Quadcopter: komponentit, työ, tyypit, rajapinta, erot ja sen sovellukset

Eräs monimuotoinen drooni on tyyppinen UAV, jossa on erilaisia ​​roottoreita, kuten neljä roottoria, kuusi roottoria, kahdeksan roottoria tai jopa enemmän, niiden suunnittelun ja käytön perusteella. Mutta tämän droonin ylimääräiset roottorit voivat lisätä hyötykuormakapasiteettia, lentoaikaa, vakautta jne. Nämä ovat halvimpia ja helpointa droonit , tarjoaa korkean hallinnan kehyksen ja aseman suhteen. Siten nämä ovat ihanteellisia valvontaan ja ilmakuvaukseen. Monimuotoisia drooneja on saatavana erityyppisinä, kuten trimotorinen, nelikorkea, heksakopteri, oktokopteri ja koaksiaaliset monirotoriset droonit. Nämä ovat yleisimmät UAV -tyypit, ja jokainen droonityyppi eroaa sen suorituskyvystä, suunnittelusta ja kyvystä. Tämä artikkeli kehittää yhtä tyyppisiä monirotorisia drooneja, kuten Quadcopter, sen työ ja sovellukset.

Mikä on kvadcopter?

Quadcopter on tyyppinen UAV, jota saavat neljä roottorit , missä jokaisessa roottorissa on moottori ja potkuri. Quadcopter -drooni hyödyntää neljää roottoria nosto- ja työntövoimaa varten, joten se voi nousta ja pystysuoraan laskeutua ja ajautua paikoilleen. Joten tämän droonin kaksi roottoria pyörivät myötäpäivään, kun taas kaksi muuta roottoria pyörivät vastapäivään vääntömomentin poistamiseksi ja jatkuvan lennonhallinnan. Tätä voidaan hallita manuaalisesti tai itsenäisesti, joten se on yksi suosituimmista droonityypeistä sen yksinkertaisuuden, vakauden ja ohjattavuuden vuoksi.

Neljän roottorin suunnittelun kvadkopterit erotetaan edistyneen aerodynamiikan, mekaniikan ja elektroniikan hallitsemiseksi. Sen yksinoikeus tarjoaa ohjattavuuden ja erinomaisen vakauden kuin tavallinen yksirotorinen helikopterit.

Quadcopter -historia:

Quadcopter on eräänlainen monirotorinen drooni, joka on kehittynyt laajasti varhaisista malleistaan. Joten quadcopterin vaiheittainen historia käsitellään jäljempänä.

• Jacques & Louis Bréguet vuonna 1907 kehitti ja testasi Gyroplane nro 1. Se on varhainen nelikopterin idea, joka saavuttaa lentoonlähtöä, mutta kohtaa epävakauden, joka perustuu terien välisiin ilmailu- ja avaruusjärjestelmiin.
• Etienne Oehmichen loi toisen varhaisen Quadcopterin, kuten Oehmichenin, vuonna 1920, joka osoittaa lennon ja asettavan maailmanlaajuisen ennätyksen.
• Yhdysvaltain merivoimissa 1930 kokeili radioohjattuja lentokoneita, mikä johti Curtiss N2C-2-droonikehitykseen.
• Bell Boeing Quad Tiltrotor vuonna 1990 yhdisti sekä kiinteän siipi- että nelikopterimallit sotilaskuljetussovelluksiin.
• Amazon ehdotti kaupallista droonitekniikkaa vuonna 2013 toimitusjärjestelmään
• Airbus kehitti vuonna 2018 akkukäyttöisen quadcopterin, jotta kaupunkitaksit pyrkivät jossain vaiheessa itsenäiseen toimintaan.
• Tällä hetkellä näitä drooneja käytetään laajasti erilaisiin tarkoituksiin, kuten virkistyslentämiseen, ilmakuvaukseen, toimitukseen, valvontaan jne.

Kvadcopterin komponentit

Quadcopter on suunniteltu useilla avaimilla komponentit , jotka selitetään alla.

Kehys

Quadcopter -kehyksessä on aseet, jotka pitävät moottoreita, paristoja, lentoohjainta jne.

Moottorit

Quadcopter sisältää neljä moottoria, joita käytetään sen nostamiseen. Mutta markkinoilla on saatavana erilaisia ​​moottoreita.

Eska

Quadcopterin jälkeen moottorit Vaaditaan yleensä 3 3-vaiheen syöttöä, emme voi käyttää sitä suorana toimituksina. Joten vaadimme ESC: n muuttamaan ohjaimen signaaleja ja lähettämään ne moottoreille hallitsemaan niiden nopeutta.

