آسمان ایکس

آشنايي با کوادکوپتر و نحوه ساخت آن

کوادکوپتر
0
(0)

در این مقاله قصد داریم با کوادکوپتر(کوادروتور) و انواع آن آشنا شویم و سپس به معرفی قطعات لازم و ساخت یک کوادکوپتر بپردازیم ، در ادامه با آسمان ایکس همراه باشید.


کوادکوپتر چیست؟

همانطور که در مقاله معرفی مولتی روتور اشاره کردیم ، کوادکوپتر یا کوادروتور معروفترین و پرکاربردترین نوع مولتی روتور ها هستند که کواد به معنی چهار نشانه تعداد موتورهای آن است.

محبوب ترین پلت فرم روتور کرافت، کوادکوپتر است. این ماشین یک پهپاد پایدار و ساده برای کار را فراهم می کنند که می تواند محموله های متنوعی را حمل نموده، در یک فضای محدود فرود آمده و به دلیل کوچک بودن روتورهای بی صدا و آرام ، تشخیص آن از بسیاری از دیگر پهپاد دشوارتر باشد.

کوادکوپترها دارای چهار بازو سوار بر یک قاب هستند. هر بازو دارای یک موتور به همراه پروانه ای در انتهای آن است.

پس کوادکوپتر از چهار موتور تشکیل شده است که معمولا نحوه قرار گرفتن موتورها در آن به دلیل دید بهتر دوربین ،جلوی ربات ، به شکل X می باشد ولی به حالت های مختلف می توان موتورها را کنار هم قرار داد که در شکل زیر مشاهده می کنید.

نحوه قرار گرفتن موتورها در کوادکوپتر

ثبات این هواگرد های شگفت انگیز با چرخش جفت های پروانه در جهت خلاف یک دیگر حاصل می شود.
کوادکوپترها در اندازه های مختلف تولید می شوند، از اندازه یک کف دست، تا آن حد بزرگ که بتواند مسافر حمل کنند!


کاربرد کوادکوپتر

کوادکوپترها(کوادروتور) با توجه نوع آن ها کاربردهای زیادی از جمله در تصویربرداری ، نقشه‌برداری ، صنعت ، امداد و نجات و … دارند که در ادامه به جزئیات چند تا از آنها همراه با مثال می پردازیم.


کوادکوپتر عکاسی یا هلی شات

کواد کوپتر عکاسی

کوادکوپتر عکاسی یا کوادکوپتر دوربین دار که به آن هلی شات نیز میگویند نوعی مولتی روتور است که دوربین عکاسی و فیلمبرداری در آن تعبیه شده است و معمولا وزن آن ها سبک هستند.
پهپاد  Mavic Mini  از نوع این کوادکوپترها می باشد.

 

ذکر این نکته ضروری است که هلی شات ها فقط از نوع کوادکوپترها نیستند و میتواند هر نوع مولتی روتوری باشد. در واقع فرق بین هلی شات و کوادکوپتر در همین است و چنانچه کوادکوپتری صرفا در زمینه تصویربرداری استفاده شود هلی شات هم نامیده می شود.

 

عمدتا کوادکوپترهای کمپانی dji از نوع هلی شات می باشند.


کوادکوپتر صنعتی

 

کواد کوپتر صنعتی

یکی دیگر از کاربردهای کوادکوپترها در زمینه صنعت است که برای کارهای مختلف طراحی شده اند.
در این زمینه میتوان به پهپاد اسکایدلر اشاره کرد که برای حمل بار طراحی شده است.و یا پهپاد شیشه پاک کن که برای شست و شوی شیشه های ساختمان های بلند طراحی شده است که علاوه بر شست و شو به خاموش شدن آتش به آتش نشان ها میتواند کمک کند.

همینطور میتوان به پهپاد ایرانی سجاد که برای حمل و نقل بسته های پستی به خصوص در زمان اضطرار مثل عملیات امدادی برای اداره پست ساخته شده است ،اشاره کرد.


کوادکوپتر سرعتی

کواد کوپتر سرعتی

با پدید آمدن عینک‌های واقعیت مجازی و وصل شدن آنها به دوربین‌های کواد کوپترها، یک نوع از فعالیت را به نام مسابقات کوادکوپترهای FPV (نمایش اول شخص) ایجاد کرده است که کوادکوپتر XK-X252 یکی از این نوع کوادکوپترها است.

از این رو میتوان گفت کوادکوپترها علاوه بر یک وسیله تصویر برداری و کاربردهای صنعتی و نظامی ،یک وسیله سرگرمی و تفریحی هم به شمار میروند.
این تفریح که مخاطب‌های بزرگ‌سال را به خود اختصاص داده است، روز به روز رو به گسترش است.


کوادکوپتر امداد و نجات

 

کواد کوپتر امداد و نجات

یکی از کاربردهای کوادکوپترها استفاده در عملیات نجات و کمک به افرادی که دچار سوانح و بلایای طبیعی شده اند.

