Quadcopter: komponenter, arbete, typer, gränssnitt, skillnader och dess applikationer

En multirotordrone är en typ av UAV med olika rotorer, som fyra rotorer, sex rotorer, åtta rotorer eller ännu mer, baserat på deras design och användning. Men denna drones extra rotorer kan öka nyttolastkapaciteten, flygtiden, stabiliteten osv. Dessa är de billigaste och enklaste drönare , vilket ger hög kontroll över inramning och position. Således är dessa idealiska för övervakning och flygfotografering. Multirotordrönare finns i olika typer, som trimotor, kvadrotor, hexacopter, oktokopter och koaxiella multirotordrönare. Dessa är de vanligaste UAV -typerna, och varje typ av drone skiljer sig åt i dess prestanda, design och förmåga. Den här artikeln utarbetar en av de typer av multirotordrönare, som quadcopter, dess fungerande och applikationer.

Vad är en quadcopter?

En quadcopter är en typ av UAV som drivs av fyra rotorer , där varje rotor har en motor och en propell. En quadcopter -drone använder fyra rotorer för lyft & framdrivning, så att den kan ta av och vertikalt landa och driva på plats. Så de två rotorerna i denna drone snurrar medurs, medan de andra två rotorerna snurrar moturs för att avbryta vridmomentet och ge konstant flygkontroll. Detta kan kontrolleras manuellt eller självständigt, så det är en av de mest populära typerna av drönare på grund av dess enkelhet, stabilitet och manövrerbarhet.

Quadcopters är differentierade av deras fyrrotordesign för att kontrollera avancerad aerodynamik, mekanik och elektronik. Dess exklusiva design ger manövrerbarhet och överlägsen stabilitet än vanliga en-rotorhelikoptrar.

Quadcopter History:

Quadcopter är en typ av multirotor drönare som har utvecklats i stor utsträckning från dess tidiga mönster. Så steg-för-steg-historien för quadcopter diskuteras nedan.

• Jacques & Louis Bréguet 1907 utvecklade och testade gyroplan nr.
• Etienne Oehmichen skapade ytterligare en tidig quadcopter som Oehmichen 1920, som visar flygning och sätter en global rekord.
• I den amerikanska marinen experimenterade 1930 med radiokontrollerade flygplan, vilket ledde till Curtiss N2C-2-drone-utvecklingen.
• Bell Boeing Quad Tiltrotor 1990 kombinerade både fasta ving- och quadcopter-designen för militära transportapplikationer.
• Amazon föreslog en kommersiell drone -teknik 2013 för ett leveranssystem
• Airbus utvecklade en batteridriven quadcopter 2018 för att urbana lufttaxier skulle sträva efter autonom drift vid någon tidpunkt.
• För närvarande används dessa drönare i stor utsträckning för olika ändamål som fritidsflygning, flygfotografering, leverans, övervakning etc.

Komponenter i en quadcopter

En quadcopter är designad med flera nyckel komponenter , som förklaras nedan.

Ram

Quadcopter -ramen har armar som håller motorer, batterier, flygkontrollen etc.

Motorer

Quadcopter innehåller fyra motorer som används för att lyfta upp den. Men det finns olika typer av motorer tillgängliga på marknaden.

Esp

Sedan quadcopter motorer I allmänhet kräver 3 3-fasförsörjning, vi kan inte använda det som en direktförsörjning. Så vi kräver ESC för att ändra styrsignalerna och skicka dem till motorerna för att kontrollera deras hastighet.

Propeller

Propeller är en viktig del av drönaren. Dessa är snurrande blad som fungerar som vingar på din drönare och skapar luftflödet för att lyfta din drönare i luften.

Flygkontroll

Flygkontrollens huvudfunktion är att styra varje motors varvtal som svar på ingång. Så pilotkommandot för fyrkopteret hjälper till att gå vidare och matas in i flygkontrollen för att bestämma hur man ska kontrollera motorerna, följaktligen.

RC -sändare och mottagare

Radiosändare och mottagare kontroll elektricitet , vilket resulterar i användbar dataöverföring genom rymden eller atmosfären. De använder radiosignaler för att trådlöst skicka kommandon via en uppsättning radiofrekvens ovanför radiomottagaren. Så den är ansluten till Quadcopter's Flight Controller, som är fjärrstyrd.

Batteri

En quadcopter använder en batterikraft för att driva alla system i din drönare genom att låta den flyga. Till sist behövs ett litiumpolymerbatteri (LIPO) för att driva quadcopter, så quadcopters flygtid beror främst på batteriets kapacitet. Valet av ett batteri beror främst på dess storlek, spänning, C -klassificering, kapacitet etc.

Diverse

Diverse inkluderar de små tillbehören som olika bygelkablar och kulanslutningar, som gör din quadcopter perfekt och mer stabil.

Hur fungerar en quadcopter?