Potkurit

Potkurit ovat merkittävä osa droonia. Nämä ovat kehruuterät, jotka toimivat kuin siivet droonissasi ja luovat ilmavirran nostamaan droonin ilmaan.

Lennonohjain

Lennonohjaimen päätehtävä on ohjata kunkin moottorin kierrosluvun vasteena tuloon. Joten nelikopterin pilottikomento auttaa siirtymään eteenpäin ja syötetään lennonohjaimeen päättääkseen, kuinka moottoria hallitaan.

RC -lähetin ja vastaanotin

Radiolähettimet ja vastaanottimet Ohjaus sähkö , mikä johtaa hyödylliseen tiedonsiirtoon avaruuden tai ilmakehän kautta. He käyttävät radiosignaaleja lähettämään langattomasti komentoja radiotaajuuden kautta radiotaajuuden kautta radiovastaanottimen yläpuolella. Joten se on kytketty Quadcopterin lentoohjaimeen, jota hallitaan etäyhteydessä.

Akku

Quadcopter käyttää akkuvirtalähdettä kaikkien droonin järjestelmien ohjaamiseen antamalla sen lentää. Vihdoinkin tarvitaan litiumpolymeeri (LIPO) akkua kvadcopterin virran virtaamiseksi, joten kvadcopterin lentoaika riippuu pääasiassa akun kapasiteetista. Akun valinta riippuu pääasiassa sen koosta, jännitteestä, C -luokituksesta, kapasiteetista jne.

Sekalainen

Sekalaiset sisältävät pienet lisävarusteet, kuten erilaiset hyppykaapelit ja luodin liittimet, jotka tekevät Quadcopterista täydellisen ja vakaamman.

Kuinka nelikopteri toimii?

Quadcopters voi lentää neljällä roottorilla, missä kumpikin sisältää moottorin ja potkurin nosto- ja liikkeenohjauksen tuottamiseksi ilmassa. Nämä droonit voivat saavuttaa lennon muuttamalla kunkin roottorin nopeutta, mikä vaikuttaa tuotetun nosto- ja työntövoiman määrään sallimalla hallittu liike kaikkiin suuntiin.
Quadcopterin lento riippuu neljän roottorin työntövoiman ja tarkan ohjausperiaatteen kanssa. Siten tässä on sen toiminnan erittely.

• Kun kaikki neljä roottoria pyörivät, ne tuottavat ilmavirran alaspäin ja työntyvät ylöspäin. Aina kun roottorien tuottama kokonaismäärä ylittää nelikopterin painon, se lähtee.
• Lennonohjain muuttaa paikalleen kaikkien neljän roottorin nopeuden tuottamiseksi vain riittävästi työntövoimaa painovoiman korvaamiseksi.
• Neljän roottorin nopeutta kasvatetaan tasaisesti lisäämään enemmän työntövoimaa verrattuna painoon. Joten nopeus pienennetään laskeutumaan.
• Takaroottorit pyörivät helpommin ja liikkuvat eteenpäin kuin eturoottorit ja kallistus kvadcopterin eteenpäin tuottaa työntövoimaa. Eturoottorien taaksepäin suuntautuvan liikkeen nopeus voidaan saavuttaa lisäämällä.
• Tämän droonin oikeat sivuroottorit pyörivät nopeammin liikkumaan vasemmalle kuin vasemmalle roottoreille ja kallistavat kvadcopter -droonia vasemmalle. Täällä oikeanpuoleinen liike voidaan saavuttaa nostamalla vasen roottorin nopeus.
• Siirtymisen kääntämiseksi myötäpäivään kaksi roottoria, jotka ovat diagonaalisesti vastakkaisia, pyörivät nopeammin, kun taas kaksi muuta roottoria pyörivät hitaammin, mikä luo pyörivän voiman. Kääntämällä tämä voidaan saavuttaa vastapäivään.
• Lennonohjain voi seurata anturitietoja jatkuvasti. Joten se tekee mikrohaskut kunkin moottorin nopeuteen vakauden säilyttämiseksi ja lentäjän komentojen suorittamiseksi.

Tyypit kvadkopterit

Markkinoilla on saatavana erityyppisiä kvadkoptereita kehys- ja aiottujen käyttötapojensa perusteella, jotka selitetään alla.

