Quadcopter: alkatrészek, munka, típusok, interfészek, különbségek és alkalmazásai

A multirotoros drón egyfajta UAV, különféle rotorokkal, például négy rotorral, hat rotorral, nyolc rotorral vagy még ennél is, a tervezés és felhasználásuk alapján. De ez a drón extra rotorja növelheti a hasznos teher képességét, a repülési időt, a stabilitást stb. Ezek a legolcsóbb és legegyszerűbbek drónok , nagy ellenőrzést biztosítva a keretezés és a helyzet felett. Így ezek ideálisak a megfigyeléshez és a légi fényképezéshez. A multirotoros drónok különféle típusokban kaphatók, mint például trimotor, quadrotor, hexacopter, oktokopter és koaxiális multi-rotoros drónok. Ezek a leggyakoribb UAV -típusok, és minden típusú drónfajta különbözik teljesítményében, kialakításában és képességében. Ez a cikk a többirotoros drón egyik típusa, például a quadcopter, annak működése és az alkalmazások.

Mi az a quadcopter?

A quadcopter egy olyan UAV típusú, amelyet négy táplál forgórészek , ahol az egyes rotorok motorral és légcsavarral rendelkeznek. A quadcopter drón négy rotort használ fel az emeléshez és meghajtáshoz, így elindulhat és függőlegesen landolhat és sodródhat a helyén. Tehát ennek a drónnak a két forgórésze az óramutató járásával megegyezően forog, míg a másik két forgórész az óramutató járásával ellentétes irányba forog, hogy megszüntesse a nyomatékot, és állandó repülési irányítást biztosítson. Ezt manuálisan vagy függetlenül lehet szabályozni, tehát az egyik legnépszerűbb dróntípus, egyszerűsége, stabilitása és manőverezőképessége miatt.

A quadcoptereket négy rotoros kialakításuk megkülönbözteti a fejlett aerodinamika, a mechanika és az elektronika szabályozására. Exkluzív kialakítása manőverezhetőséget és kiváló stabilitást biztosít, mint a szokásos, egysortoros helikopterek.

Quadcopter története:

A quadcopter egy olyan multi-rotoros drón, amely a korai terveitől széles körben fejlődött ki. Tehát az alábbiakban tárgyaljuk a quadcopter lépésről lépésre.

• Jacques & Louis Bréguet 1907-ben fejlesztette ki és tesztelte az 1. számú Giroplane-t. Ez egy korai quadcopter ötlet, amely felszállást ér el, de instabilitással szembesülve a kereszttáblákon alapuló repülőgéprendszereken.
• Etienne Oehmichen 1920 -ban létrehozott egy újabb korai quadcopter -et, mint Oehmichen, amely bemutatja a repülést és a globális rekord beállítását.
• Az Egyesült Államok haditengerészetében 1930 rádióvezérelt repülőgépekkel kísérletezett, ami a Curtiss N2C-2 drónfejlesztéséhez vezetett.
• A Bell Boeing Quad Tiltrotor 1990-ben mind a rögzített szárnyú, mind a Quadcopter mintákat kombinálta a katonai szállítási alkalmazásokhoz.
• Az Amazon 2013 -ban egy kereskedelmi drón technológiát javasolt egy szállítási rendszer számára
• Az Airbus 2018-ban kifejlesztett egy akkumulátorral működő quadcopter-et a Urban Air Taxis számára, hogy egy bizonyos ponton autonóm üzemeltetést célozzon meg.
• Jelenleg ezeket a drónokat széles körben használják különféle célokra, például a szabadidős repülés, a légi fényképezés, a kézbesítés, a megfigyelés stb.

Egy quadcopter alkotóelemei

Egy quadcopter -et terveztek több kulccsal alkatrészek , amelyeket az alábbiakban ismertetünk.

Keret

A quadcopter keretnek olyan karjai vannak, amelyek motorokat, akkumulátorokat, repülési vezérlőt stb.

Motorok

A quadcopter négy motort tartalmaz, amelyeket felemeli. De a piacon különféle motorok állnak rendelkezésre.

Elősegítés

Mivel a quadcopter motorok Általában 3 3 fázisú ellátást igényel, nem használhatjuk közvetlen ellátásként. Ezért megkövetelik az ESC -nek, hogy cserélje meg a vezérlő jeleit, és küldje el őket a motoroknak, hogy szabályozzák a sebességüket.

