Quadcopter: komponenter, arbeid, typer, grensesnitt, forskjeller og dens applikasjoner

EN multirotor drone er en type UAV med forskjellige rotorer, som fire rotorer, seks rotorer, åtte rotorer, eller enda mer, basert på deres design og bruk. Men denne dronens ekstra rotorer kan øke nyttelastkapasiteten, flytiden, stabiliteten osv. Dette er de billigste og enkleste droner , gir høy kontroll over innramming og posisjon. Dermed er disse ideelle for overvåking og luftfotografering. Multirotor-droner er tilgjengelige i forskjellige typer, som trimotor, firhjuling, heksakopter, oktokopter og koaksiale multi-rotor-droner. Dette er de vanligste UAV -typene, og hver type drone er forskjellig i ytelse, design og evne. Denne artikkelen utdyper en av typene multirotordroner, som quadcopter, dens arbeid og applikasjoner.

Hva er et quadcopter?

Et quadcopter er en type UAV som drives av fire rotorer , der hver rotor har en motor og en propell. En quadcopter -drone bruker fire rotorer for løft og fremdrift, slik at den kan ta av og loddrette og drive på plass. Så de to rotorene i denne dronen snurrer klokken, mens de to andre rotorene snurrer mot klokken for å avbryte dreiemoment og gi konstant flykontroll. Dette kan kontrolleres manuelt eller uavhengig, så det er en av de mest populære dronene på grunn av dens enkelhet, stabilitet og manøvrerbarhet.

Quadcopters er differensiert av deres fire-rotter design for å kontrollere avansert aerodynamikk, mekanikk og elektronikk. Den eksklusive designen gir manøvrerbarhet og overlegen stabilitet enn vanlige enkeltrotorhelikoptre.

Quadcopter History:

Quadcopter er en type multi-rotor-drone som har utviklet seg mye fra de tidlige designene. Så trinn-for-trinns historie til quadcopter blir diskutert nedenfor.

• Jacques & Louis Bréguet i 1907 utviklet og testet gyroplanr.
• Etienne Oehmichen opprettet et annet tidlig quadcopter som Oehmichen i 1920, som demonstrerer Flight & Setting en global rekord.
• I den amerikanske marinen eksperimenterte 1930 med radiokontrollerte fly, noe som førte til Curtiss N2C-2-droneutvikling.
• The Bell Boeing Quad Tiltrotor i 1990 kombinerte både faste-wing og quadcopter-design for militære transportapplikasjoner.
• Amazon foreslo en kommersiell droneteknologi i 2013 for et leveringssystem
• Airbus utviklet et batteridrevet quadcopter i 2018 for urban luftaxier for å sikte mot autonom drift på et tidspunkt.
• For tiden brukes disse dronene mye til forskjellige formål som fritidsflyging, flyfotografering, levering, overvåking osv.

Komponenter i et quadcopter

Et quadcopter er designet med flere nøkkel komponenter , som er forklart nedenfor.

Ramme

Quadcopter -rammen har armer som holder motorer, batterier, flykontrolleren, etc.

Motorer

Quadcopter inkluderer fire motorer, som brukes til å løfte det opp. Men det er forskjellige typer motorer tilgjengelig på markedet.

ESC

Siden quadcopter motorer Generelt krever 3-fase forsyning, vi kan ikke bruke den som en direkte forsyning. Så vi krever at ESC endrer kontrollersignalene og sender dem til motorene for å kontrollere hastigheten.

Propeller

Propeller er en betydelig komponent av dronen. Dette er spinnende kniver som fungerer som vinger på dronen din og skaper luftstrømmen for å løfte dronen din i luften.

Flight Controller

Hovedfunksjonen til flykontrolleren er å lede hver motors omdreininger omdreininger som svar på inngang. Så pilotkommandoen for firekopteret hjelper til med å komme videre og blir matet inn i flykontrolleren for å bestemme hvordan de skal kontrollere motorene, følgelig.

RC sender og mottaker

Radiosendere og mottakere kontroll elektrisitet , som resulterer i nyttig dataoverføring gjennom rom eller atmosfære. De bruker radiosignaler for å trådløst sende kommandoer gjennom en angitt radiofrekvens over radiomottakeren. Så den er koblet til Quadcopters flykontroller, som er eksternt kontrollert.

Batteri

Et quadcopter bruker en batterikilde for å drive alle systemene til dronen din ved å la den fly. Til slutt er det nødvendig med et litiumpolymer (LIPO) batteri for å drive quadcopter, så quadcopters flytid avhenger hovedsakelig av batteriets kapasitet. Utvalget av et batteri avhenger hovedsakelig av størrelsen, spenningen, C -rangering, kapasitet, etc.

Diverse

Diverse inkluderer det bittesmå tilbehøret som forskjellige jumperkabler og kulekontakter, som gjør quadcopteret ditt perfekt og mer stabilt.

