آشنایی با سنسور های کوادروتور

آشنایی با سنسور های کوادروتور – بخش دوم

آشنایی با سنسور های کوادروتور

پهباد ها و کوادکوپتر های دوربین دار و مدرن امروزی به انواع سنسور های گوناگون مجهز شده اند تا بتوانند اطلاعات مربوط به هر لحظه از پرواز را به ثبت برسانند .
تعدادی از این سنسور ها جزو ابزار های ضروری پرواز به حساب می آیند و برخی دیگر که بیشتر جنبه اختیاری دارند می توانند عملکرد پروازی را بهبود ببخشند . ما در مقاله آشنایی با سنسور های کوادروتور | بخش دوم قصد داریم سنسور های مورد استفاده در کوادکوپتر را به شما معرفی کنیم و توضیحاتی مختصر در رابطه با هر یک از آن ها ارائه دهیم .
علاوه بر آن نگاهی به نحوه کار سنسور ها در سیستم های پروازی بدون سرنشین خواهیم داشت و اطلاعات ارائه شده توسط هر کدام را بررسی خواهیم کرد .

در قسمت اول این مقاله ” آشنایی با سنسور های کوادکوپتر | بخش اول ” با سه سنسور اصلی و پرکاربرد مورد استفاده در کوادکوپتر ها یعنی ” ژیروسکوپ “، ” شتاب سنج ” و ” بارومتر ” آشنا شدیم . پیشنهاد می کنیم در ادامه این مطلب با ما همراه شوید تا چهار سنسور دیگری که در بسیار از کوادکوپتر ها تعبیه شده اند را بررسی نماییم .

سنسور های مورد استفاده در کوادکوپتر

  • فاصله سنج (Rangefinder)

مهم ترین کاربرد فاصله سنج ها در صنایع هوایی و پهباد ها در اندازه گیری ارتفاع از سطح زمین (AGL) خلاصه می شود . در حال حاضر معروف ترین سنسور های فاصله سنج مدل های سونار هستند .
این نوع فاصله سنج ها بهترین مدل موجود به حساب نمی آیند ، اما به دلیل قیمت مقرون به صرفه بیشتر مورد استقبال قرار می گیرند . لازم به ذکر است که فاصله سنج های سونار دارای رنج محدود هستند (معمولا چند متر) و نوع سطوح نیز روی عملکرد آن ها تاثیر می گذارد .
در مقابل فاصله سنج های لیزری رنج وسیع تری را ارائه می دهند ، دقت بالاتری دارند ، و قیمت در نظر گرفته شده برای آن ها نیز بیشتر است .

وظیفه سنسور فاصله سنج در یک کوادکوپتر کاملا ساده است . این ابزار فاصله کوادکوپتر تا سطح زمین زیر آن را مشخص می کند و اطلاعات مربوطه را در اختیار کنترل کننده پرواز قرار می دهد . چنین عملکردی تا حدودی به کاربرد سنسور بارومتر شباهت دارد ، اما با کمی دقت می توان تفاوت های این دو سنسور را مشخص کرد .

مزایای فاصله سنج نسبت به بارومتر :

  • فاصله سنج دقت به مراتب بالاتری دارد
  • شرایط آب و هوایی تاثیری روی عملکرد فاصله سنج ندارد
  • سنسور فاصله سنج می تواند فاصله دقیق تا سطح زمین را اندازه گیری کند تا اجرای حالت های پروازی terrain following امکان پذیر شود .

معایب سنسور فاصله سنج :

  • برای دستیابی به نتیجه مطلوب سطح زمین باید در محدوده رنج سنسور فاصله سنج قرار داشته باشد .
  • در تمام طول پرواز سنسور فاصله سنج باید به سمت زمین نشانه گرفته شده باشد .

لازم به ذکر است که در بسیاری از کوادکوپتر ها به منظور کنترل ارتفاع از سنسور های بارومتر استفاده می شود و بهره گیری از سنسور فاصله سنج تنها در بعضی از حالت های پروازی خاص صورت می پذیرد .

سنسور فاصله سنج در کوادکوپتر ها

  • سیستم موقعیت یابی ماهواره ای (GPS)

درک عملکرد و کاربرد سیستم موقعیت یابی ماهواره ای نسبت به سایر سنسور های موجود در این لیست ساده تر است . Ground Positioning System یا به طور مختصر GPS موقعیت جغرافیایی کوادکوپتر را مشخص می کند و اطلاعات مربوط به سرعت و ارتفاع مطلق را در اختیار کنترل کننده پرواز قرار می دهد .
این سنسور همچنین یکی از پیش نیاز های اصلی برای تقریبا تمامی حالت های پروازی خودکار نظیر mission، return to home و position hold به حساب می آید . خوشبختانه اطلاعات متنوعی در رابطه با سیستم های GPS و کاربرد آن در اینترنت منتشر شده است، به همین دلیل ما فقط نکاتی را به طور خلاصه برای شما بیان می کنیم :

