คู่มือการเลือกเซ็นเซอร์ความดัน UAV สำหรับความสูงของโดรน ความเร็วลม และการควบคุมการบิน

ที่ความสูง 5,000 ฟุต ความคลาดเคลื่อนของบรรยากาศ 10 hPa แปลเป็นความคลาดเคลื่อนของระดับความสูงประมาณ 84 เมตร สำหรับ UAV ปีกคงที่ที่บินตามภารกิจภูมิประเทศ อัตรากำไรขั้นต้นนั้นคือความแตกต่างระหว่างการส่งผ่านที่สะอาดและการชนแบบควบคุมได้ เซ็นเซอร์ความดัน UAV เป็นเครื่องมือที่ใช้บอกตัวควบคุมการบินว่าเครื่องบินอยู่ในชั้นบรรยากาศตรงไหน และการเลือกเซ็นเซอร์ที่เหมาะสมควรขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะที่วัดได้ ไม่ใช่การตลาดในเอกสารข้อมูล

สิ่งที่เซ็นเซอร์ความดัน UAV วัดได้จริง

เซ็นเซอร์ความดัน UAV ให้การวัดหลักสามแบบ ได้แก่ ความสูงของบรรยากาศ ความเร็วลม และความเร็วแนวตั้ง การวัดแต่ละครั้งต้องใช้การกำหนดค่าเซ็นเซอร์ที่แตกต่างกัน และการแยกฟังก์ชันเหล่านี้ตั้งแต่เนิ่นๆ ในกระบวนการออกแบบจะช่วยประหยัดเวลาในการบูรณาการได้หลายเดือน

ความสูงของบรรยากาศมาจากเซ็นเซอร์ความดันสัมบูรณ์ ตัวควบคุมการบินจะแปลงแรงดันพอร์ตคงที่เป็นระดับความสูงโดยใช้แบบจำลองบรรยากาศมาตรฐาน เซ็นเซอร์สัมบูรณ์ที่มีช่วงเต็มสเกล 110 ปาสคาล ครอบคลุมระดับน้ำทะเลประมาณ 10,000 เมตร ซึ่งเพียงพอสำหรับการใช้งาน UAV เชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่

ความเร็วของเครื่องบินใช้เซ็นเซอร์ความดันแตกต่าง ท่อพิโทต์จะสร้างแรงดันต่ำจากการเคลื่อนที่ไปข้างหน้า และเซ็นเซอร์จะอ่านช่องว่างแรงดันระหว่างพอร์ตคงที่และท่อพิโทต์ แรงดันเดลต้าที่ได้จะเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของความเร็วลม สำหรับโดรนที่มีความเร็วเคลื่อนที่ต่ำกว่า 10 ม./วินาที เซ็นเซอร์ไมโครเพรสเชอร์ที่มีช่วงเต็มสเกลต่ำกว่า 1 kPa ถือเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากแรงดันเดลต้าที่ความเร็วเหล่านั้นมีเพียงไม่กี่ร้อยปาสคาล

โดยทั่วไปความเร็วในแนวดิ่งจะได้มาจากการแยกสัญญาณระดับความสูง อุปกรณ์ควบคุมการบินบางรุ่นรวมเซ็นเซอร์ความดันเข้ากับหน่วยวัดแรงเฉื่อยเพื่อลดเสียงรบกวน แต่เซ็นเซอร์ความดันยังคงเป็นแหล่งข้อมูลหลัก

การตรวจจับเอฟเฟกต์กราวด์เป็นอีกกรณีการใช้งาน เมื่อ UAV เข้าใกล้พื้นผิวการลงจอด โปรไฟล์แรงดันใต้การล้างโรเตอร์จะเปลี่ยนไป เซ็นเซอร์ส่วนต่างที่มีช่วง 0 ถึง 0.5 kPa และเวลาตอบสนองที่รวดเร็วจะให้ข้อมูลที่จำเป็นสำหรับอัลกอริธึมทัชดาวน์ที่ราบรื่น

MCP-H21 เซ็นเซอร์วัดแรงดันสำหรับโดรน คำอธิบาย ซีรีส์ MCP-H21 เป็นแพ็คเกจขนาดเล็ก (SOP) ที่มีพอร์ตคู่ ซึ่งรวมการขยายสัญญาณ ความไม่เชิงเส้น และการชดเชยอุณหภูมิสำหรับส... ดูผลิตภัณฑ์ →

ข้อมูลจำเพาะเซ็นเซอร์ความดันขนาดเล็กห้าประการที่สำคัญสำหรับการออกแบบโดรน

ข้อมูลจำเพาะห้าประการกำหนดว่าเซ็นเซอร์ความดันใช้งานได้จริงกับโดรนหรือไม่: ช่วงการวัด ความแม่นยำ รูปแบบเอาต์พุต บรรจุภัณฑ์ และความเสถียรทางความร้อน ล็อคค่าห้าค่าเหล่านี้ก่อนที่จะเริ่มเค้าโครง PCB

