- Какво е quadrocopter?
- Как и защо той лети?
- Какво компонентите на и какви са те за?
Какво е quadrocopter
Quadrocopter - вид mnogovintovogo хеликоптер с четири ротори и безпилотни летателни апарати, контролирана от радио. Тя е подобна на хеликоптер на принципа на работа. Но тъй като на проектните характеристики, quadrocopter по-икономичен и много по-лесно да се произвеждат, особено малки размери. Поради високите устойчивост и летателни характеристики, те често се използват за такива задачи, като наблюдение на въздушното и въздушна фотография.
Размери quadrocopter могат да бъдат различни - от напасването на дланта на превозни средства с тегло няколко грама, до много сериозни машини, които могат да се вдигне във въздуха пътника.
Както летят quadrocopter
В конвенционален хеликоптер е основен ротор, чиято ротация осигурява подемната сила и малък ротор опашка за компенсиране на аеродинамичното въртящ момент чрез извършване остриета. Без него, хеликоптерът може да лети напред и ще се завърти толкова бързо, колкото главния винт, но в обратна посока.
За разлика от хеликоптер quadrocopter има четири винта работи едновременно за създаване на тяга нагоре. Всеки един от тези витла осигури една четвърт от необходимата лифт. Поради това е възможно да се използват по-малко мощни двигатели, които са много по-евтино. Посоката на движение се контролира чрез вариране на тягата на всеки от роторите.
quadrocopter винтове обикновено са разположени на квадрат. Две от двете страни на площада се върти по часовниковата стрелка, а другите две в обратната посока. Ако всички ротори превръщат в една и съща посока, самолетът ще се завърти по същия начин, както конвенционален хеликоптер без опашен.
За да се балансира въздуха и поддържа в хоризонтално положение, quadrocopter трябва постоянно да следите състоянието на нивото на жироскопите сензори и регулиране на скоростта на въртене на всеки от роторите. Обикновено това се прави автоматично от сложна система за контрол на базата на PID. Качеството на контрола на компютъра пропорционално-интегрален-диференциален е в основата на всеки дрон, осигурява му характеристики за стабилност и полетите.
Като птица, самолет или хеликоптер, quadrocopter има три допълнителни степени на свобода. Това е описано в XVIII век от Леонард Ойлер ъгли на наклон, ролка и стойност на отклонението (катран / ролка / рискаене), които определят всяко движение в триизмерното пространство.
Когато БЛА промяна ориентация по дължината на жироскопите осите показват ъгловото отклонение от първоначалното положение. Бордови компютър съхранява в оригиналната му позиция на въздухоплавателното средство и при използване на софтуер PID управление управлява мотора да се върне безпилотен самолет е в изходно положение на равновесие.
Ако quadrocopter балансирано, свободно можете да промените позицията си в пространството. Например, за да се създаде разтегателен ролка или стъпка на една от четирите ротори намалява, а обратното - увеличение от същия размер. Това води до устройството, за да се огъват.
На накланяне вектор ротор тяга има хоризонтални и вертикални компоненти. Това води до две неща:
- quadrocopter се движи в посока, обратна на хоризонталния компонент на тягата;
- защото вектора на тягата е разделена, неговата вертикална компонента става по-малък и машината започва да губи височина.
За да безпилотен самолет падна в руло или катран, е необходимо да се увеличи сцеплението на всеки ротор, за да се компенсира загубата. Промените във всяка от степените на свобода трябва да бъдат координирани, за да се движат в правилната посока.
Всичко това се прави автоматично от администратора на полет. Единственото нещо, което се изисква от пилота - за излъчване на екипа, в каква посока да се обърне и къде да отида. По-добри безпилотни самолети, с изключение на радио, оборудвани с GPS навигационна система и може да лети на автопилот.
Основната възли и компоненти quadrocopter
За да се разбере quadrocopter устройство, е необходимо да се справят с основните си съставни части и как те се отнасят един към друг и да работят заедно. Те са няколко:
- Frame (рамка) - носеща конструкция, която обединява всички останали компоненти. Тя е изработена така, че да се съчетаят механична якост, твърдост на огъване и тегло.