Hajtókészülékek

A hajtókerek a drón jelentős alkotóelemei. Ezek olyan fonó pengék, amelyek úgy működnek, mint a szárnyak a drónon, és létrehozzák a légáramot, hogy a drónját a levegőbe emelje.

Repülési irányító

A repülési vezérlő fő funkciója az, hogy az egyes motorok RPM -jét a bemenetre reagálva irányítsuk. Tehát a Quad-Copter kísérleti parancsában elősegíti az előrehaladást, és beillesztésre kerül a repülési vezérlőbe, hogy eldöntse, hogyan kell vezérelni a motorokat.

RC adó és vevő

Rádióadó és vevőkészülék vezérlése villamosenergia , ami hasznos adatátvitelt eredményez az űrben vagy a légkörben. Rádiós jeleket használnak a vezeték nélküli parancsok elküldéséhez egy beállított rádiófrekvencián keresztül a rádióvevő felett. Tehát csatlakozik a QuadCopter repülési vezérlőjéhez, amelyet távolról vezérelnek.

Akkumulátor

A quadcopter akkumulátoros forrást használ a drón összes rendszerének meghajtására, lehetővé téve a repülést. Végül egy lítium -polimer (LIPO) akkumulátorra van szükség a quadcopter táplálásához, így a quadcopter repülési ideje elsősorban az akkumulátor kapacitásától függ. Az akkumulátor kiválasztása elsősorban annak méretétől, feszültségétől, C besorolástól, kapacitásától stb.

Különféle

Egyéb magában foglalja az apró kiegészítőket, mint például a különböző jumper kábelek és a golyócsatlakozók, amelyek a quadcopter tökéletes és stabilabbá teszik.

Hogyan működik egy quadcopter?

A quadcopters négy rotorral repülhet, ahol mindegyik magában foglalja a motorot és a légcsavarot, hogy a levegőben emelő- és mozgásvezérlést hozzon létre. Ezek a drónok elérhetik a repülést az egyes rotorok sebességének megváltoztatásával, ezáltal befolyásolva a generált emelés és tolóerő mennyiségét azáltal, hogy minden irányba engedélyezi az ellenőrzött mozgást.
A Quadcopter repülése a négy forgórész tolóerőjére és a pontos vezérlés elvére támaszkodik. Így itt van a munkájának bontása.

• Miután mind a négy forgórész forog, akkor lefelé és felfelé tolónának. Ha a forgórészek által generált összesen meghaladja a négykocsi súlyát, akkor leáll.
• A helyén történő sodródáshoz a repülési vezérlő megváltoztatja mind a négy forgórész sebességét, hogy csak elegendő tolóerőt hozzon létre a gravitáció eltolásához.
• A négy forgórész sebességét egyformán növelik, hogy nagyobb tolóerőt generáljon a súlyhoz képest. Tehát a sebesség leereszkedésre csökken.
• A hátsó forgórészek könnyebben forognak, és előre haladnak, mint az első rotorok, és a quadcopter előrelépése tolóerőt eredményez. Az első rotorok hátrányos mozgásának sebessége növekedéssel érhető el.
• Ennek a drónnak a jobb oldali forgórészei gyorsabban forognak, hogy balra mozogjanak, mint a bal rotorok, és a quadcopter drónot balra döntik. Itt a jobb oldali mozgás érhető el a bal forgórész sebességének emelésével.
• Az óramutató járásával megegyező irányba történő forgatáshoz két olyan rotor, amely átlós, szemben az ellenkezővel gyorsabban forog, míg a másik két forgórész lassabban forog, így forgó erőt hoz létre. Ennek megfordításával az óramutató járásával ellentétes forgást lehet elérni.
• Az érzékelő adatait a repülési vezérlő folyamatosan ellenőrizheti. Tehát mikro-beállítást tesz az egyes motorok sebességéhez, hogy megőrizze a stabilitást és elvégezze a pilóta parancsát.

Quadcopters típusai

Különböző típusú quadcopters érhető el a piacon, a keret és a tervezett felhasználás alakja alapján, amelyeket az alábbiakban ismertetünk.

X quadcopter vagy x-konfiguráció:

Az ilyen típusú quadcopter a legnépszerűbb kialakítású, amely jó stabilitási egyenleget és manőverezhetőséget biztosít. Különböző alkalmazásokban, például videográfiában, versenyen, légi fényképezésben, akrobatikus repülésben, FPV versenyen,

H quadcopter vagy H-konfiguráció:

A H Quadcopter H-alakú kerettel rendelkezik, amely jobb stabilitást biztosít. Tehát ez a drón felhasználható a légi fényképezésben, a Devopedia alapján.