1. ช่วงการวัด - สำหรับระดับความสูง ช่วงสัมบูรณ์ควรครอบคลุม 30 ถึง 110 kPa สำหรับความเร็วของเครื่องบิน ช่วงส่วนต่างควรมีการกำหนดขนาด ดังนั้นขอบเขตการบินที่คาดหวังจะใช้ 50 ถึง 70 เปอร์เซ็นต์ของขนาดเต็ม
2. ความแม่นยำ - ข้อมูลจำเพาะเอาต์พุตเต็มสเกล 0.2 เปอร์เซ็นต์เพียงพอสำหรับการรักษาระดับความสูง แต่ข้อผิดพลาดออฟเซ็ตมีความสำคัญมากกว่าความเป็นเส้นตรง ค่าชดเชย FSS 0.1 เปอร์เซ็นต์ที่การอ้างอิงฐานทำให้เกิดข้อผิดพลาดในระดับความสูงที่ชัดเจนหลายเมตร
3. รูปแบบเอาต์พุต - ดิจิตอล I2C ช่วยลดความยุ่งยากในการเดินสายและลบอัลกอริธึมการชดเชยออกจากตัวควบคุมการบิน เอาต์พุตแบบอะนาล็อกยังคงมีประโยชน์สำหรับบอร์ดออโตไพลอตแบบกำหนดเองที่มี ADC ความละเอียดสูงและส่วนหน้าแบบอะนาล็อกที่สะอาดตา
4. แพ็คเกจ - บรรจุภัณฑ์แบบยึดบนพื้นผิว (SOP) จำเป็นสำหรับตัวควบคุมการบินจริง แพ็คเกจ DIP หรือ SIP ใช้สำหรับการทดสอบแบบตั้งโต๊ะ แต่ไม่ค่อยมีการใช้ในการประกอบโดรนแบบปริมาตร
5. เสถียรภาพทางความร้อน - การชดเชยความร้อนจากโรงงานที่จุดอุณหภูมิหลายจุดคือสิ่งที่ทำให้ความแม่นยำคงที่ทั่วทั้งขอบเขตการทำงาน

ที่ ความแม่นยำของเซ็นเซอร์ความดันแตกต่าง นำเสนอโดยตระกูล MemsTech MCPh20 และ MCPh21 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการวัดความเร็วลมและผลกระทบภาคพื้นดินในแพลตฟอร์มมัลติโรเตอร์และปีกคงที่

เซ็นเซอร์ความดันไมโคร DPT-R8 บทนำ หัวข้อของเอกสารนี้คือคุณลักษณะการทำงานของเครื่องส่งสัญญาณความดันแตกต่างที่ใช้เซ็นเซอร์ความดันซีรีส์ Honeywell ABP... ดูผลิตภัณฑ์ →

เอาต์พุตดิจิตอลและอนาล็อก: การเลือกอินเทอร์เฟซสำหรับตัวควบคุมเที่ยวบินของคุณ

ขณะนี้เอาต์พุต I2C แบบดิจิทัลเป็นค่าเริ่มต้นสำหรับเซ็นเซอร์ความดัน UAV เนื่องจากจะย้ายปริมาณงานการสอบเทียบออกจากตัวควบคุมการบิน เอาต์พุตแบบอะนาล็อกยังคงมีความสำคัญสำหรับการออกแบบระบบอัตโนมัติแบบกำหนดเองที่ต้องใช้ข้อมูลเซ็นเซอร์ดิบ

เซ็นเซอร์ I2C ดิจิตอลส่งข้อมูลความดันและอุณหภูมิที่ปรับเทียบแล้วโดยตรง ซึ่งช่วยลดภาระของโปรเซสเซอร์ และลดความจำเป็นในการใช้ฟรอนต์เอนด์อะนาล็อกที่มีความแม่นยำ ตัวควบคุมการบินจะอ่านค่าชดเชยโดยไม่ต้องคำนวณทางคณิตศาสตร์ นี่เป็นเส้นทางที่ง่ายที่สุดในการเข้าถึงข้อมูลระดับความสูงและความเร็วอากาศที่เชื่อถือได้ในฝูงบิน UAV ขนาดกะทัดรัด

เซ็นเซอร์อะนาล็อกจะส่งแรงดันไฟฟ้าออกเป็นสัดส่วนเชิงเส้นกับความดัน หากออโตไพลอตมี ADC 16 บิตอยู่แล้วซึ่งมีแรงดันอ้างอิงที่เสถียร เซ็นเซอร์อะนาล็อกสามารถให้เวลาแฝงที่ต่ำกว่าได้ อย่างไรก็ตาม สัญญาณรบกวนการสลับ ESC จากมอเตอร์ขับเคลื่อนกระแสสูงอาจทำให้การอ่านค่าแรงดันแบบอะนาล็อกเสียหาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการกำหนดค่ามัลติโรเตอร์ที่มี ESC สี่ตัวขึ้นไป ความหน่วงแฝงเป็นอีกหนึ่งความแตกต่าง โดยทั่วไปเซ็นเซอร์ I2C ดิจิตอลจะรายงานที่ 1 kHz ซึ่งเร็วเพียงพอสำหรับตัวควบคุมการบินส่วนใหญ่ เซ็นเซอร์แบบอะนาล็อกมีความหน่วงของโปรโตคอลเป็นศูนย์เนื่องจากค่าจะปรากฏทันทีบนขาเอาท์พุต

