Quadcopter: Komponen, Kerja, Jenis, Interfacing, Perbezaan & Aplikasinya

A Multirotor Drone adalah sejenis UAV dengan pelbagai rotor, seperti empat rotor, enam rotor, lapan rotor, atau lebih, berdasarkan reka bentuk dan penggunaannya. Tetapi rotor tambahan drone ini dapat meningkatkan kapasiti muatan, masa penerbangan, kestabilan, dan lain -lain. Ini adalah yang paling murah dan paling mudah pesawat , menyediakan kawalan tinggi ke atas pembingkaian dan kedudukan. Oleh itu, ini sesuai untuk pengawasan dan fotografi udara. Drone multirotor boleh didapati dalam pelbagai jenis, seperti trimotor, quadrotor, hexacopter, octocopter, dan drone multi-rotor sepaksi. Ini adalah jenis UAV yang paling biasa, dan setiap jenis drone berbeza dalam prestasi, reka bentuk, dan keupayaannya. Artikel ini menghuraikan salah satu jenis drone multirotor, seperti quadcopter, kerja, dan aplikasi.

Apa itu quadcopter?

Quadcopter adalah jenis UAV yang dikuasakan oleh empat rotor , di mana setiap pemutar mempunyai motor & kipas. Sebuah drone quadcopter menggunakan empat rotor untuk angkat & pendorong, jadi ia boleh melepaskan & menegak tanah dan hanyut di tempat. Oleh itu, kedua -dua rotor drone ini berputar mengikut arah jam, sedangkan dua rotor lain berputar berlawanan arah jam untuk membatalkan tork dan memberikan kawalan penerbangan yang berterusan. Ini boleh dikawal secara manual atau bebas, jadi ia adalah salah satu jenis drone yang paling popular kerana kesederhanaan, kestabilan, dan kebolehlaksanaannya.

Quadcopters dibezakan oleh reka bentuk empat rotor mereka untuk mengawal aerodinamik, mekanik, dan elektronik maju. Reka bentuk eksklusifnya menyediakan kebolehlaksanaan dan kestabilan unggul daripada helikopter tunggal rotor biasa.

Sejarah Quadcopter:

Quadcopter adalah sejenis drone multi-rotor yang telah berkembang secara meluas dari reka bentuk awalnya. Oleh itu, sejarah langkah demi langkah quadcopter dibincangkan di bawah.

• Jacques & Louis Bréguet pada tahun 1907 mengembangkan dan menguji Gyroplane No. 1. Ia adalah idea quadcopter awal, mencapai ketidakstabilan tetapi menghadapi ketidakstabilan berdasarkan sistem aeroangkasa silang.
• Etienne Oehmichen mencipta satu lagi quadcopter awal seperti Oehmichen pada tahun 1920, yang menunjukkan penerbangan & menetapkan rekod global.
• Di Tentera Laut A.S., 1930 bereksperimen dengan pesawat kawalan radio, yang membawa kepada pembangunan drone Curtiss N2C-2.
• Bell Boeing Quad Tiltrotor pada tahun 1990 menggabungkan kedua-dua reka bentuk sayap tetap & quadcopter untuk aplikasi pengangkutan ketenteraan.
• Amazon mencadangkan teknologi drone komersial pada tahun 2013 untuk sistem penghantaran
• Airbus membangunkan quadcopter berkuasa bateri pada tahun 2018 untuk teksi udara bandar untuk mensasarkan operasi autonomi pada satu ketika.
• Pada masa ini, pesawat ini digunakan secara meluas untuk tujuan yang berbeza seperti terbang rekreasi, fotografi udara, penghantaran, pengawasan, dll.

Komponen quadcopter

Quadcopter direka dengan beberapa kunci komponen , yang dijelaskan di bawah.

Bingkai

Bingkai quadcopter mempunyai lengan yang memegang motor, bateri, pengawal penerbangan, dll.

Motor

Quadcopter termasuk empat motor, yang digunakan untuk mengangkatnya. Tetapi terdapat pelbagai jenis motor yang terdapat di pasaran.

ESC

Sejak quadcopter motor Umumnya memerlukan bekalan 3 fasa 3, kita tidak boleh menggunakannya sebagai bekalan langsung. Oleh itu, kami memerlukan ESC untuk menukar isyarat pengawal dan menghantarnya ke motor untuk mengawal kelajuan mereka.

