Quadcopter: Στοιχεία, εργασία, τύποι, διασύνδεση, διαφορές και εφαρμογές της

ΕΝΑ πολυετρείς είναι ένας τύπος UAV με διάφορους ρότορες, όπως τέσσερις ρότορες, έξι ρότορες, οκτώ ρότορες, ή ακόμα περισσότερο, με βάση το σχεδιασμό και τη χρήση τους. Αλλά οι επιπλέον ρότορες αυτού του drone μπορούν να αυξήσουν τη χωρητικότητα του ωφέλιμου φορτίου, τον χρόνο πτήσης, τη σταθερότητα, κ.λπ. Αυτές είναι οι φθηνότερες και ευκολότερες αεροσκάφη , παρέχοντας υψηλό έλεγχο της πλαισίωσης και της θέσης. Έτσι, αυτά είναι ιδανικά για επιτήρηση και αεροφωτογραφία. Τα πολυτελή αεροσκάφη διατίθενται σε διαφορετικούς τύπους, όπως το Trimotor, το quadrotor, το hexacopter, το octocopter και τα ομοαξονικά drones multi-rotor. Αυτοί είναι οι πιο συνηθισμένοι τύποι UAV και κάθε τύπος drone διαφέρει στην απόδοση, το σχεδιασμό και την ικανότητά του. Αυτό το άρθρο επεξεργάζεται σε έναν από τους τύπους πολλαπλών αεροσκαφών, όπως το quadcopter, την εργασία του και τις εφαρμογές.

Τι είναι το quadcopter;

Ένα quadcopter είναι ένας τύπος UAV που τροφοδοτείται από τέσσερα ρότορες , όπου κάθε ρότορας έχει κινητήρα και έλικα. Ένα quadcopter drone χρησιμοποιεί τέσσερις ρότορες για ανελκυστήρα και πρόωση, έτσι ώστε να μπορεί να απογειωθεί και κάθετα προσγειώνεται και να παρασύρεται στη θέση του. Έτσι, οι δύο ρότορες αυτού του περιστρεφόμενου περιστρεφόμενου περιστρεφόμενου ρότορα, ενώ οι άλλοι δύο ρότορες περιστρέφονται αριστερόστροφα για να ακυρώσουν τη ροπή και να δώσουν σταθερό έλεγχο πτήσης. Αυτό μπορεί να ελεγχθεί με το χέρι ή ανεξάρτητα, επομένως είναι ένας από τους πιο δημοφιλείς τύπους drones λόγω της απλότητας, της σταθερότητας και της ευελιξίας του.

Τα quadcopters διαφοροποιούνται από το σχεδιασμό τεσσάρων ρόλων για τον έλεγχο της προηγμένης αεροδυναμικής, της μηχανικής και των ηλεκτρονικών. Ο αποκλειστικός σχεδιασμός του παρέχει ελιγμούς και ανώτερη σταθερότητα από τα συνηθισμένα ελικόπτερα ενός rotor.

Ιστορία Quadcopter:

Το quadcopter είναι ένας τύπος πολλαπλών ρυθμίσεων που έχει εξελιχθεί εκτενώς από τα πρώτα του σχέδια. Έτσι, το βήμα-βήμα ιστορικό του Quadcopter συζητείται παρακάτω.

