راهنمای انتخاب سنسور فشار پهپاد برای ارتفاع، سرعت هوا و کنترل پرواز پهپاد

در ارتفاع 5000 پا، یک خطای فشارسنجی 10 hPa تقریباً به خطای ارتفاع 84 متری تبدیل می شود. برای یک پهپاد با بال ثابت که در ماموریت های زمینی پرواز می کند، این حاشیه تفاوت بین یک پاس تمیز و یک تصادف کنترل شده است. سنسورهای فشار پهپاد ابزارهایی هستند که به کنترل کننده پرواز می گویند هواپیما در کجای جو قرار دارد و انتخاب مناسب باید بر اساس مشخصات قابل اندازه گیری باشد، نه بازاریابی برگه اطلاعات.

سنسورهای فشار پهپاد واقعاً چه چیزی را اندازه گیری می کنند

سنسورهای فشار پهپاد سه اندازه گیری اصلی را انجام می دهند: ارتفاع بارومتریک، سرعت هوا و سرعت عمودی. هر اندازه گیری به پیکربندی سنسور متفاوتی نیاز دارد و جداسازی این عملکردها در مراحل اولیه طراحی باعث صرفه جویی در ماه ها کار ادغام می شود.

ارتفاع بارومتریک از یک سنسور فشار مطلق بدست می آید. فلایت کنترل فشار استاتیک درگاه را با استفاده از مدل جوی استاندارد به ارتفاع تبدیل می کند. یک حسگر مطلق با محدوده کامل 110 کیلو پاسکال سطح دریا را تا حدود 10000 متر پوشش می دهد که برای اکثر عملیات پهپادهای تجاری کافی است.

سرعت هوا از سنسور فشار دیفرانسیل استفاده می کند. یک لوله پیتوت فشار کم را از حرکت رو به جلو تولید می کند و سنسور شکاف فشار بین پورت استاتیک و لوله پیتوت را می خواند. فشار دلتا حاصل با مجذور سرعت هوا متناسب است. برای پهپادهایی با سرعت کروز کمتر از 10 متر بر ثانیه، یک سنسور میکروفشار با محدوده مقیاس کامل زیر 1 کیلو پاسکال ضروری است، زیرا فشار دلتا در این سرعت ها تنها چند صد پاسکال است.

سرعت عمودی معمولاً با تفکیک سیگنال ارتفاع بدست می آید. برخی از کنترل‌کننده‌های پرواز سنسور فشار را با یک واحد اندازه‌گیری اینرسی ترکیب می‌کنند تا نویز را سرکوب کنند، اما سنسور فشار منبع اصلی داده باقی می‌ماند.

تشخیص اثر زمین یکی دیگر از موارد استفاده است. با نزدیک شدن پهپاد به سطح فرود، پروفایل فشار زیر شستشوی روتور تغییر می کند. یک سنسور دیفرانسیل با محدوده 0 تا 0.5 کیلو پاسکال و زمان پاسخگویی سریع، داده های مورد نیاز برای یک الگوریتم لمس پایین را فراهم می کند.

سنسور فشار MCP-H21 برای پهپادها توضیحات سری MCP-H21 یک بسته با اندازه کوچک (SOP) با دو پورت است که تقویت سیگنال، غیرخطی بودن و جبران دما را برای ... مشاهده محصول →

پنج مشخصات سنسور فشار میکرو که برای طراحی پهپاد مهم است

پنج ویژگی تعیین می کند که آیا یک سنسور فشار واقعاً برای یک پهپاد کار می کند: محدوده اندازه گیری، دقت، فرمت خروجی، بسته بندی و پایداری حرارتی. قبل از شروع طرح PCB، این پنج مقدار را قفل کنید.

1. محدوده اندازه گیری - برای ارتفاع، محدوده مطلق باید 30 تا 110 کیلو پاسکال را پوشش دهد. برای سرعت هوا، محدوده دیفرانسیل باید اندازه باشد تا پاکت پرواز مورد انتظار از 50 تا 70 درصد مقیاس کامل استفاده کند.
2. دقت - 0.2 درصد مشخصات خروجی در مقیاس کامل برای حفظ ارتفاع کافی است، اما خطای افست بیشتر از خطی بودن اهمیت دارد. یک افست 0.1 درصدی FSS در مرجع پایه چندین متر خطای ظاهری ارتفاع ایجاد می کند.
3. فرمت خروجی - دیجیتال I2C سیم کشی را ساده می کند و الگوریتم جبران را از کنترلر پرواز حذف می کند. خروجی آنالوگ برای بردهای اتوپایلوت سفارشی با ADC با وضوح بالا و قسمت جلویی آنالوگ تمیز مفید باقی می ماند.
4. بسته - بسته بندی سطحی (SOP) برای کنترلرهای پرواز تولیدی اجباری است. بسته‌های DIP یا SIP برای آزمایش روی میز کار می‌کنند، اما به ندرت در مونتاژ پهپادهای حجمی استفاده می‌شوند.
5. پایداری حرارتی - جبران حرارتی کارخانه در چندین نقطه دمایی چیزی است که دقت را در سراسر پاکت عملیاتی ثابت نگه می دارد.

را دقت سنسور فشار دیفرانسیل ارائه شده توسط خانواده MemsTech MCPh20 و MCPh21 برای اندازه گیری سرعت هوا و اثر زمین در پلت فرم های چند روتور و بال ثابت مناسب است.

