Quadcopter: komponenti, darbs, veidi, saskarne, atšķirības un tā lietojumprogrammas

Izšķirt multirotorais drons ir UAV tips ar dažādiem rotoriem, piemēram, četriem rotoriem, sešiem rotoriem, astoņiem rotoriem vai pat vairāk, pamatojoties uz to dizainu un izmantošanu. Bet šī drona papildu rotori var palielināt kravas jaudu, lidojuma laiku, stabilitāti utt. Tie ir lētākie un vienkāršākie droni , nodrošinot augstu kontroli pār kadrēšanu un stāvokli. Tādējādi tie ir ideāli piemēroti uzraudzībai un aerofotogrāfijai. Multiirotor droni ir pieejami dažādos veidos, piemēram, trimotorā, kvadrotorā, heksakopterā, oktokopterā un koaksiālajos multi-rotoru dronos. Šie ir visizplatītākie UAV tipi, un katrs drona veids atšķiras pēc veiktspējas, dizaina un spēju. Šajā rakstā ir aprakstīts viens no multirotor dronu veidiem, piemēram, četrkopim, tā darbam un lietojumprogrammām.

Kas ir kvadricikls?

Kvadricikls ir UAV tips, kuru darbina četri rotors , kur katram rotoram ir motors un dzenskrūve. Četrkopis drons izmanto četrus rotorus pacēlājam un vilšanai, tāpēc tas var pacelties un vertikāli nolaisties un dreifēt vietā. Tātad abi šī drona grieziena pulksteņrādītāja virzienā, turpretī pārējie divi rotori griežas pretēji pulksteņrādītāja virzienam, lai atceltu griezes momentu un nodrošinātu pastāvīgu lidojuma kontroli. To var kontrolēt manuāli vai patstāvīgi, tāpēc tas ir viens no populārākajiem dronu veidiem, pateicoties to vienkāršībai, stabilitātei un manevrēšanas spējai.

Quadcopter tiek diferencēti pēc to četru rotaļu dizaina, lai kontrolētu uzlaboto aerodinamiku, mehāniku un elektroniku. Tās ekskluzīvais dizains nodrošina manevrēšanas spēju un augstāku stabilitāti nekā parasti viena žults helikopteri.

Četrkopiena vēsture:

Quadcopter ir vairāku rotaļu drona veids, kas ir plaši attīstījies no agrīnajiem dizainparaugiem. Tātad zemāk ir apskatīta četrcoptera pakāpeniskā vēsture.

• Žaks un Luiss Bréguet 1907. gadā izstrādāja un pārbaudīja gyroplane Nr. 1. Tā ir agrīnā četrkopiena ideja, panākot pacelšanās, bet saskaras ar nestabilitāti, pamatojoties uz savstarpējo asmeņu kosmiskās aviācijas sistēmām.
• Etienne Oehmichen 1920. gadā izveidoja vēl vienu agrīnu četrkopu, piemēram, Oehmichen, kas parāda lidojumu un uzstādīja globālu rekordu.
• ASV Jūras spēkos 1930. gadā eksperimentēja ar radio kontrolētām lidmašīnām, kas noveda pie Curtiss N2C-2 dronu attīstības.
• Bell Boeing Quad Tiltrotor 1990. gadā apvienoja gan fiksēto spārnu, gan četrkāršo dizainus militāriem transporta lietojumiem.
• Amazon 2013. gadā ierosināja komerciālu dronu tehnoloģiju piegādes sistēmai
• Airbus 2018. gadā izstrādāja ar akumulatoru darbināmu kvadropteru pilsētas gaisa taksometriem, lai kādā brīdī mērķētu uz autonomu darbību.
• Pašlaik šie droni tiek plaši izmantoti dažādiem mērķiem, piemēram, atpūtas lidošanai, aerofotogrāfijai, piegādei, uzraudzībai utt.

Kvadricikla sastāvdaļas

Kvadricikls ir veidots ar vairākām atslēgas komponenti , kas ir paskaidrots zemāk.

Rāmis

Quadcopter rāmim ir rokas, kas tur motorus, baterijas, lidojuma kontrolieri utt.

Motori

Quadcopter ietver četrus motorus, kurus izmanto, lai to paceltu. Bet tirgū ir pieejami dažādi motoru veidi.

Escits

Kopš četrkopa motori Parasti nepieciešama 3 fāžu piegāde, mēs to nevaram izmantot kā tiešu piegādi. Tāpēc mums ir nepieciešams, lai ESC mainītu kontroliera signālus un nosūtītu tos uz motoriem, lai kontrolētu viņu ātrumu.