- Двигатели. Дизайнът на търтеите използва или конвенционален безчетков DC мотори колектор. Тяхната мисия - да се осигури необходимата тяга да се вдигне самолета.
- Електронни регулатори на скоростта (ESC) за контрол на въртене на двигателите, по един за всеки двигател ESC.
- Подпори - пластмаса или дървени витла, въртящи се вала на двигателя.
- Батерии - за quadrocopter на електроцентралата и електронно оборудване захранване.
- Полет контролер - на мозъци безпилотен самолет, който координира работата на всички компоненти и възли.
- радио оборудване приемник и предавател.
- Различни допълнителни компоненти, в зависимост от целта на самолет.
Рамката е рамкова конструкция, или скелет, която интегрира всички компоненти. Обикновено тази плоска плоча с различаващи странични греди. Рамката, обикновено изработен от въглеродни влакна, лист алуминий, дърво или пластмаса траен. Те имат висока устойчивост на удар и трябва минимум вибрацията настъпване.
Standard quadrocopter конструкция се състои от следните части:
- централна плоча, която поддържа електрониката;
- четири рамена, свързани с централната плоча, които се наричат стрелки.
Технологии и материали за производството на:
- смилане на лист от въглеродни влакна;
- щамповане или лазерно рязане на алуминий;
- производство на листови материали на базата на дървесина, като например шперплат или MDF;
- шприцоване на термопластичен материал;
- 3D-печат метод, като например PLA.
Carbon е най-популярният материал за производство чрез сила, висока стабилност и ниско тегло рамка. За обработката на листов материал се използва с фрези контролирани, предоставяща висока точност.
За по-големи модели използва алуминиев профил е относително ниско тегло и висока твърдост. Това е доста достъпни, но дуралуминий рамка лошо забавя вибрации двигателя, което е сериозен проблем за сензора за жироскоп.
Рамки от дървесни материали като шперплат или MDF, е лесно да се направи. Те абсорбират вибрациите по-добре от алуминий. За съжаление, дърво е много твърд материал и е лесно разбити по време на инциденти.
размер quadrocopter конструкция обикновено се означава като разстоянието между осите на двигателите разположени диагонално. Тази "междуосие" определя максималния размер на винтовете, които могат да бъдат инсталирани на безпилотен самолет. Трябва да остане достатъчно пространство между ротационното витлото и оборудване, така че те не си пречат взаимно. Пълното ръководство за избор на рамката за състезателна quadrocopter можете да намерите тук.
quadrocopter двигатели - постоянен ток електродвигатели. Те могат да бъдат два типа - конвенционален колектор и четки. Най-евтините търтеите използвани леки четка модели, които тежат по-малко, да работят при по-ниски мощности, и е много по-евтино. Те трябва да се сменя по-често, защото те имат по-кратък живот.
Моторът с безчетков е подобен на конвенционален DC мотор. Нейната вал също е завъртяна от взаимодействието на магнитите криволичещите и постоянни. Но този двигател не е четка върху вала, който превключите посоката на силата на бобините. Вместо това, има три намотки върху вътрешната въртяща се сърцевина, която е закрепена към основата.
Извън има няколко магнити, монтирани на цилиндъра, който е прикрепен към въртящия се вал. Така бобината е здраво прикрепен и проводници, свързани директно към тях, както и необходимостта за преместване schotkah не. Не загуба на енергия, както и с висока скорост се постига с по-малко консумация на енергия. Безчетков мотор е много по-ефективен и по-надеждни.
Разпродажба има много различни модели на електрически двигатели, които се различават по размер и потреблението на енергия, качество и стойност. При избора на подходящо име за вашата quadrocopter, човек трябва да се вземе предвид теглото, капацитет и размера на витлата използвани. За това как да избера най-подходящия двигател, може да се прочете тук.
витла
Въртяща винтове quadrocopter създават глад, без които няма полет. Те обикновено са изработени от устойчив пластмаса, понякога въглеродни влакна или дори от дърво.
Въпреки очевидната прилика, четирите винта quadrocopter всъщност по-различно. Ако се вгледате внимателно, посоката на остриетата на двамата сам е различен от останалите. Това се дължи на факта, че половината от роторите с безпилотни самолети винаги се върти в обратната посока.
