Теоретический базовый курс. Дроны. Тема №1-1

теоретический базовый курс

содержание

1. строение дрона. принципы работы

2. виды связи управления, особенности и характеристики

3. Виды видеосвязи, особенности и характеристики. частотные диапазоны и их особенности

4. умение определять технические характеристики и характеристики связи по внешним признакам. правильная компоновка комплектации при сборке

5. АКБ батареи и зарядные устройства

6. очки визуализации, характеристики, управление

строение дрона. принципы работы

камера курсовая

рама и акб

моторы

винты

полетный стэк

Силовая плата

полетный контур

видеопередатчик (VTX)+антенна

возможна дополнительная установка оборудования

приёмник управления (RX)+антенна

полетный контроллер+силовая плата

дополнительная камера,
сброс,
пищалка,
GPS,
различные виды шифраторов,
светодиодная лента,
электродетонатор

курсовая FPV камера

Курсовая FPV камера передаёт аналоговый сигнал PAL или NTSC в видеопередатчик, что практически не имеет задержки сигнала и все данные передаются и принимаются моментально.
Камера состоит из сенсора изображения (матрица) и платы. Матрица совместно с платой преобразует подаваемый на неё свет из объектива в аналоговый сигнал, который передаётся по проводу видеопередатчика (VTX) дрона.

Обычные (дневные)

сумеречные (вечер и сумерки)

тепловые (ночные)

Виды камер:

возможен вариант дневной работы, но требуется пуль от камеры

Аббревиатура TVL

виды камер

Обычные (дневные)

сумеречные (вечер и сумерки)

тепловые (ночные)

возможен вариант дневной работы, но требуется пуль от камеры

Понятие TVL

типы матриц CMOS и CCD, отличия

Видеоформат и соотношение сторон

Понятие TVL

TVL означает «телевизионные линии» в прямом смысле, то есть скорость обновления изображения по линиям.
То есть картинка отрисовывается этим самым TVL. TVL также определяет, насколько детально будет отрисовываться изображение.
По факту же, в FPV камерах это гонка цифр от производителей.
И сейчас мы приведем ниже 2 факта об этом:

Первый факт:

Сейчас у многих продавцов заявлено 600, 800, 1200 TVL. Но вы их не увидите. Дело в том, что TVL соотносится с пикселями:

TVL Пиксели Мегапиксели
380 640х480 0,3
430 720х576 0,36
480 800х600 0,5
560 933х700 0,65
600 1024х756 0,75
800 1080х960 1,23
1000 1600х1200 1,92
А теперь вспомните, какое разрешение у вашего шлема или очков? Максимум 720Р, и то это дорогие FatShark. Что мы получаем в итоге? Даже если у вас камера 1200TVL, картинка по-прежнему будет сжиматься до 720Р и ничего не поменяется. Простыми словами, ваши очки все равно не смогут отобразить такое разрешение.

Второй факт:

Видео с видеопередатчика передается на частоте 5.8 ггц, это самая шумная и «грязная» частота, и мы можем гарантировать, что вместо 600TVL, которые заявлены производителем, вы максимум получите 400TVL. Дело в том, что аналоговый сигнал работает так, что тот уровень, который транслирует передатчик, не обязательно будет получен на том же уровне приемником. Цифровой сигнал работает наоборот — какой сигнал отправлен, такой и будет принят.

В общем, можете не смотреть на этот показатель, если будет выбор камеры с 600 или 700TVL и камеры с 1200TVL, смело выбирайте 600 или 700, потому что абсолютно нет смысла переплачивать и покупать камеру с 1200TVL. Не дайте себя обмануть маркетологам.

Надеемся, в ближайшем будущем цифра все же выйдет на уровень минимальной задержки, аналогичный CCD.

Пока на рынке не появятся очки или шлем с разрешением хотя бы 1080р, не стоит покупать камеру с TVL более 600-700. Цифры выше — маркетинг.

Типы матриц CMOS и CCD, отличия

Все потребительские камеры оснащаются двумя типами матриц на выбор:

CMOS;
CCD.
CCD-матрицы дороже в изготовлении, используют больше энергии для питания. Также у CCD следующие преимущества:

Отличная производительность при большом изменении освещенности. Например, вы летаете в солнечный день и начали лететь прямо в сторону солнца — матрица CCD очень быстро под это адаптируется и затемнит изображение. То же самое работает и в обратную сторону. Камеры с матрицей CMOS так быстро работать не могут.
У CCD очень маленькая задержка. Камеры с этой матрицы гораздо быстрее отправляют видеопередатчику сигнал, нежели камеры с матрицей CMOS. Однако новые современные CMOS-камеры все же начинают догонять по скорости CCD, но последние все еще впереди.
У CCD нет построения по линиям. Большинство CMOS собирают картинку по строкам, чтобы получилось изображение. От сильной вибрации на дроне эти полосы могут «поехать» и картинка станет волнообразной. Этот эффект еще называют «желе». У CCD картинка выводится сразу целиком и полностью, а не рисуется построчно.
В данное время на рынке есть несколько хороших камер со CMOS-матрицей, например, Runcam Eagle. Мы тестировали камеру и обнаружили проблему со светочувствительностью, камера подстраивалась не очень быстро.