Propelleri

Propelleri ir nozīmīga drona sastāvdaļa. Tie ir vērpjoši asmeņi, kas darbojas kā spārni uz jūsu drona, un izveido gaisa plūsmu, lai paceltu dronu gaisā.

Lidojumu kontrolieris

Lidojuma kontroliera galvenā funkcija ir virzīt katra motora apgriezienus, reaģējot uz ievadi. Tātad kvadrocpistera pilota komanda palīdz virzīties uz priekšu un tiek ievadīta lidojuma kontrollerī, lai izlemtu, kā kontrolēt motorus.

RC raidītājs un uztvērējs

Radio raidītāji un uztvērēju kontrole elektrība , kas rada noderīgu datu pārraidi caur kosmosu vai atmosfēru. Viņi izmanto radio signālus, lai bezvadu nesūtītu komandas, izmantojot iestatītu radio frekvenci virs radio uztvērēja. Tātad tas ir savienots ar kvadroptera lidojuma kontrolieri, kas ir attālināti kontrolēts.

Akumulators

Quadcopter izmanto akumulatora enerģijas avotu, lai vadītu visas jūsu drona sistēmas, ļaujot tam lidot. Beidzot kvadricikla darbināšanai ir nepieciešams litija polimēru (LIPO) akumulators, tāpēc četrkopiena lidojuma laiks galvenokārt ir atkarīgs no akumulatora ietilpības. Akumulatora izvēle galvenokārt ir atkarīga no tā lieluma, sprieguma, C vērtējuma, ietilpības utt.

Dažāds

Dažādi ietver sīkus aksesuārus, piemēram, dažādus džemperu kabeļus un ložu savienotājus, kas padara jūsu kvadriciklu perfektu un stabilāku.

Kā darbojas kvadricikls?

Kventerus var lidot ar četriem rotoriem, kur katrs ietver motoru un dzenskrūvi, lai iegūtu pacēlāju un kustību vadību gaisā. Šie droni var sasniegt lidojumu, mainot katra rotora ātrumu, tādējādi ietekmējot ģenerētā pacēlāja un vilces daudzumu, ļaujot kontrolētai kustībai visos virzienos.
Kvadratīva lidojums ir atkarīgs no četru rotoru vilces un precīzās kontroles principa. Tādējādi šeit ir tā darba sadalījums.

• Kad visi četri rotori griežas, tie ražo gaisa plūsmu uz leju un virzās uz augšu. Ikreiz, kad rotoru kopsumma pārsniedz četrkodolu svaru, tas paceļas.
• Lai novirzītos savā vietā, lidojuma kontrolieris maina visu četru rotoru ātrumu, lai radītu tikai pietiekamu vilci, lai kompensētu smagumu.
• Četru rotoru ātrums ir vienādi palielināts, lai radītu lielāku vilci, salīdzinot ar svaru. Tātad ātrums tiks samazināts, lai nolaistu.
• Aizmugurējie rotori griežas vieglāk un virzās uz priekšu nekā priekšējie rotori, un, noliekot četrcoptera uz priekšu, rada vilci. Priekšējo rotoru aizmugures kustības ātrumu var sasniegt, palielinoties.
• Šī drona labās puses rotori straujāk virzās pa kreisi nekā kreisie rotori, un nolieciet četrkopiena dronu pa kreisi. Šeit labās puses kustību var panākt, paaugstinot kreisā rotora ātrumu.
• Lai pagrieztu jūgu pulksteņrādītāja virzienā, divi rotori, kas ir pa diagonāli pretī, rotēt ātrāk, turpretī pārējie divi rotori griežas lēnāk, tādējādi radot rotējošu spēku. To apvēršot, var panākt pretēji pulksteņrādītāja virzienam rotāciju.
• Lidojuma kontrolieris sensora datus var pastāvīgi uzraudzīt. Tātad tas padara mikro pielāgojumus katra motora ātrumam, lai saglabātu stabilitāti un veiktu pilota komandas.

Kvadriciklu veidi

Tirgū ir pieejami dažādi kvadriciklu veidi, pamatojoties uz to rāmja un paredzētās lietošanas formām, kas izskaidroti zemāk.

X kvadricikls vai X-konfigurācija:

Šāda veida četrkopim ir vispopulārākais dizains, kas nodrošina labu stabilitātes līdzsvaru un manevrēšanas spēju. To izmanto dažādās lietojumprogrammās, piemēram, videogrāfijā, sacīkstēs, aerofotogrāfijā, akrobātiskajā lidojumā, FPV sacīkstēs,

H Quadcopter vai H-konfigurācija:

H Quadcopter ir H formas rāmis, kas nodrošina labāku stabilitāti. Tātad šo dronu var izmantot aerofotogrāfijā, pamatojoties uz devopediju.