Quadcopters kan flyga med fyra rotorer, där var och en inkluderar en motor och propell för att producera lyft- och rörelsekontroll i luften. Dessa drönare kan uppnå flygning genom att ändra varje rotors hastighet och därmed påverka mängden genererad lyft och tryck genom att tillåta kontrollerad rörelse i alla riktningar.
En quadcopter -flyg förlitar sig på de fyra rotors drivkraften och exakta kontrollprincipen. Således är här en uppdelning av dess arbete.

• När alla fyra rotorerna snurrar så producerar de luftflödet nedåt och kastas uppåt. När den genererade totala av rotorerna överstiger fyrkopterets vikt tar den av.
• För att driva på plats ändrar flygkontrollen alla fyra rotors hastigheter för att producera bara tillräckligt med drivkraft för att kompensera tyngdkraften.
• De fyra rotors hastigheten ökas lika för att generera mer tryck jämfört med vikt. Så hastigheten kommer att reduceras för att gå ner.
• De bakre rotorerna snurrar lättare och rör sig framåt än de främre rotorerna, och lutning av quadcopter framåt ger tryck. Hastigheten på de främre rotors bakåtrörelsen kan uppnås genom att öka.
• De högra sidrotorerna på denna drönare snurrar snabbare för att röra sig vänster än vänster rotorer och luta quadcopter -drönaren till vänster. Här kan högerrörelse uppnås genom att höja den vänstra rotorhastigheten.
• För att rotera yaw -medsols roterar två rotorer som är diagonalt motsatta snabbare, medan de andra två rotorerna snurrar långsammare, vilket skapar en roterande kraft. Genom att vända detta kan moturs rotation uppnås.
• Sensordata kan ständigt övervakas av flygkontrollen. Så det gör mikrojusteringar till varje motors hastighet för att hålla stabiliteten och utföra pilotens kommandon.

Typer av quadcopters

Det finns olika typer av quadcoptrar tillgängliga på marknaden baserat på deras former av ram och avsedda användningsområden, som förklaras nedan.

X quadcopter eller X-Configuration:

Denna typ av quadcopter har den mest populära designen som ger en bra stabilitetsbalans och manövrerbarhet. Det används i en mängd olika applikationer som videografi, racing, flygfotografering, akrobatisk flygning, FPV -racing,

H quadcopter eller H-konfiguration:

H quadcopter har en H-formad ram, vilket ger bättre stabilitet. Så denna drone kan användas i flygfotografering, baserad på Devopedia.

+ Quadcopter eller + konfiguration:

Denna quadcopter utmärker sig inom raka flygfält, inklusive aerodynamiskt effektiva propellerpositioner, som ofta används inom akrobatisk flygning. Det används i enklare kontrollscheman för vissa applikationer.

Y4 quadcopter eller Y4 -konfiguration:

Denna drone liknar en trikopter med tre armar, men dess bakre arm innehåller två motorer som är monterade koaxiellt för bättre gäskkontroll och lyftkraft.

A-tail eller V-svans quadcopter:

Denna drone liknar Y4Quadcopter, utom med bakre motorer belägna i en vinkel i A- eller V -form, vilket ger mer yaw -kontroll.

Quadcopter med Arduino

En flygkontroll är hjärnan på quadcopter. I allmänhet finns det många förflaskade flygkontroller som också finns på marknaden med mindre kostnader. Så en flygkontroll utformad med Arduino för en quadcopter visas nedan. Multiwii är en berömd flygkontrollprogramvara som används för DIY Quadcopters.

Så låt oss designa en quadcopter med Arduino, som visas nedan. Det är inte bara en quadcopter utan också en öppen källkodsmaskin. De nödvändiga komponenterna för att göra denna quadcopter med Arduino inkluderar: ESC, Bluetooth , MPU-6050, 330-ohm motstånd, LED indikator, mottagare, Arduino nano R3 och anslutning av ledningar.

Anslutningar:

Anslutningarna i detta gränssnitt följer som;

• Anslut D3 -stiftet av Arduino Nano till ESC 1 -signalstiftet.
• Anslut D9 -stiftet av Arduino Nano till ESC 3 -signalstiftet.
• Anslut D10 -stiftet av Arduino Nano till ESC 2 -signalstiftet.
• Anslut D11 -stiftet av Arduino Nano till ESC 4 -signalstiftet.
• Anslut TX -stiftet på Bluetooth -modulen till RX -stiftet på Arduino.
• Anslut RX -stiftet för Bluetooth -modulen till TX -stiftet av Arduino.
• Arduinos A4-stift är ansluten till SDA-stiftet för MPU-6050.
• Arduinos A5-stift är ansluten till SCL-stiftet för MPU-6050.
• Anslut en terminal på lysdioden till D8 -stiftet av Arduino och den andra terminalen till strömförsörjningen genom ett motstånd.
• Arduinos D2 -stift är ansluten till mottagarens gaspin.
• Anslut D4 -stiftet av Arduino till Elerons stift av mottagaren.
• Arduinos D5 -stift är ansluten till mottagarens ailerons stift.
• Arduinos D6 -stift är ansluten till mottagarens roderstift.
• Arduinos D7 -stift är ansluten till AUX 1 -stiftet på mottagaren.

