Dans le domaine du contrôle des moteurs de drones, deux protocoles de communication répandus sont CAN (Controller Area Network) et PWM (Pulse width Modulation). Chaque protocole présente des caractéristiques, des avantages et des limites distincts. Comprendre ces différences est crucial pour sélectionner le système approprié pour diverses applications, en particulier dans l'environnement exigeant des drones agricoles.

CAN (réseau de zone de contrôleur)

CAN est un protocole de communication numérique robuste conçu pour une transmission de données fiable et à haut débit. Il a été initialement développé pour l’industrie automobile mais a depuis été largement adopté dans divers domaines, notamment dans la technologie des drones.

Principes techniques de CAN :

• Communication numérique : CAN utilise une technique de signalisation différentielle, qui consiste à envoyer deux signaux complémentaires pour réduire le bruit et améliorer la fiabilité.
• Trames de données : les données sont transmises sous forme de trames, qui incluent non seulement la charge utile des données, mais également les informations d'adressage, les bits de contrôle et les bits de détection d'erreurs.
• Gestion des erreurs : CAN dispose de mécanismes intégrés pour la détection et la correction des erreurs, notamment des contrôles de redondance cyclique (CRC) et des emplacements d'accusé de réception.
• Multi-Maître : CAN prend en charge une architecture multi-maître, ce qui signifie que n'importe quel nœud peut initier une communication sans contrôleur central.

Avantages du CAN :

1. Communication numérique : CAN utilise des signaux numériques pour la transmission des données, ce qui permet un contrôle précis et fiable du moteur. Cette nature numérique garantit que les instructions sont claires et moins sujettes aux erreurs.

2. Haute résistance aux interférences : les signaux numériques CAN sont très résistants aux interférences électromagnétiques (EMI), ce qui est critique dans les environnements présentant un bruit électronique important.

3. Transmission de données multifonctionnelle : au-delà du simple contrôle de l'accélérateur du moteur, CAN peut transmettre une large gamme de données, notamment la vitesse du moteur, la température, le courant et d'autres paramètres opérationnels. Cette transmission de données complète prend en charge une surveillance et des diagnostics avancés.

4. Contrôle en boucle fermée : CAN permet des systèmes de contrôle en boucle fermée. Le retour en temps réel du moteur peut être utilisé pour ajuster les paramètres de contrôle de manière dynamique, garantissant ainsi un fonctionnement stable et efficace.

5. Détection et correction des erreurs : CAN dispose de mécanismes intégrés de détection et de correction des erreurs, qui améliorent la fiabilité de la communication, réduisant ainsi les risques de corruption des données.

6. Complexité de câblage réduite : CAN permet à plusieurs appareils de communiquer sur un seul bus, réduisant ainsi la complexité et le poids du câblage, ce qui est avantageux dans les applications de drones.

PWM (modulation de largeur d'impulsion)

PWM est un protocole de communication analogique plus simple dans lequel la largeur d'une impulsion varie pour contrôler la vitesse et la direction du moteur. Il est largement utilisé en raison de sa mise en œuvre simple.

Principes techniques du PWM :

• Contrôle analogique : PWM module la largeur des impulsions numériques pour simuler différents niveaux de puissance du moteur. La largeur de l’impulsion (cycle de service) détermine la vitesse du moteur.
• Fréquence du signal : les signaux PWM fonctionnent généralement à une fréquence fixe, avec un rapport cyclique ajusté pour contrôler la tension et le courant de sortie.
• Duty Cycle : le pourcentage d'une période pendant laquelle le signal est actif. Un cycle de service plus élevé correspond à une puissance de sortie plus élevée et à une vitesse de moteur plus rapide.

Avantages du PWM :

1. Simplicité : le PWM est relativement simple à mettre en œuvre et à comprendre, ce qui en fait une solution rentable pour les besoins de base en matière de contrôle moteur.

2. Faible coût : le matériel requis pour le PWM est généralement moins cher que celui du CAN, ce qui en fait une option attrayante pour les applications soucieuses de leur budget.

