Drone Nedir?
Drone kelimesi, günümüzde hala insansız hava araçları anlamında kullanılan İngilizce'de eşek arısı anlamına gelen bir terimdir. Tarihe baktığımızda daha çok askeri amaçlarla kullanılmaktadır. Günümüze geri dönersek, iki farklı drone türü vardır. Birincisi wi-fi teknolojisi ile çalışan drone'lar, ikincisi ise kumandayla uzaktan kontrol edilen drone'lar.
Drone Kullanım Alanlarından Bazıları:
Drone Kullanım Alanlarından Bazıları:
- Spor
- Dünyayı Göstermek
- Seyahat
- Pazarlama
- Gazetecilik
- Tarım
- Haritalama
- Moda
- Acil Yardım
- İletişim
- Ücret
- Sağlık
- Yarış
- Güneş Panelleri gibi birçok alanda kullanılmaktadır.
Drone Çalışma Prensibi
Quadcopter
Quadcopters, sabit bir açıya sahip insansız hava araçlarıdır. Drone hakkında konuşursak, quadcopters'ın ana gövdesi "+" şeklinden oluşur ve her iki ucunda bir motor vardır. Bu motorlar sayesinde kendisine bağlı pervanenin hareket etmesini sağlar ve bir kaldırma kuvveti oluştururken, Quadcopter kendi ekseninin yanında başka yönlerde havalanır ve hareket ederek kolayca inmesini sağlar. Quadcopter'ın pervane yapısı hakkında konuşursak, iki zıt pervane saat yönünde dönerken, kalan iki karşıt pervane saat yönünün tersine döner.
Pervanelerin farklı yönlerde dönmesiyle, tork (dönme kuvveti) dengelenir ve ekseni etrafındaki yön açısı sabit kalır. Sağ pervanelerin dönüş hızı ile sol pervaneler arasındaki fark, kaldırma kuvvetinde ve yalpalama açısında bir değişikliğe neden olacaktır. Kalan iki pervanenin dönme hızı, eğim açısında (uçağın yanal ekseni etrafındaki hareket) bir değişikliğe neden olacaktır. Aynı yönde dönen pervanelerden 2 tanesinin hızlarındaki değişim ve ters yönde dönen pervanenin hızı, kendi ekseni etrafında dönmesine neden olur. Rotorların dönmesini sağlayan motorların güç ayarı, Elektronik Hız kontrolörü, kısacası ESC tarafından gerçekleştirilir.
Drone Nasıl Yapılır? Gerekli malzemeler nelerdir?
Bir drone yapmak istiyorum. Ne? Ne değildir? Temel Bilgiler... | İnsansız hava araçları genellikle drone olarak adlandırılabilir, ancak drone'lar söz konusu olduğunda akla gelen ilk şey multikopterlerdir. Yani çok pervaneli insansız bir hava aracı. En popüler dronlar, 4 motor ve 4 pervane görünümündeki quadcopter adıyla multikopterlerdir. Başlangıç için 4 adet motorlu drone ile başlamak daha uygun olduğu için yazımız quadcopter'lara dayanacaktır. |
Bir drone'u oluşturan temel malzemeler şunlardır: 1-Çerçeve: Tüm ekipmanı monte edeceğimiz yüzey. Genellikle 3 tip malzemeden oluşan vücut tipleri kullanılır. Uygun fiyatlı plastik gövdeler, orta fiyatlı fiber cam gövdeler ve hafif ama biraz pahalı olan karbon fiber gövdeler. 2-Motorlar: Fırçasız elektrik motorları 3-Pervaneler: Saat yönünde (CW) ve ters yönde (CCW) şekilli drone pervaneleri 4-ESC (Electronic Speed Control): Motorların hızını kontrol etmemizi sağlayan elektronik sürücü devreleridir. 