Vì vậy, bạn muốn chế tạo một máy bay không người lái hiệu suất cao có thể nâng tải trọng nặng hoặc ghi lại những cảnh quay trên không tuyệt đẹp? Chọn đúng thành phần là chìa khóa để có được kết quả tốt nhất. Hướng dẫn này sẽ hướng dẫn bạn mọi thứ bạn cần biết để chọn ra các bộ phận cho chế tạo máy bay không người lái tùy chỉnh nhằm đạt hiệu quả cao nhất.
Cho dù cuối cùng bạn quyết định chế tạo máy bay không người lái của mình từ đầu hay chọn một mẫu máy bay có sẵn, việc hiểu các yếu tố khác nhau như động cơ, pin và bộ điều khiển chuyến bay ảnh hưởng đến hiệu suất như thế nào sẽ giúp đưa ra quyết định mua hàng thông minh.
Được trang bị kiến thức này, bạn có thể đánh giá tốt hơn các tuyên bố của nhà sản xuất và thu hẹp các lựa chọn phù hợp với nhu cầu cụ thể của mình – có thể là nâng cao Máy bay không người lái màu xanh Tây Bắc với tải trọng 5kg hoặc quay video 4K mượt mà.
Các thành phần khung và kết cấu
Khung và các thành phần cấu trúc tạo nên nền tảng vật lý giữ máy bay không người lái của bạn lại với nhau. Điều này bao gồm khung hoặc tấm đế, cánh tay, thiết bị hạ cánh và các bộ phận cấu trúc khác.
Vật liệu
Việc chế tạo khung bằng sợi carbon mang lại sự cân bằng tối ưu về độ bền và trọng lượng thấp. Độ cứng tự nhiên của sợi carbon chống lại các rung động có thể ảnh hưởng đến việc chụp ảnh trên không. Khung nhựa hoạt động tốt cho các thiết kế nhỏ hơn nhưng thiếu độ bền cho máy bay không người lái lớn hơn.
Cuối cùng, việc kết hợp vật liệu khung của bạn với kích thước của công trình và mục đích sử dụng sẽ giúp tối ưu hóa chi phí, độ bền và hiệu quả.
Hệ thống đẩy
Hệ thống động cơ đẩy cung cấp lực đẩy giữ cho máy bay không người lái của bạn ở trên không. Tinh chỉnh khu vực này mang lại khả năng kiểm soát tiềm năng lớn nhất đối với các đặc điểm chuyến bay và sức nâng. Và nếu bạn quan tâm đến đua máy bay không người lái, lực đẩy rõ ràng là quan trọng.
Động cơ không chổi than
Động cơ không chổi than thống trị thị trường máy bay không người lái cao cấp nhờ sức mạnh, tuổi thọ và hiệu quả vượt trội so với các lựa chọn thay thế có chổi than. Hai thông số kỹ thuật chính cần hiểu khi lựa chọn động cơ không chổi than là kích thước và định mức KV.
Xếp hạng KV biểu thị số vòng/phút trên mỗi volt được cung cấp. Nói chung, KV thấp hơn tương đương với nhiều mô-men xoắn hơn và KV cao hơn mang lại tốc độ cao hơn. Máy bay không người lái lớn hơn yêu cầu động cơ có nhiều mô-men xoắn hơn để quay các đạo cụ lớn hơn, vì vậy hãy tìm KV thấp khoảng 300-900 vòng/phút/vôn. Các công trình nhỏ hơn sử dụng động cơ KV cao hơn trong phạm vi 1500-3000 vòng/phút/vôn.
Kích thước đo chiều rộng stato x chiều cao rôto tính bằng mm. Động cơ rộng hơn tạo ra nhiều mô-men xoắn hơn trong khi động cơ cao hơn cho phép cánh quạt lớn hơn. Nếu chế tạo xe ngựa để nâng vật nặng, hãy ưu tiên mô-men xoắn có chiều rộng từ 28-35mm. Đối với máy bay không người lái đua nhanh nhẹn, kích thước 22-27mm nhỏ hơn là đủ.
Việc kết hợp các đặc điểm chuyến bay và kích thước máy bay không người lái mong muốn của bạn với động cơ không chổi than thích hợp sẽ giúp công trình của bạn an toàn trên không.
Bộ điều khiển tốc độ điện tử
Bộ điều khiển tốc độ điện tử (ESC) gửi năng lượng từ pin đến từng động cơ và cho phép điều chỉnh vòng tua máy. Đảm bảo ESC đã chọn của bạn có thể đáp ứng nhu cầu hiện tại của động cơ và điện áp pin cụ thể của bạn. Hệ thống điện áp cao hơn thường cung cấp nhiều năng lượng hơn nhưng yêu cầu ESC thích hợp.
