Quadcopter: componente, lucru, tipuri, interfață, diferențe și aplicații ale sale

O Drone multirotor este un tip de UAV cu diverse rotori, precum patru rotori, șase rotori, opt rotori sau chiar mai mult, pe baza designului și utilizării lor. Dar rotorii suplimentari ai acestui drone pot crește capacitatea sarcinii utile, timpul de zbor, stabilitatea etc. Acestea sunt cele mai ieftine și mai ușoare drone , oferind un control ridicat asupra încadrării și poziției. Astfel, acestea sunt ideale pentru supraveghere și fotografie aeriană. Dronele multirorotoare sunt disponibile în diferite tipuri, cum ar fi trimotorul, quadrotorul, hexacterul, octocopterul și drone multi-rotor coaxiale. Acestea sunt cele mai frecvente tipuri de UAV și fiecare tip de drone diferă în performanța, designul și capacitatea sa. Acest articol elaborează pe unul dintre tipurile de drone multirorotoare, cum ar fi Quadcopterul, funcționarea și aplicațiile sale.

Ce este un quadcopter?

Un quadcopter este un tip de UAV care este alimentat de patru rotori , unde fiecare rotor are un motor și un elice. Un drone quadcopter folosește patru rotori pentru ridicare și propulsie, astfel încât să poată decola și să aterizeze vertical și să derivă pe loc. Așadar, cele două rotoare ale acestui drone se învârt în sensul acelor de ceasornic, în timp ce celelalte două rotori se învârt în sens invers acelor de ceasornic pentru a anula cuplul și a da un control constant al zborului. Acest lucru poate fi controlat manual sau independent, deci este unul dintre cele mai populare tipuri de drone datorită simplității, stabilității și manevrabilității sale.

Quadcopterele sunt diferențiate de designul lor cu patru rotori pentru a controla aerodinamica avansată, mecanica și electronica. Designul său exclusiv oferă manevrabilitate și stabilitate superioară decât elicopterele de un singur rotor obișnuit.

Istoric quadcopter:

Quadcopterul este un tip de drone multi-rotor care a evoluat pe larg din proiectele sale timpurii. Deci, istoria pas cu pas a quadcopterului este discutată mai jos.

• Jacques & Louis Bréguet în 1907 au dezvoltat și testat gyroplane nr. 1. Este o idee Quadcopter timpurie, obținând decolare, dar care se confruntă cu instabilitate bazată pe sisteme aerospațiale cu lamă transversală.
• Etienne Oehmichen a creat un alt quadcopter timpuriu precum Oehmichen în 1920, care demonstrează zborul și stabilirea unui record global.
• În Marina SUA, 1930 a experimentat cu aeronave controlate radio, ceea ce a dus la dezvoltarea dronei Curtiss N2C-2.
• Bell Boeing Quad Tiltrotor în 1990 a combinat atât proiectele cu aripi fixe, cât și quadcopterul pentru aplicații de transport militar.
• Amazon a propus o tehnologie comercială de drone în 2013 pentru un sistem de livrare
• Airbus a dezvoltat un quadcopter cu baterie în 2018 pentru ca taxiurile aeriene urbane să vizeze funcționarea autonomă la un moment dat.
• În prezent, aceste drone sunt utilizate pe scară largă în scopuri diferite, cum ar fi zborul recreativ, fotografia aeriană, livrarea, supravegherea etc.

Componente ale unui quadcopter

Un quadcopter este proiectat cu mai multe cheii componente , care sunt explicate mai jos.

Cadru

Cadrul quadcopter are brațe care dețin motoare, baterii, controlerul de zbor etc.

Motoare

Quadcopterul include patru motoare, care sunt folosite pentru a -l ridica. Există însă diferite tipuri de motoare disponibile pe piață.

Esc

De la Quadcopter motoare În general, necesită 3 aprovizionare cu 3 faze, nu o putem folosi ca o aprovizionare directă. Așadar, avem nevoie de ESC să schimbe semnalele controlerului și să le trimită în motoare pentru a le controla viteza.

