ドローンのモーター制御分野では、CAN（Controller Area Network）とPWM（Pulse Width Modulation）という2つの通信プロトコルが広く普及しています。それぞれのプロトコルには、それぞれ異なる特性、利点、そして限界があります。これらの違いを理解することは、様々な用途、特に農業用ドローンのような過酷な環境に適したシステムを選択する上で非常に重要です。

CAN（コントローラエリアネットワーク）

できる 信頼性の高い高速データ伝送を実現するために設計された堅牢なデジタル通信プロトコルです。当初は自動車業界向けに開発されましたが、その後、ドローン技術を含む様々な分野で広く採用されています。

CANの技術原理:

• デジタルコミュニケーションCAN は、ノイズを低減し信頼性を向上させるために 2 つの相補信号を送信する差動信号技術を使用します。
• データフレームデータはフレームで送信され、フレームにはデータ ペイロードだけでなく、アドレス情報、制御ビット、エラー検出ビットも含まれます。
• エラー処理CAN には、巡回冗長検査 (CRC) や確認応答スロットなどのエラー検出および訂正のメカニズムが組み込まれています。
• マルチマスターCAN はマルチマスター アーキテクチャをサポートしているため、中央コントローラなしで任意のノードが通信を開始できます。

CANの利点:

1. デジタルコミュニケーションCANはデータ伝送にデジタル信号を使用するため、モーターの正確かつ信頼性の高い制御が可能になります。このデジタル特性により、指示は明確になり、エラーの発生が少なくなります。

2. 高い耐干渉性: CAN のデジタル信号は電磁干渉 (EMI) に対する耐性が非常に高く、電子ノイズが著しい環境では非常に重要です。

3. 多機能データ伝送CANは、モーターのスロットル制御だけでなく、モーター速度、温度、電流、その他の動作パラメータなど、幅広いデータを伝送できます。この包括的なデータ伝送は、高度な監視と診断をサポートします。

4. 閉ループ制御CANは閉ループ制御システムを可能にします。モーターからのリアルタイムフィードバックを利用して制御パラメータを動的に調整することで、安定した効率的な動作を実現します。

5. エラー検出と訂正CAN にはエラー検出および修正メカニズムが組み込まれており、通信の信頼性を高め、データ破損の可能性を減らします。

6. 配線の複雑さを軽減CAN を使用すると、複数のデバイスが単一のバスを介して通信できるため、配線の複雑さと重量が軽減され、ドローン アプリケーションに有利になります。

PWM（パルス幅変調）

PWM よりシンプルなアナログベースの通信プロトコルで、パルス幅を変化させることでモーターの速度と方向を制御します。実装が簡単なため、広く使用されています。

PWMの技術的原理:

• アナログ制御PWMはデジタルパルスの幅を変調することで、モーターへの電力供給レベルの変化をシミュレートします。パルス幅（デューティサイクル）によってモーターの速度が決まります。
• 信号周波数PWM 信号は通常、固定周波数で動作し、デューティ サイクルを調整して出力電圧と電流を制御します。
• デューティサイクル: 信号がアクティブな期間の割合。デューティ サイクルが高くなると、出力が高くなり、モーターの速度が速くなります。

PWMの利点:

1. シンプルさPWM は実装と理解が比較的簡単なので、基本的なモーター制御のニーズに対してコスト効率の高いソリューションとなります。

2. 低コストPWM に必要なハードウェアは一般に CAN に比べて安価であるため、予算重視のアプリケーションにとって魅力的な選択肢となります。

3. 幅広い互換性ほとんどのモーター コントローラは PWM 信号をサポートしており、幅広い互換性と容易な統合を保証します。

PWMの欠点:

1. 干渉に対する感受性: PWM はアナログ信号であるため、電磁干渉の影響を受けやすく、信号劣化やモーター制御の信頼性の低下につながる可能性があります。

2. 機能制限PWM は主にモーターの速度と方向を制御しますが、モーターの状態や動作パラメータなどの追加データの送信はサポートしていません。

3. オープンループ制御PWM システムは通常、オープン ループ構成で動作し、リアルタイム フィードバックがないため、制御精度が低下し、安定性の問題が発生する可能性があります。

CAN を重視する理由

現代のドローンのアプリケーション、特に農業のような複雑で要求の厳しい環境では、PWM よりも CAN が重視されるのにはいくつかの重要な要因があります。

1. 高精度と信頼性: CAN のデジタル特性により高精度のモーター制御が可能になり、安定した正確なパフォーマンスが求められるタスクに不可欠なものとなります。

2. 強化された安定性RTK（リアルタイム・キネマティック）補正のないGPS単独のシナリオでも、CANは安定した飛行を維持できます。これは、CANシステムがIMU、気圧計、磁力計などの様々なセンサーからのデータを統合し、モーター制御を動的に調整できるためです。

3. 包括的なデータ処理: CAN は包括的なデータ伝送を処理できるため、監視と診断が向上し、メンテナンスと運用の効率が向上します。

4. 過酷な環境における堅牢性: EMI に対する強力な耐性により、干渉が蔓延している産業および農業の環境では CAN が好まれる選択肢となります。

5. 拡張性と柔軟性CAN は同じバス上で複数のデバイスをサポートできるため、多数のセンサーやコントローラーを必要とする複雑なドローン システムでも拡張性と柔軟性を実現できます。

