Квадрокоптер – это многомоторный вертолет, оснащенный несколькими несущими винтами, вращающимися по диагонали в режиме постоянного шага, 2 из которых вращаются против, 2 по ходу движения часовой стрелки.
Содержание:
Алгоритм управления мультикоптером основан на изменении скорости вращения работы винтов:
Для приема и передачи команд управления работой двигателей и оборудования, аппарат оснащен микропроцессором.
Для стабилизации во время полета и в режиме зависания оснащается тремя гироскопами, которые стабилизируют движение в горизонтальном положении. Дополнительно устанавливается акселерометр, передающий данные процессору для горизонтальной стабилизации, и бортовой датчик высоты полета.
Некоторые модели комплектуются сонаром, предназначенным для автоматического приземления, поддержания режима полета на низкой высоте и смены направления движения для предотвращения столкновения с препятствиями.
Для правильной ориентации на местности устанавливается GPS-приемник с заранее записанным маршрутом, что позволяет вернуться в пункт старта при потере сигнала между оператором и мультикоптером.
Скоростные модели оснащаются бесколлекторными электродвигателями, работающими от источника питания литий-полимерных аккумуляторов. Основное количество аппаратов имеет массу 1-4 кг, а время нахождения в состоянии полета 10-30 мин.
Подробнее о квадрокоптерах с камерой читайте в этой статье.
Дальность полета ограничивается расстоянием прямой видимости и составляет при работе в режиме управления оператором 100 – 200 м. Разнообразие моделей позволяет выбрать квадрокоптер с нужными характеристиками в предлагаемом на рынке ценовом диапазоне.
Выпускаемые мультикоптеры имеют различные характеристики за счет мощности и материала обшивки.
На аппараты устанавливаются электродвигатели:
Лучшими показателями при эксплуатации обладают бесколлекторные электродвигатели, обеспечивающие скорость и дальность полета.
Особое внимание уделяется винтомоторной группе, которая способна достичь необходимой величины тяги двигателей в граммах, что дает возможность рассчитать взлетный вес и массу полезного оборудования.
Винты стандартного и обратного вращения изготавливаются из карбона, который обеспечивает достаточную прочность и длительный срок эксплуатации.
Для управления мулитикоптером тщательно подбирается контролер, выполняющий функции по управлению работой блоков с возможностью подсоединения GPS-приемника.
При создании и конструировании мультикоптеров особое внимание уделяется материалу, из которого изготавливают корпус.
При выборе материала, учитывается ряд факторов:
Для изготовления корпуса мультикоптера используются материалы:
Широкое распространение получила модульная компоновка мультикоптеров, которая позволяет в случае выхода из строя детали, производить её замену на аналогичную, используя обычный инструмент.
Некоторые модели квадрокоптеров способны развивать скорость до 110 км/час – используются как гоночные модели. Но основное количество аппаратов обеспечивает скоростной режим передвижения в диапазоне 20-70 км/час.
Для совершенствования управления аппаратом желательно, чтобы все модели оснащались датчиком зарядки аккумуляторной батареи. Все выпускаемые коптеры обладают дальностью полета не менее 20 м.
Для стабилизации аппаратов в воздухе применяются 2 системы:
При потере сигнала между квадрокоптером и оператором в зависимости от комплектации оборудованием, оснащения системой управления и контроля возможны несколько вариантов реагирования аппарата:
Для стабилизации работы контролера применяется антивибрационная подставка позволяющая сократить негативное воздействие на электронные компоненты управления квадрокоптера.
FPV (First Person View) – это система управления мулькоптером с помощью видеокамеры, когда принимается видеосигнал и отображается на мониторе или специальных FPV-очках оператора.
Управление с помощью FPV позволяет:
Используемые FPV состоят из блоков:
Камера, транслирует сигнал с помощью приемо-передающей аппаратной части. Он проецируется на монитор или FPV-очки. Система может быть дополнительно укомплектована GPS-приемником и датчиками. Камеры обладают разрешением при использовании стандарта SECAM в диапазоне 600-1200 TVL, а PAL/NTSC –до 700 TVL и оснащаются матрицами CCD и CMOS.
Причем CCD обладает большей чувствительностью, шириной диапазона и устойчивостью к помехам. При передаче сигнала аналоговые видеокамеры обеспечивают более низкую задержку при сопоставлении с HD камерами.
Для передачи видеосигнала используются приемники и передатчики, работающие в диапазоне частот:
Наиболее часто применяемые – 2.4 и 5.8 ГГц.
Видеопередатчики, устанавливаемые на мультикоптеры, имеют мощность 25 – 1000 mW.
Для передачи сигнала используются антенны:
Комплектуются разъемами RP-SMA и SMA. Для видеоконтроля и управления полетом коптера используются мониторы и FPV-очки.
К мониторам предъявляются требования:
При отображении видеосигнала может быть задействована OSD-опция, которая позволяет выводить на экран монитора данные:
Блоки FPV рассчитаны на работу от источника питания напряжением 12 В. Для подавления помех возникающих от работы монитора используется фильтр LS.
Для облегчения поиска упавшей модели устанавливается звуковая сигнализация, срабатывающая при подаче поискового импульса с пульта. Для полетов в вечернее и ночное время мультикоптеры оснащаются световой сигнализацией, позволяющей отслеживать маршрут и местонахождение аппарата.
Квадрокоптер, оснащенный четырьмя электродвигателями, при возникновении неисправности не может совершить плавную посадку, поэтому необходимо соблюдать ряд правил:
Для обучения управлению выбирайте квадрокоптер для начинающих.
Эксплуатация подобных мультикоптеров безопасна и помогает освоить алгоритм управления, связанный с операциями:
Среди владельцев коптеров проводятся соревнования, в следующих категориях:
Эксплуатация квадрокоптеров популяризирует авиамодельный спорт и расширяет возможности использования аппаратов в народном хозяйстве и частном предпринимательстве.