No domínio do controle de motores de drones, dois protocolos de comunicação predominantes são CAN (Controller Area Network) e PWM (Pulse Width Modulation). Cada protocolo possui características, vantagens e limitações distintas. Compreender estas diferenças é crucial para selecionar o sistema apropriado para diversas aplicações, particularmente no exigente ambiente dos drones agrícolas.

CAN (Rede de Área do Controlador)

CAN é um protocolo de comunicação digital robusto projetado para transmissão de dados confiável e de alta velocidade. Foi inicialmente desenvolvido para a indústria automotiva, mas desde então tem sido amplamente adotado em vários campos, incluindo a tecnologia de drones.

Princípios Técnicos do CAN:

• Comunicação Digital: CAN utiliza uma técnica de sinalização diferencial, que envolve o envio de dois sinais complementares para reduzir o ruído e melhorar a confiabilidade.
• Quadros de dados: Os dados são transmitidos em quadros, que incluem não apenas a carga útil dos dados, mas também informações de endereçamento, bits de controle e bits de detecção de erros.
• Tratamento de erros: CAN possui mecanismos integrados para detecção e correção de erros, incluindo verificações de redundância cíclica (CRC) e slots de confirmação.
• Multi-Master: CAN suporta uma arquitetura multi-master, o que significa que qualquer nó pode iniciar a comunicação sem um controlador central.

Vantagens do CAN:

1. Comunicação Digital: CAN utiliza sinais digitais para transmissão de dados, o que permite um controle preciso e confiável do motor. Esta natureza digital garante que as instruções sejam claras e menos propensas a erros.

2. Alta resistência a interferências: Os sinais digitais do CAN são altamente resistentes à interferência eletromagnética (EMI), que é crítica em ambientes com ruído eletrônico significativo.

3. Transmissão multifuncional de dados: Além de apenas controlar a aceleração do motor, o CAN pode transmitir uma ampla gama de dados, incluindo velocidade do motor, temperatura, corrente e outros parâmetros operacionais. Esta transmissão de dados abrangente suporta monitoramento e diagnóstico avançados.

4. Controle de malha fechada: CAN habilita sistemas de controle de malha fechada. O feedback em tempo real do motor pode ser usado para ajustar os parâmetros de controle de forma dinâmica, garantindo uma operação estável e eficiente.

5. Detecção e correção de erros: O CAN possui mecanismos integrados de detecção e correção de erros, que aumentam a confiabilidade da comunicação, reduzindo as chances de corrupção de dados.

6. Complexidade de fiação reduzida: CAN permite que vários dispositivos se comuniquem em um único barramento, reduzindo a complexidade e o peso da fiação, o que é vantajoso em aplicações de drones.

PWM (modulação por largura de pulso)

PWM é um protocolo de comunicação mais simples, baseado em analógico, onde a largura de um pulso é variada para controlar a velocidade e a direção do motor. É amplamente utilizado devido à sua implementação simples.

Princípios Técnicos do PWM:

• Controle Analógico: PWM modula a largura dos pulsos digitais para simular níveis variados de potência para o motor. A largura do pulso (ciclo de trabalho) determina a velocidade do motor.
• Frequência do sinal: Os sinais PWM normalmente operam em uma frequência fixa, com o ciclo de trabalho ajustado para controlar a tensão e a corrente de saída.
• Duty Cycle: A porcentagem de um período em que o sinal está ativo. Um ciclo de trabalho mais alto corresponde a maior potência e velocidade mais rápida do motor.

Vantagens do PWM:

1. Simplicidade: O PWM é relativamente simples de implementar e entender, tornando-o uma solução econômica para necessidades básicas de controle de motores.

2. Baixo Custo: O hardware necessário para PWM é geralmente mais barato em comparação com CAN, tornando-o uma opção atraente para aplicações com orçamento limitado.

3. Ampla compatibilidade: A maioria dos controladores de motor suporta sinais PWM, garantindo ampla compatibilidade e facilidade de integração.

Desvantagens do PWM:

1. Suscetibilidade a interferências: Como um sinal analógico, o PWM é mais suscetível a interferências eletromagnéticas, o que pode levar à degradação do sinal e ao controle do motor não confiável.

2. Funcionalidade limitada: O PWM controla principalmente a velocidade e a direção do motor, mas não oferece suporte à transmissão de dados adicionais, como status do motor ou parâmetros operacionais.

3. Controle de malha aberta: Os sistemas PWM normalmente operam em uma configuração de malha aberta, sem feedback em tempo real, o que pode resultar em controle menos preciso e problemas de estabilidade.

Por que enfatizar PODE?

Em aplicações modernas de drones, especialmente em ambientes complexos e exigentes como a agricultura, a ênfase no CAN em vez do PWM se deve a vários fatores críticos:

1. Alta precisão e confiabilidade: A natureza digital do CAN permite controle de motor de alta precisão, crucial para tarefas que exigem desempenho estável e preciso.

2. Estabilidade aprimorada: Mesmo em cenários de GPS único sem correções RTK (Real-Time Kinematic), o CAN pode manter um vôo estável. Isso ocorre porque os sistemas CAN podem integrar dados de vários sensores (como IMU, barômetros e magnetômetros) para ajustar dinamicamente o controle do motor.

3. Tratamento abrangente de dados: A capacidade do CAN de lidar com transmissão abrangente de dados garante melhor monitoramento e diagnóstico, levando a melhor manutenção e eficiência operacional.

4. Robustez em ambientes adversos: A forte resistência à EMI torna o CAN a escolha preferida em ambientes industriais e agrícolas onde a interferência é predominante.