Elice

Propelătorii sunt o componentă semnificativă a dronei. Acestea sunt lame de învârtire care funcționează ca aripi pe drone și creează fluxul de aer pentru a -ți ridica drona în aer.

Controlor de zbor

Principala funcție a controlerului de zbor este de a direcționa RPM -ul fiecărui motor ca răspuns la intrare. Așadar, comanda pilot pentru quad-copter ajută la înaintarea și este introdusă în controlerul de zbor pentru a decide cum să controleze motoarele, în consecință.

Emițător și receptor RC

Controlul emițătorilor și receptorilor radio electricitate , ceea ce duce la o transmitere utilă a datelor prin spațiu sau atmosferă. Ei folosesc semnale radio pentru a trimite wireless comenzi printr -o frecvență radio setată deasupra receptorului radio. Deci este conectat la controlerul de zbor al quadcopterului, care este controlat de la distanță.

Baterie

Un quadcopter folosește o sursă de alimentare a bateriei pentru a conduce toate sistemele dronei dvs., permițându -i să zboare. În cele din urmă, este necesară o baterie cu polimer de litiu (LIPO) pentru a alimenta cvadcopterul, astfel încât timpul de zbor al quadcopterului depinde în principal de capacitatea bateriei. Selecția unei baterii depinde în principal de dimensiunea, tensiunea, ratingul C, capacitatea etc.

Diverse

Diverse include accesoriile minuscule precum diferite cabluri de jumper și conectori de gloanțe, care fac ca quadcopterul dvs. să fie perfect și mai stabil.

Cum funcționează un quadcopter?

Quadcopterele pot zbura cu patru rotori, unde fiecare include un motor și elice pentru a produce controlul de ridicare și mișcare în aer. Aceste drone pot obține zborul schimbând viteza fiecărui rotor, afectând astfel cantitatea de ridicare și tracțiune generată, permițând mișcarea controlată în toate direcțiile.
Zborul unui quadcopter se bazează pe principiul de tracțiune și control precis al celor patru rotori. Astfel, iată o defalcare a muncii sale.

• Odată ce toate cele patru rotori se învârt, atunci produc fluxul de aer în jos și se aruncă în sus. Ori de câte ori totalul generat de rotori depășește greutatea quad-copter, atunci decolează.
• Pentru a se deplasa în loc, controlorul de zbor schimbă toate viteza celor patru rotori pentru a produce doar o tracțiune suficientă pentru a compensa gravitația.
• Viteza celor patru rotori este crescută la fel de mult pentru a genera mai multă tracțiune în comparație cu greutatea. Deci viteza va fi redusă la coborâre.
• Rotorii din spate se învârt mai ușor și se deplasează înainte decât rotorii din față, iar înclinarea quadcopterului înainte produce tracțiune. Viteza mișcării înapoi a rotorilor din față poate fi obținută prin creșterea.
• Rotorii din partea dreaptă a acestui drone se învârt mai repede pentru a se deplasa la stânga decât rotorii din stânga și înclină drona quadcopterului spre stânga. Aici, mișcarea din partea dreaptă poate fi obținută prin creșterea vitezei rotorului stâng.
• Pentru a roti turația în sensul acelor de ceasornic, doi rotori care sunt în diagonală opuse se rotesc mai repede, în timp ce celelalte două rotori se învârt mai lent, creând astfel o forță rotativă. Prin inversarea acestui lucru, se poate obține o rotație în sens invers acelor de ceasornic.
• Datele senzorului pot fi monitorizate constant de către controlorul de zbor. Așadar, face micro-ajustări la viteza fiecărui motor pentru a menține stabilitatea și a efectua comenzile pilotului.

Tipuri de quadcoptere

Există diferite tipuri de quadcoptere disponibile pe piață pe baza formelor lor de cadru și utilizări intenționate, care sunt explicate mai jos.