3. Compatibilité étendue : la plupart des contrôleurs de moteur prennent en charge les signaux PWM, garantissant une large compatibilité et une facilité d'intégration.

Inconvénients du PWM :

1. Susceptibilité aux interférences : en tant que signal analogique, le PWM est plus sensible aux interférences électromagnétiques, ce qui peut entraîner une dégradation du signal et un contrôle moteur peu fiable.

2. Fonctionnalité limitée : PWM contrôle principalement la vitesse et la direction du moteur, mais ne prend pas en charge la transmission de données supplémentaires telles que l'état du moteur ou les paramètres opérationnels.

3. Contrôle en boucle ouverte : les systèmes PWM fonctionnent généralement dans une configuration en boucle ouverte, sans retour d'information en temps réel, ce qui peut entraîner des problèmes de contrôle et de stabilité moins précis.

Pourquoi mettre l'accent sur CAN?

Dans les applications modernes de drones, en particulier dans les environnements complexes et exigeants comme l'agriculture, l'accent mis sur CAN plutôt que PWM est dû à plusieurs facteurs critiques :

1. Haute précision et fiabilité : la nature numérique du CAN permet un contrôle moteur de haute précision, crucial pour les tâches qui nécessitent des performances stables et précises.

2. Stabilité améliorée : même dans des scénarios GPS uniques sans corrections RTK (cinématique en temps réel), CAN peut maintenir un vol stable. En effet, les systèmes CAN peuvent intégrer les données de divers capteurs (tels que l'IMU, les baromètres et les magnétomètres) pour ajuster le contrôle du moteur de manière dynamique.

3. Traitement complet des données : la capacité du CAN à gérer une transmission complète des données garantit une meilleure surveillance et un meilleur diagnostic, conduisant à une maintenance et une efficacité opérationnelle améliorées.

4. Robustesse dans les environnements difficiles : La forte résistance aux interférences électromagnétiques fait du CAN le choix préféré dans les environnements industriels et agricoles où les interférences sont répandues.

5. Évolutivité et flexibilité : la capacité de CAN à prendre en charge plusieurs appareils sur le même bus le rend évolutif et flexible pour les systèmes de drones complexes nécessitant de nombreux capteurs et contrôleurs.

Série de moteurs Hobbywing XRotor : la solution ultime pour les drones agricoles

La série

Hobbywing XRotor Motor illustre les avantages de l'intégration des protocoles CAN et PWM pour les drones agricoles. Spécialement conçus pour fournir des solutions d'alimentation robustes, ces moteurs intègrent les protocoles de communication CAN et PWM, offrant une fiabilité et des performances inégalées.

Intégration double protocole :

• CAN + PWM Backup : les moteurs XRotor prennent en charge les protocoles CAN et PWM, garantissant qu'en cas de défaillance d'un protocole, l'autre peut servir de sauvegarde. Cette approche à double protocole améliore considérablement la fiabilité du système de commande du moteur.

Communication CAN avancée :

• Communication de données améliorée : L'intégration complète de la communication CAN dans la série XRotor apporte un nouveau niveau d'expérience en matière de communication de données. Il permet la transmission de données détaillées sur le moteur et l'ESC (Electronic Speed ​​Controller), garantissant un contrôle et une surveillance précis.

• Contrôle numérique de l'accélérateur : avec l'accélérateur numérique compatible CAN, la précision du contrôle est inégalée. Cela permet des ajustements fluides et précis de la vitesse et du couple du moteur, garantissant des performances de vol stables même dans des conditions difficiles.

Données en temps réel et mises à niveau à distance :

• Retour en temps réel : toutes les informations vitales, y compris les données de fonctionnement de l'ESC et du moteur, sont récupérées en temps réel. Cette boucle de rétroaction continue aide à maintenir des performances optimales et des ajustements immédiats pendant le vol.