• Ο Jacques & Louis Bréguet το 1907 ανέπτυξε και εξέτασε το Gyroplane No. 1. Είναι μια πρώιμη ιδέα Quadcopter, επιτυγχάνοντας απογείωση, αλλά αντιμετωπίζοντας αστάθεια που βασίζεται σε συστήματα αεροδιαστημικής διασταυρούμενης λεπίδας.
• Η Etienne Oehmichen δημιούργησε ένα άλλο πρώιμο quadcopter όπως το Oehmichen το 1920, το οποίο αποδεικνύει πτήση και καθορίζοντας ένα παγκόσμιο ρεκόρ.
• Στο Πολεμικό Ναυτικό των ΗΠΑ, το 1930 πειραματίστηκε με ραδιοελεγχόμενα αεροσκάφη, τα οποία οδήγησαν στην ανάπτυξη του Curtiss N2C-2.
• Το Bell Boeing Quad Tiltrotor το 1990 συνδυάζει τόσο τα σχέδια σταθερής πτέρυγας & Quadcopter για εφαρμογές στρατιωτικών μεταφορών.
• Η Amazon πρότεινε μια εμπορική τεχνολογία drone το 2013 για ένα σύστημα παράδοσης
• Η Airbus ανέπτυξε ένα quadcopter με μπαταρία το 2018 για την Urban Air Taxis για να στοχεύσει σε αυτόνομη λειτουργία σε κάποιο σημείο.
• Προς το παρόν, αυτά τα αεροσκάφη χρησιμοποιούνται ευρέως για διαφορετικούς σκοπούς όπως η αναψυχή, η αεροφωτογραφία, η παράδοση, η επιτήρηση κ.λπ.

Εξαρτήματα ενός quadcopter

Ένα quadcopter έχει σχεδιαστεί με διάφορα κλειδί συστατικά , που εξηγούνται παρακάτω.

Πλαίσιο

Το πλαίσιο Quadcopter διαθέτει όπλα που συγκρατούν κινητήρες, μπαταρίες, ελεγκτή πτήσης κ.λπ.

Κινητήρας

Το quadcopter περιλαμβάνει τέσσερις κινητήρες, οι οποίοι χρησιμοποιούνται για την ανύψωση του. Υπάρχουν όμως διαφορετικά είδη κινητήρων που διατίθενται στην αγορά.

ESC

Από το quadcopter κινητήρας Γενικά απαιτούν 3 3 φάσεις, δεν μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε ως άμεση παροχή. Επομένως, απαιτούμε την ESC να αλλάξει τα σήματα του ελεγκτή και να τα στείλουμε στους κινητήρες για να ελέγξουν την ταχύτητά τους.

Έλικα

Οι έλικες είναι ένα σημαντικό συστατικό του drone. Αυτά είναι τα γυαλιστικά πτερύγια που λειτουργούν σαν φτερά στο drone σας και δημιουργήστε τη ροή αέρα για να σηκώσετε το drone σας στον αέρα.

Ελεγκτής πτήσης

Η κύρια λειτουργία του ελεγκτή πτήσης είναι να κατευθύνει τις στροφές κάθε κινητήρα σε απόκριση στην είσοδο. Έτσι, η εντολή Pilot για το quad-copter βοηθά να προχωρήσουμε και τροφοδοτείται στον ελεγκτή πτήσης για να αποφασίσει πώς να ελέγχει τους κινητήρες, κατά συνέπεια.

RC πομπός και δέκτης

Ραδιοφωνικοί πομποί και έλεγχοι δέκτη ηλεκτρισμός , η οποία οδηγεί σε χρήσιμη μετάδοση δεδομένων μέσω του χώρου ή της ατμόσφαιρας. Χρησιμοποιούν ραδιοφωνικά σήματα για να στείλουν ασύρματα εντολές μέσω μιας καθορισμένης ραδιοσυχνότητας πάνω από τον ραδιοφωνικό δέκτη. Έτσι συνδέεται με τον ελεγκτή πτήσης του Quadcopter, ο οποίος ελέγχεται εξ αποστάσεως.

Μπαταρία

Ένα quadcopter χρησιμοποιεί μια πηγή τροφοδοσίας μπαταρίας για να οδηγήσει όλα τα συστήματα του drone σας επιτρέποντάς του να πετάξει. Επιτέλους, απαιτείται μπαταρία πολυμερούς λιθίου (LIPO) για την τροφοδοσία του quadcopter, οπότε ο χρόνος πτήσης του quadcopter εξαρτάται κυρίως από την χωρητικότητα της μπαταρίας. Η επιλογή μιας μπαταρίας εξαρτάται κυρίως από το μέγεθος, την τάση, την βαθμολογία C, την χωρητικότητα κ.λπ.