Видеоформат и соотношение сторон

Для аналоговых камер есть 2 типа видеоформата:PAL;
NTSC.
Вы наверняка уже знаете об этих форматах. В Европе и СНГ устоялся формат PAL, а NTSC используется в Северной Америке.
PAL выдает 25 кадров в секунду и разрешение 720 × 576, а NTSC 30 кадров в секунду и разрешение 720 × 480 пикселей.
Какой формат использовать — дело каждого.

Если вы купили камеру с матрицей Sony CCD Super HAD II, то у нее будет только одно соотношение сторон, 4:3. Если вы купили камеру с матрицей CMOS, то у такой можно выставлять соотношение сторон 16:9, то есть широкоформатный вариант. Чем он хорош? Большим углом обзора. Например, с широким форматом 16:9 умеют работать очки FatShark Dominator v3.
Большинство камер умеет отображать видео и в 4:3, и в 16:9, но некоторые просто обрезают верхнюю и нижнюю кромки 4:3, будьте внимательны при выборе. А в каком соотношении летать — дело вкуса и привычки. Большинство пилотов летает в 4:3.

2.рама и АКБ

На данном этапе развития FPV технологий, рамы могут быть всевозможными. Чаще всего в мирной жизни используют рамы из карбона.
Но в условиях СВО некоторые производители разработали свои рамы для удешевления производства ведь мы понимаем что данные дроны одноразовые. Кто то применяет стеклотекстолит (Упырь), кто то использует алюминий (Судоплатов),а кто то по прежнему применяет готовые карбоновые решения. Каждый из этих материалов имеет свои плюсы и минусы, но главным все же при выборе является себестоимость того или иного материала для данного производителя

РАМА

2.рама и АКБ

Для нормальной работы дрона они должны быть оснащены большими и мощными аккумуляторными батареями, которые способны накапливать и обеспечиватьдрон большим колличеством энергии. Чем большое напряжение тем дрон ваш более маневренный и быстрый, обьём аккумуляторной батареи влияет на время полета и косвенно на возможную нагрузку вашей птицы.

АКБ (Аккумуляторные батареи)

Литий-полимерные батареи, обозначаются LiPo, Li-Po, Lipolimer и состоят из из прямоугольных секций различных размеров;
Литий-ионные батареи, обозначаются Li-ion и состоят из цилиндрических секций;
Литий-полимерные батареи высокой токоотдачи, обозначаются LiHV и состоят также как и обычные литий -полимерные из прямоугольных секций различных размеров

Виды АКБ

Более подробно о аккумуляторных батареях мы поговорим в следующей части нашего курса

3.Моторы и их характеристики

существует условное разделение моторов по видам:
тяговые (850-1150 kV)
скоростные (1250-1350 kv)

АА - диаметр статора
ВВ - высота статора
kV - количество оборотов в минуту на единицу напряжения

Что такое статор (stator) у бесколлекторного мотора? Статор — это стационарная (неподвижная) часть мотора, у нее есть полюса (poles), на которые намотан медный провод (обмотка). «Полюса» (по сути, сердечник) сделаны из тонких металлических пластин собранных в стопку, между ними тонкий слой диэлектрика.

- Чем «выше» статор, тем больше мощность на больших оборотах

- Чем «шире» статор, тем больше крутящий момент при низких оборотах

Увеличение диаметра и высоты мотора требует увеличения как обмоток (электромагнитов), так и постоянных магнитов. Разница в том, что при увеличении высоты статора размеры постоянных магнитов увеличиваются сильнее, чем катушки; а при увеличении диаметра статора обмотки увеличиваются сильнее, чем магниты.

Высокий или широкий статор?

У более высокого статора больше «площадь поверхности» (обращенной к магнитам) следовательно через него проходит «больше» магнитных полей. Большая площадь также способствует хорошему охлаждению. Высокие моторы дают большую мощность и имеют высокие обороты.
Чем больше диаметр статора, тем больший объем железа и меди в нём, в результате мы получаем мотор с большим крутящим моментом, а также более эффективный мотор.

