Quadcopter: components, treball, tipus, interfície, diferències i les seves aplicacions

Una Drone multirotor és un tipus de UAV amb diversos rotors, com quatre rotors, sis rotors, vuit rotors, o encara més, en funció del seu disseny i ús. Però els rotors addicionals d’aquest drone poden augmentar la capacitat de càrrega útil, el temps de vol, l’estabilitat, etc. Aquests són els més barats i fàcils drons , proporcionant un alt control sobre l’enquadrament i la posició. Així, són ideals per a la vigilància i la fotografia aèria. Els drons multirotors estan disponibles en diferents tipus, com ara trimotor, quadrotor, hexacòpter, octocòpter i drons coaxials multi-rotors. Aquests són els tipus UAV més comuns i cada tipus de drone difereix en el seu rendiment, disseny i capacitat. Aquest article elabora un dels tipus de drons multirotors, com el quadcopter, el seu treball i les aplicacions.

Què és un Quadcopter?

Un quadcopter és un tipus de UAV que funciona amb quatre rotors , on cada rotor té un motor i un hèlix. Un drone quadcopter utilitza quatre rotors per a l'elevació i la propulsió, de manera que pot enlairar -se i aterrar verticalment i derivar al seu lloc. De manera que els dos rotors d’aquest drone giren en sentit horari, mentre que els altres dos rotors giren en sentit antihorari per cancel·lar el parell i donar un control constant de vol. Es pot controlar manualment o de manera independent, de manera que és un dels tipus de drons més populars a causa de la seva senzillesa, estabilitat i maniobrabilitat.

Quadcopters es diferencien pel seu disseny de quatre rotors per controlar l’aerodinàmica avançada, la mecànica i l’electrònica. El seu disseny exclusiu proporciona una maniobrabilitat i una estabilitat superior que els helicòpters habituals d’un sol rotor.

HISTORYRIA DE QUADCOPTER:

El Quadcopter és un tipus de drone multi-rotor que ha evolucionat àmpliament des dels seus primers dissenys. A continuació, es discuteix la història pas a pas del Quadcopter.

• Jacques i Louis Bréguet el 1907 van desenvolupar i provar el gyroplane núm. 1. És una idea de quadcopter precoç, aconseguint l'enlairament però enfrontant-se a la inestabilitat basada en sistemes aeroespacials de la fulla creuada.
• Etienne Oehmichen va crear un altre quadcopter precoç com Oehmichen el 1920, que demostra el vol i la configuració d'un registre global.
• A la Marina dels Estats Units, 1930 va experimentar amb avions controlats per ràdio, que va provocar el desenvolupament de drones Curtiss N2C-2.
• El Bell Boeing Quad Tiltrotor el 1990 va combinar tant els dissenys d’ala fixa com de quadcopter per a aplicacions de transport militar.
• Amazon va proposar una tecnologia comercial drone el 2013 per a un sistema de lliurament
• Airbus va desenvolupar un Quadcopter amb bateria el 2018 perquè els taxis de l’aire urbans tinguessin com a objectiu el funcionament autònom en algun moment.
• Actualment, aquests drons s’utilitzen àmpliament per a propòsits diferents com el vol recreatiu, la fotografia aèria, el lliurament, la vigilància, etc.

Components d’un quadcopter

Un quadcopter està dissenyat amb diverses claus components , que s’expliquen a continuació.

Esquelet

El marc de Quadcopter té braços que contenen motors, bateries, el controlador de vol, etc.

Motors

El Quadcopter inclou quatre motors, que s'utilitzen per aixecar -lo. Però hi ha diferents tipus de motors disponibles al mercat.

Escrom

Des del quadcopter motors Generalment requereixen 3 subministraments en 3 fases, no el podem utilitzar com a subministrament directe. Per tant, necessitem ESC per canviar els senyals del controlador i enviar -los als motors per controlar la seva velocitat.

Hèlixs

Les hèlixs són un component significatiu del drone. Es tracta de les fulles que funcionen com les ales al drone i creen el flux d’aire per aixecar el drone a l’aire.

Controlador de vol

La funció principal del controlador de vol és dirigir el RPM de cada motor en resposta a l’entrada. De manera que l’ordre pilot del quad-cops ajuda a avançar i s’introdueix al controlador de vol per decidir com controlar els motors, per tant.

Transmissor i receptor RC

Control de transmissors i receptors de ràdio electricitat , que es tradueix en una transmissió útil de dades a través de l’espai o l’atmosfera. Utilitzen senyals de ràdio per enviar ordres sense fils mitjançant una freqüència de ràdio establerta per sobre del receptor de ràdio. De manera que està connectat al controlador de vol del Quadcopter, que es controla de forma remota.

Pila

Un Quadcopter utilitza una font d’alimentació de la bateria per conduir tots els sistemes del vostre drone, permetent -li volar. Finalment, es necessita una bateria de polímer de liti (LIPO) per alimentar el quadcopter, de manera que el temps de vol del Quadcopter depèn principalment de la capacitat de la bateria. La selecció d’una bateria depèn principalment de la seva mida, tensió, qualificació C, capacitat, etc.

