क्वाडकॉप्टर: घटक, काम, प्रकार, इंटरफेसिंग, अंतर और इसके अनुप्रयोग

ए बहुराष्ट्रीय ड्रोन विभिन्न रोटारों के साथ यूएवी का एक प्रकार है, जैसे चार रोटार, छह रोटार, आठ रोटार, या इससे भी अधिक, उनके डिजाइन और उपयोग के आधार पर। लेकिन इस ड्रोन के अतिरिक्त रोटर्स पेलोड क्षमता, उड़ान का समय, स्थिरता, आदि बढ़ा सकते हैं। ये सबसे सस्ते और सबसे आसान हैं ड्रोन , फ्रेमिंग और स्थिति पर उच्च नियंत्रण प्रदान करना। इस प्रकार, ये निगरानी और हवाई फोटोग्राफी के लिए आदर्श हैं। मल्टीरोटर ड्रोन विभिन्न प्रकारों में उपलब्ध हैं, जैसे ट्रिमोटर, क्वाड्रोटर, हेक्साकॉप्टर, ऑक्टोकॉप्टर और समाक्षीय मल्टी-रोटर ड्रोन। ये सबसे आम यूएवी प्रकार हैं, और प्रत्येक प्रकार के ड्रोन इसके प्रदर्शन, डिजाइन और क्षमता में भिन्न होते हैं। यह लेख क्वाडकॉप्टर, इसके काम और अनुप्रयोगों की तरह मल्टीरोटर ड्रोन के प्रकारों में से एक पर विस्तृत है।

क्वाडकॉप्टर क्या है?

एक क्वाडकॉप्टर एक प्रकार का यूएवी है जो चार द्वारा संचालित होता है रोटार , जहां प्रत्येक रोटर में एक मोटर और एक प्रोपेलर होता है। एक क्वाडकॉप्टर ड्रोन लिफ्ट और प्रोपल्शन के लिए चार रोटर्स का उपयोग करता है, इसलिए यह बंद हो सकता है और लंबवत भूमि और जगह में बहाव कर सकता है। तो इस ड्रोन के दो रोटर दक्षिणावर्त स्पिन करते हैं, जबकि अन्य दो रोटर्स टॉर्क को रद्द करने और निरंतर उड़ान नियंत्रण देने के लिए वामावर्त स्पिन करते हैं। इसे मैन्युअल रूप से या स्वतंत्र रूप से नियंत्रित किया जा सकता है, इसलिए यह इसकी सादगी, स्थिरता और गतिशीलता के कारण सबसे लोकप्रिय प्रकार के ड्रोनों में से एक है।

उन्नत वायुगतिकी, यांत्रिकी और इलेक्ट्रॉनिक्स को नियंत्रित करने के लिए क्वाडकॉप्टर्स को उनके चार-रोटर डिजाइन द्वारा विभेदित किया जाता है। इसका विशेष डिजाइन सामान्य एकल-रोटर हेलीकॉप्टरों की तुलना में गतिशीलता और बेहतर स्थिरता प्रदान करता है।

क्वाडकॉप्टर इतिहास:

क्वाडकॉप्टर एक प्रकार का मल्टी-रोटर ड्रोन है जो अपने शुरुआती डिजाइनों से बड़े पैमाने पर विकसित हुआ है। इसलिए क्वाडकॉप्टर के चरण-दर-चरण इतिहास पर नीचे चर्चा की गई है।