X Quadcopter sau X-Configurare:

Acest tip de quadcopter are cel mai popular design care oferă un echilibru bun de stabilitate și o manevrabilitate. Este utilizat într -o varietate de aplicații precum videografie, curse, fotografie aeriană, zbor acrobatic, curse FPV,

H Quadcopter sau H-Configurare:

H Quadcopter are un cadru în formă de H, care oferă o stabilitate mai bună. Deci, acest drone poate fi utilizat în fotografia aeriană, bazată pe DevOpedia.

+ Quadcopter sau + configurare:

Acest quadcopter excelează pe benzile de zbor drepte, inclusiv poziții de elice eficiente din punct de vedere aerodinamic, frecvent utilizate în zborul acrobatic. Este utilizat în scheme de control mai simple ale anumitor aplicații.

Configurare quadcopter Y4 sau Y4:

Acest drone este similar cu un tricopter cu trei brațe, dar brațul său din spate include două motoare care sunt montate coaxial pentru o mai bună control și puterea de ridicare a urgenței.

A-tail sau quadcopter V-tail:

Acest drone este similar cu Y4quadCopter, cu excepția motoarelor din spate situate într -un unghi într -o formă A sau V, care oferă un control mai mare.

Quadcopter folosind Arduino

Un controler de zbor este creierul quadcopterului. În general, există numeroase controlere de zbor pre-flash, de asemenea, disponibile pe piață, cu costuri mai mici. Așadar, un controler de zbor proiectat cu Arduino pentru un quadcopter este prezentat mai jos. Multiwii este un faimos software de controler de zbor folosit pentru quadcoptere DIY.

Așadar, să proiectăm un quadcopter cu Arduino, așa cum se arată mai jos. Nu este doar un quadcopter, ci și o mașină open-source. Componentele necesare pentru a face acest quadcopter folosind Arduino includ: ESC, Bluetooth , MPU-6050, 330-ohm rezistență, LED indicator, receptor, Arduino Nano R3, și conectarea firelor.

Conexiuni:

Conexiunile acestui interfață urmează ca;

• Conectați pinul D3 al Arduino Nano la știftul de semnal ESC 1.
• Conectați pinul D9 al Arduino Nano la știftul de semnal ESC 3.
• Conectați pinul D10 al Arduino Nano la știftul de semnal ESC 2.
• Conectați pinul D11 al Arduino Nano la știftul de semnal ESC 4.
• Conectați știftul TX al modulului Bluetooth la pinul RX al Arduino.
• Conectați știftul RX al modulului Bluetooth la pinul TX al Arduino.
• Pinul A4 al lui Arduino este conectat la pinul SDA al MPU-6050.
• Pinul A5 al lui Arduino este conectat la pinul SCL al MPU-6050.
• Conectați un terminal al LED -ului la pinul D8 al Arduino și celălalt terminal la sursa de alimentare printr -un rezistor.
• Pinul D2 al lui Arduino este conectat la știftul de accelerație al receptorului.
• Conectați pinul D4 al lui Arduino la știftul lui Eleron al receptorului.
• Pinul D5 al lui Arduino este conectat la acul Ailerons al receptorului.
• Pinul D6 al lui Arduino este conectat la știftul cârmei receptorului.
• Pinul D7 al lui Arduino este conectat la pinul AUX 1 al receptorului.

Lucru

Acum conectați toate motivele cu terminalele de sol din Arduino. Deci, include toate terenurile receptorilor, modulul Bluetooth, ESC Grounds și MPU Grounds. După aceea, furnizați o conexiune la sursa de alimentare de 5V conectând GND -ul bateriei la GND a tuturor componentelor. Firul de culoare roșie este conectat la Arduino, Pinul 5V, modulul Bluetooth și MPU.

Acum furnizați placa și Arduino este gata să adauge cod prin intermediul unui computer. În mod normal, Controlerul de zbor Arduino funcționează cu o programare pe computer. Pentru asta, trebuie să descărcați mai întâi multiwii 2.4 și puteți descărca direct codul.

