Op het gebied van dronemotorbesturing zijn twee veelgebruikte communicatieprotocollen CAN (Controller Area Network) en PWM (Pulse Width Modulation). Elk protocol heeft zijn eigen kenmerken, voordelen en beperkingen. Inzicht in deze verschillen is cruciaal voor de keuze van het juiste systeem voor verschillende toepassingen, met name in de veeleisende omgeving van landbouwdrones.

CAN (Controller Area Network)

KAN is een robuust digitaal communicatieprotocol, ontworpen voor betrouwbare, snelle gegevensoverdracht. Het werd oorspronkelijk ontwikkeld voor de auto-industrie, maar wordt sindsdien breed toegepast in diverse sectoren, waaronder dronetechnologie.

Technische principes van CAN:

• Digitale communicatie:CAN maakt gebruik van een differentiële signaleringstechniek, waarbij twee complementaire signalen worden verzonden om ruis te verminderen en de betrouwbaarheid te verbeteren.
• Gegevensframes:Gegevens worden verzonden in frames, die niet alleen de datalading bevatten, maar ook adresseringsinformatie, controlebits en foutdetectiebits.
• Foutafhandeling: CAN beschikt over ingebouwde mechanismen voor het detecteren en corrigeren van fouten, waaronder cyclische redundantiecontroles (CRC) en bevestigingsslots.
• Multi-Master:CAN ondersteunt een multi-masterarchitectuur, wat betekent dat elk knooppunt communicatie kan initiëren zonder centrale controller.

Voordelen van CAN:

1. Digitale communicatie: CAN gebruikt digitale signalen voor gegevensoverdracht, wat zorgt voor een nauwkeurige en betrouwbare aansturing van de motor. Dit digitale karakter zorgt ervoor dat de instructies duidelijk en minder foutgevoelig zijn.

2. Hoge interferentieweerstand:De digitale signalen van CAN zijn zeer goed bestand tegen elektromagnetische interferentie (EMI), wat van cruciaal belang is in omgevingen met veel elektronische ruis.

3. Multifunctionele gegevensoverdrachtNaast het regelen van de gasklep van de motor, kan CAN een breed scala aan gegevens verzenden, waaronder motorsnelheid, temperatuur, stroomsterkte en andere operationele parameters. Deze uitgebreide gegevensoverdracht ondersteunt geavanceerde monitoring en diagnostiek.

4. Gesloten-lusregeling: CAN maakt gesloten regelsystemen mogelijk. Realtime feedback van de motor kan worden gebruikt om de regelparameters dynamisch aan te passen, wat een stabiele en efficiënte werking garandeert.

5. Foutdetectie en -correctie:CAN beschikt over ingebouwde mechanismen voor foutdetectie en -correctie, waardoor de betrouwbaarheid van de communicatie wordt verbeterd en de kans op gegevenscorruptie wordt verkleind.

6. Verminderde bedradingscomplexiteit:CAN maakt het mogelijk dat meerdere apparaten via één bus communiceren, waardoor de complexiteit en het gewicht van de bedrading worden verminderd. Dit is een voordeel bij dronetoepassingen.

PWM (Pulsbreedtemodulatie)

PWM is een eenvoudiger, analoog communicatieprotocol waarbij de breedte van een puls wordt gevarieerd om de snelheid en richting van de motor te regelen. Het wordt veel gebruikt vanwege de eenvoudige implementatie.

Technische principes van PWM:

• Analoge besturing: PWM moduleert de breedte van digitale pulsen om verschillende vermogensniveaus naar de motor te simuleren. De breedte van de puls (duty cycle) bepaalt de snelheid van de motor.
• Signaalfrequentie: PWM-signalen werken doorgaans op een vaste frequentie, waarbij de duty cycle wordt aangepast om de uitgangsspanning en -stroom te regelen.
• Werkcyclus: Het percentage van één periode waarin het signaal actief is.Een hogere inschakelduur komt overeen met een hoger vermogen en een hogere motorsnelheid.

Voordelen van PWM:

1. Eenvoud: PWM is relatief eenvoudig te implementeren en te begrijpen, waardoor het een kosteneffectieve oplossing is voor basisbehoeften op het gebied van motorregeling.

2. Lage kosten:De hardware die nodig is voor PWM is over het algemeen goedkoper dan voor CAN, waardoor het een aantrekkelijke optie is voor toepassingen waarbij de prijs telt.

