Differences Between CAN and PWM in Drone Motor Control Protocols

無人機馬達控制協定中 CAN 和 PWM 的區別

在無人機馬達控制領域，兩種流行的通訊協定是 CAN（控制器區域網路）和 PWM（脈衝寬度調變）。 每個協議都有獨特的特徵、優點和限制。 了解這些差異對於為各種應用選擇合適的系統至關重要，特別是在農業無人機的嚴苛環境中。

CAN（控制器區域網路）

CAN 是一種強大的數位通訊協議，專為可靠、高速資料傳輸而設計。 它最初是為汽車行業開發的，但後來被廣泛應用於各個領域，包括無人機技術。

CAN技術原理：

  • 數位通訊：CAN 使用差分訊號技術，該技術涉及發送兩個互補訊號以減少雜訊並提高可靠性。
  • 資料幀：資料以幀的形式傳輸，幀中不僅包括資料有效負載，還包括尋址資訊、控制位和錯誤檢測位。
  • 錯誤處理：CAN 具有內建的錯誤偵測和修正機制，包括循環冗餘校驗 (CRC) 和確認時隙。
  • 多主站：CAN 支援多主站架構，這表示任何節點都可以在沒有中央控制器的情況下發起通訊。

CAN 的優點：

  1. 數位通訊：CAN使用數位訊號進行資料傳輸，因此可以精確可靠地控制馬達。 這種數位特性確保了說明清晰且不易出錯。

  2. 高抗干擾性：CAN 的數位訊號具有很強的抗電磁幹擾 (EMI) 能力，這在電子雜訊較大的環境中至關重要。

  3. 多功能數據傳輸：除了控制馬達油門之外，CAN 還可以傳輸廣泛的數據，包括馬達速度、溫度、電流和其他運行參數。 這種全面的數據傳輸支援進階監控和診斷。

  4. 閉環控制：CAN 支援閉環控制系統。 可利用馬達即時回饋動態調整控制參數，確保運轉穩定高效。

  5. 錯誤偵測與修正：CAN 具有內建的錯誤偵測和修正機制，可增強通訊的可靠性，減少資料損壞的機會。

  6. 降低佈線複雜性：CAN允許多個設備透過單一總線進行通信，降低了佈線的複雜性和重量，這在無人機應用中是有利的。

PWM（脈衝寬度調變）

PWM 是一種更簡單、基於模擬的通訊協議，透過改變脈衝寬度來控制馬達的速度和方向。 由於其簡單的實作而被廣泛使用。

PWM技術原理：

  • 類比控制：PWM 調變數位脈衝的寬度以模擬馬達的不同功率等級。 脈衝寬度（佔空比）決定馬達的速度。
  • 訊號頻率：PWM 訊號通常以固定頻率運行，調整佔空比以控制輸出電壓和電流。
  • 佔空比：訊號有效的一個週期的百分比。 較高的佔空比對應於較高的功率輸出和更快的馬達速度。

PWM 的優點：

  1. 簡單性：PWM 的實施和理解相對簡單，使其成為滿足基本馬達控制需求的經濟高效的解決方案。

  2. 低成本：與 CAN 相比，PWM 所需的硬體通常更便宜，這使其成為注重預算的應用的有吸引力的選擇。

  3. 廣泛相容性：大多數馬達控制器支援 PWM 訊號，確保廣泛相容性且易於整合。

PWM 的缺點：

  1. 易受干擾：作為類比訊號，PWM 更容易受到電磁幹擾，這可能導致訊號衰減和馬達控制不可靠。

  2. 功能有限：PWM 主要控制馬達的速度和方向，但不支援傳輸馬達狀態或運轉參數等附加資料。

  3. 開環控制：PWM 系統通常在開環配置下運行，缺乏即時回饋，這可能會導致控制精度較低和穩定性問題。

為什麼要強調CAN?

在現代無人機應用中，尤其是在農業等複雜且苛刻的環境中，對 CAN 的重視超過 PWM 是由於以下幾個關鍵因素：

  1. 高精度和可靠性：CAN 的數位特性可實現高精度馬達控制，這對於需要穩定和準確性能的任務至關重要。

  2. 增強穩定性：即使在沒有RTK（即時運動學）校正的單一GPS場景下，CAN也能保持穩定飛行。 這是因為 CAN 系統可以整合來自各種感測器（例如 IMU、氣壓計和磁力計）的數據來動態調整馬達控制。