  • با وجود پیشرفت هایی که صورت پذیرفته است سیستم های GPS هنوز هم به طور صد در صد قابل اطمینان نیستند . این نوع سنسور ها به راحتی می توانند تحت تاثیر فعالیت های خورشیدی قرار گیرند و گاهی اوقات نقص هایی در عملکرد آن ها مشاهده می شود .
  • سیستم موقعیت یابی ماهواره ای GPS برای استفاده در محیط های باز طراحی شده است و زمانی که کوادکوپتر در فضای بسته قرار می گیرد موانعی همچون سقف ممکن است باعث مسدود شدن مسیر سیگنال های GPS شود .
  • در کوادکوپتر هایی مجهز به سیستم GPS موقعیت یابی عمودی با دقت کمتری نسبت به موقعیت یابی افقی صورت می پذیرد .
  • زمانی که سنسور GPS به منظور مسیریابی مورد استفاده قرار می گیرد در واقع کنترل کننده پرواز موقعیت مکانی مقصد را با موقعیت مکانی فعلی کوادکوپتر مقایسه می کند و تشخیص می دهد کدام مسیر برای رسیدن کوادکوپتر به هدف باید در پیش گرفته شود .
  • تمام حالت های پروازی وابسته به GPS به اطلاعات مربوط به جهت یابی نیز نیاز دارند . به عبارت دیگر کنترل کننده پرواز باید بداند شمال در کدام جهت قرار گرفته است تا بتواند کوادکوپتر را به موقعیت مکانی مورد نظر انتقال دهد .
    گاهی اوقات ممکن است عملیات جهت یابی به کمک سنسور GPS صورت پذیرد ، اما شرط لازم برای چنین حالتی این است که کوادکوپتر همواره در حرکت باشد . بنابراین می توان گفت این روش مناسب پهباد هایی است که دارای بال های ثابت هستند و نمی توانند پرواز شناور در یک نقطه را اجرا کنند . در سایر مولتی روتور ها نظیر کوادکوپتر یک سنسور اضافی به نام قطب نما مورد استفاده قرار می گیرد تا عملیات جهت یابی به درستی انجام شود .

سنسور gps در پهپاد ها

  • قطب نما (Magnetometer)

Magnetometer یا همان قطب نما در کنار GPS جزو ابزار های اصلی اجرای پرواز های خودکار به حساب می آید . متاسفانه در بسیاری از مواقع این قطعه فراموش می شود و یا حداقل به اندازه کافی مورد توجه قرار نمی گیرد .
گاهی اوقات سیستم های پروازی بدون سرنشین به پهلو پرواز می کنند و یا در هنگام بازگشت به خانه (RTH) نمی توانند روی یک جهت ثابت تمرکز داشته باشند .
در چنین حالت هایی معمولا قطب نما متهم ردیف اول محسوب می شود که به احتمال فراوان دچار نقص فنی شده است ، فرایند کالیبره کردن آن قبل از شروع پرواز به درستی صورت نپذیرفته است ، و یا در اثر نزدیک شدن به خطوط انتقال برق یا فلزات عملکرد مطلوب ندارد . در نتیجه کنترل کننده پرواز نمی تواند جهت ها را تشخیص دهد و پرواز ها به درستی صورت نمی پذیرند .

عبارت Magnetometer معرف وسیله ای است که وظیفه اندازه گیری میدان مغناطیسی را بر عهده دارد . در این مبحث میدان مغناطیسی در واقع همان میدان مغناطیسی زمین است .
به لطف سه محور موجود در قطب نما ، این ابزار نه تنها می تواند قدرت میدان مغناطیسی زمین را اندازه گیری کند ، بلکه از توانایی تشخیص جهت های گوناگون نیز برخوردار است .
برای تشخیص جهت ها قطب نما ابتدا باید تحت تاثیر میدان مغناطیسی زمین شمال مغناطیسی را محاسبه کند . اما اگر هر منبع یا میدان مغناطیسی دیگری (کابل برق، موتور و …) در مجاورت قطب نما قرار داشته باشد ، عملیات جهت یابی نتیجه مطلوبی نخواهد داشت .
به عبارت دیگر در چنین شرایطی قطب نما قادر نخواهد بود میدان های مغناطیسی گوناگون را از یکدیگر متمایز نماید و تنها گزینه مورد نظر ما را ملاک کار خود قرار دهد . به همین دلیل همواره توصیه می شود قطب نما های مورد استفاده در کوادکوپتر ها تا جایی که امکان دارد دور از موتور ها، کابل ها و قسمت های فلزی نصب شوند .

در حال حاضر معروف ترین قطب نما در میان کوادکوپتر ها مدل HMC5883L است که به کمک گذرگاه I2C به سیستم متصل می شود .

آشنایی با سنسور های مورد استفاده در کوادکوپتر ها

  • سنسور جریان نوری (Optical Flow Sensor)

سنسور جریان نوری در مقایسه با سایر سنسور های موجود در این لیست کمتر شناخته شده است و استفاده از آن چندان رایج نیست . به منظور آشنایی هر چه بیشتر می توان گفت Optical Flow Sensor در واقع همان سنسوری است که در موس های اپتیکال تعبیه شده است .
این سنسور از طریق بررسی سطح زمین می تواند جابجایی کوادکوپتر و سرعت آن را با دقت فوق العاده بالایی اندازه گیری کند . البته سطوح نیز باید از شفافیت و وضوح کافی برخوردار باشند تا سنسور بتواند آن ها را شناسایی نماید .
علاوه بر آن سنسور جریان نوری در مواقعی که کوادکوپتر شیب داشته باشد واکنش مطلوبی نخواهد داشت . بنابراین شیب به وجود آمده در وضعیت بدنه کوادکوپتر در هنگام شروع حرکت می تواند مشکلاتی را برای این سنسور به وجود آورد .

سنسور نوری در کواد کوپتر ها

با ما همراه باشید تا در مطلب بعدی اطلاعات لازم پیرامون سنسور های کوادکوپتر ها به صورت جامع و کامل توسط کارشناسان فنی جهان آرسی در اختیار شما عزیزان قرار بگیرد .

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

میخواهید به بحث بپیوندید؟
احساس رایگان برای کمک!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *