Квадрокоптер.Устройство.
Управляя квадрокоптером с земли , можно наблюдать полет этого устройства , видеть свой город сверху, снимать видео с большой высоты .
Внутри квадрокоптера электронная начинка. Можно самостоятельно настраивать и ремонтировать квадрокоптер.
Каждый из компонентов квадрокоптера (или беспилотника) можно исследовать и настраивать с помощью общепринятых сегодня радиолюбительских инструментов.
Модуль Arduino может стать будущим полетным контроллером. Квадрокоптеры — это беспилотники с четырьмя моторами. Как правило, на них устанавливают мини-камеру, позволяющую вести в полете фото- и видеосъемку. У квадрокоптеров 4 двигателя, которые вращаются попарно в противоположных направлениях, чтобы аппарат в полете не крутился. В отличие от бикоптеров и трикоптеров, у квадрокоптера отсутствуют поворотные механизмы, что делает конструкцию простой и надежной.
В случае отказа двигателя квадрокоптер приземляется,что не приводит к разрушению конструкции. Сейчас эпоха беспилотников. В XXI веке стараются, чтобы без управления человеком ездили автомобили, летали самолеты и вертолеты, погружались и всплывали подводные лодки. В ряде случаев это оправдано. Чтобы не рисковать жизнью пилотов, развиваются ударные беспилотники, несущие на борту грозное оружие и способные выполнять сложные задачи. Широко используются разведывательные военные беспилотники, профессиональные беспилотники для видеосъемки и многие другие.
Их используют не только в военном деле, но и в МЧС, и в геодезии, и сельском хозяйстве, и в лесничестве. геодезии, и сельском хозяйстве, и в лесничестве.
Стоит отметить, что профессиональные модели для этих отраслей и ведомств отличаются от беспилотников-игрушек тем, что они, как правило летают на бензине.
Беспилотники можно купить на сайте Алиэкспресс. Здесь же можно купить и мини-версии беспилотников, и запчасти к ним: крыло, двигатель и многое другое.
Вес беспилотников может быть от 30 грамм до 30 килограммов. В России в 2017 году принят федеральный закон о малых квадрокоптерах. В Воздушном Кодексе отменена обязательная регистрация квадрокоптеров весом до 30 кг.
Малые беспилотники (квадрокоптеры, в данном случае)
делятся на несколько категорий:
♦ мини квадрокоптер — помещающийся на ладони весом от 30 грамм, с маленьким радиусом действия. Рассчитан для запуска в помещении, зале, комнате;
♦ маленький квадрокоптер имеет размер рамы 250 мм. Вес 0,5—0,8 кг. Обладает высокой маневренностью. В иностранном интернете часто зовется Racing Copter (гоночный коптер). Высокие обороты и маленькие пропеллеры позволяют разгонять такой коптер свыше 120 км/ч;
♦ средний квадрокоптер, размером рамы 300—550 миллиметров, обычно рассчитывается на вес от 1 кг до 2,5 кг, сочетает маневренность и грузоподъемность;
♦ тяжелый квадрокоптер имеет вес более 2,5 кг. Как пра
вило, делается не маневренным, т. к. она требует суще
ственной мощности от аккумуляторной батареи. Рама от
800 миллиметров (максимальное расстояние между ося
ми двигателей). Пропеллеры 15 дюймов и больше.
Некоторые квадрокоптеры нуждаются в самостоятельной установке камеры в корпус беспилотника, в то время как другие уже сразу готовы к съемке.
В зависимости от производителя, есть многочисленные функциональные особенности,
которые могут быть доработаны и более точно настроены:
♦ ISO (светочувствительность фотоматериала);
♦ скорость затвора;
♦ размер фотографии/видео и многое другое.
Кардановый подвес — это устройство, которое сохраняет камеру выровненной, путем поворота вокруг него. Кардановый подвес стабилизирует за счет гиростатов движение по трем осям. Это помогает поддерживать стабильные кадры на протяжении всего полета, независимо от возможного изменения направления полета и наклона беспилотника.
Вы не должны ожидать особенно высокого качества видеозаписей и других дополнительных функциональных возможностей от беспилотных летательных аппаратов стоимостью ниже 400$-500$.
Время полета беспилотника может быть от5 до 30 мин (зависит от емкости батареи).К квадрокоптеру покупается дополнительная батарея,тем самым увеличивается время полета.
Дальность полета индивидуальная для каждого устройства. Это определяется эффективностью и степенью заряда батареи. На дальность полета влияет температура окружающей среды и полезная нагрузка.
Дальность полета может варьироваться от 50... 100 метров для простых квадрокоптеров и до 5000 метров для более продвинутых беспилотников.
Для большинства моделей беспилотников есть в наличии запасные детали, доступные в интернет-магазинах.
Квадрокоптер ценовой категории 35 долларов Hubsan Х4 (H107L). Назначение. Hubsan Х4— простой и надежный любительский беспилотник фирмы Hubsan (Китай) . Предназначен для развлечения и игры.
Беспилотник способен находиться в полете7...9 минут и подниматься на высоту до 100 метров. Встроенный 6-ти осевой гироскоп обеспечивает точность, стабилизацию и моментальное реагирование на команды.