  3. 全面的資料處理：CAN 處理全面資料傳輸的能力可確保更好的監控和診斷，從而提高維護和營運效率。

  4. 惡劣環境下的穩健性：強大的抗 EMI 能力使 CAN 成為幹擾普遍的工業和農業環境中的首選。

  5. 可擴展性和靈活性：CAN 在同一總線上支援多個設備的能力使其具有可擴展性和靈活性，適用於需要大量感測器和控制器的複雜無人機系統。

好盈 XRotor 馬達系列：農業無人機的終極解決方案

好盈XRotor馬達系列體現了農業無人機整合CAN和PWM協議的優勢。 這些馬達專為提供強大的電源解決方案而設計，結合了 CAN 和 PWM 通訊協議，提供無與倫比的可靠性和性能。

雙協定整合：

  • CAN + PWM 備份：XRotor 馬達支援 CAN 和 PWM 協議，確保如果一種協議失敗，另一種協議可以作為備份。 這種雙協定方法顯著提高了馬達控制系統的可靠性。

高階 CAN 通訊：

  • 增強的資料通訊：XRotor系列全面整合CAN通信，帶來全新水準的資料通訊體驗。 它能夠傳輸詳細的馬達和ESC（電子速度控制器）數據，確保精確的控制和監控。

  • 數位油門控制：具有CAN功能的數位油門，控制精度無與倫比。 這樣可以平穩、準確地調節馬達速度和扭矩，即使在充滿挑戰的條件下也能確保穩定的飛行性能。

即時資料與遠端升級：

  • 即時回饋：即時檢索所有重要信息，包括 ESC 和馬達工作數據。 這種持續的回饋循環有助於在飛行過程中保持最佳性能和即時調整。

  • 遠端電調固件升級：透過 CAN 遠端升級電調固件的能力確保無人機始終可以更新為最新功能和改進，而無需物理存取無人機，從而提高操作效率。

全面的飛控整合：

  • 無縫整合：XRotor馬達相容於APM、Microk、Boying、JIYI、Qifei、Jimu等多種主流飛控。 這種廣泛的兼容性確保 XRotor 系列可以無縫整合到不同的無人機系統中。

 

支援 CAN 協定的無人機配件

以下是一些支援 CAN 協定的高品質無人機配件，可增強農用無人機的性能和可靠性：

  1. CUAV新款PIX CAN PMU：這款高精度電壓和電流偵測電源管理單元模組專為無人機設計，提供精確的電源管理，提升無人機操作的整體效率。

  2. CUAV新型CAN PDB載板：此載板相容於Pixhawk、Pixhack和Px4飛行控制器，為遙控無人機直升機提供可靠的配電和無縫集成。

  3. HolyBro CAN Hub 2-12S供電CAN口擴充模組：此模組專為各類飛控開發，可擴充CAN口，方便多設備連接提升溝通效率。

  4. CUAV 新款 NEO 3X GPS：此 GPS 模組採用 Ublox M9N GNSS 和 DroneCAN 協議，為無人機提供精確定位和可靠導航。

  5. CUAV CAN PDB電源模組載板和X7+ Pro Core Pixhawk飛控飛控：這套綜合套件包括配電板和高性能飛控，確保穩健控制以及先進無人機應用的電源管理。

  6. CUAV Can PMU：專為無人機電源管理而設計的數位高精度電源偵測模組，確保準確監控和高效電源使用。

  7. CUAV Pixhawk Drone FPV X7+ Pro 飛行控制器 NEO 3 Pro GPS 和 CAN PMU 電源模組組合：此組合包包含飛行控制器、GPS 模組和電源管理單元，為無人機控制和導航提供完整的解決方案。

  8. 集翼K++ V2飛控CAN HUB模組：支援6-14S電源輸入和12V輸出，該CAN Hub模組專為農業無人機設計，提供可靠的配電和加強溝通。

  9. CUAV MS5525 SKYE Airspeed Sensor: This sensor features a rainproof structure, intelligence deicing, and dual temperature control system, providing accurate airspeed measurements up to 500 km/h using the CAN協定.

這些配件憑藉先進的 CAN 協議支持，可確保精確控制、穩健通訊和高效電源管理，顯著提高農用無人機的性能和可靠性。

 

結論

雖然 CAN 和 PWM 在無人機馬達控制中都佔有一席之地，但好盈 XRotor 馬達系列中這兩種協定的集成為可靠性、精度和先進功能樹立了新標準。 CAN 協定強大、高精度的控制和全面的資料處理能力，與 PWM 的簡單性和廣泛的相容性相結合，提供了多功能且可靠的解決方案。 這種雙協議方法確保配備XRotor馬達的農業無人機能夠實現穩定、高效、精確的性能，滿足現代農業應用的嚴格要求。

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