Quadcoptère: composants, travail, types, interfaçage, différences et ses applications

UN drone multirotor est un type d'UAV avec divers rotors, comme quatre rotors, six rotors, huit rotors, voire plus, en fonction de leur conception et de leur utilisation. Mais les rotors supplémentaires de ce drone peuvent augmenter la capacité de charge utile, le temps de vol, la stabilité, etc. Ce sont les moins chers et les plus faciles drones , offrant un contrôle élevé sur le cadrage et la position. Ainsi, ceux-ci sont idéaux pour la surveillance et la photographie aérienne. Les drones multirotors sont disponibles en différents types, comme Trimotor, Quadrotor, Hexacopter, Octocopter et Coaxial Multi-Rotor Drones. Ce sont les types d'UAV les plus courants, et chaque type de drone diffère dans ses performances, sa conception et sa capacité. Cet article élabore sur l'un des types de drones multirotors, comme le quadcopter, son fonctionnement et les applications.

Qu'est-ce qu'un quadcoptère?

Un quadcoptère est un type d'UAV qui est alimenté par quatre rotors , où chaque rotor a un moteur et une hélice. Un drone quadcopter utilise quatre rotors pour l'ascenseur et la propulsion, il peut donc décoller et atterrir verticalement et dériver en place. Ainsi, les deux rotors de ce drone tournent dans le sens des aiguilles d'une montre, tandis que les deux autres rotors tournent dans le sens antihoraire pour annuler le couple et donner un contrôle de vol constant. Cela peut être contrôlé manuellement ou indépendamment, c'est donc l'un des types de drones les plus populaires en raison de sa simplicité, de sa stabilité et de sa maniabilité.

Les quadcoptères sont différenciés par leur conception à quatre rotors pour contrôler l'aérodynamique, la mécanique et l'électronique avancées. Sa conception exclusive offre une maniabilité et une stabilité supérieure que les hélicoptères à rotor unique habituels.

Historique quadcoptère:

Le quadcoptère est un type de drone multi-rotor qui a évolué de manière approfondie de ses premières conceptions. Ainsi, l'histoire étape par étape du quadcoptère est discutée ci-dessous.

• Jacques & Louis Bréguet en 1907 ont développé et testé Gyroplane n ° 1. Il s'agit d'une idée de quadcoptère précoce, atteignant le décollage mais face à l'instabilité basée sur des systèmes aérospatiaux à lames transversales.
• Etienne Oehmichen a créé un autre quadcoptère précoce comme Oehmichen en 1920, qui démontre Flight et établit un record mondial.
• Dans la marine américaine, 1930 a expérimenté des avions radio contrôlés, ce qui a conduit au développement du drone Curtiss N2C-2.
• Le Bell Boeing Quad Tiltrotor en 1990 a combiné les conceptions à wings et quadcoptères fixes pour les applications de transport militaire.
• Amazon a proposé une technologie de drones commerciaux en 2013 pour un système de livraison
• Airbus a développé un quadcoptère alimenté par batterie en 2018 pour les taxis aériens urbains afin de viser un fonctionnement autonome à un moment donné.
• À l'heure actuelle, ces drones sont largement utilisés à différentes fins comme le vol récréatif, la photographie aérienne, la livraison, la surveillance, etc.

Composants d'un quadcoptère

Un quadcoptère est conçu avec plusieurs clés composants , qui sont expliqués ci-dessous.

Cadre

Le cadre quadcoptère a des bras qui contiennent des moteurs, des batteries, le contrôleur de vol, etc.

Moteurs

Le quadcoptère comprend quatre moteurs, qui sont utilisés pour le soulever. Mais il existe différents types de moteurs disponibles sur le marché.

Échap

Depuis le quadcopter moteurs nécessitent généralement une alimentation en 3 phases, nous ne pouvons pas l'utiliser comme alimentation directe. Nous avons donc besoin d'ESC pour modifier les signaux du contrôleur et les envoyer aux moteurs pour contrôler leur vitesse.