Cánh quạt
Các cánh quạt tạo ra lực đẩy thực tế để nâng máy bay của bạn lên. Hai con số mô tả các thuộc tính chính.
Hai chữ số đầu tiên cho đường kính cánh quạt tính bằng inch. Một số lớn hơn tương đương với một chỗ dựa lớn hơn.
Hai chữ số thứ hai biểu thị cao độ được đo bằng inch. Pitch tiết lộ khoảng cách một cánh quạt sẽ di chuyển về phía trước trong không khí với một vòng quay hoàn toàn. Vì vậy, cường độ cao hơn mang lại lực đẩy nhiều hơn trên mỗi vòng quay.
Bộ điều khiển chuyến bay và cảm biến
Bảng điều khiển chuyến bay đóng vai trò là bộ não xử lý thông tin của máy bay không người lái của bạn. Nó chứa các cảm biến và chạy phần mềm điều khiển khả năng bay tự động.
Bộ điều khiển chuyến bay
Bộ điều khiển chuyến bay có nhiều loại hỗ trợ chương trình cơ sở nguồn mở hoặc nguồn đóng. Phần mềm nguồn mở như ArduPilot cung cấp đầy đủ khả năng tùy chỉnh và minh bạch để kiểm soát tối đa. Các tùy chọn nguồn đóng có mã độc quyền giúp nhà sản xuất tích hợp chặt chẽ hơn nhưng phải trả giá bằng khả năng thích ứng của người dùng. Nếu giải quyết một bản dựng tùy chỉnh nâng cao, phần mềm mã nguồn mở nói chung hoạt động tốt nhất.
Cảm biến
Dữ liệu cảm biến chính xác và kịp thời vẫn rất quan trọng cho sự ổn định và điều hướng.
Mô-đun GPS được trang bị chip u-blox M8N cung cấp tốc độ khóa tín hiệu và độ chính xác vị trí tuyệt vời. Điều này chứng tỏ sự cần thiết cho việc theo dõi điểm tham chiếu và các tính năng an toàn như tự động quay về nhà.
Gia tốc kế và con quay hồi chuyển phát hiện hướng và chuyển động ở cả ba trục. Chúng cung cấp dữ liệu đầu vào để tự động ổn định việc di chuột và cắt bớt các điều chỉnh nhằm loại bỏ các chỉnh sửa quá mức.
Máy đo độ cao dựa trên chỉ số khí áp kế ngăn chặn độ lệch độ cao nguy hiểm khi sử dụng cùng với dữ liệu gia tốc kế.
Máy ảnh và hệ thống FPV
Máy bay không người lái hỗ trợ chụp ảnh và điều khiển thông qua góc nhìn thứ nhất sống động. Hệ thống được hưởng lợi từ nền tảng máy ảnh ổn định và khả năng truyền video có độ trễ thấp.
Máy ảnh
Máy ảnh RGB chụp ảnh trên phổ màu nhìn thấy được tương tự như máy ảnh DSLR dành cho người tiêu dùng.
Máy ảnh đa quang phổ chứa các thấu kính chuyên dụng phát hiện tia hồng ngoại và tia cực tím không nhìn thấy được. Điều này cho phép thu thập dữ liệu về tình trạng cây trồng mà máy ảnh thông thường không thể thực hiện được.
Nếu bạn vào thành lập doanh nghiệp nhiếp ảnh và nhằm mục đích tạo ra các mẫu máy quay phim hoặc đo ảnh chuyên nghiệp, máy ảnh có cảm biến lớn hơn như máy ảnh không gương lật Sony Alpha sẽ cung cấp độ phân giải và dải động tối đa.
Trận Gimbals
Gimbals điều chỉnh mục tiêu của máy ảnh một cách trơn tru theo ba trục để chống lại chuyển động và độ rung của máy bay không người lái. Động cơ gimbal không chổi than duy trì vị trí bằng cách chống lại các lực bên ngoài thay vì tiêu tốn năng lượng để giữ định hướng. Cách tiếp cận này giảm thiểu mức tiêu thụ điện năng đồng thời cho phép quay phim mượt mà.
Để có sự ổn định tốt nhất, gimbal 3 trục với động cơ góc cạnh sẽ hoạt động kỳ diệu.