5-Kontrolör: 3 eksenli jiroskop + 3 eksenli ivmeölçer ve ESC'ye verilen komutlarla motorların hızını sağlayan yazılımdan oluşan elektronik devre 6-Pil: LiPo piller genellikle performans ve verimlilik için kullanılır. Akü hem motorları hem de elektronik ekipmanı besler 7-Uzaktan kumanda sistemi (Radyo Kontrolü): Genellikle bir verici ve bir alıcıdan oluşan 2.4Ghz destekli radyo denetleyicisi Eğer FPV (First Person View) amaçlanıyorsa: 8- FPV kamerası 9- FPV görüntü verici 10- FPV alıcılı gözlük veya ekran (Harici alıcı da kullanılabilir) | |
Drone yapım aşamasında, gerekli araçlar şunlardır: 1- Lehimleme demiri ve lehim 2- Allen anahtarı 3- Yan merkezi | |
Dronu oluşturan malzemelerin detayları: | |
| 1- Öncelikle drone'un vücut ölçüsüne karar vermelisiniz. Bu, diğer donanım seçiminizi belirleyecek bir faktördür. Yeni başlayanlar için 40 ila 55 cm arasında bir vücut idealdir. Bu ölçü, motordan motora enine boyuttur. Bir yarış uçağı yapmak istiyorsanız, 25 cm'lik gövdeler idealdir, ancak kurulum kolaylığı nedeniyle 40 ila 55 cm arasındaki gövdeler önerilir. |
| 2- Tercihimiz 40-55 cm arasında bir gövde ise ideal olarak 22 çaplı motorlar kullanabilirsiniz. Yaygın olarak 750KV'den 1200KV'ye kadar 2212 motor bulunur. 2 CW (Saat Bilge) + 2 CCW (Counter Clock Wise: Counter Clockwise) motor bulunmalıdır. Bir motor seçerken, toplam uçuş ağırlığı dikkate alınmalıdır. Motor seçimi, motorun itme (itme/çekme) değeri ile uçuş ağırlığı birlikte değerlendirilerek yapılmalıdır. Motorun% 50 -% 55 gaz seviyesinde çalışma konumunda ne kadar itme gücü verdiği kontrol edilmelidir. Optimum verimlilik elde etmek için,% 55 gaz seviyesinin altındaki motorların toplam itme kuvveti, dronun toplam uçuş ağırlığının üzerinde olmalıdır. MESELA; Yapacağımız dört motorlu drone'un toplam uçuş ağırlığının (batarya dahil) 2000 g olduğunu varsayalım. Bu drone için verimli motor thrus değeri,% 55 gazın altında olduğunda motor başına yaklaşık 500 g olmalıdır. Uzun uçuş süresi bizim için önemli olmayacaksa,% 65'e varan değerler de işe yarayabilir. |
| 3- Pervaneler drone için uygun olmalıdır. CW ve CCW yönleri, drone pervaneleri olarak kullanılır. 4 motorlu bir drone ayrıca 2 CW ve 2 CCW pervane kullanmalıdır. 2212 ölçülerindeki motorlar için uygun pervane boyutları 9 ila 10 inçtir. (9045, 1045, 1047 en yaygın önlemlerdir). Motorun teknik verilerinde belirtilenden daha büyük veya daha küçük bir pervane kullanmak, motorun normalden daha fazla akım çekmesine ve ESC'ye zarar vermesine neden olabilir. |
| 4- ESC'nin seçtiğimiz motora uygun olmasına dikkat etmemiz gerekiyor. Volt, amper için uygun olmalı ve dronlar için üretilmelidir. Normal model uçak ESC'lerinin Hz değerleri düşüktür. İdeal drone ESC'leri 400Hz ve üstüdür. ESC Ideal amper değeri, motorun sürekli tüketim akımından %10 - %15 daha fazla amper olmalıdır. Daha fazlası olabilir, ama daha az değil. ESC, motorun çekmek istediği akım değerini karşılayamazsa, ESC hasar görür. |
