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電子發燒友網>電子資料下載>工控技術>無人機的6種常見續航及常見接口盤點資料下載

無人機的6種常見續航及常見接口盤點資料下載

2021-04-11 | pdf | 132.61KB | 次下載 | 2積分

資料介紹

無人機的出現為人們的生活提供了許多便利,現已被廣泛應用到社會的各行各業。但其過短的續航時間一直是研究人員頭疼的問題,目前無人機主要依靠6種動力完成復雜的工作。 ??1、鋰電池:大多數無人機都安裝了鋰電池,但效果只能維持20分鐘左右,且需要經常拆卸、更換電池,十分耗時費力。針對這一現象,研究人員又探索了兩種全新的動力來源,極大地提高了無人機的效率。 ??2、氫燃料電池:氫燃料電池代替鋰電池,可以支持無人機連續運轉兩個小時,并且充電十分迅速; ??3、激光發射器:激光發射器為無人機供電,從地面發射的激光光束被機身上的接收器轉化成動力,幾乎可以支持無人機一直工作。 ??4、太陽能發電:利用太陽能發電的無人機通常同時安裝了鋰電池和太陽能電池,有陽光時就可利用太陽能提供飛行動力,鋰電池則作為備用電池。 ??5、內燃機發電:用內燃機發電可支持無人機以100千米每小時的速度飛行1小時,但噪音大且存在安全隱患,因為無人機內有可燃氣體。 ??6、有線電纜供電:利用有線電纜供電幾乎可以讓無人機永久地運轉,也可以加快無人機向電腦傳輸數據的速度,但由于受到有線連接的限制,無法完成遠距離飛行。 ??氫燃料電池和激光發射器這兩種動力來源因效果顯著、安全系數高更受研發群體青睞,也能為未來其他飛行器的動力源探究提供靈感。 ??另外,無人機飛控作為連接所有設備的大腦,接口種類越來越多,許多新手望而卻步,老手也經常一臉茫然。常見接口到底都有什么,在無人機上做什么用? ??PWM: ??這是第一個要介紹的,所有航模和無人機都離不開的一種接口。單線信號,周期發送正脈沖,變化脈寬作為傳遞信息的方式,一個針腳傳遞一個通道,往往搭配地線和電源線可控制一個舵機或一個電調,是無人機或航模入門第一個需要了解的接口。優點是簡單,穩定的傳輸一個可量變的信號,缺陷是速度低,目前常見的標準是每秒50次或300至400次。 ??PPM: ??是PWM的升級版,就是每個信號周期變為發送一組多個脈寬的組合,來同時傳遞多個通道的變化信息。早期也被用于遙控器無線電信號和航模模擬器信號,現在多用于接收機與飛控連接,帶有PPM信號輸出的接收機很多,是無人機入門必配,那些用轉換器的是脫褲子放屁。其優點是穩定傳輸多個通道,缺點是速度更慢。 ??S.BUS: ??是日本遙控器廠商FUTABA設計的用單通道數字信號傳輸多通道信息的協議,只有一個信號針腳和一個基準地線,支持HUB擴展多個舵機和電調連接在一個信號源上,所以S.BUS其實是一種總線,其原理其實就是變化的串口協議,具體協議可以參考百度文庫上我寫的的文章“PX4飛控開發筆記-第五章:PWM,PPM,S.BUS與DSM2”。其優點是純數字信號,很可靠,帶有總線功能。缺陷是屬于廠家技術兼容設備較少。目前是飛控連接接收機的最佳選擇。 ??Relay: ??其實就是數字IO信號,只有0和1兩種狀態,存在于飛控某些針腳用于自動控制相機快門和農藥噴頭。優點是可靠,缺點是信息量極小,浪費資源且沒有校驗等功能。 ??串口: ??串口是目前控制領域最常見的設備接口,硬件形式有TTL,232,422,485幾種。TTL是基本信號,常見三針用法,一個針用于信號輸入叫RX,一針用于信號輸出叫TX,另一針為信號基準地線。一般0伏和3-5伏表示0和1,飛控自帶的都是這種串口,而且會帶很多個,用于連接多個設備,PIXHAWK飛控有5個。TTL信號的電壓較低,經驗上不適合1米以上的長距離傳輸,于是發展出232接口,使用正負電平表示0和1其他與TTL相同,極大延長了傳輸距離,但是速度依然不足。 于是發展出422接口,RX和TX每個針腳都變為正負電壓的一對信號線同時跳變,這樣干擾信號被巧妙的抵消,傳輸距離和速度雙飛躍,但是需要5根線,給調試造成很大麻煩,目前只有軍品才使用這種串口。485串口是結合232和422優點,使用一對正負電壓的信號線既發又收,但是他需要額外一個信號控制收發轉換,485總線帶有總線特征,可以在兩根線與地線上連接多個設備,但是收發,片選,仲裁,校驗等等工作都需要你寫程序去協調,工作量巨大,現在很少有人用。 ??SPI: ??這是一種用于板上通信的高速接口,使用了主從設計,和專門的時鐘線,每個SPI擁有4個腳主入從出,主出從入,時鐘和地線。主設備負責管理信息,時鐘同步和所有設備通信,一路SPI可以連接多個設備,但是必須每個帶有片選。因為有時鐘線所以很容易做到所有設備的同步通信,由于其穩定性和高速特性,在飛控板上用來連接所有傳感器與主單片機。 ??I2C: ??其實是I平方C,是用于連接板上高速設備的總線。擁有三根信號線,信號,時鐘和地線。也是采用主從設計,帶有時鐘的同步設計,但是信號線需要承擔多個設備輸入輸出,有主設備來管理。I2C上所有設備都自帶一個地址,或叫標簽,主設備用這個地址來識別設備。在飛控中用來連接重要性不太高的眾多設備,指示燈,磁羅盤,空速,超聲波,激光測距等等。居然有廠家為了省事用這個總線連接多個電調,這是很危險的,因為3-5v電平在長距離傳輸中容易受干擾。 ??CAN: ??最早為汽車設計的總線接口,據說是電流傳輸,所以抗干擾性能超強,專門用于大干擾環境設備間多個遠距離傳輸。只有H和L兩個信號線,所有設備都連接在上面,總線芯片負責仲裁。這其實是無人機上設備,尤其是多旋翼電調的最優選擇,但是由于其復雜性和接口芯片成本問題,比較少有人用,PIXHAWK飛控和 ESC32電調多年前就已經具備該接口,至今無人問津。 ??AD: ??模數轉換接口,這種易被干擾的古老還存在,使用方式就是測量電壓。目前飛控用來測量電壓,電流,這種方式成本較低,在小型無人機上還可以使用。另外一些距離探測設備還在用,但是已經基本處于淘汰邊緣,效果遠遠不如數字設備,不過成本較低,比如空速和超聲波。 ??SDIO: ??用于連接SD卡或TF卡,進行飛行數據記錄。由于TF卡應用普遍,成本較低,容量速度都令人滿意,所以漸漸成為高級飛控必備設備,用于飛行記錄,事故分析,故障診斷等等。 ??USB: ??民用總線接口,可以通過HUB連接多個設備,可以說是一種完美接口。但是其協議過于復雜,編程工作量極大,接口連接形式容易導致問題,必須使用專用線材,且不能超過2米。在飛控上主要用來地面進行調試,讀寫參數等等地面操作。 文章來源:電子發燒友 (mbbeetchina)
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