+ Quadcopter vagy + konfiguráció:

Ez a quadcopter kiemelkedik az egyenes repülési sávokon, beleértve az aerodinamikailag hatékony légcsavar helyzetét, amelyet gyakran használnak az akrobatikus repülés során. Bizonyos alkalmazások egyszerűbb vezérlési sémáiban használják.

Y4 quadcopter vagy y4 konfiguráció:

Ez a drón hasonló a három karral ellátott tricopterhez, de a hátsó karja két motorot tartalmaz, amelyek koaxiálisan vannak felszerelve a jobb ásító vezérlés és az emelési teljesítmény érdekében.

A-farok vagy v-farkú quadcopter:

Ez a drón hasonló az Y4Quadcopterhez, kivéve a hátsó motorokat, amelyek egy vagy V alakú szögben helyezkednek el, ami több ásítóvezérlést biztosít.

Quadcopter Arduino használatával

A repülési vezérlő a quadcopter agya. Általában sok előre villogott repülési irányadó is elérhető a piacon, kevesebb költséggel. Tehát az alábbiakban látható az Arduino -val egy quadcopterhez tervezett repülési vezérlő. A MultiWii egy híres repülési vezérlő szoftver, amelyet a DIY Quadcopters számára használnak.

Tehát készítsünk egy quadcopter -et Arduino -val, az alább látható módon. Ez nem csak egy quadcopter, hanem egy nyílt forráskódú gép is. A Quadcopter Arduino használatához szükséges alkatrészek a következők: ESC, Bluetooth , MPU-6050, 330-OHM ellenállás, Vezetett indikátor, vevő, Arduino Nano R3, és összekötő vezetékek.

Csatlakozások:

Ennek az interfésznek a kapcsolatai a következőket követik;

• Csatlakoztassa az Arduino Nano D3 csapját az ESC 1 jelcsapához.
• Csatlakoztassa az Arduino Nano D9 csapját az ESC 3 jelcsapához.
• Csatlakoztassa az Arduino Nano D10 csapját az ESC 2 jelcsapához.
• Csatlakoztassa az Arduino Nano D11 csapját az ESC 4 jelcsapához.
• Csatlakoztassa a Bluetooth modul TX PIN -kódját az Arduino RX PIN -hez.
• Csatlakoztassa a Bluetooth modul Rx PIN -kódját az Arduino TX PIN -hez.
• Az Arduino A4 csapja csatlakozik az MPU-6050 SDA PIN-hez.
• Az Arduino A5 csapja csatlakozik az MPU-6050 SCL tűjéhez.
• Csatlakoztassa a LED egyik terminálját az Arduino D8 -tűjéhez, a másik terminálhoz az ellenálláson keresztül az áramellátáshoz.
• Az Arduino D2 csapja csatlakozik a vevő fojtószelepének.
• Csatlakoztassa az Arduino D4 csapját a vevő Eleron tűjéhez.
• Az Arduino D5 csapja csatlakozik a vevő Ailerons tűjéhez.
• Az Arduino D6 csapja csatlakozik a vevő kormánylapához.
• Az Arduino D7 csapja csatlakozik a vevő Aux 1 tűjéhez.

Dolgozó

Most csatlakoztassa az összes talajt az Arduino földi termináljaival. Így magában foglalja az összes vevőkészüléket, a Bluetooth modult, az ESC Grounds és az MPU területeit. Ezután adjon meg egy 5 V -os áramforrás -csatlakozást az akkumulátor GND -jének csatlakoztatásával az összes alkatrész GND -jéhez. A piros színű vezetéket az Arduino, 5 V tű, Bluetooth modulhoz és MPU -hoz csatlakoztatják.

Most adja meg a táblát, és az Arduino készen áll a kód hozzáadására egy számítógépen keresztül. Az Arduino Flight Controller általában néhány számítógépes programozással működik. Ehhez először le kell töltenie a multiwii 2.4 -et, és közvetlenül letöltheti a kódot.

Ez egy nagyon népszerű FC szoftver, amelyet egy nagy közösségen keresztül használnak a multi-rotorokhoz. Mivel ez a szoftver számos multi-copterrel támogatja a kiváló funkciókat, mint például a Bluetooth Control, az okostelefonjával, a barométerrel, az OLED kijelzővel, a GPS Position Hold & Return Home, Magnetometer, LED-csíkok stb.