• 1907 में जैक्स और लुईस ब्रेगेट ने गायरोप्लेन नंबर 1 का विकास और परीक्षण किया। यह एक प्रारंभिक क्वाडकॉप्टर विचार है, जो क्रॉस-ब्लेड एयरोस्पेस सिस्टम के आधार पर अस्थिरता का सामना कर रहा है।
• Etienne Oehmichen ने 1920 में Oehmichen की तरह एक और शुरुआती क्वाडकॉप्टर बनाया, जो उड़ान को प्रदर्शित करता है और एक वैश्विक रिकॉर्ड स्थापित करता है।
• अमेरिकी नौसेना में, 1930 ने रेडियो-नियंत्रित विमान के साथ प्रयोग किया, जिसके कारण कर्टिस एन 2 सी -2 ड्रोन विकास हुआ।
• 1990 में बेल बोइंग क्वाड टिलट्रोटर ने सैन्य परिवहन अनुप्रयोगों के लिए फिक्स्ड-विंग और क्वाडकॉप्टर दोनों डिजाइन को संयुक्त किया।
• अमेज़ॅन ने 2013 में एक डिलीवरी सिस्टम के लिए एक वाणिज्यिक ड्रोन तकनीक का प्रस्ताव रखा
• एयरबस ने कुछ बिंदु पर स्वायत्त संचालन के लिए शहरी एयर टैक्सियों के लिए 2018 में एक बैटरी-संचालित क्वाडकॉप्टर विकसित किया।
• वर्तमान में, इन ड्रोनों का उपयोग विभिन्न उद्देश्यों जैसे मनोरंजक उड़ान, हवाई फोटोग्राफी, वितरण, निगरानी, ​​आदि के लिए व्यापक रूप से किया जाता है।

एक क्वाडकॉप्टर के घटक

एक क्वाडकॉप्टर को कई कुंजी के साथ डिज़ाइन किया गया है अवयव , जो नीचे समझाया गया है।

चौखटा

क्वाडकॉप्टर फ्रेम में हथियार हैं जो मोटर्स, बैटरी, फ्लाइट कंट्रोलर, आदि को धारण करते हैं।

मोटर्स

क्वाडकॉप्टर में चार मोटर्स शामिल हैं, जिनका उपयोग इसे उठाने के लिए किया जाता है। लेकिन बाजार पर विभिन्न प्रकार की मोटर्स उपलब्ध हैं।

ईएससी

क्वाडकॉप्टर के बाद से मोटर्स आम तौर पर 3 3-चरण आपूर्ति की आवश्यकता होती है, हम इसे प्रत्यक्ष आपूर्ति के रूप में उपयोग नहीं कर सकते हैं। इसलिए हमें ईएससी को नियंत्रक संकेतों को बदलने और उनकी गति को नियंत्रित करने के लिए मोटर्स को भेजने की आवश्यकता है।

प्रोपलर्स

प्रोपेलर ड्रोन का एक महत्वपूर्ण घटक हैं। ये कताई ब्लेड हैं जो आपके ड्रोन पर पंखों की तरह काम करते हैं और अपने ड्रोन को हवा में उठाने के लिए एयरफ्लो बनाते हैं।

उड़ान नियंत्रक

उड़ान नियंत्रक का मुख्य कार्य इनपुट के जवाब में प्रत्येक मोटर के आरपीएम को निर्देशित करना है। तो क्वाड-कॉप्टर के लिए पायलट कमांड आगे बढ़ने में मदद करता है और फ्लाइट कंट्रोलर में खिलाया जाता है ताकि यह तय किया जा सके कि मोटर्स को कैसे नियंत्रित किया जाए।

आरसी ट्रांसमीटर और रिसीवर

रेडियो ट्रांसमीटर और रिसीवर नियंत्रण बिजली , जिसके परिणामस्वरूप अंतरिक्ष या वायुमंडल के माध्यम से उपयोगी डेटा ट्रांसमिशन होता है। वे रेडियो रिसीवर के ऊपर एक सेट रेडियो आवृत्ति के माध्यम से वायरलेस रूप से कमांड भेजने के लिए रेडियो सिग्नल का उपयोग करते हैं। इसलिए यह क्वाडकॉप्टर के फ्लाइट कंट्रोलर से जुड़ा हुआ है, जो दूर से नियंत्रित है।

बैटरी

एक क्वाडकॉप्टर आपके ड्रोन के सभी सिस्टम को चलाने के लिए एक बैटरी पावर स्रोत का उपयोग करता है, जिससे वह उड़ने की अनुमति दे। अंत में, क्वाडकॉप्टर को बिजली देने के लिए एक लिथियम पॉलिमर (लिपो) बैटरी की आवश्यकता होती है, इसलिए क्वाडकॉप्टर की उड़ान का समय मुख्य रूप से बैटरी की क्षमता पर निर्भर करता है। बैटरी का चयन मुख्य रूप से इसके आकार, वोल्टेज, सी रेटिंग, क्षमता, आदि पर निर्भर करता है।

मिश्रित

विविध में विभिन्न जम्पर केबल और बुलेट कनेक्टर जैसे छोटे सामान शामिल हैं, जो आपके क्वाडकॉप्टर को सही और अधिक स्थिर बनाते हैं।

एक क्वाडकॉप्टर कैसे काम करता है?