Ανάμικτος

Τα διάφορα περιλαμβάνουν τα μικροσκοπικά αξεσουάρ όπως διαφορετικά καλώδια jumper και συνδετήρες σφαίρας, τα οποία κάνουν το quadcopter σας τέλεια και πιο σταθερό.

Πώς λειτουργεί ένα quadcopter;

Τα quadcopters μπορούν να πετάξουν με τέσσερις ρότορες, όπου το καθένα περιλαμβάνει κινητήρα και έλικα για την παραγωγή ελέγχου ανύψωσης και κίνησης μέσα στον αέρα. Αυτά τα αεροσκάφη μπορούν να επιτύχουν πτήση αλλάζοντας την ταχύτητα κάθε ρότορα, επηρεάζοντας έτσι την ποσότητα της παραγόμενης ανύψωσης και της ώθησης επιτρέποντας ελεγχόμενη κίνηση προς όλες τις κατευθύνσεις.
Η πτήση του Quadcopter βασίζεται στην αρχή της ώθησης και της ακριβούς ελέγχου των τεσσάρων ρότορα. Έτσι, εδώ είναι μια κατανομή της εργασίας του.

• Μόλις περιστρέψουν και οι τέσσερις ρότορες, τότε παράγουν ροή αέρα προς τα κάτω και ωθούνται προς τα πάνω. Κάθε φορά που το συνολικό σύνολο από τους ρότορες υπερβαίνει το βάρος του τετραπλού copter, τότε ξεκινάει.
• Για να παρασυρθεί στη θέση του, ο ελεγκτής πτήσης αλλάζει και τις ταχύτητες των τεσσάρων ρότορα για να παράγει απλά επαρκή ώθηση για να αντισταθμίσει τη βαρύτητα.
• Η ταχύτητα των τεσσάρων ρότορα αυξάνεται εξίσου για να παράγει περισσότερη ώθηση σε σύγκριση με το βάρος. Έτσι, η ταχύτητα θα μειωθεί για να κατέβει.
• Οι οπίσθιοι ρότορες περιστρέφονται πιο εύκολα και προχωρούν προς τα εμπρός από τους μπροστινούς ρότορες και η κλίση του Quadcopter προς τα εμπρός παράγει ώθηση. Η ταχύτητα της κίνησης προς τα πίσω των ρότορας μπορεί να επιτευχθεί με την αύξηση.
• Οι δρομείς της δεξιάς πλευράς αυτής της περιστροφής περιστρέφονται γρηγορότερα για να μετακινηθούν αριστερά από τους αριστερούς ρότορες και γυρίστε το quadcopter drone προς τα αριστερά. Εδώ, η κίνηση της δεξιάς πλευράς μπορεί να επιτευχθεί αυξάνοντας την ταχύτητα του αριστερού ρότορα.
• Για να περιστρέψετε τη φούσκα δεξιόστροφα, δύο ρότορες που είναι διαγώνια αντίθετα περιστρέφονται γρηγορότερα, ενώ οι άλλοι δύο ρότορες περιστρέφονται πιο αργά, δημιουργώντας έτσι μια περιστρεφόμενη δύναμη. Με την αντιστροφή αυτού, μπορεί να επιτευχθεί περιστροφή αριστερόστροφα.
• Τα δεδομένα του αισθητήρα μπορούν να παρακολουθούνται συνεχώς από τον ελεγκτή πτήσης. Έτσι κάνει μικρο-ρυθμίσεις στην ταχύτητα κάθε κινητήρα για να διατηρήσει τη σταθερότητα και να εκτελέσει τις εντολές του πιλότου.

Τύποι quadcopters

Υπάρχουν διάφοροι τύποι τετραπλήρων που διατίθενται στην αγορά με βάση τα σχήματα των πλαισίων και των προβλεπόμενων χρήσεων, τα οποία εξηγούνται παρακάτω.