Hélice

Les hélices sont une composante importante du drone. Ce sont des lames qui tournent qui fonctionnent comme des ailes sur votre drone et créent le flux d'air pour soulever votre drone en l'air.

Contrôleur de vol

La fonction principale du contrôleur de vol est de diriger le régime de chaque moteur en réponse à l'entrée. Ainsi, la commande pilote pour le quad-copter aide à avancer et est introduite dans le contrôleur de vol pour décider comment contrôler les moteurs, par conséquent.

Émetteur RC et récepteur

Contrôle des émetteurs et des récepteurs radio électricité , ce qui entraîne une transmission de données utile dans l'espace ou l'atmosphère. Ils utilisent des signaux radio pour envoyer sans fil des commandes via une fréquence radio définie au-dessus du récepteur radio. Il est donc connecté au contrôleur de vol du quadcopter, qui est contrôlé à distance.

Batterie

Un quadcopter utilise une source d'alimentation de batterie pour conduire tous les systèmes de votre drone en lui permettant de voler. Enfin, une batterie au lithium polymère (Lipo) est nécessaire pour alimenter le quadcoptère, de sorte que le temps de vol du quadcoptère dépend principalement de la capacité de la batterie. La sélection d'une batterie dépend principalement de sa taille, de sa tension, de sa cote C, de sa capacité, etc.

Divers

Divers comprend les minuscules accessoires comme différents câbles de cavalier et connecteurs de balles, qui rendent votre quadcopter parfait et plus stable.

Comment fonctionne un quadcopter?

Les quadcoptères peuvent voler avec quatre rotors, où chacun comprend un moteur et une hélice pour produire un contrôle de levage et du mouvement dans l'air. Ces drones peuvent atteindre le vol en modifiant la vitesse de chaque rotor, affectant ainsi la quantité de portance et de poussée générées en permettant un mouvement contrôlé dans toutes les directions.
Le vol d'un quadcopter repose sur le principe de la poussée et du contrôle précis des quatre rotors. Ainsi, voici une ventilation de son travail.

• Une fois que les quatre rotors tournent, ils produisent un flux d'air vers le bas et poussent vers le haut. Chaque fois que le total généré par les rotors dépasse le poids du quad-compter, il décolle.
• Pour dériver en place, le contrôleur de vol modifie les quatre rotors pour produire une poussée suffisante pour compenser la gravité.
• La vitesse des quatre rotors est également augmentée pour générer plus de poussée par rapport au poids. La vitesse sera donc réduite à descendre.
• Les rotors arrière tournent plus facilement et avancent que les rotors avant, et l'inclinaison de l'avant quadcoptère produit une poussée. La vitesse du mouvement vers l'arrière des rotors avant peut être réalisée en augmentant.
• Les rotors du côté droit de ce drone tournent plus rapidement pour se déplacer à gauche que les rotors gauche et inclinez le drone quadcopter vers la gauche. Ici, un mouvement côté droit peut être réalisé en augmentant la vitesse du rotor gauche.
• Pour faire tourner le lacet dans le sens horaire, deux rotors qui sont en diagonale opposés tournent plus rapidement, tandis que les deux autres rotors tournent plus lentement, créant ainsi une force rotative. En inversant cela, une rotation dans le sens antihoraire peut être réalisée.
• Les données du capteur peuvent être surveillées constamment par le contrôleur de vol. Il fait donc des micro-ajustements à la vitesse de chaque moteur pour maintenir la stabilité et effectuer les commandes du pilote.

Types de quadcoptères

Il existe différents types de quadcoptères disponibles sur le marché en fonction de leurs formes de cadre et d'utilisations prévues, qui sont expliquées ci-dessous.

X Quadcoptère ou X-Configuration:

Ce type de quadcopter a le design le plus populaire qui offre un bon équilibre et une bonne maniabilité. Il est utilisé dans une variété d'applications comme la vidéographie, la course, la photographie aérienne, le vol acrobatique, les courses FPV,

H quadcoptère ou configuration H:

H quadcoptère a un cadre en forme de H, ce qui offre une meilleure stabilité. Ce drone peut donc être utilisé dans la photographie aérienne, basée sur Devopedia.

