Quadcopter: komponenter, arbejde, typer, grænseflade, forskelle og dens applikationer

EN Multirotor drone er en type UAV med forskellige rotorer, som fire rotorer, seks rotorer, otte rotorer eller endnu mere, baseret på deres design og anvendelse. Men denne drones ekstra rotorer kan øge nyttelastkapaciteten, flyvetid, stabilitet osv. Dette er den billigste og nemmeste droner , der giver høj kontrol over indramning og position. Således er disse ideelle til overvågning og luftfotografering. Multirotordroner fås i forskellige typer, såsom trimotor, quadrotor, hexacopter, octocopter og koaksial multi-rotor droner. Dette er de mest almindelige UAV -typer, og hver type drone adskiller sig i dens ydeevne, design og evne. Denne artikel uddyber en af ​​de typer multirotordroner, som quadcopter, dens fungerende og applikationer.

Hvad er en quadcopter?

En quadcopter er en type UAV, der er drevet af fire Rotorer , hvor hver rotor har en motor og en propell. En quadcopter -drone bruger fire rotorer til løft og fremdrift, så det kan tage af sted og lodret land og drive på plads. Så de to rotorer af denne drone spin med uret, mens de to andre rotorer spin mod uret for at annullere drejningsmomentet og give konstant flykontrol. Dette kan kontrolleres manuelt eller uafhængigt, så det er en af ​​de mest populære typer droner på grund af dens enkelhed, stabilitet og manøvrerbarhed.

Quadcopters differentieres af deres fire-rotor design for at kontrollere avanceret aerodynamik, mekanik og elektronik. Dets eksklusive design giver manøvrerbarhed og overlegen stabilitet end sædvanlige enkelt-rotor helikoptere.

Quadcopter History:

Quadcopter er en type multi-rotor drone, der har udviklet sig meget fra dets tidlige design. Så den trin-for-trin-historie for quadcopteren diskuteres nedenfor.

• Jacques & Louis Bréguet i 1907 udviklede og testede gyroplane nr. 1. det er en tidlig quadcopter-idé, der opnår start, men står over for ustabilitet baseret på krydsblade rumfartssystemer.
• Etienne Oehmichen skabte en anden tidlig quadcopter som Oehmichen i 1920, som demonstrerer Flight & Indstilling af en global rekord.
• I den amerikanske flåde eksperimenterede 1930 med radiokontrollerede fly, hvilket førte til Curtiss N2C-2-droneudviklingen.
• Bell Boeing Quad Tiltrotor i 1990 kombinerede både de faste Wing & Quadcopter-design til militære transportapplikationer.
• Amazon foreslog en kommerciel droneteknologi i 2013 til et leveringssystem
• Airbus udviklede en batteridrevet quadcopter i 2018 til urban lufttaxier til at sigte mod autonom drift på et tidspunkt.
• På nuværende tidspunkt bruges disse droner vidt til forskellige formål som rekreative flyvning, luftfotografering, levering, overvågning osv.

Komponenter i en quadcopter

En quadcopter er designet med flere nøgle komponenter , som forklares nedenfor.

Ramme

Quadcopter -rammen har arme, der holder motorer, batterier, flyvekontrollen osv.

Motorer

Quadcopter inkluderer fire motorer, der bruges til at løfte den op. Men der er forskellige slags motorer tilgængelige på markedet.

Esc

Siden quadcopteren Motorer Generelt kræver 3 3-faseforsyning, vi kan ikke bruge det som en direkte forsyning. Så vi kræver, at ESC ændrer controllersignaler og sender dem til motorerne for at kontrollere deres hastighed.

Propeller

Propeller er en betydelig komponent i dronen. Dette er spinende klinger, der fungerer som vinger på din drone og skaber luftstrømmen for at løfte din drone i luften.

Flight Controller

Hovedfunktionen for flyvekontrollen er at dirigere hver motors omdrejningstal som svar på input. Så pilotkommandoen til Quad-Copter hjælper med at komme videre og føres ind i flyvekontrollen for at beslutte, hvordan man kontrollerer motorerne, følgelig.

RC -sender & modtager

Radiosendere og modtagere kontrol elektricitet , hvilket resulterer i nyttig datatransmission gennem rummet eller atmosfæren. De bruger radiosignaler til trådløst at sende kommandoer gennem en indstillet radiofrekvens over radiomodtageren. Så det er forbundet til Quadcopter's Flight Controller, der er fjernt kontrolleret.

Batteri

En quadcopter bruger en batterikraftkilde til at drive alle systemer i din drone ved at lade den flyve. Endelig er der behov for et lithiumpolymer (Lipo) -batteri for at drive quadcopteren, så quadcopterens flyvetid afhænger hovedsageligt af batteriets kapacitet. Valget af et batteri afhænger hovedsageligt af dens størrelse, spænding, C -vurdering, kapacitet osv.

Diverse

Diverse inkluderer det lille tilbehør som forskellige jumperkabler og kugleforbindelser, hvilket gør din quadcopter perfekt og mere stabil.

