W dziedzinie sterowania silnikami dronów, dwa popularne protokoły komunikacyjne to CAN (Controller Area Network) i PWM (Pulse Width Modulation). Każdy protokół ma swoje specyficzne cechy, zalety i ograniczenia. Zrozumienie tych różnic jest kluczowe dla wyboru odpowiedniego systemu do różnych zastosowań, szczególnie w wymagającym środowisku dronów rolniczych.

CAN (Controller Area Network)

MÓC to solidny cyfrowy protokół komunikacyjny zaprojektowany do niezawodnej i szybkiej transmisji danych. Został pierwotnie opracowany dla przemysłu motoryzacyjnego, ale od tego czasu został szeroko przyjęty w różnych dziedzinach, w tym w technologii dronów.

Zasady techniczne CAN:

• Komunikacja cyfrowa:Sieć CAN wykorzystuje technikę sygnalizacji różnicowej, która polega na wysyłaniu dwóch uzupełniających się sygnałów w celu redukcji szumów i zwiększenia niezawodności.
• Ramki danychDane przesyłane są w ramkach, które zawierają nie tylko dane użyteczne, ale także informacje adresowe, bity sterujące i bity detekcji błędów.
• Obsługa błędów:Sieć CAN ma wbudowane mechanizmy wykrywania i korygowania błędów, w tym cykliczne sprawdzanie nadmiarowości (CRC) i sloty potwierdzenia.
• Multi-Master:CAN obsługuje architekturę multi-master, co oznacza, że ​​dowolny węzeł może inicjować komunikację bez centralnego kontrolera.

Zalety CAN:

1. Komunikacja cyfrowa:CAN wykorzystuje sygnały cyfrowe do transmisji danych, co umożliwia precyzyjne i niezawodne sterowanie silnikiem. Ta cyfrowa natura zapewnia przejrzystość instrukcji i mniejszą podatność na błędy.

2. Wysoka odporność na zakłócenia:Sygnały cyfrowe CAN charakteryzują się wysoką odpornością na zakłócenia elektromagnetyczne (EMI), co jest szczególnie ważne w środowiskach o dużym poziomie szumu elektronicznego.

3. Wielofunkcyjna transmisja danych: Poza sterowaniem przepustnicą silnika, CAN może przesyłać szeroki zakres danych, w tym prędkość silnika, temperaturę, natężenie prądu i inne parametry operacyjne. Ta kompleksowa transmisja danych obsługuje zaawansowane monitorowanie i diagnostykę.

4. Sterowanie w pętli zamkniętej: CAN umożliwia sterowanie w pętli zamkniętej. Informacje zwrotne z silnika w czasie rzeczywistym pozwalają na dynamiczną regulację parametrów sterowania, zapewniając stabilną i wydajną pracę.

5. Wykrywanie i korygowanie błędów:Sieć CAN ma wbudowane mechanizmy wykrywania i korygowania błędów, które zwiększają niezawodność komunikacji, zmniejszając ryzyko uszkodzenia danych.

6. Zmniejszona złożoność okablowania:CAN umożliwia komunikację wielu urządzeń za pośrednictwem jednej magistrali, redukując złożoność i wagę okablowania, co jest zaletą w przypadku dronów.

PWM (modulacja szerokości impulsu)

PWM to prostszy, analogowy protokół komunikacyjny, w którym szerokość impulsu jest zmieniana w celu sterowania prędkością i kierunkiem obrotów silnika. Jest szeroko stosowany ze względu na prostotę implementacji.

Zasady techniczne PWM:

• Sterowanie analogowe:Modulacja PWM moduluje szerokość impulsów cyfrowych, symulując zmienne poziomy mocy silnika. Szerokość impulsu (współczynnik wypełnienia) określa prędkość silnika.
• Częstotliwość sygnału:Sygnały PWM zwykle działają przy stałej częstotliwości, a ich współczynnik wypełnienia jest dostosowywany w celu kontrolowania napięcia i prądu wyjściowego.
• Cykl pracy:Procent jednego okresu, w którym sygnał jest aktywny.Wyższy współczynnik wypełnienia oznacza większą moc wyjściową i większą prędkość silnika.

Zalety PWM:

1. Prostota:Technologia PWM jest stosunkowo prosta do wdrożenia i zrozumienia, co czyni ją ekonomicznym rozwiązaniem zaspokajającym podstawowe potrzeby sterowania silnikiem.

2. Niski kosztSprzęt wymagany do obsługi PWM jest na ogół tańszy w porównaniu z CAN, co czyni go atrakcyjną opcją dla zastosowań, w których liczy się budżet.

