دليل اختيار مستشعر ضغط الطائرات بدون طيار لارتفاع الطائرة بدون طيار وسرعة الطيران والتحكم في الطيران

على ارتفاع 5000 قدم، يُترجم الخطأ الجوي بمقدار 10 hPa إلى حوالي 84 مترًا من خطأ الارتفاع. بالنسبة لمهام الطائرات بدون طيار ذات الأجنحة الثابتة التي تحلق على التضاريس، فإن هذا الهامش هو الفرق بين التمريرة الواضحة والتحطم المتحكم فيه. أجهزة استشعار الضغط في الطائرات بدون طيار هي الأدوات التي تخبر وحدة التحكم في الطيران بمكان وجود الطائرة في الغلاف الجوي، ويجب أن يعتمد اختيار الجهاز المناسب على مواصفات قابلة للقياس، وليس على تسويق أوراق البيانات.

ما الذي تقيسه أجهزة استشعار ضغط الطائرات بدون طيار فعليًا؟

توفر مستشعرات ضغط الطائرات بدون طيار ثلاثة قياسات أساسية: الارتفاع الجوي، والسرعة الجوية، والسرعة العمودية. يتطلب كل قياس تكوينًا مختلفًا للمستشعر، كما أن فصل هذه الوظائف في وقت مبكر من عملية التصميم يوفر أشهرًا من أعمال التكامل.

يأتي الارتفاع البارومتري من مستشعر الضغط المطلق. تقوم وحدة التحكم في الطيران بتحويل ضغط المنفذ الثابت إلى الارتفاع باستخدام نموذج جوي قياسي. يغطي المستشعر المطلق بنطاق كامل يبلغ 110 كيلو باسكال مستوى سطح البحر إلى حوالي 10000 متر، وهو ما يكفي لمعظم عمليات الطائرات بدون طيار التجارية.

تستخدم السرعة الجوية مستشعر الضغط التفاضلي. يولد أنبوب البيتوت ضغطًا منخفضًا من الحركة الأمامية، ويقوم المستشعر بقراءة فجوة الضغط بين المنفذ الثابت وأنبوب البيتوت. ويتناسب ضغط الدلتا الناتج مع مربع السرعة الجوية. بالنسبة للطائرات بدون طيار التي تقل سرعتها عن 10 م/ث، يعد مستشعر الضغط الصغير بنطاق كامل أقل من 1 كيلو باسكال ضروريًا لأن ضغط دلتا عند تلك السرعات لا يتجاوز بضع مئات من الباسكال.

عادةً ما يتم اشتقاق السرعة العمودية من خلال التمييز بين إشارة الارتفاع. تجمع بعض وحدات التحكم في الطيران بين مستشعر الضغط ووحدة قياس القصور الذاتي لقمع الضوضاء، لكن يظل مستشعر الضغط هو مصدر البيانات الأساسي.

يعد الكشف عن التأثير الأرضي حالة استخدام أخرى. عندما تقترب الطائرة بدون طيار من سطح الهبوط، يتغير شكل الضغط الموجود أسفل غسل الدوار. يوفر المستشعر التفاضلي الذي يتراوح نطاقه من 0 إلى 0.5 كيلو باسكال ووقت الاستجابة السريع البيانات اللازمة لخوارزمية لمس سلسة.

جهاز استشعار الضغط MCP-H21 للطائرات بدون طيار الأوصاف سلسلة MCP-H21 عبارة عن حزمة صغيرة الحجم (SOP) ذات منافذ مزدوجة، والتي تدمج تضخيم الإشارة، وعدم الخطية، وتعويض درجة الحرارة ل... عرض المنتج →

خمس مواصفات لمستشعر الضغط الصغير مهمة لتصميم الطائرات بدون طيار

تحدد خمس مواصفات ما إذا كان مستشعر الضغط يعمل بالفعل مع الطائرة بدون طيار: نطاق القياس، والدقة، وتنسيق الإخراج، والحزمة، والاستقرار الحراري. قم بتأمين هذه القيم الخمس قبل البدء في تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