Hvordan fungerer et quadcopter?

Quadcopters kan fly med fire rotorer, der hver inkluderer en motor og propell for å produsere løft- og bevegelseskontroll i luften. Disse dronene kan oppnå flyging ved å endre hver rotorhastighet, og dermed påvirke mengden generert heis og skyvekraft ved å tillate kontrollert bevegelse i alle retninger.
Et firholdig flyvning er avhengig av Four Rotors 'Thrust & Precise Control -prinsippet. Dermed er her en oversikt over dets arbeid.

• Når alle de fire rotorene snurrer, produserer de luftstrøm nedover og skyver oppover. Hver gang den genererte totalen av rotorene overstiger vekten av firekopteret, tar den av.
• For å drive på plass, endrer flygekontrolleren alle fire rotorens hastigheter for å produsere bare tilstrekkelig skyvekraft til å oppveie tyngdekraften.
• De fire rotorens hastighet er like økt for å generere mer skyvekraft sammenlignet med vekt. Så hastigheten vil bli redusert til å stige ned.
• De bakre rotorene snurrer lettere og beveger seg fremover enn de fremre rotorene, og vipper quadcopter fremover produserer skyvekraft. Hastigheten på frontrotorenes bakoverbevegelse kan oppnås ved å øke.
• De høyre sidene av denne dronen spinner raskere for å bevege seg til venstre enn venstre rotorer, og vipp quadcopter -dronen til venstre. Her kan bevegelse på høyre side oppnås ved å heve venstre rotorhastighet.
• For å rotere gjesten med klokken, roterer to rotorer som er diagonalt motsatt raskere, mens de to andre rotorene snurrer saktere, og skaper dermed en roterende kraft. Ved å reversere dette kan rotasjon mot klokken oppnås.
• Sensortataene kan overvåkes konstant av flysontrollen. Så det gjør mikrojusteringer til hver motorens hastighet for å holde stabiliteten og utføre kommandoene til piloten.

Typer quadcopters

Det er forskjellige typer quadcopters tilgjengelig i markedet basert på deres former for ramme og tiltenkt bruk, som er forklart nedenfor.

X Quadcopter eller X-Configuration:

Denne typen quadcopter har den mest populære designen som gir en god stabilitetsbalanse og manøvrerbarhet. Det brukes i en rekke applikasjoner som videografi, racing, luftfotografering, akrobatisk flyging, FPV -racing,

H Quadcopter eller H-Configuration:

H Quadcopter har en H-formet ramme, som gir bedre stabilitet. Så denne dronen kan brukes i flyfotografering, basert på Devopedia.

+ Quadcopter eller + konfigurasjon:

Dette quadcopter utmerker seg innen rette flyveier, inkludert aerodynamisk effektive propellposisjoner, ofte brukt innen akrobatisk flyging. Det brukes i enklere kontrollordninger for visse applikasjoner.

Y4 Quadcopter eller Y4 -konfigurasjon:

Denne dronen ligner på et tricopter med tre armer, men bakarmen inkluderer to motorer som er montert koaksialt for bedre yaw -kontroll og løftekraft.

A-tail eller V-Tail Quadcopter:

Denne dronen ligner på Y4quadcopter, bortsett fra med bakmotorer plassert i en vinkel i en A- eller V -form, som gir mer yaw -kontroll.

Quadcopter ved hjelp av Arduino

En flykontroller er hjernen til quadcopter. Generelt er det mange forhåndsflaskede flysontrollere som også er tilgjengelige i markedet med mindre kostnader. Så en flykontroller designet med Arduino for et quadcopter er vist nedenfor. Multiwii er en kjent flytekontrollerprogramvare som brukes til DIY quadcopters.

Så la oss designe et quadcopter med Arduino, som vist nedenfor. Det er ikke bare et quadcopter, men også en åpen kildekode. De nødvendige komponentene for å lage dette quadcopteret ved hjelp av Arduino inkluderer: ESC, Bluetooth , MPU-6050, 330-OHM-motstand, Led indikator, mottaker, Arduino Nano R3, og koble til ledninger.

Tilkoblinger:

Tilkoblingene til dette grensesnittet følger som;

• Koble D3 -pinnen til Arduino Nano til ESC 1 -signalstift.
• Koble D9 -pinnen til Arduino Nano til ESC 3 -signalstiften.
• Koble D10 -pinnen til Arduino Nano til ESC 2 -signalstiften.
• Koble D11 -pinnen til Arduino Nano til ESC 4 -signalstiften.
• Koble TX -pinnen til Bluetooth -modulen til RX -pinnen til Arduino.
• Koble RX -pinnen til Bluetooth -modulen til TX -pinnen til Arduino.
• Arduinos A4-pinne er koblet til SDA-pinnen til MPU-6050.
• Arduinos A5-pinne er koblet til SCL-pinnen til MPU-6050.
• Koble den ene terminalen til LED til D8 -pinnen til Arduino og den andre terminalen til strømforsyningen gjennom en motstand.
• Arduinos D2 -pinne er koblet til gasspinnen til mottakeren.
• Koble D4 -pinnen til Arduino til Elerons pinne av mottakeren.
• Arduinos D5 -pinne er koblet til Ailerons -pinnen til mottakeren.
• Arduinos D6 -pinne er koblet til rorpinnen til mottakeren.
• Arduinos D7 -pinne er koblet til AUX 1 -pinnen til mottakeren.