क्वाडकॉप्टर चार रोटारों के साथ उड़ान भर सकते हैं, जहां प्रत्येक में एक मोटर और प्रोपेलर शामिल हैं जो हवा के भीतर लिफ्ट और आंदोलन नियंत्रण का उत्पादन करते हैं। ये ड्रोन प्रत्येक रोटर की गति को बदलकर उड़ान प्राप्त कर सकते हैं, इस प्रकार सभी दिशाओं में नियंत्रित आंदोलन की अनुमति देकर उत्पन्न लिफ्ट और जोर की मात्रा को प्रभावित करते हैं।
एक क्वाडकॉप्टर की उड़ान चार रोटर्स थ्रस्ट एंड सटीक नियंत्रण सिद्धांत पर निर्भर करती है। इस प्रकार, यहाँ इसके काम का एक टूटना है।

• एक बार सभी चार रोटार स्पिन करते हैं, तो वे एयरफ्लो को नीचे की ओर और ऊपर की ओर फेंकते हैं। जब भी रोटर्स द्वारा उत्पन्न कुल क्वाड-कॉप्टर के वजन से अधिक हो जाता है तो यह बंद हो जाता है।
• जगह में बहाव करने के लिए, उड़ान नियंत्रक ने गुरुत्वाकर्षण को ऑफसेट करने के लिए बस पर्याप्त जोर देने के लिए सभी चार रोटर्स की गति को बदल दिया।
• वजन की तुलना में अधिक जोर उत्पन्न करने के लिए चार रोटर्स की गति समान रूप से बढ़ जाती है। इसलिए गति कम हो जाएगी।
• रियर रोटर अधिक आसानी से स्पिन करते हैं और फ्रंट रोटार की तुलना में आगे बढ़ते हैं, और क्वाडकॉप्टर को आगे बढ़ाने से थ्रस्ट पैदा होता है। फ्रंट रोटर्स के पिछड़े आंदोलन की गति बढ़ने से प्राप्त की जा सकती है।
• इस ड्रोन के दाईं ओर रोटार बाएं रोटार की तुलना में बाएं को स्थानांतरित करने के लिए तेजी से स्पिन करते हैं, और क्वाडकॉप्टर ड्रोन को बाईं ओर झुका देते हैं। यहां, दाएं-साइड आंदोलन को बाएं रोटर की गति बढ़ाकर प्राप्त किया जा सकता है।
• यव दक्षिणावर्त को घुमाने के लिए, दो रोटर्स जो तिरछे विपरीत होते हैं, तेजी से घूमते हैं, जबकि अन्य दो रोटर्स धीमी गति से घूमते हैं, इस प्रकार एक घूर्णन बल बनाते हैं। इसे उलटने से, काउंटर-क्लॉकवाइज रोटेशन प्राप्त किया जा सकता है।
• सेंसर डेटा को फ्लाइट कंट्रोलर द्वारा लगातार मॉनिटर किया जा सकता है। इसलिए यह स्थिरता बनाए रखने और पायलट के आदेशों को करने के लिए प्रत्येक मोटर की गति में सूक्ष्म समायोजन करता है।

क्वाडकॉप्टर्स के प्रकार

बाजार में विभिन्न प्रकार के क्वाडकॉप्टर उपलब्ध हैं जो फ्रेम और इच्छित उपयोगों के आकार के आधार पर हैं, जिन्हें नीचे समझाया गया है।

एक्स क्वाडकॉप्टर या एक्स-कॉन्फ़िगरेशन:

