Quadcopter: componenten, werken, typen, interface, verschillen en de toepassingen ervan

A multirotor drone is een type UAV met verschillende rotors, zoals vier rotors, zes rotors, acht rotoren, of zelfs meer, op basis van hun ontwerp en gebruik. Maar de extra rotoren van deze drone kunnen de ladingcapaciteit, vliegtijd, stabiliteit, enz. Verhogen drones , het bieden van hoge controle over framing en positie. Deze zijn dus ideaal voor surveillance en luchtfotografie. Multirotor-drones zijn verkrijgbaar in verschillende typen, zoals trimotor, quadrotor, hexacopter, octocopter en coaxiale multi-rotor drones. Dit zijn de meest voorkomende UAV -typen en elk type drone verschilt in zijn prestaties, ontwerp en vaardigheid. Dit artikel gaat in op een van de soorten multirotor -drones, zoals de quadcopter, de werking en toepassingen.

Wat is een quadcopter?

Een quadcopter is een type UAV dat wordt aangedreven door vier rotoren , waarbij elke rotor een motor en een propeller heeft. Een quadcopter -drone maakt gebruik van vier rotoren voor lift en voortstuwing, zodat deze op zijn plaats kan opstijgen en verticaal op zijn plaats kan drijven. Dus de twee rotoren van deze drone draaien met de klok mee, terwijl de andere twee rotoren tegen de klok in draaien om het koppel te annuleren en constante vluchtregeling te geven. Dit kan handmatig of onafhankelijk worden gecontroleerd, dus het is een van de meest populaire soorten drones vanwege zijn eenvoud, stabiliteit en manoeuvreerbaarheid.

Quadcopters worden onderscheiden door hun vier-rotor-ontwerp om geavanceerde aerodynamica, mechanica en elektronica te regelen. Het exclusieve ontwerp biedt manoeuvreerbaarheid en superieure stabiliteit dan normale single-rotor helikopters.

Geschiedenis van quadcopter:

De quadcopter is een soort multi-rotor drone die uitgebreid is geëvolueerd van zijn vroege ontwerpen. Dus de stapsgewijze geschiedenis van de quadcopter wordt hieronder besproken.

• Jacques & Louis Bréguet in 1907 ontwikkeld en getest Gyroplane nr. 1. Het is een vroege quadcopter-idee, het bereiken van start maar geconfronteerd met instabiliteit op basis van cross-mes aerospace-systemen.
• Etienne Oehmichen creëerde een andere vroege quadcopter zoals Oehmichen in 1920, die vluchten en een wereldwijd record vestigen.
• In de Amerikaanse marine experimenteerde 1930 met radiogestuurde vliegtuigen, wat leidde tot de ontwikkeling van Curtiss N2C-2 drone.
• De Bell Boeing Quad Tiltrotor in 1990 combineerde zowel de fixed-wing als quadcopter-ontwerpen voor militaire transporttoepassingen.
• Amazon stelde in 2013 een commerciële drone -technologie voor voor een bezorgsysteem
• Airbus ontwikkelde in 2018 een batterij-aangedreven quadcopter voor stedelijke luchttaxi's om op een bepaald moment te streven naar autonome werking.
• Op dit moment worden deze drones op grote schaal gebruikt voor verschillende doeleinden, zoals recreatief vliegen, luchtfotografie, levering, surveillance, etc.

Componenten van een quadcopter

Een quadcopter is ontworpen met verschillende sleutel componenten , die hieronder worden uitgelegd.

Kader

Het quadcopter -frame heeft armen die motoren, batterijen, de vluchtcontroller, enz. Vasthouden, enz.

Motoren

De quadcopter bevat vier motoren, die worden gebruikt om hem op te tillen. Maar er zijn verschillende soorten motoren beschikbaar op de markt.

Esc

Sinds de quadcopter motoren Over het algemeen vereisen 3-fasen levering, we kunnen het niet als een directe voeding gebruiken. We hebben dus ESC nodig om de controller -signalen te wijzigen en naar de motoren te sturen om hun snelheid te regelen.

Propellers

Propellers zijn een belangrijk onderdeel van de drone. Dit zijn draaiende messen die werken als vleugels op je drone en de luchtstroom maken om je drone in de lucht te tillen.