«KV» — это количество оборотов в минуту (RPM) на единицу напряжения (более правильное определение KV, англ). Это очень важный параметр бесколлекторных моторов, он показывает на сколько увеличатся обороты мотора (RPM) при увеличении напряжения на 1 вольт, при отсутствии нагрузки на валу (без пропа). Например, если подключить мотор 2300 KV к аккумулятору 3S LiPo (12,6 вольт), тогда без пропеллера он будет вращаться со скоростью 28980 оборотов в минуту (2300 * 12,6). Обычно это примерное значение, указываемое производителем.

Как только вы поставите пропеллер, обороты снизятся из-за сопротивления воздуха. Моторы с более высоким KV будут стараться раскрутить проп быстрее, но могут потреблять большой ток. Именно поэтому мы обычно ставим большие пропы на моторы с небольшим KV, а мелкие и легкие пропы отлично подходят для моторов с высоким значением KV.

*Если установить очень большой пропеллер на мотор с большим KV, тогда он попробует раскручивать его также быстро, как будто это маленький проп, но для этого требуется гораздо большее усилие. А чтобы получить требуемое усилие, мотор начнет потреблять гораздо больший ток, а следовательно выделять больше тепла. Что ведет к его перегреву, и может повредить мотор. При перегреве мотора изоляция в обмотках сгорает и получается короткое замыкание.

4.винты и их характеристики

Наиболее популярными размерами с нашей стороны в зоне СВО являются 7,9,10 дюймов
соответственно как у тебя
- 7 дюймов, допустимая масса без потерь в дистанции полета 1,2кг
- 9 дюймов, допустимая масса без потерь в дистанции полета 3кг
нормальная нагрузка не более 2,8 кг при АКБ не более 6500mA 6S
- 10 дюймов, допустимая масса без потерь в дистанции полета 3,5кг
нормальная нагрузка не более 2,8 кг при АКБ не более 7500mA 6S

ВИНТЫ отличаются размерами в дюймах.
также винты различаются на обычные и тяговые.

Тяговые отличаются от обычных шириной и глубиной лопасти

рекомендуется не более 2,8. При аккумуляторе Lipo не более 6500 mA 1S

5.Полётные "стэки"

Полётный "стэк" - полетный контроллер + силовая плата.
Полётный "стэк" отвечает за частоту вращения моторов, определение дрона в пространстве, а также прочего оборудования.
За счёт чего обеспечивается полёт квадрокотпера - за счёт управления газом, углами крена, тангажа и рыскания (throttle, pitch, roll, yaw)
Это своеобразные "мозги" квадрокоптера.
На полётном контроллере существует понятие UART, что своего рода является клемником (группой контактов). Каждый UART имеет свой порядковый номер и имеет пару TX-RX (передатчик-приемник)

6.Приёмник управления (RX) + антенна

Радиоканал управления состоит из приёмника (receiver, rx) и передатчика (transmitter, tx).
RX - это приёмник на дроне, который захватывает и интерпретирует сигналы (пакеты данных) управления, отправленные передатчиком (TX).
Он преобразует эти сигналы в действия, такие, как регулировка скорости и изменение ориентации дрона.

Приемники управления бывают нескольких типов и форм факторов, но первую очередь они различаются рабочей частотой, в частности если мы говорим про самые популярный протокол CRSF (CROSSFIRE).На основе этого протокола самыми популярными видами связи являются TBS и ERLS, с рабочими частотами 868/915 МГц и 2,4 МГц, более подробно мы их разберем в данном курсе позже.

Так же сейчас уже на фронте появляются альтернативные виды связи с более расширенным функционалом и более широким диапазоном рабочих частот. Например спецсвязь Гермес, охватывающая диапазон от 150 МГц до 1000МГц

Приёмники управления бывают нескольких типов и формфакторов и в первую очередь они различаются частотой (868/915 Ггц, 2,4 Ггц)

Типы приемников RX

обычные - одна рабочая частота приема, одна антенна приема (одно направление поляризации)

diversity - одна рабочая частота, две антенны приема (два направления поляризации)

gemini - две рабочии частоты, две антенны приема (одно или два направления поляризации)

типы передатчиков RX

diversity - одна рабочая частота, две антенны приёма (поляризации)

обычные - одна рабочая частота приёма, одна антенна приёма (поляризация)

gemini - две рабочие частоты две антенны

аналоговые и цифровые видеопередатчики

Видеопередатчик (VTX)

цифровой

аналоговый

Антенны должны быть правильно подобраны на нужную частоту передатчика

различия антенн: внешние

подключение камеры

внешний вид

наличие разъема TYC (необязательно)

различия общие

цифровой сигнал, в отличие от аналогового, зашифрован

При этом, при потере связи вернётся "луч" и вернуть картинку практически невозможно.

Цифровая связь позволяет реализовать работу сбросами безопасно

цена

Построение цифровой системы включает в себя VRX+VTX

Субъективно есть мнение, что при грамотно построенной системе уверенно большее расстояние возможной работы

1/14