Устройство. Прочная цельная основная рама. Обновленная версия дрона Х4 (H107L) на каждом луче и корпусе имеет светодиодные индикаторы, , которые ярко светятся в темное время суток.
Управление беспилотником осуществляется благодаря четырехканальному пульту с частотой 2,4 ГГц. Емкость литий- полимерной батареи составляет 240 мА*ч.
Работа пульта управления: протоколы.
Традиционно пульты квадрокоптеров многоканальные. Дешевые пульты имеют четыре канала, более дорогие модели имеют больше каналов.
Четырех-канальный пульт управления можно купить на Алиэкспресс.
Пульт управления должен работать с приемником, , предназначенным именно для него.
Самый простой протокол называется PWM. Он описывает выходной сигнал приемника.
Подразумевается, что каждый сигнал доходит до своего бесколлекторного двигателя через
преобразователь ESC, который преобразует сигнал PWM (ШИМ) в трехфазный сигнал для бесколлекторного двигателя.
Протокол PPM подразумевает, что сигнал приемника пере дается полетному контроллеру по одному проводу. А чем меньше проводов, тем меньше бесполезный вес. При использовании такого протокола по сигнальному кабелю передаются все сигналы последовательно, но с разной модуляцией. Есть цифровая разновидность этого протокола РСМ, когда сигналы передаются с помощью импульсной модуляции.Есть еще наличие порта последовательно обмена данными у полетного контроллера.
Чем больше возможности у квадрокоптера, тем больше стано вится его собственный вес, ограничивая вес дополнительного оборудования, например, видеокамеры. Для полета тяжелого
квадрокоптера нужны мощные двигатели (с большим весом), а при электрическом обустройстве беспилотника требуется более мощный аккумулятор, мощность которого растет с его весом. Вот пример двигателей для квадрокоптера. Вес двигателя может колебаться от 20 г (возможно, и
меньше) до сотен граммов.
Если предполагается использовать более надежные бесколлекторные двигатели, то понадобятся формирователи импульсов для них, ESC. Их вес может колебаться от 4 до 30 граммов, но их нужно для квадрокоптера четыре, а это добавит вес к общему весу беспилотника.
Бесколлекторные двигатели питаются трехфазными импульсами, формирует которые именно ESC (Electronic speed control,электронный регулятор скорости). Каждый из импульсов, формируемых ESC, поддается регулировке скважности, значение которой передается с пульта.
Одной из самых важных частей любого квадрокоптера является аккумулятор . Емкость аккумулятора определит и время, которое беспилотник может провести в полете. Для радиоуправляемых моделей есть специализированные аккумуляторы, поэтому необходимо знать, как их выбирать, эксплуатировать и заряжать. Это позволит обеспечить безопасное и долгое функционирование.
Батареи для квадрокоптеров рекомендуется выбирать типа LiPo/LiPol. Данные аккумуляторы определяют три характеристики:
♦ емкость;
♦ максимальный разрядный ток;
♦ напряжение.
Аккумулятор для квадрокоптера LiPol обладает рядом преимуществ:
♦ низкий саморазряд;
♦ большой диапазон рабочих температур;
♦ отсутствие так называемого эффекта памяти;
♦ малый перепад напряжения при разрядке.
Рекомендуют аккумуляторы:
♦ Turnigy 5000 mAh 3S ЗОС Lipo Pack
♦Pulsar Li-pol 22.2V 12000mAh, 25C, 6slp, EC5.
Одним из лучших аккумуляторов является Gens АСЕ Tattu 22000 мА*ч 6s 1р22,2 В.
Данный аккумулятор имеет сверхвысокую энерго емкость и при этом небольшой вес. В некоторых случаях это является определяющим фактором. Максимальные показатели достигнуты посредством технологии Oracover, обеспечивающей минимизацию нагрева корпуса батареи и пластин.
Упрощенная функциональная схема квадрокоптера на фото 1.
Необходимое для полета устройство: гироскоп и акселерометр. Даже тогда, когда на квадрокоптере одинаковые двигатели, когда все ESC одинаковы и исправны, нет гарантий, что винты квадрокоптера будут создавать одинаковую тягу. Гироскоп необходим чтобы сообщить полетному контроллеру поло жение квадрокоптера относительно горизонтальной плоскости с тем, чтобы контроллер принял меры по управлению двигателями, сохраняя горизонтальное положение квадрокоптера вне операций поворотов, смены направления движения и т. д.
В дальних перелетах применяют и другие датчики, опреде ляющие параметры полета:
♦ GPS навигаторы;
♦ компасы;
♦ барометры.
Точное положение квадрокоптера укажут гироскоп и акселерометр.
Полетный контроллер –основа управлением квадрокоптера. Все датчики работают с полетным контроллером. Правильный выбор контроллера очень важен. Есть и функциональные схемы продвинутого беспилотника.
Степень готовности беспилотника к полету показана в Таблице.
При выходе из строя в полете одного из двигателей может автоматически приводиться в действие парашют для посадки квадрокоптера.
Квадрокоптер-беспилотный летательный аппарат
Схема любительского квадрокоптера.Фото 1.
Двигатели для квадрокоптера
ESC на разный ток
Полетные контроллеры
Таблица степени готовности беспилотника к полету