در حوزه کنترل موتور هواپیماهای بدون سرنشین، دو پروتکل ارتباطی رایج CAN (شبکه منطقه کنترل کننده) و PWM (مدولاسیون عرض پالس) هستند. هر پروتکل دارای ویژگی ها، مزایا و محدودیت های متمایز است. درک این تفاوت ها برای انتخاب سیستم مناسب برای کاربردهای مختلف، به ویژه در محیط های سخت پهپادهای کشاورزی، حیاتی است.

CAN (شبکه ناحیه کنترل کننده)

CAN یک پروتکل ارتباطی دیجیتال قوی است که برای انتقال داده با سرعت بالا و مطمئن طراحی شده است. در ابتدا برای صنعت خودروسازی توسعه یافت اما از آن زمان به طور گسترده در زمینه های مختلف از جمله فناوری هواپیماهای بدون سرنشین مورد استفاده قرار گرفت.

اصول فنی CAN:

• ارتباطات دیجیتال: CAN از تکنیک سیگنال دهی دیفرانسیل استفاده می کند که شامل ارسال دو سیگنال مکمل برای کاهش نویز و بهبود قابلیت اطمینان است.
• قاب های داده: داده ها در فریم هایی منتقل می شوند که نه تنها شامل محموله داده بلکه اطلاعات آدرس دهی، بیت های کنترل و بیت های تشخیص خطا نیز می شود.
• Error Handling: CAN دارای مکانیسم‌های داخلی برای تشخیص و تصحیح خطا، از جمله بررسی‌های افزونگی چرخه‌ای (CRC) و شکاف‌های تایید است.
• Multi-Master: CAN از معماری چند استاد پشتیبانی می کند، به این معنی که هر گره می تواند ارتباط را بدون کنترل کننده مرکزی آغاز کند.

مزایای CAN:

1. ارتباطات دیجیتال: CAN از سیگنال های دیجیتال برای انتقال داده استفاده می کند که امکان کنترل دقیق و مطمئن موتور را فراهم می کند. این ماهیت دیجیتال تضمین می کند که دستورالعمل ها واضح هستند و کمتر در معرض خطا هستند.

2. مقاومت تداخل بالا: سیگنال های دیجیتال CAN در برابر تداخل الکترومغناطیسی (EMI) بسیار مقاوم هستند که در محیط هایی با نویز الکترونیکی قابل توجه بسیار مهم است.

3. انتقال داده چند منظوره: فراتر از کنترل دریچه گاز موتور، CAN می تواند طیف وسیعی از داده ها از جمله سرعت موتور، دما، جریان و سایر پارامترهای عملیاتی را انتقال دهد. این انتقال داده جامع از نظارت و تشخیص پیشرفته پشتیبانی می کند.

4. کنترل حلقه بسته: CAN سیستم های کنترل حلقه بسته را فعال می کند. بازخورد بی‌درنگ موتور می‌تواند برای تنظیم پارامترهای کنترل به صورت پویا استفاده شود و عملکرد پایدار و کارآمد را تضمین کند.

5. تشخیص و تصحیح خطا: CAN دارای مکانیسم‌های تشخیص و تصحیح خطا داخلی است که قابلیت اطمینان ارتباط را افزایش می‌دهد و احتمال خراب شدن داده‌ها را کاهش می‌دهد.

6. کاهش پیچیدگی سیم کشی: CAN به چندین دستگاه اجازه می دهد تا از طریق یک اتوبوس با هم ارتباط برقرار کنند و پیچیدگی و وزن سیم کشی را کاهش می دهد، که در برنامه های پهپاد مفید است.

PWM (مدولاسیون عرض پالس)

PWM یک پروتکل ارتباطی ساده‌تر و مبتنی بر آنالوگ است که در آن عرض یک پالس برای کنترل سرعت و جهت موتور تغییر می‌کند. به دلیل اجرای ساده آن بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.

اصول فنی PWM:

• کنترل آنالوگ: PWM عرض پالس های دیجیتال را تعدیل می کند تا سطوح مختلف قدرت موتور را شبیه سازی کند. عرض پالس (دویت سیکل) سرعت موتور را تعیین می کند.
• فرکانس سیگنال: سیگنال‌های PWM معمولاً در یک فرکانس ثابت کار می‌کنند و چرخه کار برای کنترل ولتاژ و جریان خروجی تنظیم می‌شود.
• چرخه وظیفه: درصد یک دوره ای که در آن سیگنال فعال است. چرخه کاری بالاتر مربوط به توان خروجی بالاتر و سرعت موتور سریعتر است.

مزایای PWM:

1. سادگی: پیاده سازی و درک PWM نسبتاً ساده است و آن را به یک راه حل مقرون به صرفه برای نیازهای اساسی کنترل موتور تبدیل می کند.

