Мультироторные летательные аппараты - квадрокоптеры, гексакоптеры, октокоптеры и трикоптеры - отдельный вид летательных аппаратов, относящихся к Власу летающих платформ. Устройства этого класса чаще всего используются для переноса фото, видео и другого оборудования, которое эффективно использовать на высоте.
Преимуществом данных летательных аппаратов является отсутствие механических частей в роторах, что сильно снижает уровень вибрации, а также наличие платы управления, основной функцией которой является стабилизация платформы в горизонтальном положении. Подключение к плате управления дополнительных датчиков и устройств позволяет также фиксировать положение аппарата по высоте, а наличие комплекта GPS дает возможность привязать аппарат к любой точке в пространстве, направить полет по проложенному ранее маршруту или дать команду на автоматический возврат к точке взлета.
Наиболее часто коптеры или дроны, как их часто называют, используются для аэрофото или аэровидеосъемки.
Коптеры состоят из рамы, платы управления, регуляторов бесколлекторных моторов, бесколлекторных моторов. Тип квадрокоптера зависит от количества моторов. 4 мотора - квадрокоптер. 6 моторов - гексакоптер. 8 моторов - октокоптер. 3 мотора - трикоптер. Также бывают и редкие виды двухмоторный бикоптер или одномоторный - монокоптер.
Принцип работ коптераРассмотрим самую распространенную схему -
квадрокоптер. В центре крестовидной рамы располагается плата управления. На краях лучей рамы расположены бесколлекторные двигатели. Регуляторы бесколлекторных двигателей подключены к ним и к плате управления. Иногда для экономии места и лучшего охлаждения их крепят прямо на лучах коптера под потоком воздуха от пропеллеров.
Чтобы коптер полетел, необходимо запустить
двигатели. На двигателях смонтированы
пропеллеры. Вращаясь, каждый пропеллер создает поток воздуха, направленный вниз, тем самым создавая подъемную силу. Однако при вращении пропеллера в одну сторону, коптер получает момент инерции в другую сторону. Чтобы его компенсировать используют
пропеллеры с обратным типом вращения. Поэтому на коптерах пропеллеры располагаются по диагонали. Два из них вращаются по часовой стрелке, а два других - против часовой стрелки.
Однако, чтобы осуществить полет коптера совершенно недостаточно просто обеспечить подъемную силу. Дело в том, что все моторы вращаются с разной скоростью, имеют разные коэффициенты эффективности, поэтому просто подключив четыре мотора к каналу газа радиоаппаратуры полет все-равно не получится. Этим занимается плата управления.
Плата управления имеет микропроцессор, который обрабатывает сигнал сразу от
трех гироскопов. Три гироскопа расположенные в трех разных плоскостях могут сообщать процессору значение изменения положения аппарата в пространстве. Когда пилот с помощью радиоаппаратуры подает сигнал газа коптер начинает вращать всеми четырьмя двигателями. Если коптер начинает клониться например влево - плата управления получает сигнал изменения положения в пространстве и автоматически сбрасывает немного обороты на двух правых двигателях и повышает обороты на двух левых двигателях. Таким образом смещение компенсируется и аппарат, несмотря на неравномерность работы моторов или внешние факторы в виде ветра или турбулентности, все-равно будет пытаться удержать стабильное положение. То же самое происходит и в плоскости вперед-назад. Если же в виду разной скорости работы пропеллеров аппарат начинает вращаться относительно вертикальной оси по часовой или против часовой стрелки - вступает в работу соответствующий гироскоп. Чтобы устранить вращение, плата управления подает одновременно немного больше газа на одну диагональную пару двигателей и немного меньше на другую. Таким образом, например двигатели вращающиеся против часовой стрелки, имеют момент инерции передаваемый коптеру несколько больший, что заставляет его вращаться в другую сторону. Все три гироскопа работают постоянно и одновременно, а плата управления постоянно их анализирует, и вносит компенсации в работу моторов.
Часто помимо устойчивости и стабильности коптера нужна также функция его
автоматического выравнивания в горизонте. Это очень важно как-раз для аппаратов, осуществляющих видео или фотосъемку. Для этого плата управления опрашивает специальный датчик -
акселерометр. Акселерометр - это так называемый датчик горизонта. На многих коптерах в процессе настройки моделист по уровню выставляет свой коптер абсолютно горизонтально и дает команду - запомнить горизонт. Плата управления записывает это значение и потом любые изменения в любую сторону от горизонтального положения плата может отслеживать и выравнивать коптер в горизонт автоматически. Обычно это происходит как только пилот отпускает правый стик аппаратуры управления (для аппаратуры MODE2), и не отруливает аппаратом в плоскостях элеронов или элеватора.
Опытный моделист при наличии всех комплектующих и должного опыта может собрать квадрокоптер за 2 часа.
РамаЧаще всего в основе рамы коптера используют алюминиевый квадратный профиль и несльколько вырезанных их стеклотекстолита или карбона пластин. Иногда в качестве скрепляющих пластин можно использовать фанеру или двп. Можно найти и готовые рамы в продаже полностью сделанные из карбона или фанеры. Некоторые моделисты строят рамы из вертолетных запчастей используя четыре хвостовые балки от вертолета 450-го класса, но в этом случае требуются также специальные блоки крепления балок.
Готовые рамы можно приобрести здесь:
Плата управленияMikrokopterНаиболее популярной, многофункциональной и надежной считается, ставшая уже классической, немецкая разработка от компании Mikrokopter. Комплектующие от этой фирмы настолько хорошо себя зарекомендовали, что в некоторых кругах летающие платформы стали называть Микрокоптеры, по имени одноименной фирмы. Описание оборудования, а также интернет-магазин можно найти на сайте
http://mikrokopter.de. Немецкая плата имеет на борту три дорогих высокоточных гироскопа, акселерометр, бародатчик (датчик высоты), а также возможность подключения автокомпенсации подвеса для фото или видеооборудования.
Огромное количество настроек и параметров можно настроить с помощью собственной немецкой программы MkTool. Здесь и настройка чувствительности к стикам радиоуправления, параметры скорости выравнивания в горизонт, параметры чувствительности к ветру, резкость аппарата, возможность включить 3D-режим, который позволяет делать фигуры 3Д-пилотажа, крутить петли в любом направлении. Возможность постройки любой конфигурации коптеров X и Y - образных, 4, 6, 8 - моторные аппараты. Настройка световой индикации, контроль питания батареи и световая сигнализация о ее просадке.
Из дополнительного оборудования микрокоптер хвалят за отличную интеграцию GPS-модуля с этим аппаратом. GPS модуль позволяет удерживать аппарат в радиусе одного метра от определенной географической точки, что является очень высокоточным позиционированием. Функция полета по заданной траектории и возврата на базу, зависания в одной точке координат и движение в ней ввер-вниз как по лифту дают широкие возможности фотографам и видеооператорам сконцентрироваться на съемке и не думать о сложностях пилотирования в этот момент.
Особую стабильность и управляемость этим аппаратам обеспечивают уникальные регуляторы трехфазных двигателей. Немецкие регуляторы получают управляющие команды по скоростной шине данных i2C, что дает возможность очень быстро и остро реагировать на поступающие команды изменения скорости двигателей. А чем выше реакция двигателей, тем стабильнее аппарат.
Тема: Вводная информация о коптерах (мультироторных платформах) (Прочитано 13621 раз)