Quadcopter: componentes, trabajo, tipos, interfaz, diferencias y sus aplicaciones

A dron multirotor es un tipo de UAV con varios rotores, como cuatro rotores, seis rotores, ocho rotores o incluso más, en función de su diseño y uso. Pero los rotores adicionales de este dron pueden aumentar la capacidad de carga útil, el tiempo de vuelo, la estabilidad, etc. Estos son los más baratos y fáciles drones , proporcionando un alto control sobre el encuadre y la posición. Por lo tanto, estos son ideales para la vigilancia y la fotografía aérea. Los drones multirotores están disponibles en diferentes tipos, como trimotor, cuadrotor, hexacóptero, octocopter y drones múltiples coaxiales. Estos son los tipos de UAV más comunes, y cada tipo de dron difiere en su rendimiento, diseño y capacidad. Este artículo elabora uno de los tipos de drones multirotores, como el quadcopter, su trabajo y las aplicaciones.

¿Qué es un quadcopter?

Un quadcopter es un tipo de UAV que funciona con cuatro rotores , donde cada rotor tiene un motor y una hélice. Un dron Quadcopter utiliza cuatro rotores para elevación y propulsión, por lo que puede despegar y aterrizar verticalmente y derivar en su lugar. Entonces, los dos rotores de este dron giran en sentido horario, mientras que los otros dos rotores giran en sentido antihorario para cancelar el par y dar control constante de vuelo. Esto se puede controlar manual o independientemente, por lo que es uno de los tipos de drones más populares debido a su simplicidad, estabilidad y maniobrabilidad.

Los quadcopters se diferencian por su diseño de cuatro rotores para controlar la aerodinámica avanzada, la mecánica y la electrónica. Su diseño exclusivo proporciona maniobrabilidad y estabilidad superior que los helicópteros de un solo rotor habitual.

Historia del quadcopter:

El quadcopter es un tipo de dron múltiple que ha evolucionado ampliamente a partir de sus primeros diseños. Entonces, el historial paso a paso del quadcopter se discute a continuación.

• Jacques y Louis Bréguet en 1907 desarrollaron y probaron Gyroplane No. 1. Es una idea de quadcopter temprana, logrando el despegue pero enfrentando inestabilidad basada en sistemas aeroespaciales de hoja cruzada.
• Etienne Oehmichen creó otro quadcopter temprano como Oehmichen en 1920, lo que demuestra el vuelo y el establecimiento de un récord global.
• En la Marina de los EE. UU., 1930 experimentó con aviones de radio controlados, lo que condujo al desarrollo de drones Curtiss N2C-2.
• El Bell Boeing Quad Tiltrotor en 1990 combinó los diseños de ala fija y quadcopter para aplicaciones de transporte militar.
• Amazon propuso una tecnología de drones comerciales en 2013 para un sistema de entrega
• Airbus desarrolló un quadcopter con batería en 2018 para que Urban Air Taxis apuntara a una operación autónoma en algún momento.
• En la actualidad, estos drones se usan ampliamente para diferentes propósitos, como vuelo recreativo, fotografía aérea, entrega, vigilancia, etc.

Componentes de un quadcopter

Un quadcopter está diseñado con varias clave componentes , que se explican a continuación.

Marco

El marco Quadcopter tiene brazos que sostienen motores, baterías, el controlador de vuelo, etc.

Motores

El quadcopter incluye cuatro motores, que se utilizan para levantarlo. Pero hay diferentes tipos de motores disponibles en el mercado.

ESC

Desde el quadcopter motores Generalmente requieren 3 suministros de 3 fases, no podemos usarlo como suministro directo. Por lo tanto, requerimos que ESC cambie las señales del controlador y las envíe a los motores para controlar su velocidad.

Hélices

Las hélices son un componente significativo del dron. Estas son cuchillas giratorias que funcionan como alas en su dron y crean el flujo de aire para levantar su dron en el aire.

Controlador de vuelo

La función principal del controlador de vuelo es dirigir las RPM de cada motor en respuesta a la entrada. Por lo tanto, el comando piloto para el cuádruple-copo ayuda a avanzar y se alimenta al controlador de vuelo para decidir cómo controlar los motores, en consecuencia.

Transmisor y receptor RC

Transmisores de radio y control de receptores electricidad , que da como resultado una transmisión útil de datos a través del espacio o la atmósfera. Utilizan señales de radio para enviar comandos de forma inalámbrica a través de una frecuencia de radio establecida sobre el receptor de radio. Por lo tanto, está conectado al controlador de vuelo del Quadcopter, que está controlado de forma remota.

Batería

Un quadcopter utiliza una fuente de alimentación de la batería para conducir todos los sistemas de su dron al permitirle volar. Por fin, se necesita una batería de polímero de litio (LIPO) para alimentar el quadcopter, por lo que el tiempo de vuelo del quadcopter depende principalmente de la capacidad de la batería. La selección de una batería depende principalmente de su tamaño, voltaje, calificación C, capacidad, etc.

Misceláneas

Varios incluye los pequeños accesorios como diferentes cables de jersey y conectores de bala, que hacen que su quadcopter sea perfecto y más estable.