| 5- Kontrolör seçimi: Kontrolör otonom destek sağlar ve drone'nun uçmasına izin verir. Marka ve model açısından çok çeşitli kontrolörler vardır. GPS kullanılmayacaksa, çok uygun fiyatlı kontrolörler işimizi yapacaktır. GPS, dronun yatay düzlemdeki konumunu korumasını sağlar. Ayrıca GPS sayesinde otomatik dönüş ve iniş gibi özellikler de mümkün. GPS ile en kaliteli ve en popüler kontrol cihazı, DJI markasının Naza serisidir. Professional serisinde, aynı markanın A serisi kontrolörleri çok iyidir. Bunların dışında daha uygun fiyatlı GPS kontrol cihazları Pixhawk ve APM (Ardupilot) gibi açık kaynak kodlu markalara örnek olarak gösterilebilir. GPS kullanmayacaksak ve amacımız ekonomik bir drone yapmaksa, CC3D, Naze32, Luminier F3 veya F4 serisi kontrolörler bizim için faydalı olacaktır. Kullanım kolaylığı için başlangıçta CC3D veya Naze32 önerilir. |
| 6- Batarya LiPo tipinde olmalıdır. Başlangıç seviyesinde yaygın kullanım 3S, yani 11.1V pillerdir. Akünün kapasitesine, kullanım amacına ve kullandığımız motor gücüne göre karar verebiliyoruz. 40-55 cm arasında bir gövdeye sahip olan bu modelde genellikle 1800 mah ile 2600 mah arasındaki kapasitelerin kullanılması yaygındır. Kapasite arttıkça, pilin ağırlığı o kadar büyük ve fiyatı o kadar yüksek olur. |
| 7- Uzaktan kumanda (Radyo Kontrol) sistemleri de birçok marka ve modele sahiptir. Yine amacımız ekonomik bir seçim yapmaksa, dijital 6 kanallı bir kontrol seti yeterli olacaktır. Flysky FS-i6 kontrol seti, bu tür bir drone için gerekli özelliklere sahiptir. |
Bir drone yaparken göz önünde bulundurulması gerekenler: Dronların yapımında kullanılan elektronik malzemelerin bağlantıları genellikle lehim kullanılarak monte edilir. Kontrolörler ve ESC'ler gibi elektronik devreler, yüksek voltaja, kısa devreye ve ters akıma maruz kaldıklarında kolayca bozulur. Bu nedenle, kurulum sırasında voltaj direği yönlerine büyük dikkat gösterilmelidir. Kontrolörün, ESC'nin ve alıcının çalışma gerilimleri bilinmeli ve güç kaynağı buna göre belirlenmeli ve gerekirse regülatör (UBEC) uygun voltaja indirilmelidir. Pili sisteme bağlamadan önce, ters akım olup olmadığı, kısa devre olduğundan emin olmak gerekir. Örneğin diyelim ki 3S yani 11.1v ile çalışacak motorlara sahip bir drone yapacağız. Bu drone'da kullanacağımız kontrolör genellikle 5V ile çalışıyor. Akünün 11.1v voltajını doğrudan kontrolöre gönderirsek, sonuç yanıyor olacaktır. Kontrolöre giden voltajı 5v'ye düşürmemiz gerekiyor. Bunun için bağımsız bir ubec veya ubec ile bir güç dağıtım kartı kullanabiliriz. Montaj tamamlandığında, RC kontrolörünü ve kontrolör ayarlarını bilgisayar üzerinden yapmanın zamanı gelmiştir. Motorların pervaneleri ayarlama sırasında asla monte edilmemelidir. Ciddi yaralanmalara neden olabilir. Tüm ayarlardan emin olduktan sonra, pervaneler bilgisayara takılı değilken takılı ve test edilmelidir. İlk uçuş denemelerinin insanlardan uzak açık alanlarda yapılması gerekiyor. | |
Dronlar Nasıl Uçar? Tabii ki fizik!