X Quadcopter tai X-konfigurointi:

Tämän tyyppisellä kvadcopterilla on suosituin muotoilu, joka tarjoaa hyvän vakauden tasapainon ja ohjattavuuden. Sitä käytetään monissa sovelluksissa, kuten videokuva, kilpa, ilmakuva, akrobaattinen lentäminen, FPV -kilpa,

H Quadcopter tai H-konfigurointi:

H Quadcopterilla on H-muotoinen kehys, joka tarjoaa paremman vakauden. Joten tätä droonia voidaan käyttää ilmavalokuvauksessa, joka perustuu Devopediaan.

+ Quadcopter tai + kokoonpano:

Tämä kvadkopteri on erinomainen suoran lentojen kaistoissa, mukaan lukien aerodynaamisesti tehokkaat potkurin asennot, joita käytetään usein akrobaattisessa lentämisessä. Sitä käytetään tiettyjen sovellusten yksinkertaisemmissa ohjausjärjestelmissä.

Y4 Quadcopter tai Y4 -kokoonpano:

Tämä drooni on samanlainen kuin kolmen käden trikopteri, mutta sen takavarteen sisältyy kaksi moottoria, jotka on asennettu koaksiaalisesti parempaan ohjaus- ja nostotehoon.

A-hännän tai V-hännän nelikopteri:

Tämä drooni on samanlainen kuin Y4quadcopter, paitsi taka -moottoreilla, jotka sijaitsevat kulmassa A- tai V -muodossa, mikä tarjoaa enemmän kisan hallintaa.

Quadcopter käyttämällä Arduinoa

Lennonohjain on nelikopterin aivot. Yleensä markkinoilla on saatavana myös monia esikkäitä lennonohjaimia halvemmalla. Joten alla oleva Arduinolla suunniteltu lentoohjain on esitetty alla. Multiwii on kuuluisa lentohallintaohjelmisto, jota käytetään DIY -kvadkoptereille.

Joten suunnitellaan quadcopter Arduinon kanssa, kuten alla on esitetty. Se ei ole vain nelikopteri, vaan myös avoimen lähdekoodin kone. Vaadittavat komponentit tämän kvadcopterin valmistamiseksi Arduinon avulla: ESC, Bluetooth , MPU-6050, 330-OHM-vastus, LED ilmaisin, vastaanotin, Arduino -nano R3, ja yhdistävät johdot.

Yhteydet:

Tämän rajapinnan yhteydet seuraavat;

• Kytke Arduino -nanon D3 -nasta ESC 1 -signaali -nastaan.
• Kytke Arduino -nanon D9 -nasta ESC 3 -signaali -nastaan.
• Kytke Arduino -nanon D10 -nasta ESC 2 -signaalitapinon.
• Kytke Arduino -nanon D11 -nasta ESC 4 -signaali -nastaan.
• Kytke Bluetooth -moduulin TX -nasta Arduinon RX -nastaan.
• Kytke Bluetooth -moduulin RX -nasta Arduinon TX -nastaan.
• Arduinon A4-nasta on kytketty MPU-6050: n SDA-nastaan.
• Arduinon A5-nasta on kytketty MPU-6050: n SCL-nastaan.
• Kytke yksi LED: n liitin Arduinon D8 -nastaan ​​ja toinen terminaali virransyöttöön vastuksen kautta.
• Arduinon D2 -nasta on kytketty vastaanottimen kaasutappiin.
• Kytke Arduinon D4 -nasta vastaanottimen Eleronin nastaan.
• Arduinon D5 -nasta on kytketty vastaanottimen Ailerons -nastaan.
• Arduinon D6 -nasta on kytketty vastaanottimen peräsintappiin.
• Arduinon D7 -nasta on kytketty vastaanottimen AUX 1 -nastaan.

Toimiva

Kytke nyt kaikki tontit Arduinon maanpäätteisiin. Joten se sisältää kaikki vastaanottimen tontit, Bluetooth -moduuli, ESC -tontit ja MPU -tontit. Sen jälkeen anna 5 V: n virtalähteen yhteys kytkemällä akun GND kaikkien komponenttien GND: hen. Punainen värilanka on kytketty Arduinoon, 5 V: n nastaan, Bluetooth -moduuliin ja MPU: hon.

Toimita nyt lauta ja Arduino on valmis lisäämään koodia tietokoneen kautta. Normaalisti Arduino -lennonohjain toimii jonkin tietokoneohjelmoinnin kanssa. Tätä varten sinun on ladattava ensin Multiwii 2.4, ja voit ladata koodin suoraan.

Se on erittäin suosittu FC-ohjelmisto, jota käytetään monirotoreille suuren yhteisön kautta. Koska tämä ohjelmisto tukee erilaisia ​​monikoptereita, joilla on parempia ominaisuuksia, kuten Bluetooth-ohjaus älypuhelimella, barometrillä, OLED-näyttöllä, GPS-asennon pitoisuudella ja paluu kotiin, magnetometriin, LED-nauhat jne.

