Differences Between CAN and PWM in Drone Motor Control Protocols

Diferencias entre CAN y PWM en los protocolos de control de motores de drones

En el ámbito del control de motores de drones, dos protocolos de comunicación predominantes son CAN (Red de área de controlador) y PWM (Modulación de ancho de pulso). Cada protocolo tiene características, ventajas y limitaciones distintas. Comprender estas diferencias es crucial para seleccionar el sistema apropiado para diversas aplicaciones, particularmente en el exigente entorno de los drones agrícolas.

CAN (Red de área del controlador)

CAN es un protocolo de comunicación digital robusto diseñado para una transmisión de datos confiable y de alta velocidad. Inicialmente se desarrolló para la industria automotriz, pero desde entonces se ha adoptado ampliamente en varios campos, incluida la tecnología de drones.

Principios técnicos de CAN:

  • Comunicación digital: CAN utiliza una técnica de señalización diferencial, que implica enviar dos señales complementarias para reducir el ruido y mejorar la confiabilidad.
  • Tramas de datos: los datos se transmiten en tramas, que incluyen no solo la carga útil de datos sino también información de direccionamiento, bits de control y bits de detección de errores.
  • Manejo de errores: CAN tiene mecanismos integrados para la detección y corrección de errores, incluidas verificaciones de redundancia cíclica (CRC) y ranuras de reconocimiento.
  • Multi-Master: CAN admite una arquitectura multi-master, lo que significa que cualquier nodo puede iniciar la comunicación sin un controlador central.

Ventajas de CAN:

  1. Comunicación digital: CAN utiliza señales digitales para la transmisión de datos, lo que permite un control preciso y confiable del motor. Esta naturaleza digital garantiza que las instrucciones sean claras y menos propensas a errores.

  2. Alta resistencia a las interferencias: las señales digitales de CAN son altamente resistentes a las interferencias electromagnéticas (EMI), lo cual es fundamental en entornos con ruido electrónico significativo.

  3. Transmisión de datos multifuncional: Más allá de simplemente controlar el acelerador del motor, CAN puede transmitir una amplia gama de datos, incluida la velocidad del motor, la temperatura, la corriente y otros parámetros operativos. Esta transmisión de datos integral admite monitoreo y diagnóstico avanzados.

  4. Control de circuito cerrado: CAN habilita sistemas de control de circuito cerrado. La retroalimentación en tiempo real del motor se puede utilizar para ajustar dinámicamente los parámetros de control, asegurando un funcionamiento estable y eficiente.

  5. Detección y corrección de errores: CAN tiene mecanismos integrados de detección y corrección de errores, que mejoran la confiabilidad de la comunicación y reducen las posibilidades de corrupción de datos.

  6. Complejidad de cableado reducida: CAN permite que múltiples dispositivos se comuniquen a través de un solo bus, lo que reduce la complejidad y el peso del cableado, lo cual es ventajoso en aplicaciones de drones.

PWM (modulación de ancho de pulso)

PWM es un protocolo de comunicación analógico más simple donde el ancho de un pulso varía para controlar la velocidad y dirección del motor. Es ampliamente utilizado debido a su sencilla implementación.

Principios técnicos de PWM:

  • Control analógico: PWM modula el ancho de los pulsos digitales para simular niveles variables de potencia al motor. El ancho del pulso (ciclo de trabajo) determina la velocidad del motor.
  • Frecuencia de la señal: las señales PWM normalmente funcionan a una frecuencia fija, con el ciclo de trabajo ajustado para controlar el voltaje y la corriente de salida.
  • Ciclo de trabajo: El porcentaje de un período en el que la señal está activa. Un ciclo de trabajo más alto corresponde a una mayor potencia de salida y una velocidad del motor más rápida.

Ventajas de PWM:

  1. Simplicidad: PWM es relativamente sencillo de implementar y comprender, lo que lo convierte en una solución rentable para las necesidades básicas de control de motores.