+ Quadcopter vai + konfigurācija:

Šis četrcoptrs izceļas taisnās lidojuma joslās, ieskaitot aerodinamiski efektīvas dzenskrūves pozīcijas, kuras bieži izmanto akrobātiskajā lidojumā. To izmanto noteiktu lietojumprogrammu vienkāršākās vadības shēmās.

Y4 Quadcopter vai Y4 konfigurācija:

Šis drons ir līdzīgs trikopteram ar trim rokām, bet tā aizmugurējā roka ietver divus motorus, kas ir uzstādīti koaksiāli, lai labākos jaudu kontrolē un un celtu jaudu.

A-aste vai V-Tail Quadcopter:

Šis drons ir līdzīgs Y4quadcopter, izņemot ar aizmugurējiem motoriem, kas atrodas A vai V formas leņķī, kas nodrošina lielāku jūga kontroli.

Quadcopter, izmantojot Arduino

Lidojuma kontrolieris ir četrkopiena smadzenes. Parasti tirgū ir pieejami arī daudzi iepriekš zibspuldzes lidojumu kontrolieri ar mazākām izmaksām. Tātad zemāk parādīts lidojuma kontrolieris, kas paredzēts ar Arduino kvadriciklam. Multiwii ir slavena lidojuma kontroliera programmatūra, ko izmanto DIY četrcopteriem.

Tāpēc noformēsim kvadropteru ar Arduino, kā parādīts zemāk. Tas ir ne tikai kvadricikls, bet arī atvērtā koda mašīna. Nepieciešamās sastāvdaļas, lai padarītu šo četrkopu, izmantojot Arduino, ietver: ESC, Bluetooth , MPU-6050, 330-OHM rezistors, Led indikators, uztvērējs, Arduino nano R3 un savienojošie vadi.

Savienojumi:

Šīs saskarnes savienojumi seko;

• Pievienojiet Arduino Nano D3 tapu ar ESC 1 signāla tapu.
• Pievienojiet Arduino Nano D9 tapu ar ESC 3 signāla tapu.
• Pievienojiet Arduino Nano D10 tapu ar ESC 2 signāla tapu.
• Pievienojiet Arduino Nano D11 tapu ar ESC 4 signāla tapu.
• Pievienojiet Bluetooth moduļa TX tapu ar Arduino RX tapu.
• Pievienojiet Bluetooth moduļa RX tapu ar Arduino TX tapu.
• Arduino A4 tapa ir savienota ar MPU-6050 SDA tapu.
• Arduino A5 tapa ir savienota ar MPU-6050 SCL tapu.
• Pievienojiet vienu ar Arduino D8 tapu un otru termināli ar barošanas avotu caur rezistoru.
• Arduino D2 tapa ir savienota ar uztvērēja droseļvārsta tapu.
• Pievienojiet Arduino D4 tapu ar uztvērēja Elerona tapu.
• Arduino D5 tapa ir savienota ar uztvērēja aileronu tapu.
• Arduino D6 tapa ir savienota ar uztvērēja stūri.
• Arduino D7 tapa ir savienota ar uztvērēja AUX 1 tapu.

Strādājošs

Tagad savienojiet visus pamatus ar Arduino zemes termināliem. Tātad tajā ietilpst visi uztvērēja laukumi, Bluetooth modulis, ESC laukums un MPU teritorija. Pēc tam nodrošiniet 5 V barošanas avota savienojumu, savienojot akumulatora GND ar visu komponentu GND. Sarkanās krāsas vads ir savienots ar Arduino, 5V tapu, Bluetooth moduli un MPU.

Tagad piegādājiet dēli, un Arduino ir gatavs pievienot kodu caur datoru. Parasti Arduino lidojuma kontrolieris strādā ar kādu datorprogrammēšanu. Lai to izdarītu, vispirms ir jālejupielādē Multiwii 2.4, un jūs varat lejupielādēt kodu tieši.

Tā ir ļoti populāra FC programmatūra, ko izmanto daudz žāvētājiem, izmantojot lielu kopienu. Tā kā šī programmatūra atbalsta dažādus vairāku kopiju ar labākām funkcijām, piemēram, Bluetooth vadību ar jūsu viedtālruni, barometru, OLED displeju, GPS pozīciju aizturēšanu un atgriešanos mājās, magnetometru, LED sloksnes utt.

