Компоненты мультироторного БПЛА
Все беспилотные летательные аппараты имеют в своем составе общие компоненты без которых невозможно осуществить их запуск. К таким общим компонентам относятся:
1. Рама или корпус БПЛА
2. Плата управления - можно сказать мозги БПЛА
3. Двигатели или моторы.
4. Устройство управления двигателями (ESC - электронный контроллер скорости).
5. Пропеллеры.
6. Радиоприемник и передатчик управляющих сигналов.
7. Радиопередатчик телеметрии.
8. Передатчик и приемник видеосигнала.
9. Различные датчики.
Рассмотрим каждый из перечисленных компонентов более подробно.
1. Рама или корпус БПЛА. Беспилотные аппараты могут быть самолетного и вертолетного типа. Остановимся на вертолетных. Среди них выделим так называемые коптеры - вертолеты с тремя, четырьмя, шестью и восемью моторами называемые соответственно как трикоптер, квадрокоптер, гексакоптер и октокоптер.
Новгородский трикоптер RC53. Хорошо видна камера GoPro предназначенная для видеосъемки.
Квадрокоптер также оснащенный камерой GoPro.
Гексакоптер XL с укрепленной LiPo батареей.
Октокоптер XL оснащенный подвесным устройством.
2. Плата управления. В настоящее время выпускается множество плат управления и все они используют программируемые микропроцессоры.
MultiWii Standard SE V2.5 Flight Controller
Простейшая плата управления называемая в народе Капитан Кук.
Плата Ardupilot на платформе Arduino.
DJI Naza-M V2 + GPS Combo For Multiotor Controller
Как следует из названия платы ее основное предназначение - управлять полетом либо по наземным командам оператора (пилота), либо заранее запрограммированными командами внесенными в память.
3. Двигатели или моторы.
В настоящее время мы используем для наших аппаратов электрические бесколлекторные двигатели.
С принципом работы бесколлекторных двигателей можно ознакомиться на сайте http://bourabai.kz/toe/bldc.htm
Бесколлекторные двигатели постоянного тока характеризуются широким диапазоном регулирования скорости вращения, превосходя по этому показателю двигатели переменного тока. Вместе с тем отсутствие трения между ротором и статором обусловливает следующие преимущества по сравнению с коллекторными двигателями:
очень высокую надежность (срок службы ограничен фактически только ресурсом подшипников и постоянных магнитов );
очень высокий КПД ( до 95%);
линейность рабочей характеристики;
минимальный уровень шума;
минимальное выделение тепла;
отсутствие затрат на техническое обслуживание.
Для увеличения ресурса работы в бесколлекторных двигателях постоянного тока применяются обладающие повышенной намагниченностью постоянные магниты на основе редкоземельных металлов - неодим-железо-борового магнитного сплава Nd 2Fe 14B.
Количество электрических обмоток у бесколлекторных моторов - всегда три, соответственно и подключаются они тремя проводами.
Бесколлекторный электродвигатель.
Управление скоростью вращения двигателя осуществляется электронным регулятором скорости (ESC - Electronic Speed Controller) управляющие сигналы на который поступают от центральной платы. Регулирование скорости вращения мотора происходит с помощью изменения продолжительности импульса питания (широтно-импульсная модуляция) - более длительная серия импульсов создает большее магнитное поле, которое заставляет ротор вращаться быстрее, что вынуждает контроллер увеличивать частоту подачи импульсов.
Бесколлекторные двигатели характеризуются габаритами и мощностью.
Кроме габаритов и мощности, у мотора есть еще одна важная характеристика - kV. Так принято обозначать коэффициент отношения частоты вращения оборотов мотора (об/мин) к напряжению питания мотора (В). Грубо говоря kV показывает насколько быстро будут вращаться разные моторы при одинаковом напряжении. Для разных моделей, разных используемых шестеренок и пропеллеров требуемый kV мотора подбирается и вычисляется индивидуально.
4. Устройство управления двигателями (ESC - электронный контроллер скорости).
Электронный регулятор скорости
5. Пропеллеры.
Трехлопастной пропеллер
Пропеллеры для мультикоптера - левый и правый.
6. Радиоприемник и передатчик управляющих сигналов.
7. Радиопередатчик телеметрии.
8. Передатчик и приемник видеосигнала.
9. Модуль GPS для Arduino
10. LiPo аккумулятор.