Hvordan fungerer en quadcopter?

Quadcopters kan flyve med fire rotorer, hvor hver inkluderer en motor og propel til at producere løft og bevægelseskontrol i luften. Disse droner kan opnå flyvning ved at ændre hver rotors hastighed og således påvirke mængden af ​​genereret løft og skub ved at tillade kontrolleret bevægelse i alle retninger.
En quadcopters fly er afhængig af de fire rotorers tryk- og præcise kontrolprincip. Her er her en sammenbrud af dets arbejde.

• Når alle fire rotorer drejer, producerer de luftstrømmen nedad og skubber opad. Hver gang det genererede samlede af rotorerne overstiger vægten af ​​quad-copteren, starter den.
• For at køre på plads ændrer flyvekontrollen alle fire rotors hastigheder til at producere lige tilstrækkelig drivkraft til at udligne tyngdekraften.
• De fire rotorens hastighed øges lige så for at generere mere tryk sammenlignet med vægt. Så hastigheden reduceres for at falde ned.
• De bageste rotorer drejer lettere og bevæger sig fremad end de forreste rotorer, og vipper quadcopter -spidsen producerer tryk. Hastigheden af ​​de forreste rotorers bagudbevægelse kan opnås ved at stige.
• Højre siderotorer af denne drone spin hurtigere for at bevæge sig til venstre end venstre rotorer og vippe quadcopter -dronen til venstre. Her kan man opnå højre side ved at hæve den venstre rotorhastighed.
• For at rotere gaben med uret, roterer to rotorer, der er diagonalt overfor, hurtigere, mens de to andre rotorer spin langsommere, hvilket skaber en roterende kraft. Ved at vende dette kan rotation mod uret opnås.
• Sensordataene kan overvåges konstant af flyvekontrollen. Så det gør mikrojusteringer til hver motors hastighed for at holde stabiliteten og udføre pilotens kommandoer.

Typer af quadcopters

Der er forskellige typer quadcopters tilgængelige på markedet baseret på deres former for ramme og tilsigtede anvendelser, som er forklaret nedenfor.

X quadcopter eller x-konfiguration:

Denne type quadcopter har det mest populære design, der giver en god stabilitetsbalance og manøvrerbarhed. Det bruges i forskellige applikationer som videografi, racing, luftfotografering, akrobatisk flyvning, FPV -racing,

H quadcopter eller h-konfiguration:

H quadcopter har en H-formet ramme, der giver bedre stabilitet. Så denne drone kan bruges i luftfotografering baseret på Devopedia.

+ Quadcopter eller + konfiguration:

Denne quadcopter udmærker sig inden for lige flydanser, inklusive aerodynamisk effektive propelpositioner, der ofte bruges inden for akrobatisk flyvning. Det bruges i enklere kontrolordninger med visse applikationer.

Y4 quadcopter eller Y4 -konfiguration:

Denne drone ligner en tricopter med tre arme, men dens bageste arm inkluderer to motorer, der er monteret koaksialt for bedre gabstyring & og løftekraft.

A-tail eller v-tail quadcopter:

Denne drone ligner Y4QuadCopter, undtagen med bagmotorer placeret i en vinkel i en A- eller V -form, der giver mere gabstyring.

Quadcopter ved hjælp af Arduino

En flyvekontrol er hjernen til quadcopteren. Generelt er der mange før-flashede flyvekontrollører, der også er tilgængelige på markedet med mindre omkostninger. Så en flyvekontrol designet med Arduino til en quadcopter er vist nedenfor. MultiWII er en berømt flykontrolsoftware, der bruges til DIY -quadcopters.

Så lad os designe en quadcopter med Arduino, som vist nedenfor. Det er ikke kun en quadcopter, men også en open source-maskine. De krævede komponenter til at fremstille denne quadcopter ved hjælp af Arduino inkluderer: ESC, Bluetooth , MPU-6050, 330-OHM Modstand, Ledet indikator, modtager, Arduino Nano R3 og tilslutning af ledninger.

Forbindelser:

Forbindelserne til denne grænseflade følger som;

• Tilslut D3 -pinen af ​​Arduino Nano til ESC 1 -signalstiften.
• Tilslut D9 -pinen af ​​Arduino Nano til ESC 3 -signalstiften.
• Tilslut D10 -pinen i Arduino Nano til ESC 2 -signalstiften.
• Tilslut D11 -pinen af ​​Arduino Nano til ESC 4 -signalstiften.
• Tilslut TX -pinen på Bluetooth -modulet til Rx -pinen på Arduino.
• Tilslut RX -stiften på Bluetooth -modulet til TX -pinen i Arduino.
• Arduinos A4-pin er tilsluttet SDA-pin på MPU-6050.
• Arduinos A5-pin er tilsluttet SCL-pin på MPU-6050.
• Tilslut den ene terminal af LED til D8 -pinen i Arduino og den anden terminal til strømforsyningen gennem en modstand.
• Arduinos D2 -pin er forbundet til modtagerens gashåndtag.
• Tilslut d4 -pinen på Arduino til elerons pin på modtageren.
• Arduinos D5 -pin er forbundet til modtagerens ailerons pin.
• Arduinos D6 -pin er forbundet til modtagerens rorstift.
• Arduinos D7 -pin er forbundet til modtagerens Aux 1 -pin.