Kipas

Kipas adalah komponen penting dalam drone. Ini adalah bilah berputar yang berfungsi seperti sayap pada drone anda dan membuat aliran udara untuk mengangkat drone anda ke udara.

Pengawal penerbangan

Fungsi utama pengawal penerbangan adalah untuk mengarahkan RPM setiap motor sebagai tindak balas kepada input. Oleh itu, perintah perintis untuk copter quad membantu bergerak ke hadapan dan dimasukkan ke dalam pengawal penerbangan untuk memutuskan bagaimana untuk mengawal motor, akibatnya.

Pemancar & Penerima RC

Pemancar Radio & Penerima Kawalan elektrik , yang menghasilkan penghantaran data berguna melalui ruang atau atmosfera. Mereka menggunakan isyarat radio untuk menghantar arahan secara wayarles melalui frekuensi radio yang ditetapkan di atas penerima radio. Oleh itu, ia dihubungkan dengan pengawal penerbangan quadcopter, yang dikawal dari jauh.

Bateri

Quadcopter menggunakan sumber kuasa bateri untuk memandu semua sistem drone anda dengan membenarkannya terbang. Akhirnya, bateri polimer litium (LIPO) diperlukan untuk menguasai quadcopter, jadi masa penerbangan quadcopter terutamanya bergantung kepada kapasiti bateri. Pemilihan bateri terutamanya bergantung kepada saiz, voltan, penarafan C, kapasiti, dll.

Pelbagai

Pelbagai termasuk aksesori kecil seperti kabel pelompat yang berbeza dan penyambung peluru, yang menjadikan quadcopter anda sempurna dan lebih stabil.

Bagaimana quadcopter berfungsi?

Quadcopters boleh terbang dengan empat rotor, di mana masing -masing termasuk motor dan kipas untuk menghasilkan kawalan lif dan pergerakan di udara. Drone ini boleh mencapai penerbangan dengan mengubah kelajuan setiap pemutar, sehingga mempengaruhi jumlah lif & tujahan yang dihasilkan dengan membenarkan pergerakan terkawal ke semua arah.
Penerbangan quadcopter bergantung pada prinsip kawalan empat rotor & prasyarat. Oleh itu, inilah pecahan kerjanya.

• Sebaik sahaja semua empat rotor berputar maka mereka menghasilkan aliran udara ke bawah dan dorong ke atas. Apabila jumlah yang dihasilkan oleh rotor melebihi berat quad-copter maka ia dimatikan.
• Untuk melayang di tempat, pengawal penerbangan mengubah semua empat kelajuan rotor untuk menghasilkan tujahan yang cukup untuk mengimbangi graviti.
• Kelajuan empat rotor sama meningkat untuk menjana lebih banyak tujahan berbanding dengan berat badan. Jadi kelajuan akan dikurangkan menjadi turun.
• Rotor belakang berputar lebih mudah dan bergerak ke hadapan daripada rotor depan, dan memiringkan ke hadapan quadcopter menghasilkan tujahan. Kelajuan pergerakan mundur rotor depan dapat dicapai dengan meningkat.
• Rotor sebelah kanan drone ini berputar lebih cepat untuk bergerak ke kiri daripada rotor kiri, dan condongkan drone quadcopter ke kiri. Di sini, pergerakan sebelah kanan dapat dicapai dengan meningkatkan kelajuan pemutar kiri.
• Untuk memutar yaw mengikut arah jam, dua rotor yang berputar diagonal berputar lebih cepat, sedangkan dua rotor lain berputar lebih perlahan, sehingga menghasilkan daya berputar. Dengan membalikkan ini, putaran lawan arah jam dapat dicapai.
• Data sensor boleh dipantau secara berterusan oleh pengawal penerbangan. Oleh itu, ia membuat penyesuaian mikro untuk setiap kelajuan motor untuk memastikan kestabilan dan melaksanakan perintah juruterbang.

Jenis quadcopters

Terdapat pelbagai jenis quadcopters yang terdapat di pasaran berdasarkan bentuk bingkai & kegunaan yang dimaksudkan, yang dijelaskan di bawah.

