Դրոնի ուղեղը. FPV թռիչքի վերահսկիչի համապարփակ ուղեցույց

Առաջին անձի դիտման (FPV) անօդաչու սարքերի աշխարհում թռիչքի վերահսկիչը (հաճախ կրճատվում է որպես FC) անվիճելի նյարդային կենտրոնն է: Մինչ շարժիչներն ապահովում են մկանները, իսկ տեսախցիկն առաջարկում է տեսողություն, դա թռիչքի վերահսկիչն է, որը գործում է որպես ուղեղ՝ մշակելով տվյալները և որոշումներ կայացնելով ինքնաթիռը կայուն և արձագանքող պահելու համար: Առանց դրա, ածխածնային մանրաթելերի և էլեկտրոնիկայի մի կույտ պարզապես աղյուս է պտուտակներով: Այս հոդվածը խորը սուզվում է այն բանի մեջ, թե ինչ է իրենից ներկայացնում FPV թռիչքի կարգավորիչը, ինչպես է այն աշխատում և ինչու է այն ցանկացած մրցարշավի կամ ազատ ոճի անօդաչու թռչող սարքի ամենակարևոր բաղադրիչը:

Ի՞նչ է իրականում FPV թռիչքի վերահսկիչը:

Իր հիմքում FPV թռիչքի կարգավորիչը մասնագիտացված տպագիր տպատախտակ է (PCB), որն աշխատում է բարդ որոնվածով: Դրա հիմնական խնդիրն է մեկնաբանել օդաչուի մուտքերը ռադիոընդունիչից, հաշվարկել անօդաչու սարքի ընթացիկ կողմնորոշումը՝ օգտագործելով մի շարք սենսորներ և ակնթարթորեն կարգավորել յուրաքանչյուր շարժիչի արագությունը՝ օդաչուի հրամանները կատարելու համար: Այն կառավարում է ֆիզիկայի նուրբ պարը, որը օդային և ճկուն է պահում բազմառոտորին:

Ներքին աշխատանքը. ինչպե՞ս է այն մտածում:

Թռիչքի կարգավորիչի «մտածելու» գործընթացը հիմնված է բարձր արագությամբ հետադարձ կապի վրա, որը կրկնվում է վայրկյանում հազարավոր անգամներ: Այս հանգույցը բաղկացած է երեք հիմնական քայլերից.

1. Զգայություն (ընկալում). FC-ն մեծապես հենվում է իր ներկառուցված սենսորների վրա, մասնավորապես՝ իներցիոն չափման միավորի (IMU) : IMU-ն սովորաբար պարունակում է 3 առանցքանի գիրոսկոպ (որը չափում է անկյունային արագությունը) և 3 առանցքով արագացուցիչ (որը չափում է ձգողականությունը): Գիրոսկոպը հայտնաբերում է, թե որքան արագ է անօդաչու թռչող սարքը թեքվում, մինչդեռ արագացուցիչն օգնում է որոշել բացարձակ հորիզոնը: Տվյալների այս կետերը համադրելով՝ ՖԿ-ն գիտի իր ճշգրիտ վերաբերմունքը (սկիզբը, գլորումը և շեղումը) ցանկացած պահի:

2. Մշակում (որոշում). Այստեղ որոնվածը : գործարկվում է FPV տեսարանի ամենահայտնի որոնվածը Betaflight-ն է , որը հայտնի է իր ածելիի կտրուկ արձագանքով: Մյուսները ներառում են INAV-ը (նախատեսված է նավիգացիայի և GPS-ի առաքելությունների համար) և ArduPilot-ը (օգտագործվում է բարդ ինքնավար մեքենաների համար): Որոնվածը աշխատում է բարդ PID (համամասնական-ինտեգրալ-ածանցյալ) կարգավորիչներով : Այս ալգորիթմները շարունակաբար համեմատում են 'ընթացիկ վերաբերմունքը' 'ցանկալի վերաբերմունքի' հետ (ինչպես հրահանգվում է օդաչուի փայտի շարժումներով) և հաշվարկում են մղման ուղղման ճշգրիտ չափը, որն անհրաժեշտ է նպատակին սահուն հասնելու համար:

3. Գործողություն (Գործողություն). Հաշվարկներն ավարտվելուց հետո FC-ն ուղարկում է թվային ազդանշաններ (սովորաբար PWM կամ DShot արձանագրություններ) արագության էլեկտրոնային կարգավորիչներին (ESC) : Արագորեն մեծացնելով մի շարժիչի արագությունը, իսկ մյուսը նվազեցնելով՝ FC-ն ֆիզիկապես ուղղում է դրոնի կողմնորոշումը: Օրինակ, եթե դրոնը թեքված է առաջ, ապա FC-ն կարագացնի հետևի շարժիչները՝ այն նորից մակարդակին հասցնելու համար՝ բոլորը միլիվայրկյանում:

Հիմնական թռիչքից այն կողմ. ինտեգրված առանձնահատկություններ

FPV-ի ժամանակակից կարգավորիչները միայն թռիչքի համար չեն: Դրանք խիստ ինտեգրված հանգույցներ են, որոնք կառավարում են արհեստի գրեթե բոլոր էլեկտրոնային կողմերը.

