استفاده از کواد کوپترها، به ویژه برای علاقه مندان به فیلمبرداری هوایی و تفریحات پروازی،…
آشنایی با سنسورهای کواد کوپتر
سنسورهای کواد کوپتر اجزای مهمی هستند که به پهپاد کمک می کنند تا اطلاعاتی در مورد موقعیت، جهت، سرعت، شتاب، فاصله و موانع را بدست آورد.
آشنایی با سنسورهای کواد کوپتر به شما کمک می کند که پروازی ایمن تر با پهپاد خود داشته باشید. در ادامه بیشتر به بررسی این سنسورها پرداخته ایم.
رایج ترین سنسورهای کواد کوپتر کدام است؟
برخی از سنسورهای رایج در پهپادها عبارتند از:
- ژیروسکوپ: این سنسور سرعت چرخش پهپاد حول محور های roll ،pitch و yaw را اندازه گیری کرده و به کنترل کننده پرواز کمک می کند تا ثبات پهپاد را حفظ کند.
- شتاب سنج: این سنسور شتاب و نیروی شتاب پهپاد در جهت های X،Y و Z را اندازه گیری کرده و به تنظیم زاویه گرایش پهپاد کمک می کند.
- مغناطیس سنج: این سنسور برای اندازه گیری میدان مغناطیسی زمین بوده و کار تشخیص جهت شمال را انجام می دهد.
- بارومتر: کار این سنسور پهپاد اندازه گیری فشار هوا و تخمین زدن ارتفاع است.
- مکان یاب: این سنسور که همان GPS است، مختصات جغرافیایی پهپاد را از طریق ماهواره ها دریافت و به پهپاد کمک می کند تا موقعیت خود را دانسته و به نقاط مورد نظر برود.
- سنسورهای تصویری: این سنسورهای کواد کوپتر تصاویری از محیط اطراف پهپاد گرفته و با استفاده از الگوریتم های پردازش تصویر و یادگیری ماشین، می توانند موانع، فاصله، سرعت، جهت و حتی شناسایی اشیاء را انجام دهند.
بیشتر بدانید: کوادکوپتر سایز بزرگ چه کاربردهایی دارد؟
سنسور شتاب سنج کواد کوپتر چیست؟
سنسور شتاب سنج یا Accelerometer یک وسیلۀ الکترومکانیکی و از مهمترین سنسورهای کواد کوپتر برای اندازه گیری نیروی شتاب است و چرخش پهپاد را در سه محور x،y و z مشخص می کند. این سنسور همچنین زاویه گرایش کوادکوپتر را در حالت های ثابت معین می کند.
برای فهم بهتر کارکرد این سنسور پهپاد فرض کنید کوادکوپتر در حالت افقی ساکن باشد. در این صورت خروجی محور های x و y صفر و خروجی محور z یک گرم خواهد بود. این یک گرم در واقع همان نیروی جاذبه زمین است که بر روی اشیای موجود در جو اثر می گذارد.
حالا اگر کوادکوپتر 90 درجه در جهت محور x بچرخد، خروجی محور های x و z صفر و خروجی محور y یک گرم خواهد بود. آنچه که می خواهیم به شما بیان کنیم این است که در طول حرکت کوادکوپتر و ایجاد چرخش در جهات مختلف، خروجی هر یک از محور های x،y و z در بازۀ صفر تا یک قرار خواهد گرفت.
شتاب سنج نیز این مقادیر را در یک فرمول خاص قرار می دهد و در نهایت زاویه گرایش پهپاد و کوادکوپتر را محاسبه می کند.
واحد اندازه گیری داخلی و سیستم مسیریابی پهپاد
واحد اندازه گیری داخلی IMU و سیستم مسیریابی GPS دو مورد مهم دیگر از سنسورهای کواد کوپتر به شمار می روند. این سنسورها به پهپاد کمک می کنند تا جهت و مسیر پرواز خود را حفظ کند.