• Digital I2C - บัสแบบสองสาย การชดเชยอุณหภูมิในตัว ความไวของ EMI ที่ต่ำกว่า การเดินสายที่ง่ายขึ้นในปึกขนาดกะทัดรัด
• แรงดันไฟฟ้าแบบอะนาล็อก - ขาเอาต์พุตเดี่ยว ต้องใช้ ADC ภายนอก ควบคุมเส้นโค้งการสอบเทียบได้เต็มรูปแบบ ลดต้นทุนส่วนประกอบสำหรับการออกแบบที่เรียบง่าย

การเคลื่อนตัวของอุณหภูมิ: สาเหตุที่ซ่อนอยู่ของข้อผิดพลาดระดับความสูง

การเบี่ยงเบนของอุณหภูมิ ไม่ใช่ตัวเซ็นเซอร์ตายเอง เป็นสาเหตุหลักของข้อผิดพลาดระดับความสูงของบรรยากาศในระบบ UAV อุณหภูมิอากาศจะลดลงประมาณ 6.5 องศาเซลเซียสต่อการไต่ระดับ 1,000 เมตร และค่าชดเชยจุดศูนย์ของเซ็นเซอร์จะเปลี่ยนไปเมื่ออุณหภูมิของบรรจุภัณฑ์เปลี่ยนแปลง

หากไม่มีการชดเชย การแกว่งที่อุณหภูมิ 10 องศาเซลเซียสสามารถเปลี่ยนออฟเซ็ตได้มากพอที่จะทำให้เกิดความผิดพลาดในระดับความสูงหลายสิบเมตร การสอบเทียบจากโรงงานแก้ปัญหานี้ด้วยการชดเชยจุดศูนย์และเต็มสเกลที่จุดอุณหภูมิเย็นและร้อน จากนั้นตรวจสอบความเสถียรตลอดระยะเวลาแช่นาน

MemsTech ใช้กระบวนการนี้กับทุกผลิตภัณฑ์ก่อนการจัดส่ง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมข้อกำหนด FSS 0.2 เปอร์เซ็นต์จึงคงอยู่ในสภาพการบินจริง ไม่ใช่แค่บนกระดาษ

ปัจจัยด้านบรรจุภัณฑ์ การบูรณาการ และห่วงโซ่อุปทานสำหรับการผลิต UAV

บรรจุภัณฑ์แบบติดบนพื้นผิวเป็นปัจจัยในการตัดสินใจสำหรับการผลิตโดรนในปริมาณมาก แพ็คเกจ SOP รองรับการหยิบและวางอัตโนมัติ ลดพื้นที่บอร์ด และลดขั้นตอนการบัดกรีบอร์ดทะลุรูที่ทำให้การประกอบ DIP ช้าลง

สำหรับปริมาณการผลิตที่มากกว่า 10,000 หน่วย การเลือกบรรจุภัณฑ์จะส่งผลโดยตรงต่อผลผลิตและต้นทุนการประกอบ แพ็คเกจ DIP และ SIP ยังคงมีประโยชน์สำหรับการสร้างต้นแบบแบบตั้งโต๊ะ แต่จะเพิ่มรอบเวลาและแรงงานคนให้กับสายการผลิต เซ็นเซอร์ที่ออกแบบมาสำหรับการติดตั้งบนพื้นผิว เช่น ซีรีส์ MCPV5xxx ผสานรวมเข้ากับโปรไฟล์การบัดกรีแบบรีโฟลว์สมัยใหม่ได้อย่างราบรื่น

เมื่อจัดหาเซ็นเซอร์สำหรับการผลิต ความสามารถภายในของซัพพลายเออร์มีความสำคัญพอๆ กับเอกสารข้อมูล MemsTech ดำเนินการบรรจุภัณฑ์ การต่อลวด การเชื่อม การชดเชยอุณหภูมิ การสอบเทียบ และการทดสอบการดริฟท์ภายในโรงงานที่ได้มาตรฐานขนาด 2,000 ตารางเมตร ซึ่งหมายความว่าความสม่ำเสมอของแบทช์ต่อแบทช์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับผู้รับเหมาช่วงภายนอก

ที่ 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 คู่มือที่ครอบคลุมเกี่ยวกับเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ความดัน MEMS .

MCP5700DP เพรสเชอร์เซนเซอร์สำหรับงานอุตสาหกรรม ที่ MCP5XXXDP series has an integrated silicon pressure sensor Signal conditioning, temperature compensation, and calibration ดูผลิตภัณฑ์ →