X quadcopter atau konfigurasi x:

Jenis quadcopter ini mempunyai reka bentuk yang paling popular yang menyediakan keseimbangan kestabilan & kebolehlaksanaan yang baik. Ia digunakan dalam pelbagai aplikasi seperti videografi, perlumbaan, fotografi udara, terbang akrobatik, perlumbaan FPV,

H quadcopter atau konfigurasi H:

H quadcopter mempunyai bingkai berbentuk H, yang memberikan kestabilan yang lebih baik. Jadi drone ini boleh digunakan dalam fotografi udara, berdasarkan Devopedia.

+ Quadcopter atau + konfigurasi:

Quadcopter ini unggul dalam lorong penerbangan lurus, termasuk kedudukan kipas aerodinamik yang cekap, sering digunakan dalam terbang akrobatik. Ia digunakan dalam skim kawalan mudah aplikasi tertentu.

Konfigurasi Y4 Quadcopter atau Y4:

Drone ini sama dengan trikopter dengan tiga lengan, tetapi lengan belakangnya termasuk dua motor yang dipasang secara bersatu untuk kawalan yang lebih baik dan mengangkat kuasa.

Quadcopter A-tail atau V-ekor:

Drone ini serupa dengan Y4Quadcopter, kecuali dengan motor belakang yang terletak pada sudut dalam bentuk A atau V, yang memberikan lebih banyak kawalan yaw.

Quadcopter menggunakan Arduino

Pengawal penerbangan adalah otak quadcopter. Secara amnya, terdapat banyak pengawal penerbangan pra-flash yang juga terdapat di pasaran dengan kos yang kurang. Jadi pengawal penerbangan yang direka dengan Arduino untuk quadcopter ditunjukkan di bawah. Multiwii adalah perisian pengawal penerbangan yang terkenal yang digunakan untuk quadcopter DIY.

Oleh itu marilah kita merancang quadcopter dengan Arduino, seperti yang ditunjukkan di bawah. Ia bukan sahaja quadcopter tetapi juga mesin sumber terbuka. Komponen yang diperlukan untuk membuat quadcopter ini menggunakan Arduino termasuk: ESC, Bluetooth , MPU-6050, 330-ohm Resistor, Dipimpin penunjuk, penerima, Arduino Nano R3, dan menghubungkan wayar.

Sambungan:

Sambungan interfacing ini mengikuti sebagai;

• Sambungkan pin D3 Arduino Nano ke pin isyarat ESC 1.
• Sambungkan pin D9 Arduino Nano ke pin isyarat ESC 3.
• Sambungkan pin D10 Arduino Nano ke pin isyarat ESC 2.
• Sambungkan pin D11 Arduino Nano ke pin isyarat ESC 4.
• Sambungkan pin TX modul Bluetooth ke pin RX Arduino.
• Sambungkan pin Rx modul Bluetooth ke pin TX Arduino.
• Pin A4 Arduino disambungkan ke pin SDA MPU-6050.
• Pin A5 Arduino disambungkan ke pin SCL MPU-6050.
• Sambungkan satu terminal LED ke pin D8 Arduino dan terminal lain ke bekalan kuasa melalui perintang.
• Pin D2 Arduino disambungkan ke pin pendikit penerima.
• Sambungkan pin D4 Arduino ke pin penerima Eleron.
• Pin D5 Arduino disambungkan ke pin Ailerons penerima.
• Pin D6 Arduino disambungkan ke pin kemudi penerima.
• Pin D7 Arduino disambungkan ke pin AUX 1 penerima.

Bekerja

Sekarang sambungkan semua alasan dengan terminal tanah Arduino. Jadi ia termasuk semua alasan penerima, modul Bluetooth, alasan ESC & alasan MPU. Selepas itu, berikan sambungan sumber kuasa 5V dengan menyambungkan GND bateri ke GND semua komponen. Kawat warna merah disambungkan ke Arduino, 5V pin, modul Bluetooth, dan MPU.

Sekarang membekalkan lembaga dan Arduino sudah bersedia untuk menambah kod melalui komputer. Biasanya pengawal penerbangan Arduino berfungsi dengan beberapa pengaturcaraan komputer. Untuk itu, anda perlu memuat turun terlebih dahulu MultiWII 2.4, dan anda boleh memuat turun kod secara langsung.

Ia adalah perisian FC yang sangat popular yang digunakan untuk pelbagai rotor melalui komuniti yang besar. Kerana perisian ini menyokong pelbagai pelbagai pilihan dengan ciri-ciri unggul seperti kawalan Bluetooth dengan telefon pintar, barometer, paparan OLED, kedudukan GPS memegang & kembali ke rumah, magnetometer, jalur LED, dll.