به طور مثال مناطق سانحه دیده ای که دسترسی سریع از طریق انسان ندارند میتوان با فرستادن کوادکوپتر به آنجا و تهیه تصاویر و فیلم از منطقه ، نقاطی را که افراد مصدوم در آن جا قرار دارند شناسایی کرده و تیم امداد رسان را به آن جا هدایت نمود و یا با کوادکوپترهای حمل بار برای آنها تجهیزات فرستاد.


ساخت کوادکوپتر

حال که با کوادکوپتر و انواع آن آشنا شدید، در ادامه به ساخت و نحوه پرواز کوادکوپترها می پردازیم.


وسایل لازم برای ساخت کوادکوپتر

برای ساخت یک کوادکوپتر به وسایل زیر احتیاج داریم :

١- قاب یا فریم ( Frame )

٢- ٤ عدد موتور(موتور براشلس)

٣- ٤ عدد برد کنترل سرعت الکترونیکی ( ESC ) یا اسپید کنترل

٤- برد کنترل پرواز یا فلایت کنترلر (flight controller)

٥- رادیو کنترل یا فرستنده گیرنده رادیویی

٦- ملخ ٤ عدد ( ٢ عدد ساعتگرد و ٢ عدد پادساعتگرد )

٧- باتری و شارژر

٨-توزیع کننده انرژی

٩-ماژول GPS


قاب یا فریم کوادکوپتر

 

قاب یا فریم

فریم به معنای قاب یا پوسته در واقع چهارچوب اصلی و شاسی اصلی یک مولتی روتور است که کلیه تجهیزات بر روی آن نصب می گردند.
یک فریم خوب باید مقاوم و سبک باشد تا بتواند علاوه بر ضربه پذیری متناسب ، فضای کافی برای نصب تجهیزات را داشته باشد.


موتور براشلس(Brushless)

موتور براشلس

 

موتور براشلس یا براشلس موتور ،موتور الکتریکی هدایت و تغییر است که جز موتورهای همزمان است و از منبع برق DC تغذیه میشوند و از طریق یک اینورتر برای به حرکت درآوردن موتور به سیگنال الکتریکی AC تبدیل می‌شود.


اسپید کنترل (ESC)

اسپیدکنترل

 

اسپید کنترل (ESC) یا کنترل کننده ی الکترونیکی سرعت (electronic speed control) ، یک مدار الکترونیکی است که سرعت یک موتور الکتریکی را کنترل و تنظیم می‌کند.

در یک کوادکوپتر معمولا چهار کنترل کننده الکتریکی سرعت وجود دارد که هر کدام به یک موتور، منبع توزیع برق و کنترل کننده پرواز متصل می شوند.
زمانی که سیگنال مربوطه از کنترل کننده پرواز به اسپیدکنترل داده می شود این قطعه از طریق کنترل برق ورودی به موتورها می تواند سرعت چرخش آن را کنترل کند .
اسپیدکنترل یکی از مهم ترین قسمت یک کوادکوپتر محسوب می شود زیرا بسیاری از عملکردهای کوادکوپتر ها از جمله سرعت ، ارتفاع و … به وسیله موتورها و سرعت چرخش آنها تعیین می شود.

برای آشنایی کامل با اسپیدکنترل و راه اندازی آن کلیک کنید.


برد کنترل پرواز یا فلایت کنترلر(flight controller)

فلایت کنترلر

فلایت کنترلر یا سیستم کنترل پرواز یکی از مهمترین اجزای مولتی روتورها می باشد که در حقیقت مغز متفکر یک مولتی روتور است و عملیات هماهنگی چهار موتور پرنده را انجام میدهد.

فلایت کنترلر در واقع یک کامپیوتر کوچک است که وظیفه آن کنترل و تعیین میزان RPM(دور در دقیقه) هر موتور است.

زمانی که خلبان دستور تغییر سرعت یا جهت میدهد ، برد کنترل پرواز آن ها را از دستگاه گیرنده دریافت می کند و پس از پردازش، به کمک قطعات ESC سرعت هر یک از موتور ها را مطابق با دستور تغییر می دهد.


رادیو کنترل(RC) یا فرستنده گیرنده رادیویی

رادیو کنترل

رادیو کنترل یا RC وسیله ای است که توسط آن دستورات کنترل کوادکوپتر به صورت بی سیم و از طریق امواج رادیویی برای کوادکوپتر ارسال میشود.

در واقع ریموت یا رادیو کنترل دستور خلبان برای هدایت کوادکوپتر را به سیگنال قابل درک برای فلایت کنترلر تبدیل میکند.

فرکانس ارتباطی که اکثر رادیو کنترل ها از آن استفاده می‌کنند، ۲.۴ گیگاهرتز است.

تمامی مولتی روتورها برای هدایت ، مجهز به رادیو کنترل هستند.

بیشتر بخوانید : معرفی بخش های مختلف رادیو کنترل


ملخ کوادکوپتر

ملخ کواد کوپتر

ملخ ها در مولتی روتورها وظیفه ایجاد نیروی بالابرنده یا جلو رونده برای به حرکت در آمدن پرنده و شناور شدن آن در هوا و تغییر مسیر را دارند که این نیرو توسط حرکت همزمان ملخ ها انجام میشود.
ملخ ها در مولتی روتور نیروی لازم را از موتورها میگیرند.
در کوادکوپتر با توجه به تعداد موتورها از چهار ملخ استفاده میشود که همیشه دو تا از ملخ ها و موتور درون آن‌ها در جهت مخالف هم کار می‌کنند و همچنین با توجه به نوع پرنده این حرکت متفاوت است.