Jobber

Koble nå alle begrunnelser med grunnterminalene til Arduino. Så det inkluderer alle mottakerplasser, Bluetooth -modulen, ESC Grounds & MPU Grounds. Etter det, gi en 5V strømkildeforbindelse ved å koble batteriets GND til GND for alle komponentene. Den røde fargetråden er koblet til Arduino, 5V -pinnen, Bluetooth -modulen og MPU.

Nå leverer styret og Arduino er klar til å legge til kode gjennom en datamaskin. Normalt fungerer Arduino Flight Controller med litt dataprogrammering. For det må du laste ned Multiwii 2.4, og du kan laste ned koden direkte.

Det er en veldig populær FC-programvare som brukes til multi-rotorer gjennom et stort samfunn. Fordi denne programvaren støtter en rekke multikoptre med overlegne funksjoner som Bluetooth-kontroll med smarttelefonen, barometeret, OLED-skjermen, GPS Position Hold & Return To Home, Magnetometer, LED-strimler, etc.

Du vil merke hvordan du flytter flytekontrolleren umiddelbart, akselerometer- og gyroskopdataverdiene kan legges merke til på skjermen. Så FC -orienteringen kan sees i bunnen. I dette grensesnittet kan du endre signal PID -verdiene og justere quadcopteret ditt til å like dine personlige preferanser. I dette grensesnittet kan flygemodus også tilordnes visse hjelpebryterposisjoner. Nå, alt du trenger å gjøre er å finne en posisjon for din Arduino Flight Controller på rammen som er satt til å treffe himmelen.

Arduino quadcopter jobber med alle nødvendige komponenter for å skape skyvekraft ved å gi mulighet for flyging og manøvrerbarhet. Så Arduino Microcontroller fungerer som en flykontroller som får inngang og sender signaler til ESC -ene for å få ønskede bevegelser som å stige, sveve, snu og falle.
I utgangspunktet fusjonerer Arduino Quadcopter maskinvare med programvare for å lage en flygende maskin. Så den utfører en rekke manøvrer avhengig av brukerinngang og tilbakemelding.

Forskjell b/w quadcopter vs drone

Forskjellen mellom et quadcopter og en drone inkluderer følgende.

Fordeler og ulemper

De Fordeler med quadcopter inkluderer følgende.

• De har mange fordeler på grunn av deres unike design og evner
• Quadcopters har stabil ytelse.
• Disse er allsidige og enkle å bruke.
• De har manøvrerbarhet og tilgjengelighet.
• De kan sveve og oppnå stabile flyreiser.

De Quadcopters ulemper inkluderer følgende.

• Det har begrenset flytid og hastighet.
• Disse har en kompleks design med forskjellige deler sårbare for skade.
• De er avhengige av elektriske motorer på grunn av behovet for spesielle gassendringer, hovedsakelig for stabilisering.
• Disse er mindre effektive sammenlignet med droner med fastvinging.
• Disse kan påvirkes av værforholdene.
• Sikkerhetshensyn:
• Quadcopters kan bli ustabile på grunn av deres multirotorutforming, noe som potensielt kan føre til krasjer eller uberegnelige flyvninger.
• Dataoverføringshastigheten er veldig treg.

Applikasjoner

De Quadcopter -applikasjoner inkluderer følgende.

• Quadcopters brukes i forskjellige applikasjoner, som inkluderer å spenne over en rekke bransjer og aktiviteter.
• Disse kan brukes i luftfotografering, søk og redning, overvåking, levering og fritidsaktiviteter, samt akrobatikk og racing.
• Disse kan også brukes i landbruk, infrastrukturinspeksjon, miljøovervåking, etc.
• Quadcopters brukes i industrielle og kommersielle applikasjoner, som inkluderer: luftfotografering, videografi, presisjonslandbruk, sikkerhet, overvåking, leveringstjenester, presisjonslandbruk, infrastrukturinspeksjon, miljøovervåking, etc.
• Disse brukes i offentlige søknader som offentlig sikkerhet, søk og redning, rettshåndhevelse, katastrofestyring, etc.

Dermed er dette En oversikt over et quadcopter , det fungerer, og dens applikasjoner. Det er en allsidig UAV (ubemannet flybil) med forskjellige applikasjoner som videografi, fritidsflyging, luftfotografering osv. Her er et spørsmål til deg: Hva er en UAV?