2. هزینه کم: سخت افزار مورد نیاز برای PWM در مقایسه با CAN عموماً ارزانتر است، و آن را به گزینه ای جذاب برای برنامه های کاربردی با توجه به بودجه تبدیل می کند.

3. سازگاری گسترده: اکثر کنترل‌کننده‌های موتور از سیگنال‌های PWM پشتیبانی می‌کنند و سازگاری گسترده و سهولت یکپارچه‌سازی را تضمین می‌کنند.

معایب PWM:

1. حساسیت به تداخل: به عنوان یک سیگنال آنالوگ، PWM نسبت به تداخل الکترومغناطیسی حساس تر است، که می تواند منجر به تخریب سیگنال و کنترل غیرقابل اعتماد موتور شود.

2. کارکرد محدود: PWM در درجه اول سرعت و جهت موتور را کنترل می کند اما از انتقال داده های اضافی مانند وضعیت موتور یا پارامترهای عملیاتی پشتیبانی نمی کند.

3. کنترل حلقه باز: سیستم‌های PWM معمولاً در یک پیکربندی حلقه باز کار می‌کنند، فاقد بازخورد بلادرنگ هستند، که می‌تواند منجر به کنترل دقیق و مشکلات پایداری شود.

چرا بر CAN تاکید شود?

در برنامه‌های پهپادهای مدرن، به‌ویژه در محیط‌های پیچیده و سخت مانند کشاورزی، تأکید بر CAN بیش از PWM به دلیل چندین عامل حیاتی است:

1. دقت و قابلیت اطمینان بالا: ماهیت دیجیتالی CAN امکان کنترل موتور با دقت بالا را فراهم می کند، که برای کارهایی که نیاز به عملکرد پایدار و دقیق دارند بسیار مهم است.

2. پایداری پیشرفته: حتی در سناریوهای تک GPS بدون اصلاحات RTK (کینماتیک در زمان واقعی)، CAN می تواند 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 دینامیک کنترل موتور یکپارچه کنند.

3. دستورالعمل جامع داده: توانایی CAN برای مدیریت انتقال اطلاعات جامع، نظارت و تشخیص بهتر را تضمین می کند که منجر به بهبود کارایی تعمیر و نگهداری و عملیاتی می شود.

4. استحکام در محیط های خشن: مقاومت قوی در برابر EMI، CAN را به انتخاب ارجح در محیط های صنعتی و کشاورزی که تداخل رایج است تبدیل می کند.

5. مقیاس‌پذیری و انعطاف‌پذیری: توانایی CAN برای پشتیبانی از چندین دستگاه در یک اتوبوس، آن را برای سیستم‌های پهپاد پیچیده که به حسگرها و کنترل‌کننده‌های متعددی نیاز دارند، مقیاس‌پذیر و انعطاف‌پذیر می‌سازد.

سری موتورهای Hobbywing XRotor: راه حل نهایی برای پهپادهای کشاورزی

سری

Hobbywing XRotor Motor مزایای یکپارچه سازی پروتکل های CAN و PWM را برای هواپیماهای بدون سرنشین کشاورزی نشان می دهد. این موتورها که به طور خاص برای ارائه راه‌حل‌های قدرت قوی طراحی شده‌اند، پروتکل‌های ارتباطی CAN و PWM را در خود جای داده‌اند که قابلیت اطمینان و عملکرد بی‌نظیری را ارائه می‌کنند.

ادغام پروتکل دوگانه:

• CAN + PWM Backup: موتورهای 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 پروتکل دوگانه به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان سیستم کنترل موتور را افزایش می دهد.

ارتباطات پیشرفته CAN:

• ارتباط داده پیشرفته: ادغام جامع ارتباطات CAN در سری XRotor سطح جدیدی از تجربه ارتباط داده را به ارمغان می آورد. این امکان انتقال اطلاعات دقیق موتور و ESC (کنترل کننده سرعت الکترونیکی) را فراهم می کند و کنترل و نظارت دقیق را تضمین می کند.

• کنترل دریچه گاز دیجیتال: با دریچه گاز دیجیتالی با قابلیت CAN، دقت کنترل بی نظیر است. این امکان تنظیم صاف و دقیق سرعت و گشتاور موتور را فراهم می کند و عملکرد پرواز پایدار را حتی در شرایط چالش برانگیز تضمین می کند.

داده های بی درنگ و ارتقاء از راه دور:

• بازخورد بلادرنگ: تمام اطلاعات حیاتی، از جمله داده های ESC و کار موتور، در زمان واقعی بازیابی می شوند. این حلقه بازخورد مداوم به حفظ عملکرد بهینه و تنظیمات فوری در طول پرواز کمک می کند.

• به روز رسانی سیستم عامل ESC از راه دور: توانایی ارتقاء سیستم عامل ESC از راه دور از طریق CAN تضمین می کند که پهپاد همیشه می تواند با آخرین ویژگی ها و پیشرفت ها بدون نیاز به دسترسی فیزیکی به پهپاد به روز شود و در نتیجه کارایی عملیاتی را افزایش می دهد.