Vliegcontroller

De hoofdfunctie van de vluchtcontroller is om het toerental van elke motor te sturen in reactie op invoer. Dus het pilootcommando voor de quad-copter helpt om vooruit te gaan en wordt in de vluchtcontroller ingevoerd om te beslissen hoe de motoren te controleren, dus.

RC -zender en ontvanger

Radio -zenders en ontvangersbesturing elektriciteit , wat resulteert in nuttige gegevensoverdracht door ruimte of de atmosfeer. Ze gebruiken radiosignalen om draadloos opdrachten te verzenden via een ingestelde radiofrequentie boven de radio -ontvanger. Het is dus verbonden met de vluchtcontroller van de quadcopter, die op afstand wordt bestuurd.

Batterij

Een quadcopter gebruikt een batterijstroombron om alle systemen van uw drone aan te sturen door deze te laten vliegen. Eindelijk is een lithiumpolymeer (lipo) batterij nodig om de quadcopter van stroom te voorzien, dus de vliegtijd van de quadcopter hangt voornamelijk af van de capaciteit van de batterij. De selectie van een batterij hangt voornamelijk af van de grootte, spanning, C -beoordeling, capaciteit, enz.

Gemengd

Diversen omvatten de kleine accessoires zoals verschillende jumperkabels en bullet -connectoren, die uw quadcopter perfect en stabieler maken.

Hoe werkt een quadcopter?

Quadcopters kunnen vliegen met vier rotoren, waarbij elk een motor en propeller omvat om lift- en bewegingsregeling in de lucht te produceren. Deze drones kunnen vluchten door de snelheid van elke rotor te wijzigen, waardoor de hoeveelheid gegenereerde lift en stuwkracht wordt beïnvloed door gecontroleerde beweging in alle richtingen toe te staan.
De vlucht van een quadcopter is gebaseerd op het stuwkracht- en precieze besturingsprincipe van de vier Rotors. Hier is dus een uitsplitsing van de werking ervan.

• Zodra alle vier de rotoren draaien, produceren ze de luchtstroom naar beneden en duwen ze omhoog. Wanneer het gegenereerde totaal door de rotoren het gewicht van de quad-copter overschrijdt, begint het.
• Om op zijn plaats te drijven, verandert de vluchtcontroller alle vier de snelheden van rotoren om voldoende stuwkracht te produceren om de zwaartekracht te compenseren.
• De snelheid van de vier rotoren is even verhoogd om meer stuwkracht te genereren in vergelijking met gewicht. Dus de snelheid zal worden verlaagd om af te dalen.
• De achterrotoren draaien gemakkelijker en bewegen naar voren dan de voorrotoren, en het kantelen van de quadcopter naar voren produceert stuwkracht. De snelheid van de achterwaartse beweging van de voorrotors kan worden bereikt door te stijgen.
• De rechterkantrotoren van deze drone draaien sneller om naar links te bewegen dan de linker rotoren en kantel de quadcopter -drone naar links. Hier kan de rechterbeweging worden bereikt door de linker rotorsnelheid te verhogen.
• Om de gier met de klok mee te roteren, roteren twee rotoren die diagonaal tegenovergestelde sneller draaien, terwijl de andere twee rotoren langzamer draaien, waardoor een roterende kracht ontstaat. Door dit om te keren, kan onder de klok in rotatie worden bereikt.
• De sensorgegevens kunnen voortdurend worden gecontroleerd door de vluchtcontroller. Dus het maakt micro-aanpassingen aan de snelheid van elke motor om de stabiliteit te behouden en de commando's van de piloot uit te voeren.

Soorten quadcopters

Er zijn verschillende soorten quadcopters beschikbaar op de markt op basis van hun vormen van frame en beoogde toepassingen, die hieronder worden uitgelegd.

X quadcopter of x-configuratie:

Dit type quadcopter heeft het meest populaire ontwerp dat een goede stabiliteitsbalans en manoeuvreerbaarheid biedt. Het wordt gebruikt in verschillende toepassingen zoals videografie, racen, luchtfotografie, acrobatisch vliegen, FPV -racen,

H quadcopter of H-configuratie:

H quadcopter heeft een H-vormig frame, dat een betere stabiliteit biedt. Dus deze drone kan worden gebruikt in luchtfotografie, gebaseerd op devopedia.

