Квадрокоптер - это маленький беспилотный летательный аппарат, который использует четыре двигателя для полета. Двое из этих двигателей вращаются по часовой стрелке, в то время как два оставшихся движутся против часовой стрелки. К ним прикреплены два набора одинаковых пропеллеров, которые поднимают квадрокоптер в воздух.
Пилоты управляют квадрокоптерами (ещё их называют дронами) с помощью пультов дистанционного управления, содержащих передатчики, которые изменяют скорость несущих винтов и обеспечивают маневренность в воздухе. Большинство современных моделей, также поддерживают управление через приложение мобильного телефона. Эта функция работает через Wi-Fi, который раздаёт смартфон.
Приемник дрона обрабатывает команды и сигналы пилота поступают на датчики высоты квадрокоптера. После интерпретации этих данных, встроенный контроллер полета сигнализирует ESC (электронный регулятор оборотов), который передают команды двигателям.
Из чего состоит квадрокоптер
Двигатель
Без двигателей ваш квадрокоптер никуда не полетит, в большой степени именно они определяют лётные возможности устройства. К сожалению их технические характеристики не очень понятны большинству начинающих пилотов.
Большинство квадрокоптеров используют бесщеточные двигатели постоянного тока, хотя в дешевые модели часто устанавливают коллекторные моторы.
Бесщеточные двигатели состоят из якоря с постоянным магнитом и ряда окружающих его катушек. Бесщеточные двигатели могут иметь от 2 до 14 полюсов. Чем больше полюсов, тем точнее можно управлять двигателем.
Ключевая характеристика двигателя квадрокоптера значение kV . kV - это номинальное число оборотов в минуту (об / мин), которое совершит двигатель без нагрузки, когда к нему приложена разность потенциалов в 1 вольт. Двигатели с низким kV развивают большую тягу, их устанавливают на тяжелые коптеры с большим диаметром лопастей. На небольших дронах используют моторы с высоким значением kV.
Еще одним важным фактором является номинальный ток двигателя. Вам нужно будет знать его значение, для выбора ESC и аккумулятора.
Номинальная тяга двигателя зависит от размера пропеллера. Основное эмпирическое правило состоит в том, что комбинация двигателя и пропеллера должна выдавать тягу вдвое превышающую вес дрона.
Винт
Диаметр и шаг - две основные характеристики винта квадрокоптера.
Пропеллеры бывают самых разных диаметров и размеров и могут быть изготовлены из пластика, углеродного волокна или даже дерева. Пропеллеры диаметром менее 15 сантиметров используют на небольших и быстрых дронах. Пропеллеры диаметром более 20 сантиметров используют с низкооборотистыми двигателями, в дронах предназначенных для подъема тяжелых полезных нагрузок.
Шаг, это расстояние которое проходит винт за один полный оборот. Чем больше шаг, тем меньше сопротивление воздуха и выше скорость подъема. Маленький шаг позволяет развить больше тяги, но быстрее сажает аккумулятор.
Электронный регулятор скорости
Устройство управляющее бесколлекторными двигателями постоянного тока, называется электронным регулятором скорости или ESC. На каждый двигатель устанавливается по одному экземпляру.
ESC должен быть рассчитан на максимальный ток, потребляемый двигателем. Всегда лучше выбрать ESC, номинальный ток которого превышает максимальный ток двигателя.
Полётный контроллер
Полётный контроллер - это мозг квадрокоптера. Это устройство управляет скоростью двигателей, посылая сигналы на ESC.
Продвинутые контроллеры полета имеют больше возможностей и связаны с такими датчиками, как гироскопы, акселерометры, гидролокаторы, GPS и магнитометры. Простые контроллеры полета содержат только гироскопы и их вполне достаточно для большинства новичков.
Рама
Каркас квадрокоптера изготавливается из различных материалов: дерево, пластик, углеродное волокно. Рамы из углеводородного волокна очень хрупкие и неопытные владельцы часто разбивают дроны при посадке или столкновении с препятствием.
Квадрокоптеры из древесины подвержены деформации под воздействием влаги и погодных условий. При нарушении геометрии каркаса, значительно снижается управляемость дрона.
Размер рамы квадрокоптера задается в миллиметрах, это расстояние между моторами на нём. Основные типоразмеры - 180, 210, 250, 280 и 400 миллиметров. Самый распространённый и универсальный из них – 210мм.
Область применения
Несмотря на то, что многие до сих пор рассматривают квадракоптеры как игрушку, сфера их профессионального использования очень широка:
Научные исследования: квадрокоптеры-это очень полезный инструмент для исследователей. Он даёт возможность изучать труднодоступные области, позволяя по-новому взглянуть на многие направления, от археологических раскопок до миграции животных в дикой природе.
Чрезвычайные ситуации и спасательные работы: аварийные службы, полиция, пожарные и спасательные команды все чаще обращаются к квадрокоптерам, для координации своих действий, быстрой оценки обстановки, отслеживания подозреваемых и ликвидации последствий стихийных бедствий.
Сельское хозяйство: используя доступные решения, такие как тепловизионные камеры и сканирующее программное обеспечение, сельскохозяйственные компании могут контролировать свои урожаи удаленно.
Картография и геодезия: задачи 3D-картографии и моделирования решаются гораздо быстрее и дешевле чем раньше, благодаря квадрокоптерам и их способности быстро снимать и сшивать фотографии.
Промышленность: квадрокоптеры используются для проверки технического состояния мостов, морских буровых установок, ветряных турбин и других крупных промышленных и инфраструктурных объектов.
Существуют компании, занимающиеся доработкой моделей квадрокоптеров под самые разнообразные нужды. Например, инженеры Axonim из Беларуси.
Основы управления
Большинство квадрокоптеров имеют схожие базовые элементы управления, хотя в зависимости от модели, некоторые из них могут немного отличаться. В самом общем плане:
- Два джойстика на пульте управления отвечают за движение дрона;
- Вертикальная ось на левой ручке обычно регулирует мощность двигателей и соответственно набор высоты;
- Горизонтальная ось на левой ручке контролирует движение вправо и влево;
- Вертикальная ось на правом джойстике отвечает за перемещение дрона назад и вперёд;
- Горизонтальная ось на правом джойстике управляет креном и тангажом.
В любом случае прежде чем начать использовать дрон, следует внимательно изучить инструкцию и его возможности. Для первых запусков лучше выбирать открытые и по возможности малолюдные пространства.
Основные режимы полета
Ручной режим
В первую очередь используется, когда требуется максимальный контроль для маневрирования. Этот режим предпочитают пилоты с опытом. Некоторые базовые контроллеры полета работают только в этом режиме.
Удержание высоты
Полётный контроллер большинства современных дронов имеет барометрические датчики, которые позволяют ему обнаруживать едва заметные изменения атмосферного давления. Выбор этого режима помогает дрону поддерживать заданную высоту.
Удержание позиции по gps
Этот режим автоматически удерживает нужное положение квадрокоптера в боковом и вертикальном положении и идеально подходит для обучения управлению.
Отказоустойчивый режим
Включается если дрон вылетел за пределы безопасного расстояния, потерял ориентацию или радиосвязь. При переходе в этот режим, контроллер дрона сам вернёт и посадит его в точку из которой он вылетел.