ادغام کنترلر پرواز جامع:

• ادغام بدون درز: موتورهای XRotor با کنترلرهای پرواز اصلی مختلف مانند APM، Microk، Boying، JIYI، Qifei و Jimu سازگار هستند. این سازگاری گسترده تضمین می کند که سری XRotor می تواند به طور یکپارچه در سیستم های پهپاد متنوع ادغام شود.

 

لوازم جانبی پهپاد پشتیبانی شده از پروتکل CAN

در اینجا برخی از لوازم جانبی هواپیماهای بدون سرنشین با کیفیت بالا وجود دارد که از پروتکل CAN پشتیبانی می‌کنند و عملکرد و قابلیت اطمینان پهپادهای کشاورزی را افزایش می‌دهند:

1. CUAV New PIX CAN PMU: این ماژول واحد مدیریت توان تشخیص ولتاژ و جریان با دقت بالا برای پهپادها طراحی شده است که مدیریت دقیق نیرو را ارائه می دهد و کارایی کلی عملیات پهپاد را افزایش می دهد. .

2. CUAV New CAN PDB Carrier Board: این برد حامل با کنترلرهای پرواز Pixhawk، Pixhack و Px4 سازگار است و توزیع برق قابل اعتماد و یکپارچگی یکپارچه را برای هلیکوپترهای پهپاد RC ارائه می دهد.

3. HolyBro CAN Hub 2-12S Powered CAN Expansion Port Module: این ماژول که برای کنترلرهای پرواز مختلف توسعه یافته است، امکان گسترش پورت های CAN، تسهیل اتصال چندین دستگاه و بهبود کارایی ارتباط

4. CUAV New NEO 3X GPS: با داشتن پروتکل Ublox M9N GNSS و DroneCAN، این ماژول GPS موقعیت یابی دقیق و ناوبری قابل اعتماد را برای هواپیماهای بدون سرنشین فراهم می کند.

5. CUAV CAN PDB Power Module Carrier Board and X7+ Pro Core Pixhawk Flight Controller Autopilot: این بسته جامع شامل یک برد توزیع برق و یک کنترلر پرواز با کارایی بالا است که کنترل قوی را تضمین می کند. و مدیریت انرژی برای کاربردهای پیشرفته پهپاد.

6. CUAV Can PMU: یک ماژول تشخیص قدرت دیجیتالی با دقت بالا که برای مدیریت توان پهپاد طراحی شده است که نظارت دقیق و مصرف انرژی کارآمد را تضمین می کند.

7. CUAV Pixhawk Drone FPV X7+ Pro Flight Controller NEO 3 Pro GPS And CAN PMU Power Module Combo: این بسته ترکیبی شامل کنترلر پرواز، ماژول GPS و واحد مدیریت انرژی است. ارائه یک راه حل کامل برای کنترل و ناوبری پهپاد.

8. ماژول JIYI CAN HUB برای کنترلر پرواز K++ V2: با پشتیبانی از ورودی برق 6-14S و خروجی 12 ولت، این ماژول هاب CAN برای هواپیماهای بدون سرنشین کشاورزی طراحی شده است، توزیع برق قابل اعتماد و ارتباطات پیشرفته

9. CUAV MS5525 SKYE سنسور سرعت هوا: این سنسور دارای ساختار ضد باران، یخ زدایی هوشمند و سیستم کنترل دما دوگانه است که اندازه گیری دقیق سرعت هوا تا 500 کیلومتر بر ساعت را با استفاده از CAN ارائه می کند. پروتکل

این لوازم جانبی با پشتیبانی از پروتکل CAN پیشرفته خود، کنترل دقیق، ارتباطات قوی و مدیریت کارآمد انرژی را تضمین می کند و به طور قابل توجهی عملکرد و قابلیت اطمینان پهپادهای کشاورزی را افزایش می دهد.

 

نتیجه گیری

در حالی که CAN و PWM هر دو جایگاه خود را در کنترل موتور هواپیماهای بدون سرنشین دارند، ادغام هر دو پروتکل در سری موتورهای XRotor Hobbywing استاندارد جدیدی را برای قابلیت اطمینان، دقت و عملکرد پیشرفته ایجاد می کند. پروتکل CAN کنترل قوی و با دقت بالا و قابلیت های مدیریت جامع داده، همراه با سادگی و سازگاری گسترده PWM، راه حلی همه کاره و قابل اعتماد را ارائه می دهد. این رویکرد پروتکل دوگانه تضمین می کند که پهپادهای کشاورزی مجهز به موتورهای XRotor می توانند به عملکرد پایدار، کارآمد و دقیق دست یابند و نیازهای سختگیرانه برنامه های کشاورزی مدرن را برآورده کنند.