Divers

Diversos inclou els petits accessoris com diferents cables de pont i connectors de bala, que fan que el vostre quadcopter sigui perfecte i més estable.

Com funciona un Quadcopter?

Quadcopters poden volar amb quatre rotors, on cadascun inclou un motor i hèlix per produir un control de l’elevació i el moviment dins de l’aire. Aquests drons poden aconseguir el vol canviant la velocitat de cada rotor, afectant així la quantitat d’elevació i empenta generades permetent un moviment controlat en totes direccions.
El vol d’un Quadcopter es basa en el principi de control d’empenta i de control precís dels quatre rotors. Així, aquí teniu un desglossament del seu treball.

• Una vegada que els quatre rotors giren, produeixen flux d’aire cap avall i s’enfilen cap amunt. Sempre que el total generat pels rotors supera el pes del quad-cop, es desenganxa.
• Per derivar al seu lloc, el controlador de vol canvia les quatre velocitats dels quatre rotors per produir una empenta suficient per compensar la gravetat.
• La velocitat dels quatre rotors s’incrementa igualment per generar més empenta en comparació amb el pes. De manera que la velocitat es reduirà a descendir.
• Els rotors posteriors giren més fàcilment i avancen que els rotors frontals, i inclinar el quadcopter cap endavant produeix empenta. La velocitat del moviment endarrerit dels rotors frontals es pot aconseguir augmentant.
• Els rotors del costat dret d’aquest drone giren més ràpidament per moure’s a l’esquerra que els rotors esquerre i inclineu el drone quadcopter a l’esquerra. Aquí, es pot aconseguir un moviment a la dreta augmentant la velocitat del rotor esquerre.
• Per girar el desgast en el sentit de les agulles del rellotge, dos rotors que es posen en diagonal oposades giren més ràpidament, mentre que els altres dos rotors giren més lent, creant així una força rotativa. Invertint-ho, es pot aconseguir la rotació en sentit antihorari.
• Les dades del sensor poden ser controlades constantment pel controlador de vol. De manera que fa micro-ajustaments a la velocitat de cada motor per mantenir l'estabilitat i realitzar les ordres del pilot.

Tipus de quadròpters

Hi ha diferents tipus de quadròcops disponibles al mercat en funció de les seves formes de marc i usos previstos, que s’expliquen a continuació.

X Quadcopter o X-Configuració:

Aquest tipus de Quadcopter té el disseny més popular que proporciona un bon equilibri d’estabilitat i maniobrabilitat. S'utilitza en diverses aplicacions com la videografia, les curses, la fotografia aèria, el vol acrobàtic, les curses FPV,

H Quadcopter o H-Configuració:

H Quadcopter té un marc en forma de H, que proporciona una millor estabilitat. De manera que aquest drone es pot utilitzar en fotografia aèria, basada en Devopedia.

+ Quadcopter o + configuració:

Aquest Quadcopter destaca dins dels carrils de vol recte, incloent -hi posicions d’hèlix aerodinàmicament eficients, que s’utilitzen freqüentment dins del vol acrobàtic. S'utilitza en esquemes de control més simples de determinades aplicacions.

Y4 Quadcopter o configuració Y4:

Aquest drone és similar a un tricòpter amb tres braços, però el braç posterior inclou dos motors muntats coaxialment per obtenir un millor control i potència d’elevació.

Quadcopter a-Tail o V-Tail:

Aquest drone és similar al Y4quadcopter, excepte amb els motors posteriors situats en un angle en forma A o V, que proporciona més control de Yaw.

Quadcopter mitjançant Arduino

Un controlador de vol és el cervell del quadcopter. Generalment, hi ha molts controladors de vol pre-flaixats també disponibles al mercat amb menys cost. A continuació, es mostra un controlador de vol dissenyat amb Arduino per a un quadcopter. MultiWII és un famós programari de controlador de vol que s’utilitza per a quadròpters de bricolatge.

Dissenyem un quadcopter amb Arduino, com es mostra a continuació. No és només un quadcopter, sinó també una màquina de codi obert. Els components necessaris per fer aquest quadcopter mitjançant Arduino inclouen: ESC, Bluetooth , MPU-6050, 330-OHM Resistor, Porta indicador, receptor, Arduino Nano R3 i cables de connexió.

Connexions:

Les connexions d'aquesta interfície segueixen com a;

• Connecteu el passador D3 d’Arduino Nano al passador de senyal ESC 1.
• Connecteu el passador D9 d’Arduino Nano al passador de senyal ESC 3.
• Connecteu el passador D10 d’Arduino Nano al passador de senyal ESC 2.
• Connecteu el passador D11 d'Arduino Nano al passador de senyal ESC 4.
• Connecteu el pin TX del mòdul Bluetooth al passador Rx de l'Arduino.
• Connecteu el pin Rx del mòdul Bluetooth al passador TX d'Arduino.
• El pin A4 d'Arduino està connectat al passador SDA de MPU-6050.
• El pin A5 d'Arduino està connectat al passador SCL de MPU-6050.
• Connecteu un terminal del LED al passador D8 d’Arduino i l’altre terminal a l’alimentació d’alimentació mitjançant una resistència.
• El passador D2 d'Arduino està connectat al passador de l'acceleració del receptor.
• Connecteu el passador D4 d'Arduino al passador del receptor d'Eleron.
• El pin D5 d'Arduino està connectat al passador d'Ailerons del receptor.
• El passador D6 d'Arduino està connectat al passador del timó del receptor.
• El passador D7 d'Arduino està connectat al passador Aux 1 del receptor.