  2. Bajo costo: el hardware requerido para PWM es generalmente menos costoso en comparación con CAN, lo que lo convierte en una opción atractiva para aplicaciones que cuidan su presupuesto.

  3. Amplia compatibilidad: la mayoría de los controladores de motor admiten señales PWM, lo que garantiza una amplia compatibilidad y facilidad de integración.

Desventajas de PWM:

  1. Susceptibilidad a las interferencias: como señal analógica, PWM es más susceptible a las interferencias electromagnéticas, lo que puede provocar una degradación de la señal y un control del motor poco confiable.

  2. Funcionalidad limitada: PWM controla principalmente la velocidad y dirección del motor, pero no admite la transmisión de datos adicionales como el estado del motor o los parámetros operativos.

  3. Control de bucle abierto: los sistemas PWM normalmente funcionan en una configuración de bucle abierto, sin retroalimentación en tiempo real, lo que puede resultar en problemas de estabilidad y control menos precisos.

Por qué enfatizar CAN

En las aplicaciones modernas de drones, especialmente en entornos complejos y exigentes como la agricultura, el énfasis en CAN sobre PWM se debe a varios factores críticos:

  1. Alta precisión y confiabilidad: la naturaleza digital de CAN permite un control del motor de alta precisión, crucial para tareas que requieren un rendimiento estable y preciso.

  2. Estabilidad mejorada: incluso en escenarios de GPS individuales sin correcciones RTK (cinemática en tiempo real), CAN puede mantener un vuelo estable. Esto se debe a que los sistemas CAN pueden integrar datos de varios sensores (como IMU, barómetros y magnetómetros) para ajustar dinámicamente el control del motor.

  3. Manejo integral de datos: La capacidad de CAN para manejar la transmisión de datos integral garantiza un mejor monitoreo y diagnóstico, lo que conduce a un mejor mantenimiento y eficiencia operativa.

  4. Robustez en entornos hostiles: la fuerte resistencia a la EMI hace que CAN sea la opción preferida en entornos industriales y agrícolas donde prevalecen las interferencias.

  5. Escalabilidad y flexibilidad: la capacidad de CAN para admitir múltiples dispositivos en el mismo bus lo hace escalable y flexible para sistemas complejos de drones que requieren numerosos sensores y controladores.

Serie de motores Hobbywing XRotor: la solución definitiva para drones agrícolas

La serie

Hobbywing XRotor Motor ejemplifica las ventajas de integrar protocolos CAN y PWM para drones agrícolas. Diseñados específicamente para brindar soluciones de energía sólidas, estos motores incorporan protocolos de comunicación CAN y PWM, lo que ofrece confiabilidad y rendimiento incomparables.

Integración de protocolo dual:

  • Copia de seguridad CAN + PWM: Los motores XRotor admiten protocolos CAN y PWM, lo que garantiza que si un protocolo falla, el otro puede servir como copia de seguridad. Este enfoque de protocolo dual mejora significativamente la confiabilidad del sistema de control del motor.

Comunicación CAN avanzada:

  • Comunicación de datos mejorada: La integración integral de la comunicación CAN en la serie XRotor brinda un nuevo nivel de experiencia en comunicación de datos. Permite la transmisión de datos detallados del motor y ESC (controlador electrónico de velocidad), lo que garantiza un control y monitoreo precisos.

  • Control del acelerador digital: con el acelerador digital habilitado para CAN, la precisión del control es inigualable. Esto permite ajustes suaves y precisos de la velocidad y el par del motor, lo que garantiza un rendimiento de vuelo estable incluso en condiciones difíciles.

Datos en tiempo real y actualizaciones remotas:

  • Retroalimentación en tiempo real: toda la información vital, incluidos los datos de funcionamiento del ESC y del motor, se recupera en tiempo real. Este circuito de retroalimentación continua ayuda a mantener un rendimiento óptimo y ajustes inmediatos durante el vuelo.

  • Actualizaciones remotas del firmware del ESC: la capacidad de actualizar el firmware del ESC de forma remota a través de CAN garantiza que el dron siempre pueda actualizarse con las últimas funciones y mejoras sin necesidad de acceso físico al dron, mejorando así la eficiencia operativa.