Jūs pamanīsit, kā nekavējoties pārvietojat lidojuma kontrolieri, ekrānā var pamanīt akselerometra un žiroskopa datu vērtības. Tātad FC orientāciju var redzēt apakšā. Šajā interfeisā varat mainīt signāla PID vērtības un pielāgot kvadropteru, lai vienāda ar personīgajām vēlmēm. Šajā saskarnē lidojuma režīmus var piešķirt arī noteiktām palīgdarbu pozīcijām. Tagad viss, kas jums jādara, ir atrast pozīciju savam Arduino lidojuma kontrolierim uz rāmja, kas ir iestatīts uz debesīm.

Arduino Quadcopter sadarbojas ar visiem nepieciešamajiem komponentiem, lai izveidotu vilci, ļaujot lidot un manevrēt. Tātad Arduino mikrokontrollers darbojas kā lidojuma kontrolieris, kurš saņem ievadi, un sūta signālus ESC, lai iegūtu vēlamās kustības, piemēram, celšanos, lidināšanu, pagriezienu un krišanu.
Pamatā Arduino Quadcopter apvieno aparatūru ar programmatūru, lai izveidotu lidojošu mašīnu. Tātad tas veic dažādus manevrus atkarībā no lietotāja ievades un atgriezeniskās saites.

Atšķirība B/W Quadcopter vs drons

Atšķirība starp kvadriciklu un dronu ietver sekojošo.

Priekšrocības un trūkumi

Līdz Četrkopiena priekšrocības Iekļaujiet sekojošo.

• Viņiem ir daudz priekšrocību, ņemot vērā to unikālo dizainu un iespējas
• Četrkopjiem ir stabila veiktspēja.
• Tie ir daudzpusīgi un vienkārši lietojami.
• Viņiem ir manevrēšana un pieejamība.
• Viņi var virzīties un sasniegt stabilus lidojumus.

Līdz četrkopiena trūkumi Iekļaujiet sekojošo.

• Tam ir ierobežots lidojuma laiks un ātrums.
• Tiem ir sarežģīts dizains ar dažādām detaļām, kas ir neaizsargātas pret bojājumiem.
• Tie ir atkarīgi no elektromotoriem, jo ​​ir nepieciešami noteiktas droseles izmaiņas, galvenokārt stabilizēšanai.
• Tie ir mazāk efektīvi, salīdzinot ar fiksēta spārna droniem.
• Tos var ietekmēt laika apstākļi.
• Drošības apsvērumi:
• Quadcopter var kļūt nestabili, pateicoties to vairāku rotaļu dizainam, kas potenciāli var izraisīt avārijas vai nepareizu lidojumu.
• Tās datu pārsūtīšanas ātrums ir ļoti lēns.

Pieteikumi

Līdz četrkopiena lietojumprogrammas Iekļaujiet sekojošo.

• Quadcopter tiek izmantoti dažādās lietojumprogrammās, kas ietver dažādas nozares un aktivitātes.
• Tos var izmantot aerofotogrāfijā, meklēšanā un glābšanā, uzraudzībā, piegādē un atpūtas aktivitātēs, kā arī akrobātikā un sacīkstēs.
• Tos var izmantot arī lauksaimniecībā, infrastruktūras pārbaudē, vides uzraudzībā utt.
• Quadcopter tiek izmantoti rūpnieciskos un komerciālos lietojumos, kas ietver: aerofotogrāfiju, videogrāfiju, precīzu lauksaimniecību, drošību, uzraudzību, piegādes pakalpojumus, precīzu lauksaimniecību, infrastruktūras pārbaudi, vides uzraudzību utt.
• Tos izmanto publiskā sektora lietojumprogrammās, piemēram, sabiedriskās drošības, meklēšanas un glābšanas, tiesībaizsardzības, katastrofu pārvaldības utt.

Tādējādi tas ir Quadoptera pārskats , tā darbība un lietojumprogrammas. Tas ir daudzpusīgs UAV (bezpilota lidaparāts) ar dažādām lietojumprogrammām, piemēram, videogrāfiju, atpūtas lidošanu, aerofotogrāfiju utt. Šiem droniem ir galvenā loma dažādās jomās, piemēram, apsekošana, meklēšana, glābšanas operācijas, kartēšana utt. Tātad, kvadkopeļi atspoguļo svarīgu progresu Drona tehnoloģijā, kas piedāvā plašu daudzveidību, kas ir pieejama. Šeit jums ir jautājums: kas ir UAV?