Какие типы электронных устройств используют беспилотники

Беспилотник содержит множество электронных компонентов, вот некоторые из распространенных моделей и типов:

* * i. Управляемый чип (MCU / MPU) * *

1. * * Серия STM32 (Итало - французские полупроводники) * *

- Например, STM32F407, который основан на ARM. ®  Cortex ® -  Микроконтроллер ядра M4. Он обладает высокой производительностью обработки данных и может работать на частоте 168 МГц. В БПЛА он в основном используется для управления ориентацией полета, обработки данных датчиков и других задач. Он может принимать сигналы от акселерометров, гироскопов и других датчиков, вычислять текущее положение БПЛА с помощью сложных алгоритмов и отправлять инструкции в приводной модуль двигателя в соответствии с установленным режимом полета (например, ручной полет, автоматическая зависание и т. Д.), чтобы регулировать скорость двигателя и поддерживать стабильный полет БПЛА.

- Серия STM32H7 представляет собой более высокопроизводительный продукт с двухточным блоком с плавающей запятой и высокоскоростным кэшированием, который позволяет быстрее обрабатывать сложные алгоритмы управления полетом и операции слияния данных для профессиональных беспилотных летательных аппаратов с более высокими требованиями к производительности.

* * Серия NXP i.MX RT * *

- Как i. Процессор MX RT1060 представляет собой трансграничный процессор, сочетающий в себе высокую производительность прикладного процессора с возможностями микроконтроллера в реальном времени. Его основная частота до 600 МГц, имеет богатый внешний интерфейс. В высококачественных БПЛА он может использоваться для обработки данных передачи карт высокой четкости, запуска сложных навигационных алгоритмов и т. Д. Например, когда дрон оснащен камерой с высоким разрешением для аэрофотосъемки, i.MX RT1060 может быстро выполнять предварительную обработку изображения, такую как сжатие данных изображения, а затем отправлять данные на наземную станцию через модуль беспроводной связи.

* * II. Датчики * *

1. * * Акселерометры и гироскопы (IMU - инерционные измерительные блоки) * *

* * MPU6050 * *: Это обычный недорогой высокопроизводительный шестиосный датчик обработки движения. Он включает в себя 3 - осный акселерометр и 3 - осный гироскоп, которые могут измерять ускорение и угловую скорость БПЛА в трехмерном пространстве в режиме реального времени. Его акселерометр измеряет диапазон ±16 г (g - ускорение силы тяжести), а гироскоп измеряет диапазон ±2000 ° / с. Во время полета беспилотника MPU6050 отправляет данные на основной чип, который использует эти данные для определения угла положения (угол тангажа, угол поперечного крена и угол рыскания) с помощью алгоритма решения положения (например, комплементарная фильтрация или фильтр Кальмана).

- * * MPU9250 * *: На основе MPU6050 также интегрирован магнитометр. Магнитометр может измерять силу и направление магнитного поля Земли для более точных измерений угла курса (угла рыскания). Это важно для автономной навигации и точного позиционирования беспилотных летательных аппаратов на открытом воздухе. Например, когда беспилотные летательные аппараты выполняют автоматические круизы, для полета по заданному маршруту требуется точная курсовая информация, а данные магнитометра MPU9250 помогают повысить точность курса.

2. * * Барометр * *

* * BMP280 * *: Это высокоточный цифровой датчик давления воздуха. Он может измерять барометрические значения и преобразовывать данные о давлении воздуха в информацию о высоте. Его точность может достигать ±1 м погрешности измерения высоты (при соответствующих условиях и калибровке). В беспилотных летательных аппаратах барометры в основном используются для определения высокой функции. Когда БПЛА взлетает, барометр постоянно измеряет давление воздуха в текущем положении, вычисляет относительную высоту БПЛА по сравнению с атмосферным давлением в точке взлета в сочетании с алгоритмами компенсации температуры, а затем возвращает данные главному чипу управления, который контролирует скорость двигателя в соответствии с заданной высотой, чтобы БПЛА оставался в полете на заданной высоте.

