, puis il est assez facile à ouvrir. Sous la batterie se trouve l’autocollant qui est collé au plastique, il y a une plaque de protection en aluminium sur la cellule LiPo. Vous pouvez utiliser un tournevis plat et aller entre le plastique et les cellules et vous ne ferez aucun dommage. Attention à la batterie ouverte elle reste sous tension (court-circuit) !!! Ensuite dessouder tous les câbles du Solo LiPo afin de les réutiliser. Il existe plusieurs vidéos sur YouTube qui vous montrent comment ouvrir une batterie Solo.

Connecteurs à souder au Solo BMS
Souder vos connecteurs préférés aux câbles de batterie Solo BMS est facile. Attention à bien souder le câble d’équilibrage dans le bon sens! AN1 signifie masse et P + est un pôle positif. Pour une image, consultez cet article ici: 3DR Solo avec batterie LiIon 9000mAh | jusqu’à 30 minutes de temps de vol

Après cela, connectez-y une batterie LiPo 4S et vérifiez si cela fonctionne. En cas de succès, couvrez-le avec un tube rétractable ou du ruban isolant.

Charger la batterie LiIon avec le BMS du solo et son chargeur 3DR
Pour faire court: cela fonctionne tout simplement!
J’ai déchargé complètement la batterie LiIon à 2,8 V par cellule (au moins 8300 mAh utilisés) et j’ai pu la charger complètement avec le Solo BMS et le chargeur! Et le Solo BMS a signalé une batterie pleine. Si vous ne faites pas confiance au Solo BMS et au chargeur, vous pouvez utiliser votre chargeur de batterie RC normal. Si vous chargez la batterie en externe et que vous la branchez au Solo BMS, elle indiquera le dernier niveau de batterie auquel elle se trouvait. 

Si vous venez de voler, le BMS indiquera une batterie vide et que vous branchez une batterie complètement chargée sur le même BMS, il signalera une batterie vide. La tension et le courant sont cependant corrects. Pour éviter cela, branchez l’appareil au chargeur solo quelques minutes pour que le Solo BMS s’ajuste ou se connecte à Solo et règle le paramètre BATT_CAPACITY sur la valeur spécifique de la batterie avec laquelle vous souhaitez voler.

Mes paramètres pour cette batterie Li-Ion:
FS_BATT_ENABLE = 2
FS_BATT_VOLTAGE = 12.6
FS_BATT_MAH = 0
BATT_CAPACITY = 8000

En vol
La batterie est attachée avec un velkro/scratch à Solo. c’est pas très beau mais sa tient !. En raison du boîtier métallique des cellules 18650, la boussole doit être recalibrée. Même après avoir échangé une batterie LiIon pour l’autre. Au moins avec la boussole d’origine. Je ne sais pas comment c’est avec la boussole Here. J’imagine que c’est mieux. Après l’étalonnage, cela fonctionne très bien. Si vous passez de LiIon à la batterie d’origine, vous devez également l’étalonner. Le Solo BMS avec votre batterie est reconnu comme une batterie Solo normale. Cependant, dans le cas des batteries LiIon, elles ont un niveau de tension inférieur et peuvent être déchargées à une tension inférieure (2,5 V contre 3 V LiPo par cellule). Ainsi, Solo avec batterie LiIon déclenchera trop tôt l’alarme RTL et batterie faible. Pour éviter cela, voir la section Piratage de logiciels ci-dessous.
Si RTL est déclenché, appuyez simplement sur pause, A ou B. Après cela, vous devez surveiller la tension avec l’application afin d’avoir une idée de la durée de vie de la batterie. Cela nécessite une certaine expérience des courbes de décharge de la batterie pour pouvoir le dire. Je recommande de voler jusqu’à 11,6-12 V (2,9-3 V par cellule) avec des batteries LiIon et 14 V (3,5 V par cellule) avec des batteries LiPo. Des tests ont montré que Solo vole même avec 10,9 V.
Si vous avez chargé la batterie à l’extérieur et que le Solo BMS rapporte une capacité de 0% depuis le dernier vol mais que vous voulez toujours la faire voler, vous devez déplacer et maintenir le joystick gauche au centre et vers le bas et Solo s’armera. Vous ne verrez aucune information sur le contrôleur Artoo – juste les avertissements de la batterie. Mais sur l’App, toutes les informations sont là.

Liens en vrac :

Sujet sur le forum –> https://3drpilots.com/threads/lv-3dr-photo-drone.15433/
lygte-info.dk —> Comparateur de test de batterie 18650
Dampkakkus www.dampfakkus.de/akku_liste-nach-groesse.php?size=18650
3DR Solo Battery diagnostic tool —> https://madhacker.org/3dr-solo-battery-charging-adapter-and-diagnostics-tool/
Arducopter / ardupilot.org—> https://ardupilot.org/copter/docs/solo_arducopter_upgrade.html#arducopter-parameters
Smart BMS https://madhacker.org/bmsone/
Thingverse modele 3D —> https://www.thingiverse.com/thing:2850940
Thingverse modele 3D holder –>https://www.thingiverse.com/thing:3555687
Thingverse modele 3D mod -> https://www.thingiverse.com/thing:3419426
DIY Long range Lithium ion battery —> https://blog.seidel-philipp.de/diy-build-a-longrange-lithium-ion-battery/
Principe et utilisation 18650
https://acces-club-q-r.forumactif.org/t580-les-batteries-lithium-ion-principe-et-utilisation?fbclid=IwAR3DeRBdWuCYe_8lSXs-h9O1nLRatFiQz2iUTzl2_DKPiEFr5azCcJNYuiM

METHODE ALTERNATIVE : installer un module d’alimentation
Pour les photos, voir cet article: 3DR Solo avec batterie LiIon 9000mAh

Voici la traduction d’une seconde solution étudié dans le post d’origine.