• Էկրանի վրա էկրան (OSD). FC-ն հեռաչափության կարևոր տվյալները (մարտկոցի լարումը, հոսանքի լարումը, թռիչքի ժամանակը և արագությունը) ծածկում է անմիջապես օդաչուի ակնոցներին փոխանցվող տեսահոսքի վրա:

• Blackbox Logging. Ինչպես ինքնաթիռում թռիչքի ձայնագրիչը, այս հատկությունը պահպանում է մանրամասն սենսորների և շարժիչի տվյալները թռիչքից հետո վերլուծության համար, ինչը անգնահատելի է թյունինգի և վթարի հետաքննության համար:

• Մարտկոցի մոնիտորինգ. Ներկառուցված լարման բաժանարարները և հոսանքի տվիչները թույլ են տալիս FC-ին տրամադրել օդաչուին նախազգուշացումներ ցածր մարտկոցի մասին և հաշվարկել թռիչքի մնացած ժամանակը:

• Բիպեր և լուսադիոդներ. FC-ն վերահսկում է ինքնաթիռի ազդանշանները՝ խիտ խոտի մեջ կորած դրոնները գտնելու համար, ինչպես նաև հարմարեցված LED ժապավեններ էսթետիկ և կողմնորոշման համար:

Ինչպես ընտրել ճիշտ թռիչքի վերահսկիչ

Ձեր կառուցման համար FC ընտրելիս հաշվի առեք հետևյալ տեխնիկական բնութագրերը.

• Պրոցեսոր (MCU). Փնտրեք օգտագործված չիպը: STM32 F4 և F7 սերիաները ներկայիս արդյունաբերության ստանդարտներն են: F7 պրոցեսորն ունի ավելի մեծ արագություն և հիշողություն, քան F4-ը, ինչը թույլ է տալիս նրան աշխատել ավելի արագ PID հանգույցներ և կարգավորել ավելի բարդ ֆիլտրում առանց հետաձգման:

• Գիրոսկոպ. Ինչպես քննարկվել է մեր նախորդ վերլուծության մեջ, գիրոն սահմանում է դրոնի «զգացողությունը»: Ժամանակակից բարձր արդյունավետությամբ գիրոսները, ինչպիսիք են ICM42688P- ը կամ MPU6000-ը , նախընտրելի են ցածր աղմուկի և բարձր զգայունության համար:

• Մոնտաժման նախշ. Համոզվեք, որ տախտակի անցքի նախշը (սովորաբար 30,5 մմ x 30,5 մմ լրիվ չափի կամ 20 մմ x 20 մմ միկրո դրոնների համար) համապատասխանում է ձեր շրջանակին:

• Էլեկտրաէներգիայի մուտքագրում. Ստուգեք, որ FC-ն կարող է կարգավորել ձեր մարտկոցի լարումը, որը սովորաբար տատանվում է 2S (7.4V) մինչև 8S (33.6V):

• Միացված ESC-ներ. Եթե դուք գնում եք կույտ (FC + ESC համակցված), համոզվեք, որ դրանք կիսում են համապատասխան կապի արձանագրությունը (հաճախ 8-փին զրահի միջոցով) մաքուր կառուցվածքի համար:

FPV վերահսկիչների ապագան

Թռիչքի կարգավորիչների էվոլյուցիան մղում է դեպի ավելի մեծ ինտեգրում: Այժմ մենք տեսնում ենք 'AIO' (Բոլորը մեկում) տախտակներ, որոնք միավորում են FC-ն, ESC-ները և նույնիսկ ներկառուցված ELRS ընդունիչը մեկ, փոքր PCB-ի վրա՝ ծայրահեղ թեթև կառուցվածքների համար: Ավելին, ավելի հզոր միկրոպրոցեսորների ներդրումը հնարավորություն է տալիս առաջադեմ գործառույթներ, ինչպիսիք են օպտիկական հոսքը, GPS-ի փրկությունը և նույնիսկ տարրական օբյեկտներից խուսափելը, ինչը FPV անօդաչու սարքերը դարձնում է ավելի խելացի և անվտանգ, քան երբևէ:

Եզրափակելով, թռիչքի վերահսկիչը FPV դրոնի հոգին է: Այն կամրջում է օդաչուի ռեֆլեքսների և աերոդինամիկայի օրենքների միջև եղած բացը: Անկախ նրանից, թե դուք ազատ ոճի օդաչու եք, որը կատարում է 'Մատթի շրջում' կամ ասեղ լարող մրցարշավորդ՝ 120 մղոն/ժ արագությամբ, ձեր հաջողությունը մեծապես կախված է ձեր օդանավի կենտրոնում նստած փոքրիկ, հզոր համակարգչից: Դրա գործառույթները հասկանալը միայն տեխնիկական գիտելիքներ չէ. դա FPV թռիչքի արվեստին տիրապետելու առաջին քայլն է: