Безпілотний літальний апарат

Природно, що при таких великих струмах акумулятор буде розряджатися дуже швидко. Порахувати на скільки часу вистачить ємності нашого акумулятора також нескладно. При струмі розряду 2000 маг, заряду акумулятора вистачить на 2 години, відповідно в одну хвилину буде споживатися 2000/60=33.3 мА. При струмі розряду 30000 мА (або 30 А) в хвилину буде витрачатися 500 мА, відповідно акумулятора ємністю 4000 маг вистачить на 8 хвилин (4000/500=8).

Крім цих позначень на етикетці акумулятора можна зустріти значення Charge rate, Charge Capacity або Charge Speed. Всі вони позначають одне - максимальний струм, яким можна заряджати акумулятор. Позначається, як і у випадку з струмом розряду, буквою (С) і вважається аналогічно. Якщо 2С, то струм заряду акумулятора ємністю 4000мАч складе 2*4000=8 Ампер..

Зважаючи на високу ціну та масу в даній роботі використовуються акумуляторні батареї 1х7В - для живлення мікроконтроллерів та 2х18в - для моторів. Доцільно використовувати відомі бренди, тому я вибрав:

1. Для програмної частини - DuraTrax Onyx NiMH 6-Cell 7.2V 5000mAh Stick Traxxas DTXC2064 NIB

2.Для апаратної частини - 2х Venom - 7.2v 5000mAh 6-Cell NiMH Battery Hump

Використання акамуляторів NiMH здешевлює ціну,в порівнянні з Li-Po.

Рис. 12 - Вибрана аккамуляторна батарея

Розрахований час польоту 1 год 23 хв.

Вибір Електромоторів і гвинтів.

Електромотор - ессенціальна деталь літального апарату, так як створює підйомну силу.

Якість ротора і коефіцієнта підйомної сили залежать, як це видно з рівняння попереднього параграфа, від наступних параметрів:

д - середнього профільного опору;

А - тангенса кута нахилу кривої Cм по б для профілю лопаті;

k - коефіцієнт заповнення;

И - кута установки лопаті;

г - теоретичної величини (3)

(3)

Ступінь впливу кожного параметра на характеристики ротора встановити безпосередньо з рівнянь важко, тому нижче порівнюються характеристики ротора при різних значеннях одного параметра і відповідно при рівних інших. Характеристики ротора для такого порівняння підраховувалися за способом балансу енергії. За вихідні прийняті параметри А = 3, д = 0,006, И = 2°, k =0,1 і г = 10.

Порівнюючи відповідні криві, можна бачити ступінь впливу кожного параметра на якості і величини коефіцієнта підйомної сили.

При аеродинамічному розрахунку ротора доводиться робити вибір А і д за характеристикою профілю лопаті. Не цілком вдалий вибір цих величин може привести до помилки у визначенні характеристик ротора.

Вибір параметра А для даного профілю лопаті можна зробити досить легко за графіком Су по б для профілю при л=?, так як А є коефіцієнт пропорційності Су куті б до критичного кута атаки. Величина А для всіх теоретичних профілів відповідно до теорії крила в плоскопараллельном потоку дорівнює р, для дійсних профілів вона буде менше.

Так, наприклад, для профілю Геттінгені 429 величина А = 3. З фіг. 64 видно, що невелика помилка у визначенні А не позначиться суттєво на характеристику ротора.

Набагато менш певний вибір д коефіцієнта середнього профільного опору, а між тим він, судячи з кривим фіг. 65, сильно впливає на якість ротора.

При виборі д треба виходити насамперед з того, що він повинен бути більше коефіцієнта лобового опору профілю на малих характеристики ротора.

Слід зазначити на закінчення, що експерименти з моделлю ротора D=1,5м, що проводилися в 1928 р. в аеродинамічній трубі Національної фізичної лабораторії в Англії, дали результати, що добре збігаються з результатами, отриманими підрахунком для того ж ротора з теорії Глауэрта і Локка.

Для данного проекту було обрано наступний електродвигун.

Мотор Turnigy RC SK2830-750.

Рис. 13 - Роторний мотор Turnigy RC SK2830-750

безпілотний літальний апарат мотор

Розрахуємо тягу

Результати вказують на те, що оптимальним буде гвинт розмірів 6х3, хоча більшість пілотів використовує з цим мотором гвинт 7х3.5.

Проведемо дослідження на правильність розробленої системи, використавши публічно доступний калькулятор eCalc.ch. (Див. Додаток А, Б). Розрахунки зроблені правильно- система готова для польоту

Обґрунтування економічної доцільності проекту

При розробці проекту були використані наступні прилади.

4 х Turnigy RC SK2830-750 = 4 x 10 = 40 $.

Arduino = 20 $.

Raspberry Pi = 25$.

Контроллери моторів = 4х3=12$.

Виготовлення рами.

А) Карбонові труби 4х 5 = 20$

Б) Прокат металу 1х 2 = 2$

В) Метал. Кріплення 5$

Датчики (Барометр + Gps + Гіроскоп) = 20 $

Wi-fi антенна дальньої дії = 100 $

Wi-fi передатчик =70 $

Веб камера з стабілізатором = 50 $

Усього 364 доллари США.

Розглянемо моделі наявні на ринку з таким же функціоналом.

Наприклад DJI Phantom.

В порівнянні з даним пристроєм ми маємо більшу дальність передачі, більшу корисну масу,та час автономної роботи.

Проаналізувавши ситуацію на ринку можна зробити висновок, що продукт є принципово новим, так як дозволяє виконувати передачу відео формату 4К. Враховуючи велику корисну вагу, апаратну обробку відео та велику швидкість передачі данних апарат може зайняти свою нишу на ринку Бпла сільськогосподарського призначення.

Розрахунок вартості виробництва

Розрахунок режимів роботи мотора

Розрахунок температурних режимів, корисної ваги та режимів роботи двигунів

Лістинг головного модуля керуючої програми (Частина 1)

Лістинг головного модуля керуючої програми (Частина 2)

// Inertia based contollers

//#define INERTIAL_NAV_XY ENABLED

#define INERTIAL_NAV_Z ENABLED

//#define MOTORS_JD880

//#define MOTORS_JD850

// agmatthews USERHOOKS

// the choice of function names is up to the user and does not have to match these

// uncomment these hooks and ensure there is a matching function on your "UserCode.pde" file

//#define USERHOOK_FASTLOOP userhook_FastLoop();

#define USERHOOK_50HZLOOP userhook_50Hz();

//#define USERHOOK_MEDIUMLOOP userhook_MediumLoop();

//#define USERHOOK_SLOWLOOP userhook_SlowLoop();

//#define USERHOOK_SUPERSLOWLOOP userhook_SuperSlowLoop();

#define USERHOOK_INIT userhook_init();

// the choice of included variables file (*.h) is up to the user and does not have to match this one

// Ensure the defined file exists and is in the arducopter directory

#define USERHOOK_VARIABLES "UserVariables.h"

//#define LOGGING_ENABLEDDISABLED

// #define LOITER_REPOSITIONING ENABLED // Experimental Do Not Use

// #define LOITER_RP ROLL_PITCH_LOITER_PR

Висновок: В даному комплексному курсовому проекті було розроблено систему спостереження за сільськогосподарськими угіддями на базі безпілотного літаючого апарату на основі мікроконтроллера Atmega2560. Наведена його конструктивно-технологічна характеристика, визначено особливості системи управління, принципи роботи. Доведена доцільність використання даної системи. Зважаючи на швидкий розвиток роботизованих технологій, даний пристрій займе своє місце серед великого різноманіття моделей на ринку, так як використовує передові технології обміну даними та широкі можливості, щодо розширення. Гранична швидкість передачі даних 150 мб/с дозволяє в подальшому модернізувати систему під передачу відео якості 4К, що в поєднанні з великою корисною вагою роблять дану систему унікальною серед конкурентів. Було доведено, що на даному етапі розробка системи економічно вигідна. Були враховані всі правила безпеки при розробці та впровадженні даного пристрою. Система є цілком конкурентоспроможною на ринку.

Размещено на Allbest.ru