PRO: Ça marche! Avec un% de batterie correct sur artoo et dans Solex
CON: Le travail de soudage est très difficile,

j’ai réussi à souder les câbles aux broches 47 et 49 (les broches d’entrée du module d’alimentation standard sur le Pixhawk Cube). Il semble que sur la carte Solo, ces broches ne soient pas utilisées du tout et aucune trace ne mène non plus à la fiche. Cela signifie que pour utiliser un module d’alimentation, vous devez souder à ces broches! Le travail de soudure est très petit et difficile! Veuillez considérer très attentivement si vous voulez le faire! Les câbles que j’avais étaient trop épais. J’avais coupé la moitié des rayures en deux pour obtenir un fil assez fin. Pour faire passer les fils sous le Pixhawk Cube, il fallait faire de la place. J’ai fait un travail rapide et sale en utilisant le fer à souder et en faisant fondre le plastique (350 ° C) du Pixhawk Cube. A bien fonctionné.

Broche 47 = Capteur de courant
Broche 49 = Capteur de tension

Connectez ces broches au module d’alimentation qui aura 6 broches. Souder le module d’alimentation à l’entrée d’alimentation sur la carte Solo et souder votre système de prise à l’entrée d’entrée de la batterie du module d’alimentation.

Sortie de broche du module d’alimentation:
Broche 1 VDD 5V ne se connecte pas
Broche 2 VDD 5V ne se connecte pas
Broche 3 BATT_VOLTAGE_SENS_PROTse connecter avec la broche 49
Broche 4 BATT_CURRENT se connecter avec la broche 47
Broche 5 GND pas besoin de se connecter
Broche 6 GND se connecter à la masse sur la carte Solo par exemple. sur l’entrée batterie

j’ai utilisé ce module de puissance: mRo Hall Sens Module de puissance ACSP7 (Next Gen)
Cela a fière allure aussi: 100A / 200A Hall Sensor PM pour Pixhawk / APM
D’autres fonctionnent aussi bien à coup sûr …

Chaque modèle de module de puissance est différent quels réglages doivent être définis dans les paramètres. L’ACSP7 utilise ces paramètres (à définir dans Mission Planner ou QGroundControl): ACSP7_config.pdf

Vous devez effectuer un étalonnage dans Mission Planner avec un multimètrenet mesurer la tension (important!) Et les ampères. Les ampères doivent être mesurés sous charge pour calibrer. Idéalement 10 + A.
C’est ça! Solex affichera les valeurs du module d’alimentation et le Pixhawk calculera le pourcentage de batterie sur la base des mAh et BATT_CAPACITY utilisés et ce pourcentage sera affiché dans Solex et artoo. Pas besoin de le changer ou de flasher artoo! Avec Mission Planner, vous pouvez modifier les paramètres de tension RTL et de capacité restante RTL comme vous le souhaitez.

Mes paramètres pour cette batterie Li-Ion:
FS_BATT_ENABLE = 2
FS_BATT_VOLTAGE = 12.6
FS_BATT_MAH = 0
BATT_CAPACITY = 8000

Le pourcentage de batterie dans Solex et artoo (pas besoin de le flasher) est calculé en fonction du mAh utilisé. La formule est la suivante: (BATT_CAPACITY – mAh utilisé) * 100 / BATT_CAPACITY RTL ici est basé sur la tension (plus sûr si la batterie vieillit ou si vous volez avec une batterie non complètement chargée). Si vous commencez à voler avec une batterie à moitié pleine, Solex signalera une batterie pleine. Mais qui sort quand même avec un battey à moitié plein? Les messages sur artoo indiquant que RTL @ 10% est faux, cela n’a pas vraiment d’importance. Je l’ai changé en « RTL bientôt – la batterie est extrêmement faible ». Si vous souhaitez avoir ce firmware artoo légèrement modifié, faites le moi savoir.

Désactivation de RTL (à utiliser avec précaution, pas besoin de le faire avec Solo BMS ou module d’alimentation)
Afin d’éviter que RTL ne démarre à 520mAh ou à moins de 14V, j’ai désactivé certaines fonctionnalités d’Arducopter (voir ici: 3DR Solo – Mise à niveau d’ArduCopter Master – Documentation Copter ). Pour cela, connectez le réseau Solo via un ordinateur / téléphone / tablette avec Mission Planer ou QGroundControl et modifiez les paramètres suivants:

Original:
FS_BATT_ENABLE = 2
FS_BATT_VOLTAGE = 14
FS_BATT_MAH = 520

Modifié:
FS_BATT_ENABLE = 0
FS_BATT_VOLTAGE = 0
FS_BATT_MAH = 0

Avec ces paramètres Solex et artoo jouer l’alarme de batterie faible après avoir atteint les seuils programmés, ce qui est un peu ennuyeux. Mais RTL n’interviendra pas! Utilisez la tension pour atterrir!


Paramètres GitHub sur Pixhawk:
FS_BATT_ENABLE 2
FS_BATT_VOLTAGE 12.4
FS_BATT_MAH 0

Maintenant, il fonctionne:
– RTL fonctionne à une tension définie ou en mAh utilisé (pas plus de 5200mAh)
– Plus besoin de modifier ou de configurer quoi que ce soit avant que le vol / script ne s’exécute automatiquement)


Je continue ce post a réception des cellules.

Voilà ce que j’ai commandé, pas pour faire de la pub mais plutôt pour avoir une idée du prix.

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