Nel campo del controllo dei motori dei droni, i due protocolli di comunicazione più diffusi sono CAN (Controller Area Network) e PWM (Pulse Width Modulation). Ciascun protocollo presenta caratteristiche, vantaggi e limiti distinti. Comprendere queste differenze è fondamentale per scegliere il sistema più adatto alle diverse applicazioni, in particolare nell'ambiente esigente dei droni agricoli.

CAN (rete di controllo area)

POTERE è un protocollo di comunicazione digitale robusto, progettato per una trasmissione dati affidabile e ad alta velocità. Inizialmente sviluppato per l'industria automobilistica, è stato poi ampiamente adottato in vari campi, tra cui la tecnologia dei droni.

Principi tecnici del CAN:

• Comunicazione digitale: CAN utilizza una tecnica di segnalazione differenziale, che prevede l'invio di due segnali complementari per ridurre il rumore e migliorare l'affidabilità.
• Frame di dati: I dati vengono trasmessi in frame, che includono non solo il payload dei dati, ma anche informazioni di indirizzamento, bit di controllo e bit di rilevamento degli errori.
• Gestione degli errori: CAN dispone di meccanismi integrati per il rilevamento e la correzione degli errori, tra cui controlli di ridondanza ciclica (CRC) e slot di conferma.
• Multi-Master: CAN supporta un'architettura multi-master, il che significa che qualsiasi nodo può avviare la comunicazione senza un controller centrale.

Vantaggi del CAN:

1. Comunicazione digitale: CAN utilizza segnali digitali per la trasmissione dei dati, consentendo un controllo preciso e affidabile del motore. Questa natura digitale garantisce che le istruzioni siano chiare e meno soggette a errori.

2. Elevata resistenza alle interferenze: I segnali digitali CAN sono altamente resistenti alle interferenze elettromagnetiche (EMI), il che è fondamentale in ambienti con un rumore elettronico significativo.

3. Trasmissione dati multifunzionale: Oltre al semplice controllo dell'acceleratore del motore, la tecnologia CAN può trasmettere un'ampia gamma di dati, tra cui velocità del motore, temperatura, corrente e altri parametri operativi. Questa trasmissione dati completa supporta monitoraggio e diagnostica avanzati.

4. Controllo a circuito chiuso: CAN abilita sistemi di controllo a circuito chiuso. Il feedback in tempo reale dal motore può essere utilizzato per regolare dinamicamente i parametri di controllo, garantendo un funzionamento stabile ed efficiente.

5. Rilevamento e correzione degli errori: CAN è dotato di meccanismi integrati di rilevamento e correzione degli errori, che migliorano l'affidabilità della comunicazione, riducendo le possibilità di danneggiamento dei dati.

6. Riduzione della complessità del cablaggio: CAN consente a più dispositivi di comunicare tramite un singolo bus, riducendo la complessità e il peso del cablaggio, il che è vantaggioso nelle applicazioni con i droni.

PWM (modulazione di larghezza di impulso)

PWM è un protocollo di comunicazione analogico più semplice, in cui la larghezza di un impulso viene variata per controllare la velocità e la direzione del motore. È ampiamente utilizzato grazie alla sua semplice implementazione.

Principi tecnici del PWM:

• Controllo analogico: La modulazione PWM modula la larghezza degli impulsi digitali per simulare diversi livelli di potenza erogata al motore. La larghezza dell'impulso (duty cycle) determina la velocità del motore.
• Frequenza del segnale: I segnali PWM in genere funzionano a una frequenza fissa, con il ciclo di lavoro regolato per controllare la tensione e la corrente di uscita.
• Ciclo di lavoro: La percentuale di un periodo in cui il segnale è attivo.Un ciclo di lavoro più elevato corrisponde a una maggiore potenza in uscita e a una maggiore velocità del motore.

Vantaggi del PWM:

1. Semplicità: Il PWM è relativamente semplice da implementare e comprendere, il che lo rende una soluzione conveniente per le esigenze di controllo motore di base.

2. Basso costo: L'hardware necessario per PWM è generalmente meno costoso rispetto a CAN, il che lo rende un'opzione interessante per le applicazioni attente al budget.