¿Cómo funciona un quadcopter?

Los quadcopters pueden volar con cuatro rotores, donde cada uno incluye un motor y una hélice para producir el control de elevación y movimiento dentro del aire. Estos drones pueden lograr el vuelo cambiando la velocidad de cada rotor, afectando así la cantidad de elevación y empuje generados al permitir el movimiento controlado en todas las direcciones.
El vuelo de un quadcopter se basa en el principio de empuje y control preciso de los cuatro rotores. Por lo tanto, aquí hay un desglose de su trabajo.

• Una vez que los cuatro rotores giran, producen flujo de aire hacia abajo y empujan hacia arriba. Cada vez que el total generado por los rotores excede el peso del cuádruple copo, entonces despega.
• Para derivar en su lugar, el controlador de vuelo cambia las velocidades de los cuatro rotores para producir un empuje suficiente para compensar la gravedad.
• La velocidad de los cuatro rotores se incrementa igualmente para generar más empuje en comparación con el peso. Entonces la velocidad se reducirá para descender.
• Los rotores traseros giran más fácilmente y se mueven hacia adelante que los rotores delanteros, e inclinando el delantero del quadcopter produce empuje. La velocidad del movimiento hacia atrás de los rotores delanteros se puede lograr aumentando.
• Los rotores del lado derecho de este dron giran más rápido para moverse a la izquierda que los rotores izquierdos e inclinar el dron del quadcopter hacia la izquierda. Aquí, el movimiento del lado derecho se puede lograr elevando la velocidad del rotor izquierdo.
• Para girar el guiñada en el sentido de las agujas del reloj, dos rotores que son diagonalmente opuestos giran más rápido, mientras que los otros dos rotores giran más lento, creando así una fuerza giratoria. Al invertir esto, se puede lograr la rotación en sentido antihorario.
• Los datos del sensor pueden ser monitoreados constantemente por el controlador de vuelo. Por lo tanto, hace microjustaciones a la velocidad de cada motor para mantener la estabilidad y realizar los comandos del piloto.

Tipos de quadcopters

Existen diferentes tipos de quadcopters disponibles en el mercado en función de sus formas de usos de cuadros y intenciones, que se explican a continuación.

X Quadcopter o X-Configuración:

Este tipo de quadcopter tiene el diseño más popular que proporciona un buen equilibrio de estabilidad y maniobrabilidad. Se utiliza en una variedad de aplicaciones como videografía, carreras, fotografía aérea, vuelo acrobático, carreras FPV,

H Quadcopter o Configuración H:

H Quadcopter tiene un marco en forma de H, que proporciona una mejor estabilidad. Entonces, este dron se puede usar en fotografía aérea, basada en Devopedia.

+ Quadcopter o + Configuración:

Este quadcopter se destaca dentro de los carriles de vuelo rectos, incluidas las posiciones de la hélice aerodinámicamente eficientes, utilizadas con frecuencia dentro del vuelo acrobático. Se utiliza en esquemas de control más simples de ciertas aplicaciones.

Configuración de Y4 Quadcopter o Y4:

Este dron es similar a un tricóptero con tres brazos, pero su brazo trasero incluye dos motores que se montan coaxialmente para un mejor control de guiñada y potencia de elevación.

Quadcopter A-Tail o V-Tail:

Este dron es similar a Y4Quadcopter, excepto con motores traseros ubicados en ángulo en forma de A o V, que proporciona más control de guiñada.

Quadcopter usando Arduino

Un controlador de vuelo es el cerebro del quadcopter. En general, hay muchos controladores de vuelo prefallados también disponibles en el mercado con menos costo. Por lo tanto, a continuación se muestra un controlador de vuelo diseñado con Arduino para un quadcopter. Multiwii es un famoso software de controlador de vuelo utilizado para quadcopters de bricolaje.

Así que diseñemos un quadcopter con Arduino, como se muestra a continuación. No es solo un quadcopter sino también una máquina de código abierto. Los componentes requeridos para que este quadcopter use Arduino incluya: ESC, Bluetooth , MPU-6050, resistencia de 330 ohmios, CONDUJO indicador, receptor, Arduino nano R3, y cables de conexión.

Conexiones:

Las conexiones de esta interfaz siguen como;

• Conecte el pin D3 de Arduino Nano al pasador de señal ESC 1.
• Conecte el pin D9 de Arduino Nano al pasador de señal ESC 3.
• Conecte el pin D10 de Arduino Nano al pasador de señal ESC 2.
• Conecte el pin D11 de Arduino Nano al pasador de señal ESC 4.
• Conecte el pin TX del módulo Bluetooth al pin RX del Arduino.
• Conecte el pin RX del módulo Bluetooth al pin TX de Arduino.
• El pin A4 de Arduino está conectado al pin SDA de MPU-6050.
• El pin A5 de Arduino está conectado al pin SCL de MPU-6050.
• Conecte un terminal del LED al pin D8 de Arduino y el otro terminal a la fuente de alimentación a través de una resistencia.
• El pin D2 de Arduino está conectado al pasador del acelerador del receptor.
• Conecte el pin D4 de Arduino al pin del receptor de Eleron.
• El pin D5 de Arduino está conectado al pin de alerones del receptor.
• El pin D6 de Arduino está conectado al pin del timón del receptor.
• El pin D7 de Arduino está conectado al pin Aux 1 del receptor.

