در حوزه کنترل موتور پهپاد، دو پروتکل ارتباطی رایج عبارتند از CAN (شبکه ناحیه کنترل‌کننده) و PWM (مدولاسیون پهنای پالس). هر پروتکل ویژگی‌ها، مزایا و محدودیت‌های متمایزی دارد. درک این تفاوت‌ها برای انتخاب سیستم مناسب برای کاربردهای مختلف، به‌ویژه در محیط دشوار پهپادهای کشاورزی، بسیار مهم است.

CAN (شبکه ناحیه کنترل‌کننده)

می‌توان یک پروتکل ارتباطی دیجیتال قوی است که برای انتقال داده با سرعت بالا و قابل اعتماد طراحی شده است. این پروتکل در ابتدا برای صنعت خودرو توسعه داده شد، اما از آن زمان به طور گسترده در زمینه‌های مختلف، از جمله فناوری پهپاد، مورد استفاده قرار گرفته است.

اصول فنی CAN:

• ارتباطات دیجیتال: CAN از تکنیک سیگنالینگ تفاضلی استفاده می‌کند که شامل ارسال دو سیگنال مکمل برای کاهش نویز و بهبود قابلیت اطمینان است.
• فریم‌های دادهداده‌ها در قالب فریم‌ها منتقل می‌شوند که نه تنها شامل بار داده، بلکه شامل اطلاعات آدرس‌دهی، بیت‌های کنترلی و بیت‌های تشخیص خطا نیز می‌شوند.
• مدیریت خطاCAN دارای مکانیزم‌های داخلی برای تشخیص و اصلاح خطا، از جمله بررسی‌های افزونگی چرخه‌ای (CRC) و اسلات‌های تأیید است.
• چند استادCAN از معماری چند-کاربره پشتیبانی می‌کند، به این معنی که هر گره می‌تواند بدون یک کنترل‌کننده مرکزی ارتباط را آغاز کند.

مزایای CAN:

1. ارتباطات دیجیتال: CAN از سیگنال‌های دیجیتال برای انتقال داده استفاده می‌کند که امکان کنترل دقیق و قابل اعتماد موتور را فراهم می‌کند. این ماهیت دیجیتال تضمین می‌کند که دستورالعمل‌ها واضح و کمتر مستعد خطا هستند.

2. مقاومت بالا در برابر تداخلسیگنال‌های دیجیتال CAN در برابر تداخل الکترومغناطیسی (EMI) بسیار مقاوم هستند، که این امر در محیط‌هایی با نویز الکترونیکی قابل توجه بسیار مهم است.

3. انتقال داده چند منظورهفراتر از کنترل دریچه گاز موتور، CAN می‌تواند طیف گسترده‌ای از داده‌ها، از جمله سرعت موتور، دما، جریان و سایر پارامترهای عملیاتی را منتقل کند. این انتقال جامع داده‌ها، از نظارت و تشخیص پیشرفته پشتیبانی می‌کند.

4. کنترل حلقه بسته: CAN سیستم‌های کنترل حلقه بسته را فعال می‌کند. بازخورد بلادرنگ از موتور می‌تواند برای تنظیم پویای پارامترهای کنترل استفاده شود و عملکرد پایدار و کارآمد را تضمین کند.

5. تشخیص و اصلاح خطاCAN دارای مکانیزم‌های تشخیص و اصلاح خطای داخلی است که قابلیت اطمینان ارتباط را افزایش داده و احتمال خرابی داده‌ها را کاهش می‌دهد.

6. کاهش پیچیدگی سیم‌کشیCAN به چندین دستگاه اجازه می‌دهد تا از طریق یک گذرگاه واحد ارتباط برقرار کنند و پیچیدگی و وزن سیم‌کشی را کاهش دهند، که در کاربردهای پهپادی یک مزیت محسوب می‌شود.