Продажбите имат витла с различни диаметри и различни терени (катран). Когато изберете трябва да вземе предвид рамка размер quadrocopter и конкретен модел използва двигатели. За повече информация относно избора на витлото за състезания quadrocopter.
Electronic Speed Controller
Електронен скорост контролер ESC - устройство, което контролира скоростта на безчетков двигател quadrocopter въз основа на заповеди, получени от контролера на полет. На всеки двигател се използва в рамките на отделна регулатор. За конвенционалните колекторни двигатели се изисква ESC мат. За да ги управляват доста обичаен мощност транзистори, които се поставят директно в контролера.
Безчеткови мотори са многофазни, така че пряка DC захранване не е подходящ за тях. ESC единица непрекъснато генерира високочестотен сигнал с три различни, но контролирани фази да позволи въртене на вала. Най-важният фактор при избора на ESC е максималният ток на превключване.
полет контролер
Полет контролер (полет контролер) е quadrocopter мозъка. Той се състои, в най-простия вариант на микропроцесор (CPU) и електронен сензор на инертност, което също се нарича намаляване IMU (инерционна мерна единица).
IMU - електронен сензор, който измерва скоростта, посоката и ускорение quadrocopter на. Полученото от нея данни позволяват на управляваща електроника за изчисляване на команди за промяна на скоростта на моторни. Типичен IMU сензор типично включва жироскоп и акселерометър.
Акселерометърът измерва ускорението и посоката на гравитацията, за определяне на горната, долната и изкуствено ниво хоризонт. Тъй като акселерометъра е оборудван с триосно сензор, той помага да се определи ориентацията на безпилотен самолет спрямо земната повърхност.
Жироскопа измерва ъглова скорост, с която въртене около три оси. Както си спомняте, това е ъгълът на наклон, въртене и за стойност на отклонението (терен / ролка / отклонение от курса), както е описано по-рано в тази статия.
На продажба е на голям брой летателни equivalencies контролер за всички модели на безпилотни летателни апарати, с различни технически характеристики и възможности на фърмуера. Те са лесно достъпни и ценово от десет до няколко стотин долара. Но ако има желание и обичат да експериментират, можете да се опитате да създадете свой собствен, например, на Ардуино. Не е лесно, но много вълнуващо преживяване за настоящия бум.
Радиоуправление
Предаватели и приемници за радио, работещи в строго посветен на този диапазон. Тази популярна група на така наречените граждански 2.4GHz честота, която се използва за Bluetooth адаптери, WiFi мрежи в домашни микровълнови фурни. За него не се изисква да се получи специално разрешение. Поради ниска мощност предавател и специална кодиране, няколко радиоуправляеми системи 2.4 GHz могат да работят едновременно без да пречат един на друг.
батерия
Литий полимерни батерии са основният източник LiPo quadrocopter мощност. LiPo технология се използва поради висока енергийна плътност (капацитет на единица тегло) и голяма разряден ток. Всички LiPo батерия оценени за определено напрежение стойност, която зависи от броя на елементите, и скоростта на освобождаване капацитет.
За правилното функциониране на литиево-полимерната батерия се използват специални зарядни устройства, които се контролират по електронен път. Това се дължи на необходимостта от прецизен баланс на всяка батерия в комплект да има същото напрежение. Без добър баланс LiPo батерии не могат да издържат на високи натоварвания и колапс. Неправилно заредена батерия може да дори експлозия и пожар по време на полет.
FPV камера
FPV камера позволява на пилота quadrocopter използват специални очила (очила) и да гледате на полета на уреда в първо лице. На FPV безпилотни самолети често се инсталират само две камери - една за стрийминг в реално време, а другата за запис на рамки с качество HD.
Допълнителни компоненти за quadrocopter - на GPS-модул, ултразвукови сензори, барометри, стабилизирани суспензии за камери (кардан) и много други. Те могат да се подобри качеството на вашия безпилотен самолет, донесе повече възможности и да я направи по-съвършен. Когато планирате да ги използвате, трябва да се гарантира, че полет контролер поддържа всички допълнителен хардуер.
Този списък не е всичко, което може да се добави за подобряване на безпилотен самолет. Съвършенството, както знаем, няма ограничение.
заключение
Свързани статии