Global Positioning System یا به اختصار GPS یک سیستم مسیریابی ماهواره ای است که با یک گیرنده رادیویی سیگنال های فرستاده شده از ماهواره ها را گرفته و موقعیت، سرعت و زمان پهپاد را مشخص می کند.
این روش مسیریابی نسبت به دیگر روش ها دقیق تر است و اگر از سیستم های پیشرفته تری استفاده شود، خطای آن ها فقط چند سانتی متر خواهد بود. علاوه بر این، مدار های بسیار کوچک موجود در گیرنده های GPS باعث می شود این سیستم از نظر اقتصادی بسیار مناسب باشد و برای همه قابل دسترسی باشد.
همانطور که اشاره شد واحد اندازه گیری داخلی و سیستم مسیریابی پهپاد از جمله مهمترین سنسورهای کواد کوپتر به شمار می روند. واحد اندازه گیری داخلی IMU داده های مورد نیاز خود را از مغناطیس سنج های چند محوره که در قطب نما های کوچک و بسیار دقیق قرار دارند دریافت می کند.
این قطب نماها حساس ترین تغییرات را دریافت کرده و اطلاعات مربوط به آن ها را به پردازنده مرکزی موجود در IMU ارسال می کنند تا این سنسورهای کواد کوپتر جهت، گرایش و سرعت پهپاد را مشخص کنند.
کاربرد سنسور بارومتر در کوادکوپتر
سنسور بارومتر یا فشارسنج یک دیگر از سنسورهای کواد کوپتر است که برای اندازه گیری ارتفاع پرواز پهپاد نسبت به سطح دریا استفاده می شود.
این سنسور با مشاهده فشار هوا می تواند ارتفاع را تعیین کند. هنگامی که پهپاد و کوادکوپتر بالاتر می روند، سنسور Barometer اول تغییرات فشار هوا را می سنجد و بعد با فرستادن یک سیگنال الکتریکی این تغییر ارتفاع را به سیستم کنترل پرواز اطلاع می دهد.
سنسورهای اولتراسونیک پهپاد
سنسورهای اولتراسونیک مانند بارومتر از جمله سنسورهای کوادکوپتر برای تخمین مسافت هستند ولی روش اندازه گیری و محاسبه آن ها کاملا متفاوت است.
این سنسور ها از دو بخش Rx و Tx ساخته شده اند که همزمان فعال شده و با فرستادن امواج با طول موج خاص می توانند فاصله بین موانع و کوادکوپتر یا پهپاد را مشخص کنند. باید گفت که این سیستم نقص هایی هم دارد و گاهی اوقات در هوای سنگین و جو کدر عملکرد مناسبی نخواهد داشت.
بیشتر بدانید: بالاترین برد کوادکوپتر چقدر است؟
ژیروسکوپ چیست؟
سنسور ژیروسکوپ سرعت زاویه ای را در سه محور x، y و z می سنجد؛ به عبارتی دیگر این بخش از سنسورهای کواد کوپتر می تواند مقدار تغییرات زاویه ای حین حرکت های چرخشی را بر روی سه محور بیان کند.
وجود ژیروسکوپ یا Gyro Sensor حتی در ساده ترین پهپاد ها نیز ضروری است. سنسور ژیروسکوپ داده های مربوط به تغییر زاویه را به درایور های کنترل کننده موتور می دهد تا سرعت چرخش موتور ها را بر اساس این داده ها تنظیم کند.
به این ترتیب تعادل پهپاد حتی پس از ایجاد تغییرات زاویه ای حفظ می شود و حرکت های نامنظم و ناهماهنگ نخواهد داشت. از طرف دیگر سنسور ژیروسکوپ باعث می شود پهپاد چرخش هایی کامل داشته باشد و به دقیقا به همان زاویه ای که توسط خلبان تعیین شده، برسد.
برخی کوادکوپترها از تمام سنسورهای ذکر شده برخوردار هستند و برخی دیگر نیز تنها سنسورهایی حیاتی نظیر GPS را دارند. شما می توانید برای اطلاع بیشتر از بهترین کواد کوپترها به وبسایت دیجی پهپاد مراجعه کنید.