3. Szeroka kompatybilność:Większość sterowników silników obsługuje sygnały PWM, co zapewnia szeroką kompatybilność i łatwość integracji.

Wady PWM:

1. Podatność na zakłócenia:Jako sygnał analogowy, PWM jest bardziej podatny na zakłócenia elektromagnetyczne, co może prowadzić do degradacji sygnału i braku niezawodności sterowania silnikiem.

2. Ograniczona funkcjonalność:Technologia PWM steruje przede wszystkim prędkością i kierunkiem obrotów silnika, ale nie obsługuje przesyłania dodatkowych danych, takich jak stan silnika lub parametry operacyjne.

3. Sterowanie w pętli otwartej:Systemy PWM zwykle działają w konfiguracji pętli otwartej, bez sprzężenia zwrotnego w czasie rzeczywistym, co może skutkować mniej precyzyjną kontrolą i problemami ze stabilnością.

Dlaczego kładziemy nacisk na CAN?

W nowoczesnych zastosowaniach dronów, zwłaszcza w złożonych i wymagających środowiskach, takich jak rolnictwo, nacisk na CAN zamiast PWM wynika z kilku kluczowych czynników:

1. Wysoka precyzja i niezawodnośćCyfrowa natura magistrali CAN umożliwia precyzyjne sterowanie silnikiem, co ma kluczowe znaczenie w przypadku zadań wymagających stabilnej i dokładnej pracy.

2. Zwiększona stabilnośćNawet w scenariuszach z pojedynczym GPS bez korekt RTK (Real-Time Kinematic), CAN może utrzymać stabilny lot. Dzieje się tak, ponieważ systemy CAN mogą integrować dane z różnych czujników (takich jak IMU, barometry i magnetometry), aby dynamicznie regulować sterowanie silnikiem.

3. Kompleksowe przetwarzanie danych:Zdolność magistrali CAN do obsługi kompleksowej transmisji danych zapewnia lepszy monitoring i diagnostykę, co przekłada się na lepszą konserwację i wydajność operacyjną.

4. Wytrzymałość w trudnych warunkachDuża odporność na zakłócenia elektromagnetyczne sprawia, że ​​magistrala CAN jest preferowanym wyborem w zastosowaniach przemysłowych i rolniczych, gdzie zakłócenia są powszechne.

5. Skalowalność i elastycznośćMożliwość obsługi wielu urządzeń na tej samej magistrali CAN sprawia, że ​​jest ona skalowalna i elastyczna w przypadku złożonych systemów dronów wymagających wielu czujników i kontrolerów.

Seria silników Hobbywing XRotor: najlepsze rozwiązanie dla dronów rolniczych

Silnik Hobbywing XRotor Seria ilustruje zalety integracji protokołów CAN i PWM dla dronów rolniczych. Zaprojektowane specjalnie z myślą o zapewnieniu solidnych rozwiązań zasilania, silniki te wykorzystują protokoły komunikacyjne CAN i PWM, oferując niezrównaną niezawodność i wydajność.

Integracja podwójnego protokołu:

• CAN + kopia zapasowa PWMSilniki XRotor obsługują zarówno protokoły CAN, jak i PWM, co zapewnia, że ​​w przypadku awarii jednego protokołu, drugi może służyć jako zapasowy. To dwuprotokołowe podejście znacznie zwiększa niezawodność systemu sterowania silnikiem.

Zaawansowana komunikacja CAN:

• Ulepszona komunikacja danych:Kompleksowa integracja komunikacji CAN w serii XRotor zapewnia nowy poziom komunikacji danych.Umożliwia transmisję szczegółowych danych dotyczących silnika i ESC (elektronicznego regulatora prędkości), zapewniając precyzyjną kontrolę i monitorowanie.

• Cyfrowa kontrola przepustnicy:Dzięki cyfrowej przepustnicy z obsługą CAN, precyzja sterowania jest niezrównana. Pozwala to na płynną i precyzyjną regulację prędkości obrotowej i momentu obrotowego silnika, gwarantując stabilną pracę nawet w trudnych warunkach.

Dane w czasie rzeczywistym i zdalne aktualizacje:

• Informacje zwrotne w czasie rzeczywistym: Wszystkie istotne informacje, w tym dane dotyczące regulatora ESC i pracy silnika, są pobierane w czasie rzeczywistym. Ta ciągła pętla sprzężenia zwrotnego pomaga w utrzymaniu optymalnej wydajności i natychmiastowych korekt podczas lotu.