Este un software FC foarte popular utilizat pentru multi-rotori printr-o comunitate mare. Deoarece acest software acceptă o varietate de mai multe coptere, cu caracteristici superioare, cum ar fi Bluetooth Control cu ​​smartphone-ul, barometrul, afișajul OLED, poziția GPS Hold & return to Home, Magnetometer, Benss LED etc.

Veți observa cum mutați imediat controlerul de zbor, valorile datelor de accelerometru și giroscop pot fi observate pe ecran. Deci, orientarea FC poate fi văzută în partea de jos. În această interfață, puteți modifica valorile PID de semnal și puteți regla quadcopterul pentru a egala preferințele personale. În această interfață, modurile de zbor pot fi, de asemenea, atribuite anumitor poziții de comutare auxiliare. Acum, tot ce trebuie să faceți este să găsiți o poziție pentru controlerul dvs. de zbor Arduino pe cadrul care urmează să lovească cerul.

Arduino Quadcopter funcționează cu toate componentele necesare pentru a crea tracțiune, permițând zborul și manevrabilitatea. Așadar, microcontrolerul Arduino funcționează ca un controler de zbor care primește intrare și trimite semnale către ESC pentru a obține mișcări dorite, cum ar fi să se ridice, să se ridice, să se întoarcă și să cadă.
În mod fundamental, Quadcopterul Arduino îmbină hardware -ul cu software pentru a face o mașină de zbor. Deci, efectuează o varietate de manevre în funcție de introducerea și feedback -ul utilizatorului.

Diferență B/W Quadcopter vs Drone

Diferența dintre un quadcopter și un drone include următoarele.

Avantaje și dezavantaje

Avantaje quadcopter include următoarele.

• Au multe avantaje datorită designului și capacităților lor unice
• Quadcopterii au performanțe stabile.
• Acestea sunt versatile și simple de utilizat.
• Au manevrabilitate și accesibilitate.
• Ei pot să se plimbe și să obțină zboruri stabile.

Dezavantajele Quadcopterului include următoarele.

• Are timp de zbor și viteză limitate.
• Acestea au un design complex, cu diverse părți vulnerabile la daune.
• Ele depind de motoarele electrice din cauza necesității unor modificări particulare de accelerație, în principal pentru stabilizare.
• Acestea sunt mai puțin eficiente în comparație cu drone cu aripi fixe.
• Acestea pot fi afectate de condițiile meteorologice.
• Considerații de siguranță:
• Quadcopterele pot deveni instabile datorită designului lor multi-rotor, care poate duce la prăbușiri sau la un zbor neregulat.
• Viteza de transfer de date este foarte lentă.

Aplicații

Aplicații quadcopter include următoarele.

• QuadCopterele sunt utilizate în diverse aplicații, care includ o varietate de industrii și activități.
• Acestea pot fi utilizate în fotografii aeriene, căutare și salvare, supraveghere, livrare și timp liber, precum și acrobații și curse.
• Acestea pot fi utilizate și în agricultură, inspecția infrastructurii, monitorizarea mediului etc.
• Quadcopterele sunt utilizate în aplicații industriale și comerciale, care includ: fotografie aeriană, videografie, agricultură de precizie, securitate, supraveghere, servicii de livrare, agricultură de precizie, inspecție a infrastructurii, monitorizare a mediului etc.
• Acestea sunt utilizate în aplicații din sectorul public, cum ar fi siguranța publică, căutarea și salvarea, aplicarea legii, gestionarea dezastrelor etc.

Astfel, aceasta este O imagine de ansamblu a unui quadcopter , funcționează și aplicațiile sale. Este un UAV versatil (vehicul aerian fără pilot), cu diverse aplicații, cum ar fi videografia, zborul recreativ, fotografia aeriană, etc. Aceste drone joacă un rol cheie în diferite domenii, cum ar fi supravegherea, căutarea, operațiunile de salvare, cartografierea, etc. Deci, quadCopteri reprezintă o avansare importantă în cadrul tehnologiei dronei, care oferă un amestec de versatilitate, agilitate și accesibilitate, care le face un instrument cost-efectiv cost-costuri. Iată o întrebare pentru tine: ce este un UAV?