3. Brede compatibiliteit:De meeste motorcontrollers ondersteunen PWM-signalen, wat zorgt voor brede compatibiliteit en eenvoudige integratie.

Nadelen van PWM:

1. Gevoeligheid voor interferentie:Als analoog signaal is PWM gevoeliger voor elektromagnetische interferentie, wat kan leiden tot signaalverslechtering en onbetrouwbare motorregeling.

2. Beperkte functionaliteit: PWM regelt primair de snelheid en draairichting van de motor, maar ondersteunt geen overdracht van aanvullende gegevens, zoals de motorstatus of operationele parameters.

3. Open-loopregeling: PWM-systemen werken doorgaans in een open-loopconfiguratie, waarbij realtime feedback ontbreekt. Dit kan leiden tot minder nauwkeurige besturing en stabiliteitsproblemen.

Waarom de nadruk leggen op KAN?

Bij moderne dronetoepassingen, vooral in complexe en veeleisende omgevingen zoals de landbouw, ligt de nadruk op CAN ten opzichte van PWM vanwege verschillende kritische factoren:

1. Hoge precisie en betrouwbaarheid:Het digitale karakter van CAN maakt een uiterst precieze motorbesturing mogelijk, cruciaal voor taken die stabiele en nauwkeurige prestaties vereisen.

2. Verbeterde stabiliteitZelfs in enkelvoudige GPS-scenario's zonder RTK-correcties (Real-Time Kinematic) kan CAN een stabiele vlucht handhaven. Dit komt doordat CAN-systemen gegevens van verschillende sensoren (zoals IMU, barometers en magnetometers) kunnen integreren om de motorregeling dynamisch aan te passen.

3. Uitgebreide gegevensverwerking:Het vermogen van CAN om uitgebreide gegevensoverdracht te verwerken, zorgt voor betere monitoring en diagnose, wat leidt tot verbeterd onderhoud en operationele efficiëntie.

4. Robuustheid in zware omgevingen:De sterke bestendigheid tegen EMI maakt CAN de voorkeurskeuze in industriële en agrarische omgevingen waar interferentie veel voorkomt.

5. Schaalbaarheid en flexibiliteit:Doordat CAN meerdere apparaten op dezelfde bus kan ondersteunen, is het schaalbaar en flexibel voor complexe dronesystemen die veel sensoren en controllers vereisen.

Hobbywing XRotor Motor-serie: de ultieme oplossing voor landbouwdrones

Hobbywing XRotor-motor De serie illustreert de voordelen van de integratie van CAN- en PWM-protocollen voor landbouwdrones. Deze motoren zijn speciaal ontworpen om robuuste stroomoplossingen te bieden en integreren zowel CAN- als PWM-communicatieprotocollen, wat ongeëvenaarde betrouwbaarheid en prestaties biedt.

Dubbele protocolintegratie:

• CAN + PWM-back-upDe XRotor-motoren ondersteunen zowel CAN- als PWM-protocollen, zodat bij uitval van het ene protocol het andere als back-up kan dienen. Deze aanpak met twee protocollen verbetert de betrouwbaarheid van het motorbesturingssysteem aanzienlijk.

Geavanceerde CAN-communicatie:

• Verbeterde datacommunicatieDe volledige integratie van CAN-communicatie in de XRotor-serie brengt een nieuw niveau van datacommunicatie-ervaring.Het maakt de overdracht van gedetailleerde motor- en ESC-gegevens (Electronic Speed ​​Controller) mogelijk, waardoor nauwkeurige regeling en bewaking mogelijk zijn.

• Digitale gashendel: Met de CAN-compatibele digitale gashendel is de regelnauwkeurigheid ongeëvenaard. Dit zorgt voor soepele en nauwkeurige aanpassingen van het motortoerental en koppel, wat zorgt voor stabiele vliegprestaties, zelfs onder uitdagende omstandigheden.

Realtime gegevens en upgrades op afstand:

• Realtime feedback:Alle essentiële informatie, inclusief ESC- en motorwerkgegevens, wordt in realtime opgehaald. Deze continue feedbacklus helpt bij het handhaven van optimale prestaties en directe aanpassingen tijdens de vlucht.

• Firmware-upgrades voor externe ESC:De mogelijkheid om de ESC-firmware op afstand te upgraden via CAN zorgt ervoor dat de drone altijd kan worden bijgewerkt met de nieuwste functies en verbeteringen zonder dat fysieke toegang tot de drone nodig is, wat de operationele efficiëntie verbetert.