+ Quadcopter of + configuratie:

Deze quadcopter blinkt uit in rechte vliegstroken, inclusief aerodynamisch efficiënte propellerposities, die vaak worden gebruikt in acrobatisch vliegen. Het wordt gebruikt in eenvoudiger besturingsschema's van bepaalde toepassingen.

Y4 quadcopter of Y4 -configuratie:

Deze drone is vergelijkbaar met een tricopter met drie armen, maar de achterarm omvat twee motoren die coaxiaal zijn gemonteerd voor een betere giercontrole en en hefvermogen.

A-tail of v-tail quadcopter:

Deze drone is vergelijkbaar met Y4quadcopter, behalve met achtermotoren die zich onder een hoek in een A of V -vorm bevinden, die meer gierregeling biedt.

Quadcopter met behulp van Arduino

Een vluchtcontroller is de hersenen van de quadcopter. Over het algemeen zijn er ook veel vooraf geflitste vluchtcontrollers beschikbaar op de markt met minder kosten. Dus een vluchtcontroller die is ontworpen met Arduino voor een quadcopter wordt hieronder weergegeven. MultiWII is een beroemde software voor vluchtcontrollers die worden gebruikt voor doe -het -zelf -quadcopters.

Laten we dus een quadcopter ontwerpen met Arduino, zoals hieronder weergegeven. Het is niet alleen een quadcopter, maar ook een open-source machine. De vereiste componenten om deze quadcopter te maken met behulp van Arduino omvatten: ESC, Bluetooth , MPU-6050, 330-ohm weerstand, Geleid Indicator, ontvanger, Arduino Nano R3 en verbindingsdraden.

Verbindingen:

De verbindingen van deze interface volgen als;

• Sluit de D3 -pin van Arduino Nano aan op de ESC 1 -signaalpen.
• Sluit de D9 -pin van Arduino Nano aan op de ESC 3 -signaalpen.
• Sluit de D10 -pin van Arduino Nano aan op de ESC 2 -signaalpen.
• Sluit de D11 -pin van Arduino Nano aan op de ESC 4 -signaalpen.
• Sluit de TX -pin van de Bluetooth -module aan op de RX -pin van de Arduino.
• Sluit de RX -pin van de Bluetooth -module aan op de TX -pin van Arduino.
• De A4-pin van Arduino is verbonden met de SDA-pin van MPU-6050.
• De A5-pin van Arduino is verbonden met de SCL-pin van MPU-6050.
• Verbind een terminal van de LED met de D8 -pin van Arduino en de andere terminal met de voeding via een weerstand.
• De D2 -pin van Arduino is verbonden met de gaspen van de ontvanger.
• Sluit de D4 -pin van Arduino aan op de Pin van de ontvanger van de Eleron.
• De D5 -pin van Arduino is verbonden met de Ailerons -pin van de ontvanger.
• De D6 -pin van Arduino is verbonden met de roerpen van de ontvanger.
• De D7 -pin van Arduino is verbonden met de AUX 1 -pin van de ontvanger.

Werk

Verbind nu alle gronden met de grondaansluitingen van Arduino. Het bevat dus alle ontvangergronden, de Bluetooth -module, ESC Grounds & MPU -gronden. Geef daarna een 5V -stroombronverbinding door de batterij van de batterij te verbinden met de GND van alle componenten. De rode kleurendraad is verbonden met de Arduino, 5V -pin, Bluetooth -module en MPU.

Leveren nu het bord en Arduino is klaar om code toe te voegen via een computer. Normaal werkt Arduino Flight Controller met wat computerprogrammering. Daarvoor moet u eerst de MultiWII 2.4 downloaden en u kunt de code rechtstreeks downloaden.

Het is een zeer populaire FC-software die wordt gebruikt voor multi-rotors via een grote gemeenschap. Omdat deze software een verscheidenheid aan multi-copters ondersteunt met superieure functies zoals Bluetooth-besturingselement met uw smartphone, barometer, OLED-display, GPS-positie-houd en terugkeer naar huis, magnetometer, LED-strips, enz.