+ Quadcopter ou + Configuration:

Ce quadcoptère excelle dans les voies de vol droites, y compris les positions d'hélice aérodynamiquement efficaces, fréquemment utilisées dans le vol acrobatique. Il est utilisé dans des schémas de contrôle plus simples de certaines applications.

Y4 Quadcopter ou Y4 Configuration:

Ce drone est similaire à un tricoptère avec trois bras, mais son bras arrière comprend deux moteurs qui sont montés coaxiaux pour un meilleur contrôle de lacet et une puissance de levage.

Quadcoptère A-Tail ou V-Tail:

Ce drone est similaire à Y4Quadcopter, sauf avec des moteurs arrière situés à un angle d'une forme A ou V, ce qui fournit plus de contrôle de lacet.

Quadcoptère utilisant Arduino

Un contrôleur de vol est le cerveau du quadcoptère. Généralement, il existe de nombreux contrôleurs de vol pré-flacés également disponibles sur le marché avec moins de coûts. Ainsi, un contrôleur de vol conçu avec Arduino pour un quadcoptère est illustré ci-dessous. Multiwii est un célèbre logiciel de contrôleur de vol utilisé pour les quadcoptères de bricolage.

Alors, concevons un quadcopter avec Arduino, comme indiqué ci-dessous. Ce n'est pas seulement un quadcopter mais aussi une machine open source. Les composants requis pour fabriquer ce quadcoptère à l'aide d'Arduino incluent: ESC, Bluetooth , MPU-6050, résistance 330-ohm, DIRIGÉ indicateur, récepteur, Arduino nano R3 et fils de connexion.

Relations:

Les connexions de cet interfaçage suivent comme;

• Connectez la broche D3 d'Arduino Nano à la broche de signal ESC 1.
• Connectez la broche D9 d'Arduino Nano à la broche de signal ESC 3.
• Connectez la broche D10 d'Arduino Nano à la broche de signal ESC 2.
• Connectez la broche D11 d'Arduino Nano à la broche de signal ESC 4.
• Connectez la broche TX du module Bluetooth à la broche RX de l'Arduino.
• Connectez la broche RX du module Bluetooth à la broche TX d'Arduino.
• La broche A4 d'Arduino est connectée à la broche SDA de MPU-6050.
• La broche A5 d'Arduino est connectée à la broche SCL de MPU-6050.
• Connectez une borne de la LED à la broche D8 d'Arduino et de l'autre borne à l'alimentation par une résistance.
• La broche D2 d'Arduino est connectée à la broche de papillon du récepteur.
• Connectez la broche D4 d'Arduino à la broche d'Eleron du récepteur.
• La broche D5 d'Arduino est connectée à la broche Aileons du récepteur.
• La broche D6 d'Arduino est connectée à la broche de gouvernail du récepteur.
• La broche D7 d'Arduino est connectée à la broche AUX 1 du récepteur.

Fonctionnement

Connectez maintenant tous les terrains avec les terminaux au sol d'Arduino. Il comprend donc tous les terrains du récepteur, le module Bluetooth, les terrains ESC et les terrains MPU. Après cela, fournissez une connexion d'alimentation 5V en connectant le GND de la batterie au GND de tous les composants. Le fil de couleur rouge est connecté à l'Arduino, à la broche 5V, au module Bluetooth et au MPU.

Offrez maintenant la carte et Arduino est prêt à ajouter du code via un ordinateur. Normalement, le contrôleur de vol Arduino fonctionne avec une programmation informatique. Pour cela, vous devez d'abord télécharger le multiwii 2.4, et vous pouvez télécharger directement le code.