1. نطاق القياس - بالنسبة للارتفاع، يجب أن يغطي النطاق المطلق 30 إلى 110 كيلو باسكال. بالنسبة للسرعة الجوية، يجب تحديد حجم النطاق التفاضلي بحيث يستخدم غلاف الرحلة المتوقع 50 إلى 70 بالمائة من النطاق الكامل.
2. الدقة - تعتبر مواصفات الإخراج ذات النطاق الكامل بنسبة 0.2 بالمائة كافية لتثبيت الارتفاع، ولكن خطأ الإزاحة يهم أكثر من الخطية. يؤدي إزاحة الخدمة الثابتة الساتلية بنسبة 0.1 بالمائة عند المرجع الأساسي إلى ظهور عدة أمتار من خطأ الارتفاع الواضح.
3. تنسيق الإخراج - يعمل نظام I2C الرقمي على تبسيط الأسلاك وإزالة خوارزمية التعويض من وحدة التحكم في الطيران. يظل الإخراج التناظري مفيدًا للوحات الطيار الآلي المخصصة ذات ADC عالي الدقة وواجهة أمامية تناظرية نظيفة.
4. الحزمة - يعتبر التغليف المثبت على السطح (SOP) أمرًا إلزاميًا لوحدات التحكم في طيران الإنتاج. تعمل حزم DIP أو SIP على اختبار الفوق ولكن نادرًا ما يتم استخدامها في تجميع الطائرات بدون طيار بكميات كبيرة.
5. الاستقرار الحراري - إن التعويض الحراري للمصنع عند نقاط درجة حرارة متعددة هو ما يحافظ على ثبات الدقة عبر غلاف التشغيل.

ال دقة استشعار الضغط التفاضلي تعد عائلة MemsTech MCPh20 وMCPh21 مناسبة بشكل مباشر لقياس السرعة الجوية والتأثير الأرضي في المنصات متعددة المروحيات والأجنحة الثابتة.

DPT-R8 مستشعر الضغط الصغير مقدمة موضوع هذا المستند هو الخصائص الوظيفية لجهاز إرسال الضغط التفاضلي استنادًا إلى مستشعرات الضغط من سلسلة Honeywell ABP... عرض المنتج →

الإخراج الرقمي مقابل التناظري: اختيار الواجهة لجهاز التحكم في الطيران الخاص بك

أصبح إخراج I2C الرقمي الآن هو الإعداد الافتراضي لأجهزة استشعار ضغط الطائرات بدون طيار لأنه ينقل عبء عمل المعايرة عن وحدة التحكم في الطيران. لا يزال الإخراج التناظري مهمًا لتصميمات الطيار الآلي المخصصة التي تتطلب بيانات استشعار أولية.

توفر مستشعرات I2C الرقمية بيانات الضغط ودرجة الحرارة المُعايرة مباشرةً، مما يقلل من حمل المعالج ويلغي الحاجة إلى واجهة أمامية تناظرية دقيقة. تقرأ وحدة التحكم في الطيران القيم المعوضة دون إجراء عمليات حسابية للمعايرة. هذا هو أبسط مسار للحصول على بيانات موثوقة للارتفاع والسرعة الجوية في مجموعة طائرات بدون طيار مدمجة.

تقوم أجهزة الاستشعار التناظرية بإخراج جهد يتناسب خطيًا مع الضغط. إذا كان الطيار الآلي يحتوي بالفعل على محول ADC 16 بت مع جهد مرجعي ثابت، فيمكن أن يوفر المستشعر التناظري زمن وصول أقل. ومع ذلك، فإن تحويل ضوضاء ESC من محركات المحركات ذات التيار العالي يمكن أن يفسد قراءات الضغط التناظري، خاصة في التكوينات متعددة الدوارات التي تحتوي على أربعة أو أكثر من ESCs. الكمون هو تمييز آخر. عادةً ما تبلغ أجهزة استشعار I2C الرقمية 1 كيلو هرتز، وهي سرعة كافية لمعظم وحدات التحكم في الطيران. تتمتع المستشعرات التناظرية بزمن استجابة للبروتوكول صفر لأن القيمة تظهر فورًا على طرف الإخراج.