* * iii. Электроприводные чипы * *

1. * * A4950 * *: Это двухсторонний приводной чип с двигателем моста. Он может приводить в движение два двигателя постоянного тока (обычно используемые в беспилотных летательных аппаратах для привода пропеллерных двигателей). Его выходной ток может достигать ± 3A и удовлетворять потребности в приводе большинства небольших и средних беспилотных двигателей. Он контролирует скорость вращения и рулевое управление двигателя, принимая сигналы PWM (импульсная модуляция ширины) от главного чипа управления. Например, когда основной чип управления требует увеличения скорости двигателя БПЛА, он посылает сигнал PWM с большей долей пустоты в A4950, а A4950 соответственно увеличивает средний ток, выводимый в двигатель, тем самым ускоряя скорость двигателя.

* * TB6612FNG * *: Это также широко используемый чип с двигателем, который имеет большую выходную мощность и встроен в такие функции, как защита от перегрева и блокировка низкого давления. В системе привода двигателя БПЛА можно эффективно защитить двигатель и сам приводной чип. Он может приводить в движение два двигателя постоянного тока, управлять скоростью двигателя с помощью сигнала PWM, может достичь положительного управления инверсией двигателя, является более подходящим вариантом для управления двигателем четырехосного БПЛА.

* * iv. Модуль беспроводной связи * *

* * Модули Wi - Fi (например, ESP8266, ESP32) * *

* * ESP8266 * *: Это недорогой, высокоинтегрированный чип Wi - Fi. Он обеспечивает беспроводную связь между беспилотником и внешними устройствами, такими как смартфон или наземная станция. Он работает на частоте 2,4 ГГц и поддерживает стек протоколов TCP / IP. В БПЛА потребительского класса пользователи могут подключаться к модулю ESP8266 через мобильное приложение, получать данные о состоянии полета БПЛА (например, высота, скорость, заряд батареи и т. Д.) и отправлять команды управления полетом (например, подъем, спуск, вперед, назад и т. Д.). Его скорость передачи данных может достигать десятков Мбит / с, что достаточно для удовлетворения основных потребностей управления полетом и мониторинга состояния.

- * * ESP32 * *: Более мощный, чем ESP8266, ESP32. Он сочетает в себе технологии Wi - Fi и Bluetooth с двумя высокоскоростными ядрами, способными одновременно решать несколько задач. Например, в некоторых беспилотных летательных аппаратах со сложными функциями ESP32 может связываться с наземными станциями через Wi - Fi и подключаться к другим датчикам или устройствам через Bluetooth, например, к внешнему высокоточному модулю GPS, а также запускать внутренние процедуры управления полетом для достижения более гибкой системной интеграции.

2. * * Модули Bluetooth (например, HC - 05, HC - 06) * *

- * * HC - 05 * *: Это обычный модуль последовательной связи Bluetooth. Он может устанавливать простые линии связи (обычно до 10 метров) между такими устройствами, как беспилотные летательные аппараты и мобильные телефоны. Он работает в рамках протокола Bluetooth 2.0 и в основном используется для передачи некоторых простых инструкций управления и информации о состоянии. Например, в некоторых небольших игрушечных дронах HC - 05 позволяет пользователям подключать дроны с помощью простых приложений на телефоне, используя Bluetooth для отправки базовых инструкций управления, таких как взлет и посадка.

* * v. Чип управления питанием * *

* * * LM2596 * *: Это обычный низковольтный чип преобразования DC - DC. В БПЛА он может преобразовывать более высокое напряжение, обеспечиваемое батареей (например, 7,4 В или 11,1 В от литиевой батареи), в стабильно низкое напряжение (например, 5 В или 3,3 В), обеспечивая подходящий источник питания для других электронных компонентов, таких как основной чип, датчик и т. Д. Его выходной ток может достигать 3A и обладает высокой эффективностью преобразования, которая может эффективно уменьшить потери питания и продлить срок службы батареи БПЛА.

* * TPS63070 * * - Высокоэффективный преобразователь повышения / понижения давления. Он может гибко регулировать напряжение в соответствии с входным и выходным спросом. В некоторых беспилотных системах с батареями низкого напряжения (например, односекционная литиевая батарея 3,7В), TPS63070 может повысить напряжение батареи до нужного значения, если некоторым электронным элементам требуется более высокое напряжение (например, 5В) для нормальной работы, а также выполнять операции по снижению напряжения при более высоком напряжении батареи, чтобы обеспечить стабильное энергоснабжение.