Anda akan melihat bagaimana anda memindahkan pengawal penerbangan dengan serta -merta, nilai data pecutan & gyroscope boleh diperhatikan di skrin. Jadi orientasi FC dapat dilihat di bahagian bawah. Dalam antara muka ini, anda boleh menukar nilai PID isyarat dan menyesuaikan quadcopter anda untuk menyamai keutamaan peribadi anda. Dalam interfacing ini, mod penerbangan juga boleh diberikan kepada kedudukan suis tambahan tertentu. Sekarang, yang perlu anda lakukan ialah mencari kedudukan untuk pengawal penerbangan Arduino anda pada bingkai yang ditetapkan untuk memukul langit.

Arduino Quadcopter berfungsi dengan semua komponen yang diperlukan untuk mencipta tujahan dengan membenarkan penerbangan & kebolehlaksanaan. Oleh itu, mikrokontroler Arduino berfungsi sebagai pengawal penerbangan yang mendapat input dan menghantar isyarat ke ESC untuk mendapatkan pergerakan yang dikehendaki seperti naik, melayang, berpaling, dan jatuh.
Secara asasnya, Arduino Quadcopter menggabungkan perkakasan dengan perisian untuk membuat mesin terbang. Jadi ia melakukan pelbagai manuver bergantung kepada input pengguna & maklum balas.

Perbezaan b/w quadcopter vs drone

Perbezaan antara quadcopter dan drone termasuk yang berikut.

Kelebihan & Kekurangan

The Kelebihan Quadcopter termasuk yang berikut.

• Mereka mempunyai banyak faedah kerana reka bentuk & keupayaan mereka yang unik
• Quadcopters mempunyai prestasi yang stabil.
• Ini adalah serba boleh dan mudah digunakan.
• Mereka mempunyai kebolehlaksanaan dan kebolehcapaian.
• Mereka boleh melayang & mencapai penerbangan yang stabil.

The Kelemahan Quadcopter termasuk yang berikut.

• Ia mempunyai masa & kelajuan penerbangan yang terhad.
• Ini mempunyai reka bentuk yang kompleks dengan pelbagai bahagian yang terdedah kepada kerosakan.
• Mereka bergantung kepada motor elektrik kerana keperluan untuk perubahan pendikit tertentu, terutamanya untuk penstabilan.
• Ini kurang cekap berbanding dengan drone sayap tetap.
• Ini boleh dipengaruhi oleh keadaan cuaca.
• Pertimbangan Keselamatan:
• Quadcopters boleh menjadi tidak stabil kerana reka bentuk multi-rotor mereka, yang berpotensi membawa kepada kemalangan atau penerbangan yang tidak menentu.
• Kelajuan pemindahan datanya sangat perlahan.

Aplikasi

The Aplikasi Quadcopter termasuk yang berikut.

• Quadcopters digunakan dalam pelbagai aplikasi, termasuk merangkumi pelbagai industri & aktiviti.
• Ini boleh digunakan dalam fotografi udara, mencari dan menyelamat, pengawasan, penyampaian, dan aktiviti riadah, serta akrobatik dan perlumbaan.
• Ini juga boleh digunakan dalam pertanian, pemeriksaan infrastruktur, pemantauan alam sekitar, dll.
• Quadcopters digunakan dalam aplikasi perindustrian dan komersial, termasuk: fotografi udara, videografi, pertanian ketepatan, keselamatan, pengawasan, perkhidmatan penghantaran, pertanian ketepatan, pemeriksaan infrastruktur, pemantauan alam sekitar, dll.
• Ini digunakan dalam aplikasi sektor awam seperti Keselamatan Awam, Pencarian & Penyelamat, Penguatkuasaan Undang -Undang, Pengurusan Bencana, dll.

Oleh itu, ini Gambaran keseluruhan quadcopter , ia berfungsi, dan aplikasinya. Ia adalah UAV yang serba boleh (kenderaan udara tanpa pemandu) dengan pelbagai aplikasi seperti videografi, terbang rekreasi, fotografi udara, dan lain-lain. Drone ini memainkan peranan penting dalam bidang yang berbeza seperti meninjau, mencari, operasi menyelamat, pemetaan, dan sebagainya. Inilah soalan untuk anda: Apa itu UAV?