طبق شکل در کوادکوپترهای نوع H ملخ ها و موتورهای کناری هم جهت می‌چرخند :

و در کوادکوپترهای نوع X این ملخ ها و موتورهای روبه‌رو هستند که در یک جهت می‌چرخند :

بیشتر بخوانید:هر آنچه لازم است از ملخ کوادکوپتر بدانید


باتری کواد کوپتر

باتری

 

در کوادکوپتر از باتری لیتیم پلیمر(Lithium-Polymer) که دارای میزان ولتاژ 3.7 ولت تا 22.2 ولت و میزان آمپر 100 میلی آمپر تا 10000 میلی آمپر باشد، استفاده میکنیم.

برای شارژ کردن باتری های کوادکوپتر نیز به یک شارژر استاندارد باتری های لیتیومی نیاز است.


 توزیع کننده انرژی

وظیفه توزیع کننده انرژی دریافت برق مورد نیاز از باتری و توزیع بین قسمت های مختلف کوادکوپتر است.


ماژول GPS

ماژول GPS

ماژول GPS در کوادکوپتر به منظور تعیین موقعیت مکانی و جهت آن مورد استفاده قرار می گیرد و اطلاعات لازم را در اختیار فلایت کنترلر قرار می دهد.


یک کوادکوپتر چگونه پرواز می کند

در هلی کوپتر‌ها یک روتور اصلی (بزرگ) وجود دارد که تمام قدرت بالابرنده را تأمین می کند. یک روتور دم نیز برای خنثی کردن گشتاور جانبی وجود دارد تا جهت چرخاندن بدنه بالگرد در جهت مخالف روتور اصلی فعال باشد.

بر خلاف هلی کوپتر، در یک کوادکوپتر از چهار ملخ برای تولید نیروی بالابرنده استفاده می‌شود و هر ملخ یک چهارم وزن را تحمل می‌کند و کنترل حرکت پرنده به وسیله تغییر دادن نیروی نسبی ناشی از هر ملخ به دست می آید.

حرکت کوادکوپتر با تغییر سرعت یا به عبارت بهتر رانش های نسبی هر روتور کنترل می شود. این روتورها به طور معمول در یک مربع تراز می شوند. دو گوشه مستقر بر یک قطر مربع در جهت عقربه های ساعت و دو مورد دیگر در جهت خلاف آن می چرخند.

برای اینکه کوادکوپتر بتواند ارتفاع خود را حفظ کند لازم است تا مجموع نیروی بالابرندگی چهار موتور پرنده ثابت باقی بماند.ارتفاع نیز به علت ثابت ماندن مجموع نیروی بالابرندگی موتورها تغییر نخواهد کرد.

با افزایش سرعت چرخش تمام موتورها، کوادکوپتر در هوا بالا می‌رود.برای کاهش ارتفاع نیز کافی‌ست سرعت چرخش تمامی موتورها کم شود.

حرکت کوادکوپتر به جهت‌های جلو، عقب، چپ و راست نیز با برهم زدن تعادل کوادکوپتر صورت می‌گیرد.

با تغییر سرعت موتورهای هم جهت کوادکوپتر در هوا می‌چرخد ، به این صورت که دو موتور هم جهت سرعت خود را کم می‌کنند و دو موتور هم جهت دیگر به همان میزان سرعت حرکت خود را افزایش می‌دهند تا بدون تغییر در ارتفاع ، کوادکوپتر به دور خود بچرخد.


زمان پرواز کوادکوپتر چقدر است؟

کوادکوپترهای معمولی حداکثر هفت دقیقه زمان پرواز را ارائه می دهند، که ممکن است برای کسانی که چگونگی پرواز را یاد می گیرند خسته کننده باشد.

هواپیماهای بدون سرنشین درجه یک اغلب در مورد سرعت و دور پرواز و مدت زمان ماندن در هوا محدود هستند به طور معمول کواد کوپترهای سطح بالا تنها می توانند حدود 25 دقیقه پرواز کنند و حداکثر سرعت آن ها 50 مایل در ساعت باشد.


چگونه یک هلی شات یا کوادکوپتر دوربین دار بسازیم؟

بیشتر بخوانید : طراحی مداری با قابلیت تغییر سرعت و جهت چرخش موتور


شما میتوانید سوالات خود را در رابطه با نحوه ساخت کوادکوپترها از طریق فرم زیر یا فرم ارتباط با ما در میان بگذارید.

 

گروه آسمان ایکس مشاور تخصصی طراحی و ساخت انواع سامانه های هدایت پذیر از دور (سهپاد)

 

آیا این مقاله برای شما مفید بود؟

با کلیک بر روی ستاره به این مقاله امتیاز دهید! (بالاترین امتیاز ستاره سمت چپ)

خروج از نسخه موبایل