X Quadcopter ή X-Configuration:

Αυτός ο τύπος quadcopter έχει το πιο δημοφιλές σχέδιο που παρέχει μια καλή ισορροπία σταθερότητας και ελιγμών. Χρησιμοποιείται σε μια ποικιλία εφαρμογών όπως βιντεογραφία, αγώνες, αεροφωτογραφία, ακροβατική πτήση, αγώνες FPV,

H Quadcopter ή H-Configuration:

Το H quadcopter έχει ένα πλαίσιο σχήματος Η, το οποίο παρέχει καλύτερη σταθερότητα. Έτσι, αυτό το drone μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην αεροφωτογραφία, βασισμένη στην Devopedia.

+ Quadcopter ή + διαμόρφωση:

Αυτό το quadcopter υπερέχει μέσα σε ευθείες λωρίδες πτήσης, συμπεριλαμβανομένων των αεροδυναμικά αποτελεσματικών θέσεων έλικας, που χρησιμοποιούνται συχνά μέσα στην ακροβατική πτήση. Χρησιμοποιείται σε απλούστερα συστήματα ελέγχου ορισμένων εφαρμογών.

Y4 quadcopter ή y4 διαμόρφωση:

Αυτό το drone είναι παρόμοιο με ένα τροπές με τρία όπλα, αλλά ο πίσω βραχίονας του περιλαμβάνει δύο κινητήρες που είναι τοποθετημένοι ομοαξονικά για καλύτερο έλεγχο και δύναμη ανύψωσης.

A-Tail ή V-Tail Quadcopter:

Αυτό το drone είναι παρόμοιο με το y4quadcopter, εκτός από τους πίσω κινητήρες που βρίσκονται σε γωνία σε σχήμα Α ή V, το οποίο παρέχει περισσότερο έλεγχο της εκτροπής.

Quadcopter χρησιμοποιώντας arduino

Ένας ελεγκτής πτήσης είναι ο εγκέφαλος του quadcopter. Γενικά, υπάρχουν πολλοί προετοιμασμένοι ελεγκτές πτήσης που είναι επίσης διαθέσιμοι στην αγορά με μικρότερο κόστος. Έτσι, ένας ελεγκτής πτήσης που σχεδιάστηκε με Arduino για ένα quadcopter φαίνεται παρακάτω. Το MultiWII είναι ένα διάσημο λογισμικό ελεγκτή πτήσης που χρησιμοποιείται για DIY quadcopters.

Ας σχεδιάσουμε λοιπόν ένα quadcopter με το Arduino, όπως φαίνεται παρακάτω. Δεν είναι μόνο ένα quadcopter αλλά και μια μηχανή ανοικτού κώδικα. Τα απαιτούμενα στοιχεία για να φτιάξετε αυτό το quadcopter χρησιμοποιώντας το Arduino περιλαμβάνουν: ESC, Bluetooth , MPU-6050, αντίσταση 330-ohm, Οδοντοστοιχία δείκτης, δέκτης, Arduino Nano R3 και σύνδεση καλωδίων.

Συνδέσεις:

Οι συνδέσεις αυτής της διασύνδεσης ακολουθούν ως;

• Συνδέστε τον ακροδέκτη D3 του Arduino Nano με τον ακροδέκτη σήματος ESC 1.
• Συνδέστε τον ακροδέκτη D9 του Arduino Nano με τον ακροδέκτη σήματος ESC 3.
• Συνδέστε τον ακροδέκτη D10 του Arduino Nano με τον ακροδέκτη σήματος ESC 2.
• Συνδέστε τον ακροδέκτη D11 του Arduino Nano με τον ακροδέκτη σήματος ESC 4.
• Συνδέστε τον ακροδέκτη TX της μονάδας Bluetooth στον ακροδέκτη RX του Arduino.
• Συνδέστε τον ακροδέκτη RX της μονάδας Bluetooth στον ακροδέκτη TX του Arduino.
• Το PIN A4 του Arduino συνδέεται με τον ακροδέκτη SDA του MPU-6050.
• Το A5 PIN του Arduino συνδέεται με τον ακροδέκτη SCL του MPU-6050.
• Συνδέστε ένα τερματικό του LED στον ακροδέκτη D8 του Arduino και του άλλου τερματικού στην τροφοδοσία μέσω μιας αντίστασης.
• Το D2 PIN του Arduino συνδέεται με τον πείρο του δέκτη.
• Συνδέστε τον ακροδέκτη D4 του Arduino στον ακροδέκτη του δέκτη του Eleron.
• Ο PIN D5 του Arduino συνδέεται με τον ακροδέκτη του δέκτη του δέκτη.
• Ο PIN D6 του Arduino συνδέεται με τον πείρο πηδαλίου του δέκτη.
• Ο πείρος D7 του Arduino συνδέεται με τον ακροδέκτη AUX 1 του δέκτη.