مدولاسیون پهنای پالس (PWM)

مدولاسیون پهنای پالس (PWM) یک پروتکل ارتباطی ساده‌تر و مبتنی بر آنالوگ است که در آن پهنای پالس برای کنترل سرعت و جهت موتور تغییر می‌کند. این پروتکل به دلیل پیاده‌سازی ساده‌اش، به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اصول فنی PWM:

• کنترل آنالوگPWM پهنای پالس‌های دیجیتال را مدوله می‌کند تا سطوح مختلف توان را برای موتور شبیه‌سازی کند. پهنای پالس (چرخه کار) سرعت موتور را تعیین می‌کند.
• فرکانس سیگنالسیگنال‌های PWM معمولاً در یک فرکانس ثابت کار می‌کنند و چرخه وظیفه آنها برای کنترل ولتاژ و جریان خروجی تنظیم می‌شود.
• چرخه وظیفه: درصد یک دوره که در آن سیگنال فعال است.چرخه کاری بالاتر معادل توان خروجی بالاتر و سرعت موتور سریع‌تر است.

مزایای PWM:

1. سادگیپیاده‌سازی و درک PWM نسبتاً ساده است، که آن را به یک راه‌حل مقرون‌به‌صرفه برای نیازهای اولیه کنترل موتور تبدیل می‌کند.

2. کم هزینهسخت‌افزار مورد نیاز برای PWM معمولاً در مقایسه با CAN ارزان‌تر است، که آن را به گزینه‌ای جذاب برای کاربردهای با بودجه محدود تبدیل می‌کند.

3. سازگاری گستردهاکثر کنترل‌کننده‌های موتور از سیگنال‌های PWM پشتیبانی می‌کنند که سازگاری گسترده و سهولت ادغام را تضمین می‌کند.

معایب PWM:

1. حساسیت به تداخلبه عنوان یک سیگنال آنالوگ، PWM بیشتر مستعد تداخل الکترومغناطیسی است که می‌تواند منجر به تخریب سیگنال و کنترل موتور غیرقابل اعتماد شود.

2. عملکرد محدودPWM در درجه اول سرعت و جهت موتور را کنترل می‌کند اما از انتقال داده‌های اضافی مانند وضعیت موتور یا پارامترهای عملیاتی پشتیبانی نمی‌کند.

3. کنترل حلقه بازسیستم‌های PWM معمولاً در یک پیکربندی حلقه باز کار می‌کنند و فاقد بازخورد بلادرنگ هستند که می‌تواند منجر به کنترل با دقت کمتر و مشکلات پایداری شود.

چرا بر CAN تأکید می‌کنیم؟

در کاربردهای مدرن پهپادها، به ویژه در محیط‌های پیچیده و طاقت‌فرسا مانند کشاورزی، تأکید بر CAN نسبت به PWM به دلیل چندین عامل مهم است:

1. دقت و قابلیت اطمینان بالاماهیت دیجیتال CAN امکان کنترل موتور با دقت بالا را فراهم می‌کند که برای کارهایی که نیاز به عملکرد پایدار و دقیق دارند، بسیار مهم است.

2. پایداری بهبود یافتهحتی در سناریوهای تک GPS بدون اصلاحات RTK (سینماتیک بلادرنگ)، CAN می‌تواند پرواز پایدار را حفظ کند. این به این دلیل است که سیستم‌های CAN می‌توانند داده‌های حسگرهای مختلف (مانند IMU، فشارسنج‌ها و مغناطیس‌سنج‌ها) را برای تنظیم دینامیکی کنترل موتور ادغام کنند.

3. مدیریت جامع داده‌هاتوانایی CAN در مدیریت انتقال جامع داده‌ها، نظارت و تشخیص بهتر را تضمین می‌کند و منجر به بهبود نگهداری و بهره‌وری عملیاتی می‌شود.

4. استحکام در محیط‌های سختمقاومت قوی در برابر EMI، CAN را به گزینه‌ای ترجیحی در محیط‌های صنعتی و کشاورزی که تداخل شایع است، تبدیل می‌کند.