Arbetssätt

Anslut nu alla grunder med markterminalerna i Arduino. Så det innehåller alla mottagarområden, Bluetooth -modulen, ESC -grunderna och MPU -grunderna. Därefter ger du en 5V -strömkällanslutning genom att ansluta batteriets GND till GND för alla komponenter. Den röda färgtråden är ansluten till Arduino, 5V -stiftet, Bluetooth -modulen och MPU.

Leverera nu styrelsen och Arduino är redo att lägga till kod via en dator. Normalt arbetar Arduino Flight Controller med viss datorprogrammering. För det måste du först ladda ner multiwii 2.4, och du kan ladda ner koden direkt.

Det är en mycket populär FC-programvara som används för multirotorer genom ett stort samhälle. Eftersom den här programvaran stöder en mängd olika multikopter med överlägsna funktioner som Bluetooth-kontroll med din smartphone, barometer, OLED-skärm, GPS-position håll och återgå till hem, magnetometer, LED-remsor etc.

Du kommer att märka hur du flyttar flygkontrollen omedelbart, Accelerometer & Gyroscope -datavärdena kan märkas på skärmen. Så FC -orienteringen kan ses längst ner. I det här gränssnittet kan du ändra signal PID -värden och justera din quadcopter så att du är lika med dina personliga preferenser. I detta gränssnitt kan flyglägen också tilldelas vissa hjälpomkopplare. Nu, allt du behöver göra är att hitta en position för din Arduino Flight Controller på ramen som är inställd på att träffa himlen.

Arduino Quadcopter fungerar med alla nödvändiga komponenter för att skapa drivkraft genom att möjliggöra flygning och manövrerbarhet. Så Arduino Microcontroller fungerar som en flygkontroller som får inmatning och skickar signaler till ESCS för att få önskade rörelser som att stiga, sväva, vända och falla.
I grund och botten smälter Arduino Quadcopter hårdvara med programvara för att skapa en flygmaskin. Så det utför en mängd manöver beroende på användarinmatning och feedback.

Skillnad B/W Quadcopter vs Drone

Skillnaden mellan en quadcopter och en drone inkluderar följande.

Fördelar och nackdelar

De Quadcopter fördelar inkludera följande.

• De har många fördelar på grund av deras unika design och kapacitet
• Quadcopters har stabila prestanda.
• Dessa är mångsidiga och enkla att använda.
• De har manövrerbarhet och tillgänglighet.
• De kan sväva och uppnå stabila flygningar.

De quadcopter nackdelar inkludera följande.

• Det har begränsad flygtid och hastighet.
• Dessa har en komplex design med olika delar sårbara för skador.
• De är beroende av elektriska motorer på grund av behovet av särskilda gasförändringar, främst för stabilisering.
• Dessa är mindre effektiva jämfört med fastvingande drönare.
• Dessa kan påverkas av väderförhållandena.
• Säkerhetshänsyn:
• Quadcopters kan bli instabila på grund av deras multirotordesign, vilket potentiellt kan leda till kraschar eller oberäknelig flygning.
• Dess dataöverföringshastighet är mycket långsam.

Ansökningar

De quadcopter -applikationer inkludera följande.

• Quadcopters används i olika applikationer, som inkluderar en mängd olika branscher och aktiviteter.
• Dessa kan användas i flygfotografering, sökning och räddning, övervakning, leverans och fritidsaktiviteter, samt akrobatik och racing.
• Dessa kan också användas i jordbruk, infrastrukturinspektion, miljöövervakning etc.
• Quadcopters används i industriella och kommersiella tillämpningar, som inkluderar: flygfotografering, videografi, precisionslandbruk, säkerhet, övervakning, leveranstjänster, precisionslandbruk, infrastrukturinspektion, miljöövervakning, etc.
• Dessa används i offentliga applikationer som allmän säkerhet, sökning och räddning, brottsbekämpning, katastrofhantering etc.

Således är detta En översikt över en quadcopter , Det fungerar och dess applikationer. Det är en mångsidig UAV (obemannat flygbil) med olika applikationer som videografi, fritidsflygning, flygfotografering, etc. Dessa drönare spelar en nyckelroll inom olika områden som kartläggning, sökning, räddningsoperationer, kartläggning, etc. Så, quadcopters representerar en viktig utveckling inom drone-teknik, som erbjuder en blandning av versatilitet, agilitet och agilitet och agilitet och agilitet och agilitet och agilitet och agitilitet och givbarhet och förvånbarhet en kostnadsföretag en kostnadsföretag för en bred utbud av en bred utbud. Här är en fråga till dig: Vad är en UAV?