Észre fogja venni, hogyan mozgatja a repülési vezérlőt azonnal, a gyorsulásmérő és a giroszkópos adatértékek észrevehetők a képernyőn. Tehát az FC orientáció az alján látható. Ebben a felületen megváltoztathatja a jel PID értékeit, és beállíthatja a quadcopter -et, hogy megegyezzen a személyes preferenciáival. Ebben az interfészben a repülési módok is hozzárendelhetők bizonyos kiegészítő kapcsolókhoz. Most már csak annyit kell tennie, hogy megtalálja az Arduino repülési vezérlőjének a kereten lévő helyzetét, amelyre az égboltra van beállítva.

Az Arduino quadcopter az összes szükséges alkatrésztel működik, hogy a tolóerőt megteremtse a repülés és a manőverezhetőség lehetővé tételével. Tehát az Arduino Microcontroller olyan repülési vezérlőként működik, amely bemenetet kap, és jeleket küld az ESC -knek, hogy olyan kívánt mozgásokat kapjon, mint a felemelkedés, az lebegés, a fordulás és az esés.
Alapvetően az Arduino quadcopter egyesíti a hardver szoftverrel, hogy repülő gépet készítsen. Tehát különféle manővereket hajt végre, a felhasználói bemenetektől és a visszajelzésektől függően.

Különbség b/w quadcopter vs drón

A quadcopter és a drón közötti különbség a következőket tartalmazza.

Előnyök és hátrányok

A Quadcopter előnyei Tartalmazza a következőket.

• Az egyedi tervezés és képességeik miatt sok előnye van
• A quadcopters stabil teljesítményt nyújt.
• Ezek sokoldalúak és egyszerűen használhatók.
• Manőverezhetőségük és hozzáférhetőségük van.
• Le tudnak lebegni és stabil járatokat érhetnek el.

A quadcopter hátrányai Tartalmazza a következőket.

• Korlátozott repülési ideje és sebessége van.
• Ezeknek komplex kialakítása van, különféle részekkel, amelyek sérülékenyek a károkra.
• Az elektromos motoroktól függnek, mivel szükség van a fojtószelep változására, elsősorban a stabilizálásra.
• Ezek kevésbé hatékonyak a rögzített szárnyú drónokhoz képest.
• Ezeket az időjárási viszonyok befolyásolhatják.
• Biztonsági megfontolások:
• A quadcopters instabilá válhat több rotoros kialakításuk miatt, ami potenciálisan ütközésekhez vagy szokatlan repüléshez vezethet.
• Adatátviteli sebessége nagyon lassú.

Alkalmazások

A quadcopter alkalmazások Tartalmazza a következőket.

• A quadcoptereket különféle alkalmazásokban használják, amelyek magukban foglalják a különféle iparágak és tevékenységek kiterjedését.
• Ezek felhasználhatók légi fényképezésben, kutatásban és megmentésben, megfigyelés, kézbesítés és szabadidős tevékenységek, valamint akrobatika és versenyzés során.
• Ezek felhasználhatók a mezőgazdaságban, az infrastruktúra ellenőrzésében, a környezeti megfigyelésben stb.
• A quadcoptereket ipari és kereskedelmi alkalmazásokban használják, amelyek magukban foglalják: légi fényképezés, videográfia, precíziós mezőgazdaság, biztonság, megfigyelés, kézbesítési szolgáltatások, precíziós mezőgazdaság, infrastruktúra -ellenőrzés, környezeti megfigyelés stb.
• Ezeket olyan közszektorbeli alkalmazásokban használják, mint a közbiztonság, a keresés és a mentés, a bűnüldözés, a katasztrófakezelés stb.

Így ez az A quadcopter áttekintése , működése és alkalmazásai. Ez egy sokoldalú UAV (pilóta nélküli légi jármű), különféle alkalmazásokkal, például videográfiával, rekreációs repüléssel, légi fényképezéssel stb. Ezek a drónok kulcsszerepet játszanak a különféle területeken, például a felmérés, a kutatás, a mentési műveletek, a térképezés stb., Tehát a quadcopters fontos előrelépést jelent a drón technológián belül, amely a sokoldalúság, agilitás és megfizethetőség keverékét kínálja, amely költséghatékony eszközöket kínál számukra. Itt van egy kérdés az Ön számára: Mi az UAV?