5. مقیاس‌پذیری و انعطاف‌پذیریتوانایی CAN در پشتیبانی از چندین دستگاه در یک گذرگاه، آن را برای سیستم‌های پیچیده پهپاد که به حسگرها و کنترل‌کننده‌های متعددی نیاز دارند، مقیاس‌پذیر و انعطاف‌پذیر می‌کند.

سری موتورهای Hobbywing XRotor: راهکار نهایی برای پهپادهای کشاورزی

موتور هابی‌وینگ ایکس‌روتور این سری، مزایای ادغام پروتکل‌های CAN و PWM را برای پهپادهای کشاورزی نشان می‌دهد. این موتورها که به طور خاص برای ارائه راه‌حل‌های قدرتمند در زمینه برق طراحی شده‌اند، پروتکل‌های ارتباطی CAN و PWM را در خود جای داده‌اند و قابلیت اطمینان و عملکرد بی‌نظیری را ارائه می‌دهند.

ادغام پروتکل دوگانه:

• پشتیبان گیری CAN + PWMموتورهای XRotor از هر دو پروتکل CAN و PWM پشتیبانی می‌کنند و تضمین می‌کنند که در صورت خرابی یکی از پروتکل‌ها، پروتکل دیگر می‌تواند به عنوان پشتیبان عمل کند. این رویکرد دو پروتکلی، قابلیت اطمینان سیستم کنترل موتور را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد.

ارتباطات پیشرفته CAN:

• ارتباطات داده پیشرفتهادغام جامع ارتباطات CAN در سری XRotor، سطح جدیدی از تجربه ارتباط داده را به ارمغان می‌آورد.این امکان انتقال داده‌های دقیق موتور و ESC (کنترل‌کننده سرعت الکترونیکی) را فراهم می‌کند و کنترل و نظارت دقیق را تضمین می‌کند.

• کنترل دریچه گاز دیجیتالبا دریچه گاز دیجیتال مجهز به CAN، دقت کنترل بی‌نظیر است. این امر امکان تنظیم روان و دقیق سرعت و گشتاور موتور را فراهم می‌کند و عملکرد پرواز پایدار را حتی در شرایط چالش‌برانگیز تضمین می‌کند.

داده‌های بلادرنگ و ارتقاء از راه دور:

• بازخورد در لحظهتمام اطلاعات حیاتی، از جمله ESC و داده‌های مربوط به عملکرد موتور، به صورت بلادرنگ بازیابی می‌شوند. این حلقه بازخورد مداوم به حفظ عملکرد بهینه و تنظیمات فوری در طول پرواز کمک می‌کند.

• ارتقاء سیستم عامل ESC از راه دورقابلیت ارتقاء از راه دور سیستم عامل ESC از طریق CAN تضمین می‌کند که پهپاد همیشه می‌تواند با جدیدترین ویژگی‌ها و پیشرفت‌ها بدون نیاز به دسترسی فیزیکی به پهپاد به‌روزرسانی شود و در نتیجه کارایی عملیاتی را افزایش دهد.

یکپارچه‌سازی جامع کنترل‌کننده پرواز:

• ادغام یکپارچهموتورهای XRotor با انواع کنترل‌کننده‌های پرواز رایج مانند APM، Microk، Boying، JIYI، Qifei و Jimu سازگار هستند. این سازگاری گسترده تضمین می‌کند که سری XRotor می‌تواند به طور یکپارچه در سیستم‌های پهپادی متنوع ادغام شود.

لوازم جانبی پهپاد پشتیبانی شده از پروتکل CAN

در اینجا برخی از لوازم جانبی پهپادهای باکیفیت که از پروتکل CAN پشتیبانی می‌کنند و عملکرد و قابلیت اطمینان پهپادهای کشاورزی را افزایش می‌دهند، آورده شده است:

1. CUAV جدید PIX CAN PMUاین ماژول واحد مدیریت توان با تشخیص ولتاژ و جریان با دقت بالا برای پهپادها طراحی شده است و مدیریت توان دقیقی را ارائه می‌دهد و کارایی کلی عملیات پهپادها را افزایش می‌دهد.

2. برد حامل CUAV جدید CAN PDBاین برد حامل با کنترل‌کننده‌های پرواز Pixhawk، Pixhack و Px4 سازگار است و توزیع برق قابل اعتماد و یکپارچه‌سازی یکپارچه‌ای را برای هلیکوپترهای بدون سرنشین RC ارائه می‌دهد.

3. ماژول توسعه پورت CAN هاب HolyBro CAN 2-12Sاین ماژول که برای کنترل‌کننده‌های پرواز مختلف توسعه داده شده است، امکان گسترش پورت‌های CAN را فراهم می‌کند، اتصال چندین دستگاه را تسهیل می‌کند و کارایی ارتباط را بهبود می‌بخشد.

4. جی‌پی‌اس CUAV جدید NEO 3Xاین ماژول GPS با بهره‌گیری از پروتکل Ublox M9N GNSS و DroneCAN، موقعیت‌یابی دقیق و ناوبری قابل اعتمادی را برای پهپادها فراهم می‌کند.

5. برد حامل ماژول قدرت CUAV CAN PDB و کنترل کننده پرواز X7+ Pro Core Pixhawk با قابلیت خلبان خودکاراین بسته جامع شامل یک برد توزیع برق و یک کنترل‌کننده پرواز با کارایی بالا است که کنترل قوی و مدیریت برق را برای کاربردهای پیشرفته پهپاد تضمین می‌کند.

6. CUAV می‌تواند PMU: یک ماژول تشخیص توان دیجیتال با دقت بالا که برای مدیریت توان پهپاد طراحی شده است و نظارت دقیق و استفاده کارآمد از توان را تضمین می‌کند.

7. ماژول کنترل پرواز NEO 3 Pro با GPS و CAN PIXHAWK برای پهپاد FPV X7+ Proاین بسته ترکیبی شامل یک کنترل‌کننده پرواز، ماژول GPS و واحد مدیریت توان است که یک راه‌حل کامل برای کنترل و ناوبری پهپاد ارائه می‌دهد.

8. ماژول هاب JIYI CAN برای فلایت کنترل K++ V2این ماژول هاب CAN با پشتیبانی از ورودی برق 6-14S و خروجی 12 ولت، برای پهپادهای کشاورزی طراحی شده است و توزیع برق قابل اعتماد و ارتباط پیشرفته‌ای را ارائه می‌دهد.

9. سنسور سرعت هوای CUAV MS5525 SKYEاین سنسور دارای ساختار ضد باران، سیستم هوشمند یخ‌زدایی و سیستم کنترل دمای دوگانه است و با استفاده از پروتکل CAN، اندازه‌گیری‌های دقیقی از سرعت هوا تا ۵۰۰ کیلومتر بر ساعت ارائه می‌دهد.

این لوازم جانبی، با پشتیبانی از پروتکل پیشرفته CAN، کنترل دقیق، ارتباط قوی و مدیریت کارآمد توان را تضمین می‌کنند و عملکرد و قابلیت اطمینان پهپادهای کشاورزی را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهند.

نتیجه‌گیری

اگرچه هر دو پروتکل CAN و PWM جایگاه خود را در کنترل موتور پهپادها دارند، اما ادغام هر دو پروتکل در سری موتورهای XRotor شرکت Hobbywing استاندارد جدیدی را برای قابلیت اطمینان، دقت و عملکرد پیشرفته تعیین می‌کند. کنترل قوی و دقیق پروتکل CAN و قابلیت‌های جامع مدیریت داده‌ها، همراه با سادگی و سازگاری گسترده PWM، یک راه‌حل همه‌کاره و قابل اعتماد ارائه می‌دهد. این رویکرد دو پروتکلی تضمین می‌کند که پهپادهای کشاورزی مجهز به موتورهای XRotor می‌توانند به عملکرد پایدار، کارآمد و دقیقی دست یابند و نیازهای دقیق کاربردهای کشاورزی مدرن را برآورده کنند.