Hệ thống FPV
Để xem phối cảnh máy bay không người lái của bạn trong thời gian thực, việc truyền video có độ trễ thấp là điều cần thiết. Hệ thống FPV được tối ưu hóa yêu cầu truyền tốc độ nhanh 5.8 GHz với mã hóa H.265 hoặc H.264 hiệu quả để giảm thiểu độ trễ và tối đa hóa phạm vi.
Đo từ xa và máy phát
Phần cứng đo từ xa và bộ phát RC tạo điều kiện liên lạc giữa máy bay không người lái và phi công.
Từ xa
Các mô-đun đo từ xa cung cấp dữ liệu hiệu suất theo thời gian thực như điện áp pin và tọa độ GPS từ phi công trên không đến trạm mặt đất theo dõi trạng thái máy bay không người lái. Điều này giúp các tòa nhà an toàn hơn nếu có bất kỳ vấn đề nào phát sinh đồng thời kích hoạt các tính năng như tự động trở về nhà.
Phát
Bộ phát điều khiển từ xa kết nối không dây với bộ thu trên máy bay không người lái để chuyển tiếp lệnh của người dùng điều chỉnh tốc độ hoặc hướng trong suốt chuyến bay.
Hãy tìm các máy phát cung cấp ít nhất 6 kênh. Điều này không chỉ cung cấp chỗ cho các điều khiển cao độ/cuộn/nghiêng quan trọng mà còn có các kênh dự phòng để chuyển đổi chức năng nâng cao như hạ cánh tự động hoặc chuyển đổi giữa các chế độ máy bay.
Hệ thống năng lượng
Hệ thống điện cung cấp nguồn điện quan trọng cho tất cả các linh kiện điện tử thông qua pin bay và bảng phân phối điện.
pin
Pin lithium polymer (Li-po) thống trị máy bay không người lái cỡ nhỏ và cỡ trung nhờ mật độ năng lượng chưa từng có trên một đơn vị trọng lượng. Thông số kỹ thuật chính của pin máy bay bao gồm:
điện áp – Các gói điện áp cao hơn khoảng 22.2V cho phép tốc độ nhanh hơn. Các model 14.4V có điện áp thấp hơn giúp vận hành an toàn hơn.
Dung lượng (mAh) – Số tiền tối đa được giữ. Cao hơn sẽ tốt hơn cho thời gian bay dài hơn.
Xếp hạng C – Cho biết mức dòng điện có thể được rút ra một cách an toàn từ pin—Nhân định mức C x công suất để xác định số ampe tối đa được hỗ trợ.
Khi có thể, hãy ước tính mức độ thu hút hiện tại của phương tiện của bạn qua các hoạt động khác nhau để chọn nguồn cung cấp chi phí cần thiết cho hồ sơ nhiệm vụ của bạn.
Ban phân phối điện
Bảng phân phối điện (PDB) định tuyến điện từ pin chính đến ESC, bộ điều khiển chuyến bay và các bộ phận khác cần nguồn điện. Đảm bảo các kênh đầu ra có sẵn có thể hỗ trợ tất cả các phụ kiện dự định và điện áp PDB phù hợp với điện áp pin.
Lựa chọn giữa máy bay không người lái tự làm và máy bay không người lái được chế tạo sẵn
Với tất cả các phần liên kết với nhau này, tốt nhất bạn nên chế tạo máy bay không người lái của riêng mình hay mua một mô hình làm sẵn? Cuối cùng phụ thuộc vào kỹ năng và ưu tiên của bạn.
Việc xây dựng bản thân mang lại kết quả được tùy chỉnh sâu sắc trong đó mọi thành phần đều được chọn thủ công. Điều này mang lại tiềm năng hiệu suất vô song nhưng cũng đòi hỏi kiến thức kỹ thuật và thời gian nghiên cứu dồi dào.
Ngược lại, máy bay không người lái có sẵn có tính năng thiết lập đơn giản hóa do nhà sản xuất xử lý cấu hình. Tuy nhiên, chúng thiếu khả năng thích ứng phù hợp với các mô hình DIY. Nói chung, các bản dựng sẵn hoạt động tốt cho các phi công tập trung hoàn toàn vào việc bay hơn là xây dựng.
Vì vậy, nếu bạn nghĩ việc nâng một chiếc NW Blue Drone được thiết kế riêng nghe có vẻ thú vị, hãy tiếp tục và chế tạo! Nếu không, việc thí điểm cũ đơn giản có thể phục vụ tốt hơn nhu cầu của bạn.
