Especificação do Conjunto Eletrônico

Recursos

Um drone avançado utiliza normalmente os seguintes recursos e tecnologias:

• Módulo de Controle dos Motores - o mais autônomo possível, independente do piloto;
• Sistema GPS para saber a própria localização;
• Módulo "Sonar" para facilitar a aterissagem;
• Comunicação com SmartPhone ou outro controle remoto, utilizado como Console de pilotagem;
• Agoritmo de deslocamento autônomo com percurso pré programado;

Um diagrama em blocos da eletrônica é apresentado na figura 1:

CPU

A CPU tem a função de controle integral do Drone, incluindo a navegação e comunicação com o Console de Controle. Ela necessita de alta capacidade de processamento e armazenamento de informações.

Acelerômetro (inclinômetro)

O Módulo Acelerômetro permite a medição da inclinação do Drone. A medição da inclinação é necessária para a navegação. Manobras "para frente", "para trás", "para esquerda" e "para direita" são baseadas na inclinação do Drone. Manter o Drone planando é um dos principais desafios do projeto e para isto a medição precisa da inclinação é muito importante.

Giroscópio

O Módulo giroscópio permite a medição da velocidade angular do Drone nos 3 eixos, X, Y e Z. Esta medição é importante para manter o Drone estável e numa posição desejada. O Giroscópio mais o acelerômetro são os sensores que permitirão a navegação inercial do Drone. Navegação inercial é quando o Drone está voando sem estar conectado mecanicamente a nada. As únicas referências que o Drone recebe são a direção da força da gravidade (acelerômetro) e as coordenadas GPS.

Controle do Motor

O Módulo de Motor deverá controlar os 4 (quadricóptero) ou 6 (hexacóptero) motores simultaneamente para garantir a navegação do Drone. Este módulo recebe a informação do acelerômetro e do giroscópio e controla os pares motor-hélice, gerando as forças necessárias para manter o Drone estável. Este módulo também é responsável pelas outras ações do Drone que são:planar, deslocar-se a esquerda, a direita, a frente e a ré, subir, descer e pousar.

GPS

Via sinal GPS, este módulo informa à CPU a localização exata do Drone, além da orientação norte-sul.

GSM-3G

Este Módulo é responsável pela comunicação com o Console de Controle, permitindo a transferência de dados como mudanças de programação e transmissão de imagens. Ele utiliza as estações 3G da telefonia móvel.

Wi-Fi

A utilização de 3G e Wi-Fi parece reduntante mas a disponibilidade de 3G depende dos serviços de telefonia móvel. Assim, para a pilotagem próxima do Drone, para pouso e decolagem, por exemplo, o uso do 3G não é viável. Sabemos que a conexão 3G pode ser instável e se acontecer durante uma operação de pouso ou decolagem, vai inviabilizar a pilotagem. Por outro lado, a conexão Wi-Fi direta entre o smartphone e o Drone é bem mais estável e ficará dedicada a operação de pilotagem.

Sonar

Para a operação de pouso autônomo do Drone um sinal de sonar via ultrasom é necessário. O pouso autônomo é uma operação sem supervisão do Console de Controle. O Sonar medirá a distância ao solo, informando à CPU que controlará a velocidade de descida do Drone.

ESC

Os 4 Módulos ESC (Electronic Speed Control) são os circuitos driver dos motores. Estes motores são do tipo brushless (sem escovas) com 3 fases. Os Módulos ESC recebem a alimentação diretamente da bateria LiPo. O sinal de controle é do tipo PWM de 50Hz, com pulse width variando de 10 a 90% (2mS a 18mS).