Il s'agit d'un logiciel FC très populaire utilisé pour les multi-rotors via une grande communauté. Parce que ce logiciel prend en charge une variété de multi-culptères avec des fonctionnalités supérieures comme Bluetooth Control avec votre smartphone, baromètre, écran OLED, position de position GPS et retour à la maison, magnétomètre, bandes LED, etc.

Vous remarquerez comment vous déplacez immédiatement le contrôleur de vol, les valeurs de données de l'accéléromètre et du gyroscope peuvent être remarquées à l'écran. Ainsi, l'orientation FC peut être vue en bas. Dans cette interface, vous pouvez modifier les valeurs de PID du signal et ajuster votre quadcoptère pour égaler vos préférences personnelles. Dans cet interfaçage, les modes de vol peuvent également être attribués à certaines positions de commutation auxiliaires. Maintenant, tout ce que vous avez à faire est de trouver une position pour votre contrôleur de vol Arduino sur le cadre qui est défini pour frapper le ciel.

Arduino Quadcopter fonctionne avec tous les composants requis pour créer une poussée en permettant le vol et la maniabilité. Ainsi, le microcontrôleur Arduino fonctionne comme un contrôleur de vol qui obtient des entrées et envoie des signaux aux ESC pour obtenir les mouvements souhaités comme la montée, le planage, le virage et la chute.
Fondamentalement, le quadcopter Arduino fusionne du matériel avec un logiciel pour créer une machine volante. Il effectue donc une variété de manœuvres en fonction de la saisie et des commentaires de l'utilisateur.

Différence b / b quadcoptère vs drone

La différence entre un quadcopter et un drone comprend les éléments suivants.

Avantages et inconvénients

Le Avantages quadcoptères inclure ce qui suit.

• Ils ont de nombreux avantages en raison de leur conception et de leurs capacités uniques
• Les quadcoptères ont des performances stables.
• Ceux-ci sont polyvalents et simples à utiliser.
• Ils ont une maniabilité et une accessibilité.
• Ils peuvent planer et obtenir des vols stables.

Le Inconvénients de Quadcopter inclure ce qui suit.

• Il a un temps de vol et une vitesse limités.
• Ceux-ci ont une conception complexe avec diverses pièces vulnérables aux dommages.
• Ils dépendent des moteurs électriques en raison de la nécessité de changements de papillon particuliers, principalement pour la stabilisation.
• Ceux-ci sont moins efficaces par rapport aux drones à voilure fixe.
• Ceux-ci peuvent être affectés par les conditions météorologiques.
• Considérations de sécurité:
• Les quadcoptères peuvent devenir instables en raison de leur conception multi-rotor, ce qui peut potentiellement entraîner des accidents ou un vol erratique.
• Sa vitesse de transfert de données est très lente.

Applications

Le Applications quadcoptères inclure ce qui suit.

• Les quadcoptères sont utilisés dans diverses applications, qui comprennent une variété d'industries et d'activités.
• Ceux-ci peuvent être utilisés dans la photographie aérienne, la recherche et le sauvetage, la surveillance, la livraison et les activités de loisirs, ainsi que les acrobaties et les courses.
• Ceux-ci peuvent également être utilisés dans l'agriculture, l'inspection des infrastructures, la surveillance environnementale, etc.
• Les quadcoptères sont utilisés dans les applications industrielles et commerciales, qui comprennent: la photographie aérienne, la vidéographie, l'agriculture de précision, la sécurité, la surveillance, les services de livraison, l'agriculture de précision, l'inspection des infrastructures, la surveillance environnementale, etc.
• Ceux-ci sont utilisés dans les applications du secteur public comme la sécurité publique, la recherche et le sauvetage, les forces de l'ordre, la gestion des catastrophes, etc.

Ainsi, c'est Un aperçu d'un quadcopter , son fonctionnement et ses applications. Il s'agit d'un drone polyvalent (véhicule aérien sans pilote) avec diverses applications comme la vidéographie, le vol récréatif, la photographie aérienne, etc. Voici une question pour vous: qu'est-ce qu'un UAV?