Arbejder

Tilslut nu alle grunde med jordterminalerne i Arduino. Så det inkluderer alle modtagerpladser, Bluetooth -modulet, ESC -grundene og MPU -grundene. Derefter skal du give en 5V strømkildeforbindelse ved at tilslutte batteriets GND til GND for alle komponenter. Den røde farvetråd er forbundet til Arduino, 5V PIN, Bluetooth -modulet og MPU.

Lever nu bestyrelsen, og Arduino er klar til at tilføje kode via en computer. Normalt samarbejder Arduino Flight Controller med en vis computerprogrammering. Til det skal du først downloade MultiWII 2.4, og du kan downloade koden direkte.

Det er en meget populær FC-software, der bruges til multi-rotors gennem et stort samfund. Fordi denne software understøtter en række multikoptere med overlegne funktioner som Bluetooth-kontrol med din smartphone, barometer, OLED-display, GPS-position hold & vender tilbage til hjemmet, magnetometer, LED-strimler osv.

Du vil bemærke, hvordan du flytter flyvekontrollen med det samme, accelerometeret og gyroskopdataværdierne kan bemærkes på skærmen. Så FC -orienteringen kan ses i bunden. I denne grænseflade kan du ændre signal PID -værdier og justere din quadcopter for at svare til dine personlige præferencer. I denne grænseflade kan flydetilstande også tildeles visse hjælpestillingspositioner. Nu skal du bare finde en position til din Arduino -flyvekontrol på den ramme, der er indstillet til at ramme himlen.

Arduino Quadcopter arbejder med alle de krævede komponenter for at skabe tryk ved at give mulighed for fly- og manøvrerbarhed. Så Arduino Microcontroller fungerer som en flykontroller, der får input og sender signaler til ESC'erne for at få ønskede bevægelser som stigende, svæve, dreje og falde.
Grundlæggende fusionerer Arduino Quadcopter hardware med software til at lave en flyvende maskine. Så det udfører en række manøvrer afhængigt af brugerinput & feedback.

Forskel b/w quadcopter vs drone

Forskellen mellem en quadcopter og en drone inkluderer følgende.

Fordele og ulemper

De Quadcopter fordele Medtag følgende.

• De har mange fordele på grund af deres unikke design og kapaciteter
• Quadcopters har stabil ydeevne.
• Disse er alsidige og enkle at bruge.
• De har manøvrerbarhed og tilgængelighed.
• De kan svæve og opnå stabile flyvninger.

De Quadcopters ulemper Medtag følgende.

• Det har begrænset flyvetid og hastighed.
• Disse har et komplekst design med forskellige dele sårbare over for skader.
• De er afhængige af elektriske motorer på grund af behovet for særlige gashåndteringsændringer, hovedsageligt til stabilisering.
• Disse er mindre effektive sammenlignet med faste vingerdroner.
• Disse kan påvirkes af vejrforholdene.
• Sikkerhedshensyn:
• Quadcopters kan blive ustabile på grund af deres multi-rotor-design, som potentielt kan føre til styrt eller uberegnelig flyvning.
• Dens dataoverførselshastighed er meget langsom.

Applikationer

De Quadcopter -applikationer Medtag følgende.

• Quadcopters bruges i forskellige applikationer, der inkluderer at spænde over en række industrier og aktiviteter.
• Disse kan bruges i luftfotografering, søgning og redning, overvågning, levering og fritidsaktiviteter samt akrobatik og racing.
• Disse kan også bruges i landbrug, infrastrukturinspektion, miljøovervågning osv.
• Quadcopters bruges i industrielle og kommercielle applikationer, der inkluderer: luftfotografering, videografi, præcisionslandbrug, sikkerhed, overvågning, leveringstjenester, præcisionslandbrug, infrastrukturinspektion, miljøovervågning osv.
• Disse bruges i applikationer i den offentlige sektor som offentlig sikkerhed, søgning og redning, retshåndhævelse, katastrofestyring osv.

Således er dette en oversigt over en quadcopter , det fungerer, og dets applikationer. Det er et alsidigt UAV (ubemandet luftkøretøj) med forskellige applikationer som videografi, rekreativt flyvning, luftfotografering osv. Disse droner spiller en nøglerolle inden for forskellige områder som undersøgelse, søgning, redningsoperationer, kortlægning osv. Så quadcopters repræsenterer et vigtigt fremskridt inden for drone-teknologi, der tilbyder en blanding af alsidighed, agilitet og til rådighed, der gør dem til et omkostningseffektivt værktøj til at brede et beløb til en rækkeafdel af en rækkeafdelinger. Her er et spørgsmål til dig: Hvad er en UAV?