Εργαζόμενος

Τώρα συνδέστε όλους τους λόγους με τους τερματικούς σταθμούς του Arduino. Περιλαμβάνει λοιπόν όλα τα λόγια του δέκτη, τη μονάδα Bluetooth, την περιοχή ESC & MPU. Μετά από αυτό, παρέχετε μια σύνδεση πηγής τροφοδοσίας 5V συνδέοντας το GND της μπαταρίας με το GND όλων των εξαρτημάτων. Το κόκκινο σύρμα χρώματος συνδέεται με την μονάδα Arduino, 5V, μονάδα Bluetooth και MPU.

Τώρα προμηθεύστε το διοικητικό συμβούλιο και ο Arduino είναι έτοιμος να προσθέσει κώδικα μέσω ενός υπολογιστή. Κανονικά ο ελεγκτής πτήσης Arduino λειτουργεί με κάποιο προγραμματισμό υπολογιστών. Για αυτό, πρέπει να κατεβάσετε πρώτα το MultiWII 2.4 και μπορείτε να κατεβάσετε απευθείας τον κωδικό.

Πρόκειται για ένα πολύ δημοφιλές λογισμικό FC που χρησιμοποιείται για πολλούς αναθέτες μέσω μιας μεγάλης κοινότητας. Επειδή αυτό το λογισμικό υποστηρίζει μια ποικιλία πολλών copters με ανώτερα χαρακτηριστικά όπως το Bluetooth Control με το smartphone, το βαρόμετρο, την οθόνη OLED, τη θέση GPS Hold & Return στο σπίτι, το μαγνητόμετρο, τις λωρίδες LED κλπ.

Θα παρατηρήσετε πώς μετακινείτε αμέσως τον ελεγκτή πτήσης, οι τιμές δεδομένων επιταχυνσιόμετρου και γυροσκοπίου μπορούν να παρατηρηθούν στην οθόνη. Έτσι, ο προσανατολισμός FC μπορεί να δει στο κάτω μέρος. Σε αυτή τη διεπαφή, μπορείτε να αλλάξετε τις τιμές PID σήματος και να ρυθμίσετε το quadcopter σας για να ισοδυναμεί με τις προσωπικές σας προτιμήσεις. Σε αυτή τη διασύνδεση, οι λειτουργίες πτήσης μπορούν επίσης να αντιστοιχιστούν σε ορισμένες βοηθητικές θέσεις διακόπτη. Τώρα, το μόνο που έχετε να κάνετε είναι να βρείτε μια θέση για τον ελεγκτή πτήσης Arduino στο πλαίσιο που έχει ρυθμιστεί να χτυπήσει τον ουρανό.

Το Arduino Quadcopter συνεργάζεται με όλα τα απαιτούμενα εξαρτήματα για να δημιουργήσει ώθηση επιτρέποντας την πτήση και την ευελιξία. Έτσι, ο μικροελεγκτής Arduino λειτουργεί ως ελεγκτής πτήσης που λαμβάνει εισροές και στέλνει σήματα στα ESCs για να πάρει τις επιθυμητές κινήσεις όπως η άνοδος, η αιωρούμενη, η στροφή και η πτώση.
Βασικά, το Arduino Quadcopter συγχωνεύει το υλικό με το λογισμικό για να δημιουργήσει μια μηχανή ιπτάμενης. Έτσι εκτελεί μια ποικιλία ελιγμών ανάλογα με την είσοδο και τα σχόλια του χρήστη.