इस प्रकार के क्वाडकॉप्टर में सबसे लोकप्रिय डिजाइन है जो एक अच्छी स्थिरता संतुलन और गतिशीलता प्रदान करता है। इसका उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है जैसे कि वीडियोग्राफी, रेसिंग, एरियल फोटोग्राफी, एक्रोबैटिक फ्लाइंग, एफपीवी रेसिंग,

एच क्वाडकॉप्टर या एच-कॉन्फ़िगरेशन:

एच क्वाडकॉप्टर में एक एच-आकार का फ्रेम होता है, जो बेहतर स्थिरता प्रदान करता है। तो इस ड्रोन का उपयोग एरियल फोटोग्राफी में किया जा सकता है, जो देवोपीडिया पर आधारित है।

+ क्वाडकॉप्टर या + कॉन्फ़िगरेशन:

यह क्वाडकॉप्टर सीधे उड़ान लेन के भीतर उत्कृष्टता प्राप्त करता है, जिसमें वायुगतिकीय रूप से कुशल प्रोपेलर पद शामिल हैं, जो अक्सर एक्रोबेटिक फ्लाइंग के भीतर उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग कुछ अनुप्रयोगों की सरल नियंत्रण योजनाओं में किया जाता है।

Y4 क्वाडकॉप्टर या Y4 कॉन्फ़िगरेशन:

यह ड्रोन तीन हथियारों के साथ एक ट्राइकॉप्टर के समान है, लेकिन इसके पीछे की बांह में दो मोटर्स शामिल हैं जो बेहतर यव नियंत्रण और उठाने की शक्ति के लिए समाक्षीय रूप से माउंट किए गए हैं।

ए-टेल या वी-टेल क्वाडकॉप्टर:

यह ड्रोन A या V आकार में कोण पर स्थित रियर मोटर्स को छोड़कर, Y4QuadCopter के समान है, जो अधिक yaw नियंत्रण प्रदान करता है।

Arduino का उपयोग करके क्वाडकॉप्टर

एक उड़ान नियंत्रक क्वाडकॉप्टर का मस्तिष्क है। आम तौर पर, कम लागत के साथ बाजार में कई पूर्व-फ्लैश किए गए उड़ान नियंत्रक भी उपलब्ध हैं। तो एक क्वाडकॉप्टर के लिए Arduino के साथ डिज़ाइन किया गया एक उड़ान नियंत्रक नीचे दिखाया गया है। मल्टीवीआई एक प्रसिद्ध फ्लाइट कंट्रोलर सॉफ्टवेयर है जिसका उपयोग DIY क्वाडकॉप्टर्स के लिए किया जाता है।

तो आइए हम Arduino के साथ एक क्वाडकॉप्टर डिज़ाइन करें, जैसा कि नीचे दिखाया गया है। यह न केवल एक क्वाडकॉप्टर है, बल्कि एक ओपन-सोर्स मशीन भी है। Arduino का उपयोग करके इस क्वाडकॉप्टर को बनाने के लिए आवश्यक घटक शामिल हैं: ESC, ब्लूटूथ , MPU-6050, 330-OHM रोकनेवाला, नेतृत्व किया संकेतक, रिसीवर, अर्डुइनो नैनो R3, और कनेक्टिंग तारों।

कनेक्शन:

इस इंटरफेसिंग के कनेक्शन के रूप में अनुसरण करते हैं;

• Arduino नैनो के D3 पिन को ESC 1 सिग्नल पिन से कनेक्ट करें।
• Arduino नैनो के D9 पिन को ESC 3 सिग्नल पिन से कनेक्ट करें।
• Arduino नैनो के D10 पिन को ESC 2 सिग्नल पिन से कनेक्ट करें।
• Arduino नैनो के D11 पिन को ESC 4 सिग्नल पिन से कनेक्ट करें।
• ब्लूटूथ मॉड्यूल के TX पिन को Arduino के RX पिन से कनेक्ट करें।
• ब्लूटूथ मॉड्यूल के आरएक्स पिन को Arduino के TX पिन से कनेक्ट करें।
• Arduino का A4 पिन MPU-6050 के SDA पिन से जुड़ा है।
• Arduino का A5 पिन MPU-6050 के SCL पिन से जुड़ा हुआ है।
• एलईडी के एक टर्मिनल को Arduino के D8 पिन और दूसरे टर्मिनल को एक रोकनेवाला के माध्यम से बिजली की आपूर्ति के लिए कनेक्ट करें।
• Arduino का D2 पिन रिसीवर के थ्रॉटल पिन से जुड़ा हुआ है।
• Arduino के D4 पिन को रिसीवर के Eleron के पिन से कनेक्ट करें।
• Arduino का D5 पिन रिसीवर के Ailerons पिन से जुड़ा हुआ है।
• Arduino का D6 पिन रिसीवर के पतवार पिन से जुड़ा हुआ है।
• Arduino का D7 पिन रिसीवर के Aux 1 पिन से जुड़ा हुआ है।