Sizin için basit videolar çeken veya köpeğinizi rahatsız etmek için kullandığınız bir drone'unuz olabilir. Dronlar bugünlerde oldukça popüler ve farklı bir fiyat-çeşitlilik seçeneği ile bir tane satın alabilirsiniz. Dört rotorlu uzaktan kumandalı uçan araçlardan bahsediyorum, elbette, bilim adamlarının iklim değişikliğini ve bunun gibi şeyleri incelemek için kullandıkları daha büyük uçaklardan değil. Çok daha maliyetlidirler.
Küçük dronları uçurmak daha kolaydır – yetenekli bir pilot video kaydı için hemen hemen her yöne seyahat edebilir ve uçabilir. Ama bir drone gerçekte nasıl uçuyor? Bu, fiziğe bakmak için mükemmel bir fırsattır.
Dikey Hareket
Dronlar tahrik ve kontrol için rotorlar kullanır . Bir rotoru bir fan olarak düşünebilirsiniz çünkü hemen hemen aynı şekilde çalışır. Döner bıçaklar havayı aşağı doğru bastırır. Tabii ki, tüm kuvvetler çiftler halinde gelir, yani rotor havaya doğru hareket ettikçe, hava rotorun üzerine iter. Bu, yukarı ve aşağı kuvveti kontrol etmek için asansörün aşağı inmesinin temel fikridir. Rotorlar ne kadar hızlı dönerse, asansör o kadar büyük olur ve bunun tersi de geçerlidir.
Şimdi, bir drone dikey düzlemde üç şey yapabilir: seyir, tırmanma veya iniş. Uçmak için, uçağı yukarı doğru iten dört rotorun net itişi, onu aşağı çeken yerçekimi kuvvetine eşit olmalıdır. Kolay. Peki ya tırmanmaya ne dersiniz, hangi pilotlar tırmanmayı söylemeli? Sadece dört rotorun itme kuvvetini arttırın, böylece ağırlık sıfırdan yukarı doğru bir kuvvetten (hız) daha büyük olmaz. Bundan sonra, itme kuvvetini biraz azaltabilirsiniz – ancak şu anda drone'da üç kuvvet vardır: ağırlık, itme ve hava çekişi. Yani, iticilerin sadece bir vurguncudan daha büyük olmasına ihtiyacınız olacak. Azaltma işlemi tam tersini yapmayı gerektirir: rotor itişini (hızını) azaltın, böylece net kuvvet aşağı doğru olur.
Dönüş (Rota)
Diyelim ki kuzeye sarkan uçan bir uçağınız var ve onu doğuya doğru döndürmek istiyorsunuz. Dört rotorun gücünü değiştirerek bunu nasıl başarırsınız? Cevaplamadan önce, 1'den 4'e kadar etiketlenmiş rotorların bir diyagramını vereceğiz:
Bu konfigürasyonda, kırmızı rotorlar saat yönünün tersine döner ve yeşil olanlar saat yönünde döner. İki rotor seti zıt yönlerde döndüğünde, toplam açısal momentum sıfırdır. Açısal momentum, doğrusal momentuma çok benzer ve açısal hızı atalet momenti ile çarparak hesaplarsınız. Atalet momenti nedir? Rotasyonla ilgili olması dışında kütleye benzer. Evet, oldukça karmaşıklaşıyor, ancak bilmeniz gereken tek şey, açısal momentumun rotorların ne kadar hızlı döndüğüne bağlı olduğudur.
Sistemde tork yoksa (buradaki sistem drone'dur ), toplam açısal momentum sabit kalmalıdır (bu durumda sıfır). Anlaşmayı kolaylaştırmak için, saat yönünün tersine kırmızı rotorların pozitif açısal momentumlara sahip olduğunu ve yeşil saat yönünde rotorların negatif açısal momentumlara sahip olduğunu söyleyeceğiz. Her rotora +2, +2, -2, -2 atayın (sıfıra kadar eklenir)
Diyelim ki drone'yu sağa döndürmek istiyorsunuz. Rotorun açısal hızı (1) azalttığını, böylece artık -2 yerine -1'in açısal momentumuna sahip olduğunu varsayalım. Başka hiçbir şey yoksa, dronun toplam açısal momentumu artık + 1 olacaktır. Tabii ki, bu olamaz. Böylece, drone saat yönünde döner ve drone gövdesinin -1'lik açısal bir momentuma sahip olmasını sağlar. İşte başlıyoruz
Ancak rotorun (1) dönüşünü azaltmak gerçekten de dronun dönmesine neden oldu, ancak rotor 1'den gelen itme kuvvetini de azalttı. Daha da kötüsü, itme kuvvetleri dengede değildir, bu nedenle drone rotor 1 yönünde aşağı doğru sallanıyor. Bunu düzeltebiliriz.