3. Ampia compatibilità: La maggior parte dei controller per motori supporta segnali PWM, garantendo ampia compatibilità e facilità di integrazione.

Svantaggi del PWM:

1. Suscettibilità alle interferenze: Essendo un segnale analogico, il PWM è più suscettibile alle interferenze elettromagnetiche, che possono causare il degrado del segnale e un controllo inaffidabile del motore.

2. Funzionalità limitata: Il PWM controlla principalmente la velocità e la direzione del motore, ma non supporta la trasmissione di dati aggiuntivi come lo stato del motore o i parametri operativi.

3. Controllo ad anello aperto:I sistemi PWM in genere funzionano in una configurazione a circuito aperto, senza feedback in tempo reale, il che può comportare problemi di controllo e stabilità meno precisi.

Perché enfatizzare CAN?

Nelle moderne applicazioni dei droni, soprattutto in ambienti complessi e impegnativi come l'agricoltura, l'enfasi sul CAN rispetto al PWM è dovuta a diversi fattori critici:

1. Alta precisione e affidabilità: La natura digitale del CAN consente un controllo del motore ad alta precisione, fondamentale per le attività che richiedono prestazioni stabili e accurate.

2. Stabilità migliorata: Anche in scenari con un singolo GPS senza correzioni RTK (cinematica in tempo reale), il CAN può mantenere un volo stabile. Questo perché i sistemi CAN possono integrare i dati provenienti da vari sensori (come IMU, barometri e magnetometri) per regolare dinamicamente il controllo del motore.

3. Gestione completa dei dati: La capacità del CAN di gestire una trasmissione dati completa garantisce un monitoraggio e una diagnostica migliori, con conseguente miglioramento della manutenzione e dell'efficienza operativa.

4. Robustezza in ambienti difficili: L'elevata resistenza alle interferenze elettromagnetiche rende CAN la scelta preferita in ambienti industriali e agricoli dove le interferenze sono prevalenti.

5. Scalabilità e flessibilità: La capacità di CAN di supportare più dispositivi sullo stesso bus lo rende scalabile e flessibile per sistemi di droni complessi che richiedono numerosi sensori e controller.

Serie di motori Hobbywing XRotor: la soluzione definitiva per i droni agricoli

Motore Hobbywing XRotor La serie esemplifica i vantaggi dell'integrazione dei protocolli CAN e PWM per i droni agricoli. Progettati specificamente per fornire soluzioni di alimentazione robuste, questi motori integrano entrambi i protocolli di comunicazione CAN e PWM, offrendo affidabilità e prestazioni senza pari.

Integrazione del doppio protocollo:

• Backup CAN + PWM: I motori XRotor supportano sia il protocollo CAN che PWM, garantendo che, in caso di guasto di uno dei due, l'altro possa fungere da backup. Questo approccio a doppio protocollo migliora significativamente l'affidabilità del sistema di controllo del motore.

Comunicazione CAN avanzata:

• Comunicazione dati avanzata: L'integrazione completa della comunicazione CAN nella serie XRotor porta un nuovo livello di esperienza nella comunicazione dati.Consente la trasmissione di dati dettagliati sul motore e sull'ESC (Electronic Speed ​​Controller), garantendo un controllo e un monitoraggio precisi.

• Controllo digitale dell'acceleratore: Grazie all'acceleratore digitale abilitato CAN, la precisione del controllo è ineguagliabile. Ciò consente regolazioni fluide e precise della velocità e della coppia del motore, garantendo prestazioni di volo stabili anche in condizioni difficili.

Dati in tempo reale e aggiornamenti remoti:

• Feedback in tempo reale: Tutte le informazioni vitali, inclusi i dati di funzionamento dell'ESC e del motore, vengono recuperate in tempo reale. Questo ciclo di feedback continuo aiuta a mantenere prestazioni ottimali e ad apportare regolazioni immediate durante il volo.

• Aggiornamenti firmware ESC remoti: La possibilità di aggiornare da remoto il firmware ESC tramite CAN garantisce che il drone possa essere sempre aggiornato con le ultime funzionalità e miglioramenti senza dover accedere fisicamente al drone, migliorando così l'efficienza operativa.