5. Escalabilidade e flexibilidade: A capacidade do CAN de suportar vários dispositivos no mesmo barramento o torna escalável e flexível para sistemas complexos de drones que exigem vários sensores e controladores.

Hobbywing XRotor Motor Series: a solução definitiva para drones agrícolas

A série

Hobbywing XRotor Motor exemplifica as vantagens da integração dos protocolos CAN e PWM para drones agrícolas. Projetados especificamente para fornecer soluções de energia robustas, esses motores incorporam protocolos de comunicação CAN e PWM, oferecendo confiabilidade e desempenho incomparáveis.

Integração de protocolo duplo:

• CAN + PWM Backup: Os motores XRotor suportam os protocolos CAN e PWM, garantindo que se um protocolo falhar, o outro pode servir como backup. Esta abordagem de protocolo duplo aumenta significativamente a confiabilidade do sistema de controle do motor.

Comunicação CAN avançada:

• Comunicação de dados aprimorada: A integração abrangente da comunicação CAN na série XRotor traz um novo nível de experiência em comunicação de dados. Permite a transmissão de dados detalhados do motor e do ESC (Controlador Eletrônico de Velocidade), garantindo controle e monitoramento precisos.

• Controle de aceleração digital: Com acelerador digital habilitado para CAN, a precisão do controle é incomparável. Isto permite ajustes suaves e precisos da velocidade e do torque do motor, garantindo um desempenho de voo estável mesmo em condições desafiadoras.

Dados em tempo real e atualizações remotas:

• Feedback em Tempo Real: Todas as informações vitais, incluindo ESC e dados de funcionamento do motor, são recuperadas em tempo real. Este ciclo de feedback contínuo ajuda a manter o desempenho ideal e ajustes imediatos durante o voo.

• Atualizações remotas de firmware ESC: A capacidade de atualizar remotamente o firmware ESC via CAN garante que o drone possa sempre ser atualizado com os recursos e melhorias mais recentes sem a necessidade de acesso físico ao drone, aumentando assim a eficiência operacional.

Integração abrangente do controlador de voo:

• Integração perfeita: Os motores XRotor são compatíveis com vários controladores de vôo convencionais, como APM, Microk, Boying, JIYI, Qifei e Jimu. Esta ampla compatibilidade garante que a série XRotor possa ser perfeitamente integrada em diversos sistemas de drones.

 

Acessórios para drones compatíveis com protocolo CAN

Aqui estão alguns acessórios de drones de alta qualidade que suportam o protocolo CAN, melhorando o desempenho e a confiabilidade dos drones agrícolas:

1. CUAV Novo PIX CAN PMU: Este módulo de unidade de gerenciamento de energia de detecção de tensão e corrente de alta precisão foi projetado para UAVs, fornecendo gerenciamento de energia preciso e melhorando a eficiência geral das operações de drones .

2. CUAV New CAN PDB Carrier Board: Esta placa transportadora é compatível com controladores de vôo Pixhawk, Pixhack e Px4, oferecendo distribuição de energia confiável e integração perfeita para helicópteros drones RC.

3. Módulo de expansão de porta CAN alimentado por hub 2-12S HolyBro CAN: Desenvolvido para diversos controladores de vôo, este módulo permite a expansão de portas CAN, facilitando a conexão de vários dispositivos e melhorando a eficiência da comunicação.

4. CUAV Novo NEO 3X GPS: Apresentando o protocolo Ublox M9N GNSS e DroneCAN, este módulo GPS fornece posicionamento preciso e navegação confiável para drones.

5. CUAV CAN PDB Power Module Carrier Board e X7+ Pro Core Pixhawk Flight Controller Piloto automático: Este pacote abrangente inclui uma placa de distribuição de energia e um controlador de vôo de alto desempenho, garantindo controle robusto e gerenciamento de energia para aplicações avançadas de drones.

6. CUAV Can PMU: Um módulo digital de detecção de energia de alta precisão projetado para gerenciamento de energia de UAV, garantindo monitoramento preciso e uso eficiente de energia.

7. CUAV Pixhawk Drone FPV X7+ Pro Flight Controller NEO 3 Pro GPS e CAN PMU Power Module Combo: Este pacote combinado inclui um controlador de vôo, módulo GPS e unidade de gerenciamento de energia, fornecendo uma solução completa para controle e navegação de drones.

8. Módulo JIYI CAN HUB para controlador de vôo K++ V2: Suporta entrada de energia de 6-14S e saída de 12V, este módulo de hub CAN foi projetado para drones agrícolas, oferecendo distribuição de energia confiável e comunicação aprimorada.

9. Sensor de velocidade no ar CUAV MS5525 SKYE: Este sensor possui uma estrutura à prova de chuva, degelo inteligente e sistema duplo de controle de temperatura, fornecendo medições precisas de velocidade no ar de até 500 km/h usando o CAN protocolo.

Esses acessórios, com suporte avançado ao protocolo CAN, garantem controle preciso, comunicação robusta e gerenciamento eficiente de energia, melhorando significativamente o desempenho e a confiabilidade dos drones agrícolas.

 

Conclusão

Embora CAN e PWM tenham seu lugar no controle de motores de drones, a integração de ambos os protocolos na série XRotor Motor da Hobbywing estabelece um novo padrão de confiabilidade, precisão e funcionalidade avançada. O controle robusto e de alta precisão do protocolo CAN e os recursos abrangentes de manipulação de dados, combinados com a simplicidade e ampla compatibilidade do PWM, fornecem uma solução versátil e confiável. Esta abordagem de protocolo duplo garante que os drones agrícolas equipados com motores XRotor possam atingir um desempenho estável, eficiente e preciso, atendendo às rigorosas demandas das aplicações agrícolas modernas.