• Zdalne aktualizacje oprogramowania układowego ESC:Możliwość zdalnej aktualizacji oprogramowania układowego ESC za pośrednictwem magistrali CAN gwarantuje, że dron zawsze może zostać zaktualizowany o najnowsze funkcje i udoskonalenia, bez konieczności fizycznego dostępu do drona, co zwiększa wydajność operacyjną.

Kompleksowa integracja kontrolera lotu:

• Bezproblemowa integracjaSilniki XRotor są kompatybilne z wieloma popularnymi kontrolerami lotu, takimi jak APM, Microk, Boying, JIYI, Qifei i Jimu. Ta szeroka kompatybilność gwarantuje bezproblemową integrację serii XRotor z różnymi systemami dronów.

Akcesoria do dronów obsługujące protokół CAN

Oto kilka wysokiej jakości akcesoriów do dronów, które obsługują protokół CAN, zwiększając wydajność i niezawodność dronów rolniczych:

1. CUAV Nowy PIX CAN PMU:Ten niezwykle precyzyjny moduł zarządzania energią, wykrywający napięcie i prąd, został zaprojektowany dla bezzałogowych statków powietrznych (UAV), zapewniając dokładne zarządzanie energią i zwiększając ogólną wydajność operacji dronów.

2. CUAV Nowa płyta nośna CAN PDB:Ta płytka nośna jest kompatybilna z kontrolerami lotu Pixhawk, Pixhack i Px4, zapewniając niezawodną dystrybucję mocy i bezproblemową integrację z dronami RC.

3. HolyBro CAN Hub 2-12S Moduł rozszerzeń portu CAN zasilany:Moduł ten, opracowany dla różnych kontrolerów lotu, umożliwia rozbudowę portów CAN, ułatwiając podłączenie wielu urządzeń i zwiększając wydajność komunikacji.

4. CUAV Nowy NEO 3X GPS:Dzięki obsłudze protokołu Ublox M9N GNSS i DroneCAN ten moduł GPS zapewnia precyzyjne pozycjonowanie i niezawodną nawigację dla dronów.

5. Płyta nośna modułu zasilania CUAV CAN PDB i autopilot kontrolera lotu X7+ Pro Core Pixhawk:Ten kompleksowy pakiet obejmuje płytę rozdzielczą zasilania i wydajny kontroler lotu, zapewniając solidną kontrolę i zarządzanie energią w zaawansowanych zastosowaniach dronów.

6. CUAV Can PMU:Cyfrowy, wysoce precyzyjny moduł pomiaru zużycia energii przeznaczony do zarządzania energią bezzałogowych statków powietrznych (UAV), zapewniający dokładny monitoring i efektywne wykorzystanie energii.

7. Kontroler lotu CUAV Pixhawk Drone FPV X7+ Pro NEO 3 Pro z modułem zasilania GPS i CAN PMU:Ten pakiet zawiera kontroler lotu, moduł GPS i jednostkę zarządzania energią, zapewniając kompletne rozwiązanie do sterowania dronem i nawigacji.

8. Moduł JIYI CAN HUB dla kontrolera lotu K++ V2:Obsługując wejście zasilania 6-14S i wyjście 12 V, ten moduł koncentratora CAN jest przeznaczony do dronów rolniczych. Zapewnia niezawodną dystrybucję zasilania i ulepszoną komunikację.

9. Czujnik prędkości lotu CUAV MS5525 SKYE:Ten czujnik charakteryzuje się deszczoodporną konstrukcją, inteligentnym systemem usuwania lodu i podwójnym systemem kontroli temperatury. Zapewnia dokładny pomiar prędkości lotu do 500 km/h za pomocą protokołu CAN.

Akcesoria te, dzięki obsłudze zaawansowanego protokołu CAN, zapewniają precyzyjną kontrolę, niezawodną komunikację i efektywne zarządzanie energią, znacznie zwiększając wydajność i niezawodność dronów rolniczych.

Wniosek

Chociaż zarówno CAN, jak i PWM mają swoje miejsce w sterowaniu silnikami dronów, integracja obu protokołów w serii silników XRotor firmy Hobbywing wyznacza nowy standard niezawodności, precyzji i zaawansowanej funkcjonalności. Solidne, precyzyjne sterowanie protokołem CAN i kompleksowe możliwości przetwarzania danych, w połączeniu z prostotą i szeroką kompatybilnością PWM, zapewniają wszechstronne i niezawodne rozwiązanie. To dwuprotokołowe podejście gwarantuje, że drony rolnicze wyposażone w silniki XRotor osiągają stabilną, wydajną i precyzyjną pracę, spełniając rygorystyczne wymagania nowoczesnych zastosowań rolniczych.