سنسور میکرو فشار DPT-R8 مقدمه موضوع این سند ویژگی های عملکردی ترانسمیتر فشار دیفرانسیل بر اساس حسگر فشار سری Honeywell ABP است. مشاهده محصول →

خروجی دیجیتال در مقابل آنالوگ: انتخاب رابط برای کنترلر پرواز شما

خروجی دیجیتال I2C اکنون پیش‌فرض سنسورهای فشار پهپاد است زیرا بار کار کالیبراسیون را از کنترلر پرواز خارج می‌کند. خروجی آنالوگ هنوز برای طرح‌های خلبان خودکار سفارشی که به داده‌های حسگر خام نیاز دارند، اهمیت دارد.

سنسورهای دیجیتال I2C داده‌های فشار و دما کالیبره‌شده را مستقیماً ارائه می‌کنند، که بار پردازنده را کاهش می‌دهد و نیاز به جلویی آنالوگ دقیق را از بین می‌برد. کنترلر پرواز مقادیر جبران شده را بدون انجام ریاضی کالیبراسیون می خواند. این ساده‌ترین مسیر برای رسیدن به داده‌های قابل اطمینان ارتفاع و سرعت هوا در یک پهپاد فشرده است.

سنسورهای آنالوگ ولتاژی خطی متناسب با فشار تولید می کنند. اگر اتوپایلوت قبلاً یک ADC 16 بیتی با ولتاژ مرجع پایدار داشته باشد، یک سنسور آنالوگ می‌تواند تأخیر کمتری ایجاد کند. با این حال، نویز سوئیچینگ ESC از درایوهای موتور با جریان بالا می تواند خوانش فشار آنالوگ را خراب کند، به خصوص در تنظیمات چند روتور با چهار یا بیشتر ESC. تأخیر یکی دیگر از موارد تمایز است. سنسورهای دیجیتال I2C معمولاً در فرکانس ۱ کیلوهرتز گزارش می دهند که برای اکثر کنترلرهای پرواز به اندازه کافی سریع است. سنسورهای آنالوگ اساساً تأخیر پروتکل صفر دارند زیرا مقدار بلافاصله روی پین خروجی ظاهر می شود.

• دیجیتال I2C - باس دو سیم، جبران دمای داخلی، حساسیت کمتر EMI، سیم کشی ساده تر در پشته های فشرده.
• ولتاژ آنالوگ - یک پایه خروجی، نیاز به ADC خارجی، کنترل کامل بر روی منحنی کالیبراسیون، هزینه قطعات کمتر برای طرح های ساده.

تغییر دما: علت پنهان خطای ارتفاع

تغییر دما، نه خود سنسور، علت اصلی خطای ارتفاع هوا در سیستم‌های پهپاد است. دمای هوا به ازای هر 1000 متر صعود تقریباً 6.5 درجه سانتیگراد کاهش می یابد و با تغییر دمای بسته، افست نقطه صفر سنسور تغییر می کند.

بدون جبران، یک نوسان 10 درجه سانتیگراد می تواند به اندازه کافی افست را تغییر دهد تا ده ها متر خطای ظاهری ارتفاع ایجاد کند. کالیبراسیون کارخانه با انجام جبران نقطه صفر و در مقیاس کامل در نقاط دمای سرد و گرم و سپس تأیید پایداری در یک دوره خیساندن طولانی این مشکل را حل می‌کند.

MemsTech این فرآیند را برای هر محصولی قبل از ارسال اعمال می‌کند، به همین دلیل است که مشخصات 0.2 درصدی FSS در شرایط پرواز واقعی و نه فقط روی کاغذ قابل استفاده است.

عوامل بسته بندی، یکپارچه سازی و زنجیره تامین برای پهپادهای تولیدی

بسته بندی سطحی عامل تعیین کننده برای تولید پهپادهای حجمی است. بسته SOP از برداشتن و جابجایی خودکار پشتیبانی می‌کند، سطح برد را کاهش می‌دهد و مرحله لحیم کاری تخته از طریق سوراخ را که مونتاژ DIP را کند می‌کند، حذف می‌کند.

برای حجم تولید بالای 10000 واحد، انتخاب بسته بندی مستقیماً بر بازده مونتاژ و هزینه تأثیر می گذارد. بسته‌های DIP و SIP برای نمونه‌سازی روی صندلی مفید هستند، اما زمان چرخه و کار دستی را به خط تولید اضافه می‌کنند. سنسوری که برای نصب روی سطح طراحی شده است، مانند سری MCPV5xxx، به طور یکپارچه با پروفیل‌های لحیم کاری مدرن ادغام می‌شود.

هنگام یافتن منبع حسگرها برای تولید، قابلیت های داخلی تامین کننده به اندازه برگه داده اهمیت دارد. MemsTech بسته بندی، اتصال سیم، جوشکاری، جبران دما، کالیبراسیون، و تست رانش را به صورت داخلی در یک مرکز استاندارد شده به مساحت 2000 متر مربع انجام می دهد. این بدان معنی است که سازگاری دسته به دسته به یک پیمانکار فرعی خارجی بستگی ندارد.

را practical implication is simple: a manufacturing-focused supplier produces more consistent UAV sensors than a trading company that sources from multiple foundries. For a detailed technical breakdown, refer to this راهنمای جامع فناوری سنسور فشار MEMS .

سنسور فشار MCP5700DP برای صنعتی را MCP5XXXDP series has an integrated silicon pressure sensor Signal conditioning, temperature compensation, and calibration مشاهده محصول →