U zult merken hoe u de vluchtcontroller onmiddellijk verplaatst, de gegevenswaarden van de versnellingsmeter en gyroscoop kunnen op het scherm worden opgemerkt. Dus de FC -oriëntatie is onderaan te zien. In deze interface kunt u de PID -waarden van de signaal wijzigen en uw quadcopter aanpassen aan uw persoonlijke voorkeuren. In deze interface kunnen vluchtmodi ook worden toegewezen aan bepaalde hulpschakelaarposities. Nu hoeft u alleen maar een positie te vinden voor uw Arduino -vluchtcontroller op het frame die is ingesteld om de lucht te raken.

Arduino Quadcopter werkt met alle vereiste componenten om stuwkracht te creëren door vlucht- en manoeuvreerbaarheid mogelijk te maken. Dus Arduino Microcontroller werkt als een vluchtcontroller die invoer krijgt en signalen naar de ESC's stuurt om gewenste bewegingen te krijgen, zoals stijgen, zweven, draaien en vallen.
Fundamenteel combineert de Arduino Quadcopter hardware met software om een ​​vliegende machine te maken. Het voert dus verschillende manoeuvres uit, afhankelijk van gebruikersinvoer en feedback.

Verschil b/w quadcopter versus drone

Het verschil tussen een quadcopter en een drone omvat het volgende.

Voordelen en nadelen

De Quadcopter voordelen Neem het volgende op.

• Ze hebben veel voordelen vanwege hun unieke ontwerp en mogelijkheden
• Quadcopters hebben stabiele prestaties.
• Deze zijn veelzijdig en eenvoudig te gebruiken.
• Ze hebben manoeuvreerbaarheid en toegankelijkheid.
• Ze kunnen zweven en stabiele vluchten bereiken.

De De nadelen van Quadcopter Neem het volgende op.

• Het heeft beperkte vliegtijd en snelheid.
• Deze hebben een complex ontwerp met verschillende onderdelen die kwetsbaar zijn voor schade.
• Ze zijn afhankelijk van elektrische motoren vanwege de noodzaak van bepaalde gasveranderingen, voornamelijk voor stabilisatie.
• Deze zijn minder efficiënt in vergelijking met drones met vaste vleugels.
• Deze kunnen worden beïnvloed door weersomstandigheden.
• Veiligheidsoverwegingen:
• Quadcopters kunnen onstabiel worden vanwege hun multi-rotor-ontwerp, wat mogelijk kan leiden tot crashes of onregelmatige vlucht.
• De gegevensoverdrachtsnelheid is erg traag.

Toepassingen

De Quadcopter -toepassingen Neem het volgende op.

• Quadcopters worden gebruikt in diverse toepassingen, waaronder een verscheidenheid aan industrieën en activiteiten.
• Deze kunnen worden gebruikt in luchtfotografie, zoek- en redding, surveillance, levering en vrijetijdsactiviteiten, evenals acrobatiek en racen.
• Deze kunnen ook worden gebruikt in de landbouw, infrastructuurinspectie, milieumonitoring, enz.
• Quadcopters worden gebruikt in industriële en commerciële toepassingen, waaronder: luchtfotografie, videografie, precisie -landbouw, beveiliging, surveillance, bezorgdiensten, precisie -landbouw, infrastructuurinspectie, milieumonitoring, etc.
• Deze worden gebruikt in toepassingen in de publieke sector, zoals openbare veiligheid, zoek- en redding, wetshandhaving, rampenbeheer, enz.

Dit is dus Een overzicht van een quadcopter , het werkt en zijn toepassingen. Het is een veelzijdige UAV (Unmanned Aerial Vehicle) met verschillende applicaties zoals videografie, recreatief vliegen, luchtfotografie, enz. Deze drones spelen een sleutelrol op verschillende gebieden zoals onderzoek, zoeken, reddingsactiviteiten, mapping, enz. Dus, quadcopters vertegenwoordigen een belangrijke vooruitgang binnen drone-technologie, die een blend van versatiliteit, agility & betaalbaarheid, agility & betaalbaarheid die een kosteneffectieve tool biedt. Hier is een vraag voor u: wat is een UAV?