UAV nyomásérzékelő kiválasztásának útmutatója a drónok magasságához, légsebességéhez és repülésvezérléséhez

5000 láb magasságban a 10 hPa barometrikus hiba nagyjából 84 méteres magassági hibát jelent. Egy merevszárnyú UAV repülő terepkövető küldetések esetében ez a különbség a tiszta áthaladás és az irányított ütközés közötti különbség. Az UAV nyomásérzékelők azok a műszerek, amelyek megmondják a repülésirányítónak, hogy a légkörben hol tartózkodik a repülőgép, és a megfelelő kiválasztását mérhető specifikációk alapján kell elvégezni, nem adatlapos marketinget.

Mit mérnek valójában az UAV nyomásérzékelők

Az UAV nyomásérzékelők három alapvető mérést biztosítanak: barometrikus magasság, légsebesség és függőleges sebesség. Minden méréshez más-más érzékelőkonfiguráció szükséges, és ha ezeket a funkciókat a tervezési folyamat korai szakaszában szétválasztja, több hónapig tartó integrációs munka takarítható meg.

A légköri magasság egy abszolút nyomásérzékelőtől származik. A repülésvezérlő a statikus kikötői nyomást magassággá alakítja egy szabványos légköri modell segítségével. A 110 kPa teljes tartományú abszolút érzékelő nagyjából 10 000 méterig fedi le a tengerszintet, ami elegendő a legtöbb kereskedelmi UAV művelethez.

Az Légsebesség nyomáskülönbség-érzékelőt használ. Egy Pitot-cső alacsony nyomást hoz létre az előre irányuló mozgásból, és az érzékelő leolvassa a statikus port és a Pitot-cső közötti nyomásrést. Az így kapott delta-nyomás arányos a légsebesség négyzetével. A 10 m/s alatti utazósebességű drónoknál elengedhetetlen egy 1 kPa alatti teljes tartományú mikronyomás-érzékelő, mivel ezeknél a sebességeknél a delta-nyomás csak néhány száz pascal.

A függőleges sebességet általában a magassági jel differenciálásával határozzák meg. Egyes repülésvezérlők a nyomásérzékelőt inerciális mérőegységgel kombinálják a zaj elnyomására, de a nyomásérzékelő továbbra is az elsődleges adatforrás.

A talajhatás észlelése egy másik felhasználási eset. Ahogy az UAV közeledik a leszállófelülethez, a rotormosó alatti nyomásprofil megváltozik. A 0 és 0,5 kPa közötti tartományú differenciálérzékelő gyors válaszidővel biztosítja a sima érintési algoritmushoz szükséges adatokat.

MCP-H21 Nyomásérzékelő drónokhoz Leírások Az MCP-H21 sorozat egy kis méretű csomag (SOP) kettős porttal, amely integrálja a jelerősítést, a nemlinearitást és a hőmérséklet kompenzációt... Termék megtekintése →

Öt mikronyomás-érzékelő specifikáció, amelyek fontosak a drónok tervezésénél

Öt specifikáció határozza meg, hogy a nyomásérzékelő valóban működik-e egy drónnál: mérési tartomány, pontosság, kimeneti formátum, csomagolás és hőstabilitás. Zárja le ezt az öt értéket a PCB elrendezés megkezdése előtt.

1. Mérési tartomány - Magasság esetén az abszolút tartománynak 30 és 110 kPa között kell lennie. A légsebességnél a differenciáltartományt úgy kell méretezni, hogy a várható repülési tartomány a teljes skála 50-70 százalékát használja.
2. Pontosság - A 0,2 százalékos teljes léptékű kimeneti specifikáció elegendő a magasságtartáshoz, de az eltolási hiba többet számít, mint a linearitás. Az alapreferencia 0,1 százalékos FSS-eltolása több méteres látszólagos magassági hibát eredményez.
3. Kimeneti formátum - A Digitális I2C leegyszerűsíti a vezetékezést, és eltávolítja a kompenzációs algoritmust a repülésirányítóból. Az analóg kimenet továbbra is hasznos a nagy felbontású ADC-vel és tiszta analóg előtérrel rendelkező, egyedi autopilot kártyákhoz.
4. csomag - A felületre szerelhető (SOP) csomagolás kötelező a sorozatgyártású repülésirányítóknál. A DIP vagy SIP csomagok az asztali teszteléshez használhatók, de ritkán használják a drónok összeszerelésében.
5. Hőstabilitás - A gyári hőkompenzáció több hőmérsékleti ponton az, ami stabilan tartja a pontosságot a működési tartományban.

A nyomáskülönbség-érzékelő pontossága a MemsTech MCPh20 és MCPh21 család által kínált, közvetlenül illeszkedik a légsebesség és a talajhatás mérésére többrotoros és rögzített szárnyú platformokon.