Huomaat, kuinka siirrät lentoohjainta heti, kiihtyvyysmittari- ja gyroskooppitietoarvot voidaan havaita näytöllä. Joten FC -suunta voidaan nähdä alareunassa. Tässä käyttöliittymässä voit muuttaa signaalin PID -arvoja ja säätää kvadcopteria yhtä suuri kuin henkilökohtaiset mieltymyksesi. Tässä rajapinnassa lentotilat voidaan osoittaa myös tietyille apukytkimen sijaineille. Nyt sinun tarvitsee vain löytää sijainti Arduino -lentoohjaimellesi kehyksestä, joka on asetettu lyömään taivaalle.

Arduino Quadcopter toimii kaikkien vaadittavien komponenttien kanssa työntövoiman luomiseksi sallimalla lennon ja ohjattavuuden. Joten Arduino -mikrokontroller toimii lentoohjaimena, joka saa syöttoa ja lähettää signaaleja ESC: lle saadaksesi haluttuja liikkeitä, kuten nousua, leijuista, kääntämistä ja putoamista.
Periaatteessa Arduino Quadcopter yhdistää laitteiston ohjelmistolla lentävän koneen valmistamiseksi. Joten se suorittaa erilaisia ​​liikkeitä käyttäjän syöttämisen ja palautteen mukaan.

Ero b/w Quadcopter vs Drone

Ero kvadcopterin ja droonin välillä sisältää seuraavan.

Edut ja haitat

Se Quadcopter -edut Sisällytä seuraava.

• Heillä on monia etuja ainutlaatuisen suunnittelunsa ja ominaisuuksiensa vuoksi
• Quadcoptersilla on vakaa suorituskyky.
• Nämä ovat monipuolisia ja helppokäyttöisiä.
• Heillä on ohjattavuus ja saavutettavuus.
• He voivat leijua ja saavuttaa vakaat lennot.

Se Quadcopterin haitat Sisällytä seuraava.

• Sillä on rajoitettu lentoaika ja nopeus.
• Näillä on monimutkainen muotoilu, jonka eri osat ovat alttiita vaurioille.
• Ne ovat riippuvaisia ​​sähkömoottoreista, koska tietyt kaasumuutokset ovat tarpeen pääasiassa vakauttamisen kannalta.
• Nämä ovat vähemmän tehokkaita verrattuna kiinteän siipien drooneihin.
• Sääolosuhteet voivat vaikuttaa niihin.
• Turvallisuusnäkökohdat:
• Quadcopters voi tulla epävakasta monirotorisen suunnittelun vuoksi, mikä voi johtaa kaatumiseen tai epämääräiseen lentoon.
• Sen tiedonsiirtonopeus on erittäin hidas.

Sovellukset

Se Quadcopter -sovellukset Sisällytä seuraava.

• Quadcopters -sovelluksia käytetään erilaisissa sovelluksissa, joihin sisältyy erilaisia ​​toimialoja ja aktiviteetteja.
• Niitä voidaan käyttää ilmavalokuvauksessa, etsinnässä ja pelastus-, valvonta-, toimitus- ja vapaa -ajantoiminnassa sekä akrobatialla ja kilpa -alueella.
• Niitä voidaan käyttää myös maataloudessa, infrastruktuurin tarkistuksessa, ympäristön seurannassa jne.
• Kvadkoptereita käytetään teollisissa ja kaupallisissa sovelluksissa, joihin kuuluvat ilmakuvaus, videokuva, tarkkuus maatalous, turvallisuus, valvonta, toimituspalvelut, tarkkuus maatalous, infrastruktuurin tarkastus, ympäristön seuranta jne.
• Niitä käytetään julkisen sektorin sovelluksissa, kuten yleinen turvallisuus, haku ja pelastus, lainvalvonta, katastrofien hallinta jne.

Siten tämä on yleiskatsaus nelikopterista , sen toimi ja sovellukset. Se on monipuolinen UAV (miehittämätön ilma-ajoneuvo), jolla on erilaisia ​​sovelluksia, kuten videokuva, virkistyslentäminen, ilmavalokuvaus jne. Näillä drooneilla on avainasemassa eri aloilla, kuten maanmittaus, haku, pelastustoimenpiteet, kartoitus jne. Joten, niin nelikoperit edustavat tärkeän edistymisen drone-tekniikassa, joka tarjoaa sekoituksen monipuolisuuteen. Tässä on kysymys sinulle: mikä on UAV?