Διαφορά b/w quadcopter vs drone

Η διαφορά μεταξύ ενός quadcopter και ενός drone περιλαμβάνει τα παρακάτω.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Ο Πλεονεκτήματα quadcopter Συμπεριλάβετε τα παρακάτω.

• Έχουν πολλά οφέλη λόγω του μοναδικού σχεδιασμού και των δυνατοτήτων τους
• Τα quadcopters έχουν σταθερή απόδοση.
• Αυτά είναι ευπροσάρμοστα και απλά στη χρήση.
• Έχουν ελιγμούς και προσβασιμότητα.
• Μπορούν να αιωρούνται και να επιτύχουν σταθερές πτήσεις.

Ο μειονεκτήματα του Quadcopter Συμπεριλάβετε τα παρακάτω.

• Έχει περιορισμένο χρόνο πτήσης και ταχύτητα.
• Αυτά έχουν ένα πολύπλοκο σχέδιο με διάφορα μέρη ευάλωτα σε ζημιές.
• Εξαρτάται από τους ηλεκτρικούς κινητήρες λόγω της ανάγκης για συγκεκριμένες αλλαγές στο πεταλούδας, κυρίως για σταθεροποίηση.
• Αυτά είναι λιγότερο αποτελεσματικά σε σύγκριση με τα αεροσκάφη σταθερής πτέρυγας.
• Αυτά μπορούν να επηρεαστούν από τις καιρικές συνθήκες.
• Σκέψεις ασφαλείας:
• Τα quadcopters μπορούν να γίνουν ασταθείς λόγω του σχεδιασμού πολλαπλών ρυθμίσεων, ο οποίος μπορεί να οδηγήσει σε συντριβές ή ασταθή πτήση.
• Η ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων είναι πολύ αργή.

Αιτήσεις

Ο Εφαρμογές quadcopter Συμπεριλάβετε τα παρακάτω.

• Τα quadcopters χρησιμοποιούνται σε διάφορες εφαρμογές, οι οποίες περιλαμβάνουν μια ποικιλία βιομηχανιών και δραστηριοτήτων.
• Αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε αεροφωτογραφίες, αναζήτηση και διάσωση, επιτήρηση, παράδοση και δραστηριότητες αναψυχής, καθώς και ακροβατικά και αγώνες.
• Αυτά μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν στη γεωργία, στην επιθεώρηση υποδομών, στην περιβαλλοντική παρακολούθηση κ.λπ.
• Τα quadcopters χρησιμοποιούνται σε βιομηχανικές και εμπορικές εφαρμογές, οι οποίες περιλαμβάνουν: αεροφωτογραφία, βιντεοπαλία, γεωργία ακριβείας, ασφάλεια, επιτήρηση, υπηρεσίες παράδοσης, γεωργία ακριβείας, επιθεώρηση υποδομής, περιβαλλοντική παρακολούθηση κ.λπ.
• Αυτά χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές του δημόσιου τομέα όπως η δημόσια ασφάλεια, η αναζήτηση και η διάσωση, η επιβολή του νόμου, η διαχείριση καταστροφών κ.λπ.

Έτσι, αυτό είναι Μια επισκόπηση ενός quadcopter , λειτουργεί και οι εφαρμογές του. Πρόκειται για ένα ευπροσάρμοστο UAV (μη επανδρωμένο εναέριο όχημα) με διάφορες εφαρμογές όπως η βιντεοκασέτα, η ψυχαγωγική πτήση, η αεροφωτογραφία κλπ. Αυτά τα αεροσκάφη διαδραματίζουν βασικό ρόλο σε διαφορετικούς τομείς, όπως η τοποθέτηση, η αναζήτηση, οι εργασίες διάσωσης, η χαρτογράφηση κλπ. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς: Τι είναι ένα UAV;