कार्यरत

अब सभी आधारों को Arduino के ग्राउंड टर्मिनलों के साथ कनेक्ट करें। तो इसमें सभी रिसीवर मैदान, ब्लूटूथ मॉड्यूल, ईएससी ग्राउंड्स और एमपीयू मैदान शामिल हैं। उसके बाद, बैटरी के GND को सभी घटकों के GND से जोड़कर 5V पावर सोर्स कनेक्शन प्रदान करें। लाल रंग का तार Arduino, 5V पिन, ब्लूटूथ मॉड्यूल और MPU से जुड़ा हुआ है।

अब आपूर्ति बोर्ड और Arduino एक कंप्यूटर के माध्यम से कोड जोड़ने के लिए तैयार है। आम तौर पर Arduino उड़ान नियंत्रक कुछ कंप्यूटर प्रोग्रामिंग के साथ काम करता है। उसके लिए, आपको पहले मल्टीवी 2.4 डाउनलोड करने की आवश्यकता है, और आप सीधे कोड डाउनलोड कर सकते हैं।

यह एक बहुत लोकप्रिय एफसी सॉफ्टवेयर है जिसका उपयोग एक बड़े समुदाय के माध्यम से मल्टी-रोटर्स के लिए किया जाता है। क्योंकि यह सॉफ्टवेयर आपके स्मार्टफोन, बैरोमीटर, ओएलईडी डिस्प्ले, जीपीएस स्थिति होल्ड और घर पर लौटने और घर, मैग्नेटोमीटर, एलईडी स्ट्रिप्स, आदि के साथ ब्लूटूथ कंट्रोल जैसी बेहतर सुविधाओं के साथ विभिन्न प्रकार की मल्टी-कॉप्टर्स का समर्थन करता है।

आप देखेंगे कि आप तुरंत फ्लाइट कंट्रोलर को कैसे स्थानांतरित करते हैं, स्क्रीन पर एक्सेलेरोमीटर और गायरोस्कोप डेटा मानों को देखा जा सकता है। तो एफसी अभिविन्यास को सबसे नीचे देखा जा सकता है। इस इंटरफ़ेस में, आप सिग्नल पीआईडी ​​मानों को बदल सकते हैं और अपनी व्यक्तिगत प्राथमिकताओं के बराबर अपने क्वाडकॉप्टर को समायोजित कर सकते हैं। इस इंटरफेसिंग में, उड़ान मोड को कुछ सहायक स्विच पदों को भी सौंपा जा सकता है। अब, आपको बस इतना करना है कि फ्रेम पर अपने Arduino फ्लाइट कंट्रोलर के लिए एक स्थिति मिल जाए जो आसमान को हिट करने के लिए तैयार है।

Arduino QuadCopter उड़ान और गतिशीलता के लिए अनुमति देकर जोर देने के लिए सभी आवश्यक घटकों के साथ काम करता है। तो Arduino माइक्रोकंट्रोलर एक उड़ान नियंत्रक के रूप में काम करता है जो इनपुट प्राप्त करता है और ESCs को संकेत भेजता है, जैसे कि बढ़ते, मंडराने, मोड़ने और गिरने जैसे वांछित आंदोलनों को प्राप्त करने के लिए।
मौलिक रूप से, Arduino Quadcopter एक फ्लाइंग मशीन बनाने के लिए सॉफ्टवेयर के साथ हार्डवेयर का विलय करता है। तो यह उपयोगकर्ता इनपुट और प्रतिक्रिया के आधार पर विभिन्न प्रकार के युद्धाभ्यास करता है।