Uitgebreide integratie van vluchtcontrollers:

• Naadloze integratieDe XRotor-motoren zijn compatibel met diverse gangbare vluchtcontrollers, zoals APM, Microk, Boying, JIYI, Qifei en Jimu. Deze brede compatibiliteit zorgt ervoor dat de XRotor-serie naadloos kan worden geïntegreerd in diverse dronesystemen.

Drone-accessoires ondersteund door CAN-protocol

Hieronder vindt u enkele hoogwaardige drone-accessoires die het CAN-protocol ondersteunen en de prestaties en betrouwbaarheid van landbouwdrones verbeteren:

1. CUAV Nieuwe PIX CAN PMU:Deze uiterst nauwkeurige module voor stroombeheer met spannings- en stroomdetectie is ontworpen voor UAV's en biedt nauwkeurig stroombeheer en verbetert de algehele efficiëntie van droneoperaties.

2. CUAV Nieuwe CAN PDB-draagkaart:Dit draagbord is compatibel met Pixhawk-, Pixhack- en Px4-vluchtcontrollers en biedt betrouwbare stroomverdeling en naadloze integratie voor RC-dronehelikopters.

3. HolyBro CAN Hub 2-12S Powered CAN-poortuitbreidingsmodule:Deze module is ontwikkeld voor verschillende vluchtcontrollers en maakt uitbreiding van CAN-poorten mogelijk, waardoor het aansluiten van meerdere apparaten eenvoudiger wordt en de communicatie-efficiëntie wordt verbeterd.

4. CUAV Nieuwe NEO 3X GPS:Deze GPS-module is uitgerust met het Ublox M9N GNSS- en DroneCAN-protocol en biedt nauwkeurige positionering en betrouwbare navigatie voor drones.

5. CUAV CAN PDB Power Module Carrier Board en X7+ Pro Core Pixhawk Flight Controller Autopilot:Dit uitgebreide pakket omvat een stroomverdeelbord en een hoogwaardige vluchtcontroller, wat zorgt voor robuuste besturing en energiebeheer voor geavanceerde dronetoepassingen.

6. CUAV Kan PMU: Een digitale, uiterst nauwkeurige module voor stroomdetectie, ontworpen voor UAV-stroombeheer, waarmee nauwkeurige bewaking en efficiënt stroomverbruik worden gegarandeerd.

7. CUAV Pixhawk Drone FPV X7+ Pro Flight Controller NEO 3 Pro GPS en CAN PMU Power Module Combo:Dit combinatiepakket bevat een vluchtcontroller, GPS-module en energiebeheereenheid en biedt een complete oplossing voor dronebesturing en navigatie.

8. JIYI CAN HUB-module voor K++ V2-vluchtcontroller:Deze CAN-hubmodule ondersteunt een stroomingang van 6-14S en een uitvoer van 12V en is ontworpen voor landbouwdrones. Hij biedt betrouwbare stroomverdeling en verbeterde communicatie.

9. CUAV MS5525 SKYE Luchtsnelheidssensor:Deze sensor is voorzien van een regenbestendige structuur, intelligente ontdooifunctie en een dubbel temperatuurregelsysteem. Hij levert nauwkeurige luchtsnelheidsmetingen tot 500 km/u met behulp van het CAN-protocol.

Deze accessoires, met hun geavanceerde CAN-protocolondersteuning, zorgen voor nauwkeurige besturing, robuuste communicatie en efficiënt energiebeheer, waardoor de prestaties en betrouwbaarheid van landbouwdrones aanzienlijk worden verbeterd.

Conclusie

Hoewel zowel CAN als PWM hun plaats hebben in de besturing van dronemotoren, zet de integratie van beide protocollen in de XRotor Motor-serie van Hobbywing een nieuwe standaard voor betrouwbaarheid, precisie en geavanceerde functionaliteit. De robuuste, uiterst nauwkeurige besturing en uitgebreide dataverwerkingsmogelijkheden van het CAN-protocol, gecombineerd met de eenvoud en brede compatibiliteit van PWM, bieden een veelzijdige en betrouwbare oplossing. Deze aanpak met twee protocollen zorgt ervoor dat landbouwdrones met XRotor-motoren stabiele, efficiënte en nauwkeurige prestaties kunnen leveren en voldoen aan de strenge eisen van moderne landbouwtoepassingen.