Laboral

Ahora conecte todos los terrenos con los terminales de tierra de Arduino. Por lo tanto, incluye todos los terrenos del receptor, el módulo Bluetooth, los terrenos de ESC y los terrenos de MPU. Después de eso, proporcione una conexión de fuente de alimentación de 5V conectando el GND de la batería al GND de todos los componentes. El cable de color rojo está conectado al arduino, el pasador de 5V, el módulo Bluetooth y la MPU.

Ahora suministre la placa y Arduino está listo para agregar código a través de una computadora. Normalmente, el controlador de vuelo de Arduino funciona con alguna programación de computadoras. Para eso, debe descargar primero el MultiWII 2.4, y puede descargar el código directamente.

Es un software FC muy popular utilizado para múltiples rotores a través de una gran comunidad. Debido a que este software admite una variedad de copas múltiples con características superiores como el control de Bluetooth con su teléfono inteligente, barómetro, pantalla OLED, posición de GPS Hold & Regreso a casa, magnetómetro, tiras LED, etc.

Notará cómo mueve el controlador de vuelo inmediatamente, los valores de datos de acelerómetro y giroscopio se pueden notar en la pantalla. Entonces la orientación FC se puede ver en la parte inferior. En esta interfaz, puede cambiar los valores de PID de señal y ajustar su quadcopter para igualar sus preferencias personales. En esta interfaz, los modos de vuelo también se pueden asignar a ciertas posiciones de interruptor auxiliar. Ahora, todo lo que tiene que hacer es encontrar una posición para su controlador de vuelo Arduino en el marco que está configurado para golpear los cielos.

Arduino Quadcopter funciona con todos los componentes requeridos para crear empuje al permitir el vuelo y la maniobrabilidad. Entonces, el microcontrolador de Arduino funciona como un controlador de vuelo que recibe entrada y envía señales a los ESC para obtener movimientos deseados como levantarse, flotar, girar y caer.
Fundamentalmente, el quadcopter Arduino fusiona hardware con software para hacer una máquina voladora. Por lo tanto, realiza una variedad de maniobras dependiendo de la entrada y la retroalimentación del usuario.

Diferencia B/W Quadcopter vs dron

La diferencia entre un quadcopter y un dron incluye lo siguiente.

Ventajas y desventajas

El Ventajas de Quadcopter incluir lo siguiente.

• Tienen muchos beneficios debido a su diseño y capacidades únicas.
• Los quadcopters tienen un rendimiento estable.
• Estos son versátiles y fáciles de usar.
• Tienen maniobrabilidad y accesibilidad.
• Pueden flotar y lograr vuelos estables.

El Desventajas de Quadcopter incluir lo siguiente.

• Tiene tiempo de vuelo y velocidad limitados.
• Estos tienen un diseño complejo con varias piezas vulnerables al daño.
• Dependen de los motores eléctricos debido a la necesidad de cambios particulares en el acelerador, principalmente de la estabilización.
• Estos son menos eficientes en comparación con los drones de ala fija.
• Estos pueden verse afectados por las condiciones climáticas.
• Consideraciones de seguridad:
• Los quadcopters pueden volverse inestables debido a su diseño de múltiples rotores, lo que potencialmente puede conducir a accidentes o un vuelo errático.
• Su velocidad de transferencia de datos es muy lenta.

Aplicaciones

El Aplicaciones de Quadcopter incluir lo siguiente.

• Los quadcopters se utilizan en diversas aplicaciones, que incluyen abarcar una variedad de industrias y actividades.
• Estos pueden usarse en fotografía aérea, búsqueda y rescate, vigilancia, entrega y actividades de ocio, así como acrobacias y carreras.
• Estos también se pueden usar en agricultura, inspección de infraestructura, monitoreo ambiental, etc.
• Los quadcopters se utilizan en aplicaciones industriales y comerciales, que incluyen: fotografía aérea, videografía, agricultura de precisión, seguridad, vigilancia, servicios de entrega, agricultura de precisión, inspección de infraestructura, monitoreo ambiental, etc.
• Estos se utilizan en aplicaciones del sector público como seguridad pública, búsqueda y rescate, aplicación de la ley, gestión de desastres, etc.

Así, esto es una descripción general de un quadcopter , su trabajo y sus aplicaciones. Es un UAV versátil (vehículo aéreo no tripulado) con diversas aplicaciones como videografía, vuelo recreativo, fotografía aérea, etc. Estos drones juegan un papel clave en diferentes campos como topografía, búsqueda, operaciones de rescate, mapeo, etc. Entonces, QuadCopters representan un avance importante dentro de la tecnología de drones, que les ofrece una mezcla de versatación, agilidad y asequibilidad que les hace una amplia rango de la herramienta de costo para las aplicaciones. Aquí hay una pregunta para usted: ¿Qué es un UAV?