Diğer tüm problemleri yaratmadan uçağı döndürmek için, rotor 1 ve 3'ün dönüşünü azaltın ve rotor 2 ve 4 için dönüşü artırın. Rotorların açısal momentumu sıfıra kadar hala eklenmez, bu nedenle drone gövdesi dönmelidir. Ancak toplam kuvvet yerçekimi kuvveti ile aynı kalır ve drone uçmaya devam eder. Düşük itme rotorları çapraz olarak birbirine zıt olduğundan, drone hala dengeli kalabilir.
İleri ve Yanlar
İleriye veya geriye gitmek arasındaki fark nedir? Hayır, çünkü drone simetrik. Aynı şey yan yana hareket için de geçerlidir. Temel olarak, bir quadcopter uçağı, her tarafta ön tarafı olan bir araba gibidir. Bu, nasıl ileri gidileceğini açıklamanın, geriye veya her iki tarafa nasıl hareket edileceğini de açıkladığı anlamına gelir.
İleriye doğru uçmak için, rotorlardan ileri doğru sürülen bir itme bileşenine ihtiyacım var. İşte sabit bir hızda (kuvvetlerle) hareket eden bir dronun yan görünümü.
Uçağı bu pozisyona nasıl getirdik? 3 ve 4 numaralı rotorların (arkadakiler) dönme hızını artırabilir ve rotor 1 ve 2'nin hızını azaltabilirsiniz. Ayrıca, arka rotorlardan biri saat yönünün tersine döndüğü ve diğeri saat yönünde döndüğü için, bu rotorların artan dönüşü hala sıfır açısal momentum üretecektir. Aynı şey ön rotorlar için de geçerlidir, böylece drone dönmez. Bununla birlikte, dronun arkasındaki daha büyük kuvvet, öne doğru eğileceği anlamına gelir. Artık tüm rotorlar için itme kuvvetinde hafif bir artış, ağırlığı ileri hareket bileşeni ile birlikte dengelemek için bir bileşenle net bir itme kuvveti üretecektir.
Bilgisayar Kullanma
Şimdiye kadar, her hareketin bir veya daha fazla rotorun dönme hızını değiştirerek gerçekleştirildiğini kesinlikle fark etmişsinizdir. Bunu yapmak, her motorun voltajını artırabilen veya azaltabilen bir kontrolör gerektirir. Kurulumu çok zor değil. Ama şunu hayal edin - 4 denetleyicili bir drone'unuz var. Her motor güç seviyesi için bir kontrol cihazına ihtiyacınız olacak. İstenilen hareketi elde etmek için her motor gücünü manuel olarak ayarlamak çılgınca zor olacaktır.
Bununla birlikte, bir tür bilgisayar kontrol sisteminiz varsa, baş parmağınızla bir joystick'i itebilir ve bir bilgisayarın hepsini kullanmasına izin verebilirsiniz. Uçağın içindeki bir ivmeölçer ve jiroskop, her rotorun gücünde küçük ayarlamalar yaparak uçuş kolaylığını ve stabilitesini daha da artırabilir. Bir GPS sistemi ekleyin ve insandan tamamen kurtulabilirsiniz. Yani, tüm işi yapmasına izin verirseniz, bir drone uçurmanın oldukça kolay olduğunu görebilirsiniz. Ama yine de arkasındaki fiziği anlamak güzel.
Saygı ve Sevgilerimle,
Zoptik