Hobbywing XRotorモーターシリーズ：農業用ドローンの究極のソリューション

ホビーウィング Xローターモーター シリーズは、農業用ドローンにCANとPWMプロトコルを統合することの利点を体現しています。堅牢な電源ソリューションを提供するために特別に設計されたこれらのモーターは、CANとPWMの両方の通信プロトコルを統合し、比類のない信頼性と性能を提供します。

デュアルプロトコル統合:

• CAN + PWMバックアップXRotorモーターはCANとPWMの両方のプロトコルをサポートしており、片方のプロトコルに障害が発生した場合でも、もう片方のプロトコルがバックアップとして機能します。このデュアルプロトコルアプローチにより、モーター制御システムの信頼性が大幅に向上します。

高度なCAN通信:

• 強化されたデータ通信XRotor シリーズに CAN 通信を包括的に統合することで、新しいレベルのデータ通信エクスペリエンスが実現します。詳細なモーターおよび ESC (電子スピードコントローラー) データを送信できるため、正確な制御と監視が可能になります。

• デジタルスロットルコントロールCAN対応デジタルスロットルにより、比類のない制御精度を実現します。これにより、モーター速度とトルクをスムーズかつ正確に調整でき、過酷な条件下でも安定した飛行性能を確保します。

リアルタイムデータとリモートアップグレード:

• リアルタイムフィードバックESCやモーターの動作データを含むすべての重要な情報はリアルタイムで取得されます。この継続的なフィードバックループは、飛行中の最適なパフォーマンスの維持と即時の調整に役立ちます。

• リモートESCファームウェアアップグレード: CAN 経由で ESC ファームウェアをリモートでアップグレードできるため、ドローンに物理的にアクセスすることなく、常に最新の機能や改善を適用してドローンを更新でき、運用効率が向上します。

包括的なフライトコントローラー統合:

• シームレスな統合XRotorモーターは、APM、Microk、Boying、JIYI、Qifei、Jimuといった主流のフライトコントローラーと互換性があります。この幅広い互換性により、XRotorシリーズは多様なドローンシステムにシームレスに統合できます。

CANプロトコル対応ドローンアクセサリー

農業用ドローンのパフォーマンスと信頼性を高める、CAN プロトコルをサポートする高品質のドローン アクセサリをいくつか紹介します。

1. CUAV 新しい PIX CAN PMU: この高精度電圧および電流検出電源管理ユニット モジュールは UAV 用に設計されており、正確な電源管理を提供し、ドローン操作の全体的な効率を向上させます。

2. CUAV 新 CAN PDB キャリアボードこのキャリア ボードは、Pixhawk、Pixhack、および Px4 フライト コントローラーと互換性があり、RC ドローン ヘリコプターに信頼性の高い電力配分とシームレスな統合を提供します。

3. HolyBro CANハブ 2-12S 電源付きCANポート拡張モジュール: 各種フライトコントローラー向けに開発されたこのモジュールは、CAN ポートの拡張を可能にし、複数のデバイスの接続を容易にし、通信効率を向上させます。

4. CUAV ニュー NEO 3X GPS: Ublox M9N GNSS および DroneCAN プロトコルを搭載したこの GPS モジュールは、ドローンに正確な測位と信頼性の高いナビゲーションを提供します。

5. CUAV CAN PDB電源モジュールキャリアボードとX7+ Pro Core Pixhawkフライトコントローラーオートパイロットこの包括的なパッケージには、配電盤と高性能フライト コントローラーが含まれており、高度なドローン アプリケーションのための堅牢な制御と電源管理を保証します。

6. CUAV 缶 PMU: UAV の電力管理用に設計されたデジタル高精度電力検出モジュール。正確な監視と効率的な電力使用を保証します。

7. CUAV Pixhawk ドローン FPV X7+ Pro フライトコントローラー NEO 3 Pro GPS および CAN PMU 電源モジュールコンボこのコンボ パッケージには、フライト コントローラー、GPS モジュール、電源管理ユニットが含まれており、ドローンの制御とナビゲーションのための完全なソリューションを提供します。

8. K++ V2 フライトコントローラー用 JIYI CAN HUB モジュール: 6-14S 電源入力と 12V 出力をサポートするこの CAN ハブ モジュールは、農業用ドローン向けに設計されており、信頼性の高い電力配分と強化された通信を提供します。

9. CUAV MS5525 SKYE 対気速度センサーこのセンサーは、防雨構造、インテリジェント除氷機能、デュアル温度制御システムを備えており、CAN プロトコルを使用して最大 500 km/h までの正確な対気速度測定を提供します。

これらのアクセサリは、高度な CAN プロトコルをサポートしており、正確な制御、堅牢な通信、効率的な電力管理を保証し、農業用ドローンのパフォーマンスと信頼性を大幅に向上させます。

結論

ドローンのモーター制御においてCANとPWMはそれぞれ独自の役割を担っていますが、HobbywingのXRotorモーターシリーズでは、両プロトコルを統合することで、信頼性、精度、そして高度な機能において新たな基準を確立しました。CANプロトコルの堅牢で高精度な制御と包括的なデータ処理能力に、PWMのシンプルさと幅広い互換性を組み合わせることで、汎用性と信頼性の高いソリューションを提供します。このデュアルプロトコルアプローチにより、XRotorモーターを搭載した農業用ドローンは、安定性、効率性、そして高精度なパフォーマンスを実現し、現代の農業用途の厳しい要求を満たすことができます。