معرفی اجزای اصلی یک کوادکوپتر

در این مقاله می خواهیم نگاهی دقیقتر به درون یک کوادکوپتر بیاندازیم. کوادکوپتر یک پرنده 4 ملخه می باشد که قابلیت کنترل دور موتور های خود به منظور حفظ تعادل و تغییر مسیر را دارا می باشد. امروزه از کوادکوپتر ها در بخش های مختلفی استفاده می شود. در بخش کشاوری به منظور سمپاشی محصول، در زمینه نقشه برداری برای تهیه عکس های هوایی، در بخش نظامی به منظور سلاح های انتحاری و جاسوسی، در حوزه صنعت سینما و تصویربرداری و هزاران کاربرد دیگر مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله تمامی اجزای یک کوادکوپتر را بررسی و به توضیح نقش هر کدام از آن ها خواهیم پرداخت. یک کوادکوپتر شامل قطعاتی مانند : فریم (Frame)، موتور براشلس (Brushless motor)، ملخ (Propeller)، اسپید کنترل (ESC)، برد تقسیم ولتاژ (PDB)، فلایت کنترل (Flight control)، باتری (Battery)، رسیور (Reciever).

فریم (Frame)

شاسی اصلی کوادکوپتر بوده که تمام قطعات و تجهیزات بر روی آن نصب می گردند. فریم ها به لحاظ شکل دارای طراحی های مختلفی هستند. همچنین جنس فریم ها می تواند از پلاستیک، فیبر کربن و یا آلومینیوم باشد. طراحی فریم کوادکوپتر در مقاومت آن بسیار تاثیر گذار است. در صورتی که فریم دارای مقاومت کافی باشد در هنگام برخورد های کوچک می تواند کمتر دچار آسیب دیدگی شود.

موتور براشلس (Brushless motor)

در کوادکوپتر ها عمدتا از موتور براشلس استفاده می شود. موتورهای براشلس برخلاف موتور های براش فاقد جاروبک می باشند. بنابراین در این موتور ها هیچ گونه تماسی بین اجزای آن اتفاق نمی افتد و عمر این موتور ها به مراتب بالاتر از موتورهای براش می باشد. اگر بخواهیم به طور مختصر به تشریح ساختار درونی این موتور ها بپردازیم باید گفت که این موتور ها از لحاظ ساختار اجزای آن به دو نوع Inrunner و Outrunner تقسیم بندی می شوند. یک اصل ثابت در مورد این موتور ها وجود دارد که می گوید ” در موتورهای براشلس سیم پیچ همیشه ثابت است و مگنت ها دوران می کنند”.

ملخ (Propeller)

ملخ کوادکوپتر یکی از اصلی ترین اجزای آن بوده و در واقع بدون ملخ، پرواز کوادکوپتر غیر ممکن خواهد بود. ملخ ها با شکل هندسی خاصی که دارند نیروی پیشران لازم برای به پرواز در آوردن کوادکوپتر را تامین می نمایند. در نگاه اول ملخ هاقطعات ساده ای به نظر می رسند اما باید گفت که طراحی آن ها با پیچیدگی های خاصی همراه است. از ملخ ها در کواد کوپتر ها جهت ایجاد نیروی بالا برنده مورد استفاده می شود. ملخ ها متشکل از دو یا چند پره بوده که در در ناحیه hub به یکدیگر متصل می گردند. انواع ملخ برای کوادکوپتر در جنس های مختلف پلاستیکی، کربنی و … وجود دارد.

اسپید کنترل (ESC)

اسپید کنترلر (ESC) یا کنترل کننده الکترونیکی سرعت (Electronic speed controller) در واقع یک ماژول PWM می باشد که شما توسط آن می توانید دور موتور براشلس را کنترل نمایید. نکته فوق العاده مهم در اتصال اسپید کنترلر به باتری بحث تناسب تعداد سل های باتری با تعداد سل های پیشنهادی برای اسپید کنترلر شماست. اگر شما یک باتری سه سل را به یک اسپید کنترلر ۲ سل متصل نمایید بدون شک اسپید شما خواهد سوخت. زیرا ولتار بیش از اندازه به آن اعمال کرده اید. ولتاژ یک باتری ۳ سل معادل ۱۱٫۱ ولت می باشد و یک اسپید کنترلر ۲ سل ولتاژی معادل ۷٫۴ ولت را می طلبد که در صورت اتصال این باتری اسپید شما خواهد سوخت.

برد تقسیم ولتاژ (PDB)

برد تقسیم ولتاژ قسمتی است که برق مورد نیاز کوادکوپتر را از باتری یا باتری ها دریافت کرده و آن را به کنترل کننده های الکترونیکی سرعت و سایر اجزا انتقال می دهد. کنترل کننده پرواز و تجهیزات فیلم برداری نظیر گیمبال و دوربین جزو مهم ترین قسمت هایی هستند که برای تامین برق مورد نیاز خود به قطعه توزیع برق مراجعه می کنند. استفاده از این برد این مزایا را دارد که دیگر با دردسرهای اشتباه متصل کردن قطب مثبت و منفی وسایل برقی و قطع شدن سیمهای اتصال برق مواجه نخواهید شد و اتصالات شما به بهترین نحو و بدون کشیدن آمپر اضافه به همدیگر متصل خواهند ماند.

فلایت کنترل (Flight control)

اگر بخواهیم ساده بگوییم، کنترل کننده پرواز در واقع مغز کوادکوپتر است. این قسمت یک کامپیوتر کوچک است که داخل کوادکوپتر گنجانده می شود و عملکرد سایر اجزا را مستقیما تحت تاثیر قرار می دهد. تمامی قطعات الکترونیکی در نهایت به فلایت کنترل متصل می گردند. حتی ماژول هایی مانند شتابسنج و یا GPS و … به فلایت کنترل متصل است.

باتری (Battery)

در اصطلاح عامیانه به این باتری ها لیپو (Lipo) نیز گفته می شود. این باتری ها عموما در ظرفیت های مختلفی در بازار عرضه می گردند. از ویژگی های فوق العاده این باتری ها سرعت دشارژ بالای این باتری ها می باشد. شما می توانید در عرض دو تا سه ثانیه جریان بسیار بالایی را از آن ها بکشید. نگه داری این باتری اندکی متفاوت از سایر باتری هاست. شما تنها تا ولتاژ خاصی می توانید ولتاژ باتری های لیتیوم پلیمر را پایین بیاورید. ولتاژ نامی هر سل از باتری های لیتیوم پلیمر ۳٫۷ ولت می باشد. در کوادکوپتر ها از این نوع باتری استفاده می شود.

رسیور (Reciever)

تجهیزیست کوچک و سبک که درون کوادکوپتر قرار گرفته و فرامین ارسالی توسط فرستنده را دریافت نموده و این فرامین را به فلایت کنترل ارسال می کند. فرض کنید برای یک رادیو کنترل ۴ کاناله فرستنده ۴ کانال خروجی دارد که همانطور که بیان شد هر کانال یک PWM که فرکانس خاصی را ارسال می کند. پس در فرستنده نیز ۴ کانال دریافتی PWM وجود دارد که امواج را یک به یک دریافت می کند. به ازای هر کانال موجود در فرستنده یک خروجی در رسیور (گیرنده) نیز موجود است که به فلایت کنترل می رود.