अंतर बी/डब्ल्यू क्वाडकॉप्टर बनाम ड्रोन

एक क्वाडकॉप्टर और एक ड्रोन के बीच अंतर में निम्नलिखित शामिल हैं।

लाभ और नुकसान

क्वाडकॉप्टर लाभ निम्नलिखित शामिल करें।

• उनके अद्वितीय डिजाइन और क्षमताओं के कारण उनके कई लाभ हैं
• क्वाडकॉप्टर्स में स्थिर प्रदर्शन होता है।
• ये उपयोग करने के लिए बहुमुखी और सरल हैं।
• उनके पास गतिशीलता और पहुंच है।
• वे स्थिर उड़ानों को मंडराते और प्राप्त कर सकते हैं।

क्वाडकॉप्टर के नुकसान निम्नलिखित शामिल करें।

• इसमें सीमित उड़ान समय और गति है।
• इनमें एक जटिल डिजाइन है जिसमें विभिन्न भागों को नुकसान के लिए असुरक्षित है।
• वे विशेष रूप से स्थिरीकरण के लिए विशेष रूप से थ्रॉटल परिवर्तनों की आवश्यकता के कारण इलेक्ट्रिक मोटर्स पर निर्भर करते हैं।
• फिक्स्ड-विंग ड्रोन की तुलना में ये कम कुशल हैं।
• ये मौसम की स्थिति से प्रभावित हो सकते हैं।
• सुरक्षा विचार:
• क्वाडकॉप्टर अपने मल्टी-रोटर डिजाइन के कारण अस्थिर हो सकते हैं, जो संभावित रूप से क्रैश या अनियमित उड़ान को जन्म दे सकता है।
• इसकी डेटा ट्रांसफर की गति बहुत धीमी है।

अनुप्रयोग

क्वाडकॉप्टर अनुप्रयोग निम्नलिखित शामिल करें।

• क्वाडकॉप्टरों का उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिसमें विभिन्न प्रकार के उद्योग और गतिविधियाँ शामिल हैं।
• इनका उपयोग एरियल फोटोग्राफी, खोज और बचाव, निगरानी, ​​वितरण और अवकाश गतिविधियों के साथ -साथ कलाबाजी और रेसिंग में किया जा सकता है।
• इनका उपयोग कृषि, बुनियादी ढांचा निरीक्षण, पर्यावरण निगरानी, ​​आदि में भी किया जा सकता है।
• क्वाडकॉप्टर्स का उपयोग औद्योगिक और वाणिज्यिक अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिसमें शामिल हैं: एरियल फोटोग्राफी, वीडियोग्राफी, प्रिसिजन एग्रीकल्चर, सुरक्षा, निगरानी, ​​वितरण सेवाएं, सटीक कृषि, बुनियादी ढांचा निरीक्षण, पर्यावरण निगरानी, ​​आदि।
• इनका उपयोग सार्वजनिक क्षेत्र के अनुप्रयोगों जैसे सार्वजनिक सुरक्षा, खोज और बचाव, कानून प्रवर्तन, आपदा प्रबंधन, आदि में किया जाता है।

इस प्रकार, यह है एक क्वाडकॉप्टर का अवलोकन , इसके काम, और इसके अनुप्रयोग। यह एक बहुमुखी यूएवी (मानवरहित हवाई वाहन) है जिसमें विभिन्न अनुप्रयोगों जैसे वीडियोग्राफी, मनोरंजक उड़ान, हवाई फोटोग्राफी, आदि हैं। ये ड्रोन विभिन्न क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं जैसे कि सर्वेक्षण, खोज, बचाव संचालन, मानचित्रण, आदि, इसलिए, क्वाडकॉप्ट्स ड्रोन प्रौद्योगिकी के भीतर एक महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतिनिधित्व करते हैं, जो एक मिश्रण के लिए एक मिश्रण प्रदान करता है, जो कि एक लागत को बढ़ाता है। यहाँ आपके लिए एक प्रश्न है: एक यूएवी क्या है?