Integrazione completa del controllore di volo:

• Integrazione perfetta: I motori XRotor sono compatibili con diversi controller di volo tradizionali, come APM, Microk, Boying, JIYI, Qifei e Jimu. Questa ampia compatibilità garantisce la perfetta integrazione della serie XRotor in diversi sistemi di droni.

Accessori per droni supportati dal protocollo CAN

Ecco alcuni accessori per droni di alta qualità che supportano il protocollo CAN, migliorando le prestazioni e l'affidabilità dei droni agricoli:

1. CUAV Nuovo PIX CAN PMU: Questo modulo di gestione dell'alimentazione con rilevamento di corrente e tensione ad alta precisione è progettato per i droni, garantendo una gestione accurata dell'alimentazione e migliorando l'efficienza complessiva delle operazioni dei droni.

2. Scheda di supporto CUAV New CAN PDB: Questa scheda di supporto è compatibile con i controller di volo Pixhawk, Pixhack e Px4, offrendo una distribuzione affidabile dell'alimentazione e un'integrazione perfetta per gli elicotteri RC.

3. Modulo di espansione porta CAN alimentato HolyBro CAN Hub 2-12S: Sviluppato per vari controllori di volo, questo modulo consente l'espansione delle porte CAN, facilitando la connessione di più dispositivi e migliorando l'efficienza della comunicazione.

4. CUAV Nuovo NEO 3X GPS: Dotato del protocollo Ublox M9N GNSS e DroneCAN, questo modulo GPS garantisce un posizionamento preciso e una navigazione affidabile per i droni.

5. Scheda di supporto del modulo di alimentazione CUAV CAN PDB e pilota automatico del controller di volo Pixhawk X7+ Pro Core: Questo pacchetto completo include una scheda di distribuzione dell'alimentazione e un controllore di volo ad alte prestazioni, garantendo un controllo e una gestione dell'alimentazione affidabili per applicazioni avanzate con droni.

6. CUAV Can PMU: Un modulo di rilevamento dell'alimentazione digitale ad alta precisione progettato per la gestione dell'alimentazione dei droni, che garantisce un monitoraggio accurato e un utilizzo efficiente dell'energia.

7. CUAV Pixhawk Drone FPV X7+ Pro Flight Controller NEO 3 Pro GPS e CAN PMU Power Module Combo:Questo pacchetto combinato include un controller di volo, un modulo GPS e un'unità di gestione dell'alimentazione, offrendo una soluzione completa per il controllo e la navigazione dei droni.

8. Modulo JIYI CAN HUB per il controllore di volo K++ V2: Supportando un ingresso di alimentazione da 6-14 S e un'uscita da 12 V, questo modulo hub CAN è progettato per i droni agricoli, offrendo una distribuzione affidabile dell'alimentazione e una comunicazione migliorata.

9. Sensore di velocità dell'aria CUAV MS5525 SKYE:Questo sensore è dotato di una struttura antipioggia, di un sistema di sbrinamento intelligente e di un doppio controllo della temperatura, fornendo misurazioni precise della velocità dell'aria fino a 500 km/h utilizzando il protocollo CAN.

Questi accessori, grazie al supporto avanzato del protocollo CAN, garantiscono un controllo preciso, una comunicazione affidabile e una gestione efficiente dell'alimentazione, migliorando significativamente le prestazioni e l'affidabilità dei droni agricoli.

Conclusione

Sebbene sia CAN che PWM siano utilizzati nel controllo dei motori dei droni, l'integrazione di entrambi i protocolli nella serie di motori XRotor di Hobbywing stabilisce un nuovo standard in termini di affidabilità, precisione e funzionalità avanzate. Il controllo robusto e ad alta precisione del protocollo CAN e le sue complete capacità di gestione dei dati, uniti alla semplicità e all'ampia compatibilità del PWM, offrono una soluzione versatile e affidabile. Questo approccio a doppio protocollo garantisce che i droni agricoli dotati di motori XRotor possano raggiungere prestazioni stabili, efficienti e precise, soddisfacendo i rigorosi requisiti delle moderne applicazioni agricole.