Integración integral del controlador de vuelo:

  • Integración perfecta: Los motores XRotor son compatibles con varios controladores de vuelo convencionales, como APM, Microk, Boying, JIYI, Qifei y Jimu. Esta amplia compatibilidad garantiza que la serie XRotor pueda integrarse perfectamente en diversos sistemas de drones.

 

Accesorios para drones compatibles con el protocolo CAN

A continuación se muestran algunos accesorios de drones de alta calidad que admiten el protocolo CAN, lo que mejora el rendimiento y la confiabilidad de los drones agrícolas:

  1. CUAV New PIX CAN PMU: este módulo de unidad de administración de energía de detección de corriente y voltaje de alta precisión está diseñado para vehículos aéreos no tripulados, brinda administración de energía precisa y mejora la eficiencia general de las operaciones con drones. .

  2. Nueva placa portadora CAN PDB CUAV: esta placa portadora es compatible con los controladores de vuelo Pixhawk, Pixhack y Px4, y ofrece una distribución de energía confiable y una integración perfecta para helicópteros drones RC.

  3. Módulo de expansión de puerto CAN alimentado HolyBro CAN Hub 2-12S: Desarrollado para varios controladores de vuelo, este módulo permite la expansión de puertos CAN, facilitando la conexión de múltiples dispositivos y mejorando la eficiencia de la comunicación.

  4. CUAV New NEO 3X GPS: Con el protocolo Ublox M9N GNSS y DroneCAN, este módulo GPS proporciona un posicionamiento preciso y una navegación confiable para drones.

  5. Placa portadora del módulo de alimentación CUAV CAN PDB y piloto automático del controlador de vuelo X7+ Pro Core Pixhawk: este paquete integral incluye una placa de distribución de energía y un controlador de vuelo de alto rendimiento, lo que garantiza un control sólido y gestión de energía para aplicaciones avanzadas de drones.

  6. CUAV Can PMU: un módulo digital de detección de energía de alta precisión diseñado para la administración de energía de UAV, lo que garantiza un monitoreo preciso y un uso eficiente de la energía.

  7. CUAV Pixhawk Drone FPV X7+ Pro Controlador de vuelo NEO 3 Pro GPS y módulo de alimentación CAN PMU Combo: Este paquete combinado incluye un controlador de vuelo, un módulo GPS y una unidad de administración de energía, proporcionando una solución completa para el control y la navegación de drones.

  8. Módulo JIYI CAN HUB para controlador de vuelo K++ V2: Este módulo CAN, que admite una entrada de alimentación de 6-14 S y una salida de 12 V, está diseñado para drones agrícolas y ofrece una distribución de energía confiable y comunicación mejorada.

  9. Sensor de velocidad aerodinámica CUAV MS5525 SKYE: este sensor cuenta con una estructura a prueba de lluvia, deshielo inteligente y un sistema de control de temperatura dual, que proporciona mediciones precisas de la velocidad del aire hasta 500 km/h utilizando el CAN. protocolo.

Estos accesorios, con su soporte avanzado de protocolo CAN, garantizan un control preciso, una comunicación sólida y una gestión eficiente de la energía, lo que mejora significativamente el rendimiento y la confiabilidad de los drones agrícolas.

 

Conclusión

Si bien tanto CAN como PWM tienen su lugar en el control de motores de drones, la integración de ambos protocolos en la serie XRotor Motor de Hobbywing establece un nuevo estándar de confiabilidad, precisión y funcionalidad avanzada. El control robusto y de alta precisión del protocolo CAN y las capacidades integrales de manejo de datos, combinados con la simplicidad y amplia compatibilidad de PWM, brindan una solución versátil y confiable. Este enfoque de doble protocolo garantiza que los drones agrícolas equipados con motores XRotor puedan lograr un rendimiento estable, eficiente y preciso, satisfaciendo las rigurosas demandas de las aplicaciones agrícolas modernas.

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