DPT-R8 Mikro nyomásérzékelő Bevezetés Ennek a dokumentumnak a tárgya a Honeywell ABP sorozatú nyomásérzékelőn alapuló nyomáskülönbség-távadó működési jellemzői... Termék megtekintése →

Digitális vs analóg kimenet: Az interfész kiválasztása a repülésirányítóhoz

A digitális I2C kimenet most az UAV nyomásérzékelők alapértelmezett értéke, mivel ez a kalibrálási munkaterhelést leveszi a repülésvezérlőről. Az analóg kimenet továbbra is számít az egyedi robotpilóta kialakításoknál, amelyek nyers érzékelőadatokat igényelnek.

A digitális I2C érzékelők közvetlenül szállítják a kalibrált nyomás- és hőmérsékletadatokat, ami csökkenti a processzorterhelést, és szükségtelenné teszi a precíziós analóg előlapot. A repülésvezérlő a kompenzált értékeket kalibrálási matematika elvégzése nélkül olvassa ki. Ez a legegyszerűbb út megbízható magassági és légsebességi adatokhoz egy kompakt UAV repülési kötegben.

Az analóg érzékelők a nyomással lineárisan arányos feszültséget adnak ki. Ha az autopilot már rendelkezik 16 bites ADC-vel, stabil referenciafeszültséggel, egy analóg érzékelő alacsonyabb késleltetést biztosíthat. A nagyáramú motorhajtások ESC kapcsolási zaja azonban megrongálhatja az analóg nyomásértékeket, különösen a négy vagy több ESC-vel rendelkező többrotoros konfigurációkban. A késleltetés egy másik megkülönböztető tényező. A digitális I2C érzékelők általában 1 kHz-en jeleznek, ami elég gyors a legtöbb repülésirányító számára. Az analóg érzékelők gyakorlatilag nulla protokoll késleltetéssel rendelkeznek, mivel az érték azonnal megjelenik a kimeneti érintkezőn.

• Digital I2C - Kétvezetékes busz, beépített hőmérséklet kompenzáció, alacsonyabb EMI érzékenység, egyszerűbb vezetékezés kompakt kötegekben.
• Analóg feszültség - Egyetlen kimeneti érintkező, külső ADC szükséges, a kalibrációs görbe teljes ellenőrzése, alacsonyabb alkatrészköltség az egyszerű kialakításokhoz.

Hőmérsékleteltérés: A magassági hiba rejtett oka

Az UAV-rendszerek légköri magassági hibáinak fő oka a hőmérséklet-eltolódás, nem pedig maga az érzékelők. A levegő hőmérséklete körülbelül 6,5 Celsius-fokkal csökken 1000 méteres emelkedőnként, és az érzékelő nullapont-eltolása a csomag hőmérsékletének változásával eltolódik.

Kompenzáció nélkül egy 10 Celsius fokos kilengés eléggé eltolja az eltolást ahhoz, hogy több tíz méter látszólagos magassági hibát okozzon. A gyári kalibráció ezt úgy oldja meg, hogy nullapontos és teljes skálájú kompenzációt hajt végre hideg és meleg hőmérsékleti pontokon, majd hosszú áztatási időszak alatt ellenőrzi a stabilitást.

A MemsTech ezt az eljárást minden termékre kiszállítás előtt alkalmazza, ezért a 0,2 százalékos FSS specifikáció valós repülési körülmények között is érvényes, nem csak papíron.

Csomagolás, integráció és ellátási lánc tényezők a gyártási UAV-khoz

A felületre szerelhető csomagolás a döntő tényező a drónok mennyiségi gyártásánál. Az SOP csomag támogatja az automatikus felvételt és elhelyezést, csökkenti a kártya területét, és kiküszöböli az átmenő furat forrasztási lépését, amely lelassítja a DIP összeszerelést.

10 000 egység feletti gyártási mennyiség esetén a csomagolás kiválasztása közvetlenül befolyásolja az összeszerelési hozamot és a költségeket. A DIP és SIP csomagok továbbra is hasznosak a próbapadi prototípuskészítéshez, de ciklusidőt és kézi munkát adnak a gyártósorhoz. A felületre szerelhető érzékelő, mint az MCPV5xxx sorozat, zökkenőmentesen illeszkedik a modern újrafolyó forrasztási profilokhoz.

A gyártáshoz szükséges érzékelők beszerzésekor a beszállító házon belüli képességei ugyanolyan fontosak, mint az adatlap. A MemsTech a csomagolást, a huzalkötést, a hegesztést, a hőmérséklet-kompenzációt, a kalibrálást és az elsodródási teszteket belsőleg végzi egy 2000 négyzetméteres szabványosított létesítményben. Ez azt jelenti, hogy a tételek közötti konzisztencia nem függ külső alvállalkozótól.

A 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 átfogó útmutató a MEMS nyomásérzékelő technológiához .

MCP5700DP Nyomásérzékelő ipari használatra A MCP5XXXDP series has an integrated silicon pressure sensor Signal conditioning, temperature compensation, and calibration Termék megtekintése →