Treballant

Ara connecteu tots els motius amb els terminals de terra d’Arduino. De manera que inclou tots els terrenys del receptor, el mòdul Bluetooth, el recinte ESC i els terrenys de la MPU. Després d'això, proporcioneu una connexió d'origen d'alimentació de 5V connectant el GND de la bateria a la GND de tots els components. El fil de color vermell està connectat al Arduino, Pin 5V, Mòdul Bluetooth i MPU.

Ara subministreu la placa i Arduino està preparat per afegir codi a través d’un ordinador. Normalment el controlador de vol Arduino funciona amb una programació informàtica. Per això, heu de descarregar primer el MultiWII 2.4 i podeu descarregar el codi directament.

És un programari FC molt popular utilitzat per a multi-rotors a través d’una gran comunitat. Perquè aquest programari admet una varietat de multi-còpters amb funcions superiors com el control Bluetooth amb el vostre telèfon intel·ligent, baròmetre, pantalla OLED, GPS Posice Hold & Return to Home, Magnetòmetre, tires LED, etc.

Notareu com es mou el controlador de vol immediatament, els valors de l’acceleròmetre i el giroscopi es poden notar a la pantalla. De manera que l’orientació FC es pot veure a la part inferior. En aquesta interfície, podeu canviar els valors de PID del senyal i ajustar el quadcopter per igualar les vostres preferències personals. En aquesta interfície, els modes de vol també es poden assignar a determinades posicions de commutador auxiliars. Ara, tot el que heu de fer és trobar una posició per al vostre controlador de vol Arduino al marc que està configurat per colpejar el cel.

Arduino Quadcopter funciona amb tots els components necessaris per crear empenta permetent el vol i la maniobrabilitat. De manera que Arduino Microcontroller funciona com a controlador de vol que obté entrada i envia senyals als CES per aconseguir moviments desitjats com pujar, passar, girar i caure.
Fonamentalment, l’Arduino Quadcopter fusiona el maquinari amb el programari per fer una màquina voladora. Per tant, realitza diverses maniobres segons l’entrada i la retroalimentació dels usuaris.

Diferència B/W Quadcopter vs Drone

La diferència entre un quadcopter i un drone inclou les següents.

Avantatges i desavantatges

El Avantatges de Quadcopter Incloeu el següent.

• Tenen molts avantatges pel seu disseny i capacitats úniques
• Quadcopters té un rendiment estable.
• Aquests són versàtils i senzills d’utilitzar.
• Tenen maniobrabilitat i accessibilitat.
• Poden passar i aconseguir vols estables.

El Desavantatges de Quadcopter Incloeu el següent.

• Té temps i velocitat de vol limitats.
• Aquests tenen un disseny complex amb diverses parts vulnerables als danys.
• Depenen dels motors elèctrics a causa de la necessitat de canvis particulars de l’acceleració, principalment per a l’estabilització.
• Aquests són menys eficients en comparació amb els drons d’ala fixa.
• Es poden veure afectats per les condicions meteorològiques.
• Consideracions de seguretat:
• Quadcopters pot arribar a ser inestable a causa del seu disseny multi-rotor, que pot provocar accidents o vol erràtics.
• La seva velocitat de transferència de dades és molt lenta.

Aplicacions

El Aplicacions de Quadcopter Incloeu el següent.

• Els quadcòpters s’utilitzen en aplicacions diverses, que inclouen una varietat d’indústries i activitats.
• Es poden utilitzar en activitats de fotografia aèria, cerca i rescat, vigilància, lliurament i lleure, així com acrobàcies i curses.
• També es poden utilitzar en agricultura, inspecció d’infraestructures, control ambiental, etc.
• Els quadcòpters s’utilitzen en aplicacions industrials i comercials, que inclouen: fotografia aèria, videografia, agricultura de precisió, seguretat, vigilància, serveis de lliurament, agricultura de precisió, inspecció d’infraestructures, control ambiental, etc.
• S’utilitzen en aplicacions del sector públic com la seguretat pública, la cerca i el rescat, l’aplicació de la llei, la gestió de desastres, etc.

Així, això és Una visió general d’un quadcopter , el seu funcionament i les seves aplicacions. Es tracta d’un UAV versàtil (vehicle aeri no tripulat) amb diverses aplicacions com la videografia, el vol recreatiu, la fotografia aèria, etc. Aquests drons tenen un paper clau en diferents àmbits com enquestes, cerca, operacions de rescat, mapeig, etc. Així, quadcòpters representen un important avenç dins de la tecnologia drone, que ofereix una barreja de versatilitat, agilitat i assequibilitat que els converteix en una àmplia eina de les aplicacions. Aquí teniu una pregunta: què és un UAV?