• I2C الرقمية - ناقل بسلكين، تعويض درجة حرارة مدمج، حساسية EMI أقل، أسلاك أبسط في أكوام مدمجة.
• الجهد التناظري - دبوس إخراج واحد، يتطلب ADC خارجيًا، وتحكمًا كاملاً في منحنى المعايرة، وتكلفة أقل للمكونات للتصميمات البسيطة.

الانجراف في درجة الحرارة: السبب الخفي لخطأ الارتفاع

إن انحراف درجة الحرارة، وليس قالب المستشعر نفسه، هو السبب الرئيسي لخطأ الارتفاع الجوي في أنظمة الطائرات بدون طيار. تنخفض درجة حرارة الهواء بحوالي 6.5 درجة مئوية لكل 1000 متر من الصعود، وتتغير إزاحة نقطة الصفر للمستشعر مع تغير درجة حرارة العبوة.

وبدون تعويض، يمكن للتأرجح بمقدار 10 درجات مئوية أن يغير الإزاحة بما يكفي لإنتاج عشرات الأمتار من خطأ الارتفاع الواضح. تعمل معايرة المصنع على حل هذه المشكلة عن طريق إجراء تعويض كامل لنقطة الصفر عند نقاط درجة الحرارة الباردة والساخنة، ثم التحقق من الاستقرار على مدار فترة نقع طويلة.

تطبق MemsTech هذه العملية على كل منتج قبل الشحن، ولهذا السبب تنطبق مواصفات FSS بنسبة 0.2 بالمائة في ظروف الطيران الحقيقية وليس فقط على الورق.

عوامل التعبئة والتغليف والتكامل وسلسلة التوريد لإنتاج الطائرات بدون طيار

تعد التعبئة والتغليف المثبتة على السطح العامل الحاسم لتصنيع الطائرات بدون طيار بكميات كبيرة. تدعم حزمة SOP الالتقاط والوضع التلقائي، وتقلل من مساحة اللوحة، وتزيل خطوة اللحام من خلال الفتحة التي تؤدي إلى إبطاء عملية تجميع DIP.

بالنسبة لأحجام الإنتاج التي تزيد عن 10000 وحدة، يؤثر اختيار التغليف بشكل مباشر على إنتاجية التجميع والتكلفة. تظل حزم DIP وSIP مفيدة للنماذج الأولية، ولكنها تضيف وقت الدورة والعمل اليدوي إلى خط الإنتاج. يتكامل المستشعر المصمم للتركيب على السطح، مثل سلسلة MCPV5xxx، بسلاسة مع ملفات تعريف اللحام بإعادة التدفق الحديثة.

عند تحديد مصادر أجهزة الاستشعار للإنتاج، فإن القدرات الداخلية للمورد مهمة بقدر أهمية ورقة البيانات. تقوم شركة MemsTech بإجراء عمليات التعبئة والتغليف وربط الأسلاك واللحام وتعويض درجة الحرارة والمعايرة واختبار الانجراف داخليًا عبر منشأة موحدة تبلغ مساحتها 2000 متر مربع. وهذا يعني أن اتساق الدفعة إلى الدفعة لا يعتمد على مقاول من الباطن خارجي.

ال practical implication is simple: a manufacturing-focused supplier produces more consistent UAV sensors than a trading company that sources from multiple foundries. For a detailed technical breakdown, refer to this دليل شامل لتكنولوجيا استشعار الضغط MEMS .

جهاز استشعار الضغط MCP5700DP للأغراض الصناعية ال MCP5XXXDP series has an integrated silicon pressure sensor Signal conditioning, temperature compensation, and calibration عرض المنتج →