• Mises à niveau du micrologiciel ESC à distance : la possibilité de mettre à niveau à distance le micrologiciel ESC via CAN garantit que le drone peut toujours être mis à jour avec les dernières fonctionnalités et améliorations sans avoir besoin d'un accès physique au drone, améliorant ainsi l'efficacité opérationnelle.

Intégration complète du contrôleur de vol :

• Intégration transparente : les moteurs XRotor sont compatibles avec divers contrôleurs de vol grand public, tels que APM, Microk, Boying, JIYI, Qifei et Jimu. Cette large compatibilité garantit que la série XRotor peut être intégrée de manière transparente dans divers systèmes de drones.

 

Accessoires pour drones pris en charge par le protocole CAN

Voici quelques accessoires pour drones de haute qualité qui prennent en charge le protocole CAN, améliorant ainsi les performances et la fiabilité des drones agricoles :

1. CUAV Nouveau PIX CAN PMU : ce module d'unité de gestion de l'alimentation de détection de tension et de courant de haute précision est conçu pour les drones, offrant une gestion précise de l'énergie et améliorant l'efficacité globale des opérations des drones. .

2. Nouvelle carte porteuse CAN PDB CUAV : cette carte porteuse est compatible avec les contrôleurs de vol Pixhawk, Pixhack et Px4, offrant une distribution d'énergie fiable et une intégration transparente pour les hélicoptères drones RC.

3. Module d'extension de port CAN alimenté HolyBro CAN Hub 2-12S : Développé pour divers contrôleurs de vol, ce module permet l'extension des ports CAN, facilitant la connexion de plusieurs appareils et améliorer l’efficacité de la communication.

4. CUAV Nouveau GPS NEO 3X : Doté du protocole Ublox M9N GNSS et DroneCAN, ce module GPS offre un positionnement précis et une navigation fiable pour les drones.

5. Carte de support de module d'alimentation CUAV CAN PDB et pilote automatique de contrôleur de vol X7+ Pro Core Pixhawk : cet ensemble complet comprend une carte de distribution d'énergie et un contrôleur de vol hautes performances, garantissant un contrôle robuste et gestion de l’énergie pour les applications avancées de drones.

6. CUAV Can PMU : un module de détection de puissance numérique de haute précision conçu pour la gestion de l'énergie des drones, garantissant une surveillance précise et une utilisation efficace de l'énergie.

7. CUAV Pixhawk Drone FPV X7+ Pro Flight Controller NEO 3 Pro GPS et CAN PMU Power Module Combo : Ce package combo comprend un contrôleur de vol, un module GPS et une unité de gestion de l'alimentation, fournissant une solution complète pour le contrôle et la navigation des drones.

8. Module JIYI CAN HUB pour contrôleur de vol K++ V2 : prenant en charge une entrée d'alimentation 6-14S et une sortie 12V, ce module hub CAN est conçu pour les drones agricoles, offrant une distribution d'énergie fiable et communication améliorée.

9. Capteur de vitesse anémométrique CUAV MS5525 SKYE : ce capteur est doté d'une structure étanche à la pluie, d'un dégivrage intelligent et d'un double système de contrôle de la température, fournissant des mesures précises de la vitesse anémométrique jusqu'à 500 km/h à l'aide du CAN protocole.

Ces accessoires, avec leur prise en charge avancée du protocole CAN, assurent un contrôle précis, une communication robuste et une gestion efficace de l'énergie, améliorant considérablement les performances et la fiabilité des drones agricoles.

 

Conclusion

Bien que CAN et PWM aient leur place dans le contrôle des moteurs de drones, l'intégration des deux protocoles dans la série XRotor Motor de Hobbywing établit une nouvelle norme en matière de fiabilité, de précision et de fonctionnalités avancées. Le contrôle robuste et de haute précision et les capacités complètes de traitement des données du protocole CAN, combinés à la simplicité et à la large compatibilité du PWM, offrent une solution polyvalente et fiable. Cette approche à double protocole garantit que les drones agricoles équipés de moteurs XRotor peuvent atteindre des performances stables, efficaces et précises, répondant aux exigences rigoureuses des applications agricoles modernes.