Ứng dụng của công nghệ Drone
Máy bay không người lái được ứng dụng rộng rãi trong các bối cảnh giải trí, thương mại và công nghiệp nhờ tính linh hoạt, khả năng tùy chỉnh và khả năng tiếp cận những nơi khó tiếp cận một cách dễ dàng.
Trong kinh doanh, việc sử dụng máy bay không người lái phổ biến bao gồm:
Kiểm tra cơ sở hạ tầng – Máy bay không người lái có camera chụp ảnh nhiệt có thể khảo sát các tháp di động, đường dây điện và đường ống nhanh hơn và an toàn hơn so với thanh tra của con người đồng thời tiếp cận các khu vực vùng sâu vùng xa. Điều này ngăn chặn sự cố ngừng hoạt động tốn kém thông qua việc phát hiện lỗi sớm.
Nông nghiệp – Bằng cách sử dụng camera NDVI và phần mềm hình ảnh, máy bay không người lái xác định chính xác các vấn đề của cây trồng ở cấp độ cây trồng, cho phép phun thuốc trừ sâu có mục tiêu và tưới nước hiệu quả để cải thiện năng suất. Một số biến thể cũng có thể gieo hạt trên cánh đồng hoặc rừng từ trên không.
An ninh/Giám sát – Được trang bị các máy ảnh đặc biệt như ống kính zoom quang học đủ mạnh để đọc biển số xe từ 300 feet hoặc phát hiện dấu hiệu nhiệt của con người trong bóng tối hoàn toàn, máy bay không người lái cung cấp thông tin tình báo vô giá để giữ an toàn cho tài sản và biên giới.
Giao hàng tận nơi – Cung cấp các mô hình giao hàng bằng máy bay không người lái mới vận chuyển hàng xóm tiên phong cho thương mại điện tử, đơn thuốc và các mặt hàng bán lẻ. Điều này cũng hỗ trợ các nỗ lực cứu trợ thiên tai bằng cách vận chuyển trọng tải thiết yếu một cách nhanh chóng.
Về mặt giải trí, máy bay không người lái khuyến khích sự sáng tạo văn hóa và học tập kỹ thuật. Từ các nhà làm phim nghiệp dư ghi lại những hình ảnh phong cảnh ấn tượng cho đến những người có sở thích tự làm đồ điện tử thu thập kiến thức chuyên môn về điện tử, máy bay không người lái làm phong phú thêm cuộc sống thông qua:
Quay phim – Cảnh quay trên không 4K siêu mượt giúp dựng phim trượt tuyết tự chế, tóm tắt kỳ nghỉ gia đình và danh sách bất động sản, giống như một sự nâng cao trải nghiệm so với các cảnh quay cố định. Máy bay không người lái nhỏ gọn như NW Blue Drone giúp việc quay phim như vậy có thể được tiếp cận rộng rãi.
Đua máy bay không người lái – Cuộc đua máy bay không người lái góc nhìn thứ nhất (FPV) khiến người tham gia đắm chìm trong tốc độ thuần túy khi họ điều khiển những chiếc máy bay không người lái thu nhỏ xung quanh các đường đua phức tạp từ góc nhìn của camera trên máy bay. Cộng đồng thúc đẩy mối quan tâm về kỹ thuật giúp đào tạo thế hệ kỹ sư tiếp theo.
Vì vậy, dù là kiểm tra các tòa tháp, cung cấp vật tư y tế khẩn cấp, thu thập dữ liệu nông nghiệp, quay phim các môn thể thao mạo hiểm hay chỉ đơn giản là đua xe với bạn bè, máy bay không người lái sẽ mở rộng đáng kể những gì con người có thể dễ dàng nhìn thấy và làm từ trên trời.
Trong đóng cửa
Việc chế tạo một máy bay không người lái ưu tú có khả năng nâng, tốc độ hoặc khả năng quay phim đỉnh cao đòi hỏi phải chọn các thành phần cao cấp được tối ưu hóa cho mục đích dự định của bạn.
Nhưng được trang bị sự hiểu biết về các thông số kỹ thuật quan trọng như xếp hạng KV động cơ, dung sai dòng điện ESC và khả năng xả pin, hiểu biết sâu sắc của bạn về lựa chọn bộ phận sẽ chứng tỏ vô giá trong việc thu được hiệu suất hàng đầu từ máy bay của bạn.
Vì vậy, dù xây dựng từ đầu hay nâng cấp các mẫu máy bay có sẵn, hãy áp dụng kiến thức này để đưa khát vọng máy bay không người lái của bạn lên tầm cao mới!
