Ανάπτυξη εκπαιδευτικού τετρακόπτερου με δυνατότητα τηλεμετρίας σε πραγματικό χρόνο

Abstract

Η παρούσα διπλωματική αφορά τη σχεδίαση και ανάπτυξη ενός πρωτότυπου τετρακόπτερου για χρήση σε εκπαιδευτικές δραστηριότητες. Το τετρακόπτερο είναι χαμηλού κόστους και το πλαίσιο του είναι μια ρεπλίκα του DJ1 Flame Wheel 450 (F450), υλοποιήθηκε με τον μικροελεγκτή Arduino Nano και έχει σαν αδρανειακές μονάδες τις MPU-6050 και MPU- 9250. Τα μοτέρ είναι τύπου brushless τα οποία ταιριάζουν με προπέλες μήκους 10 ιντσών και 4.5΄΄ βήμα. Η μπαταρία του είναι τύπου Lipo 3Cells, χωρητικότητας 2600 mAh. Το τετρακόπτερο είναι εξοπλισμένο με μονάδα GPS της οποίας τα δεδομένα στέλνονται ασύρματα, με την βοήθεια του πομποδέκτη HC-12, σε φορητό υπολογιστή ο οποίος απεικονίζει σε γραφικό περιβάλλον τα δεδομένα με το πρόγραμμα U –Center, της U-Blox . Επιπρόσθετα έχει ενσωματωθεί ο αισθητήρας της Bosch, BMP280, ο οποίος παρέχει δεδομένα υψομέτρου και θερμοκρασίας. Τέλος χρησιμοποιείται ο πομποδέκτης nRf24 ο οποίος αποστέλλει σε πραγματικό χρόνο χαρακτηριστικά της πτήσης σε αυτόνομο σταθμό βάσης αλλά και στον φορητό υπολογιστή. Στην βασική του διαμόρφωση έχει την δυνατότητα ανύψωσης φορτίου (payload) έως 700gr. Για τους αρχικούς πειραματισμούς και την σταθερότητα του προγράμματος ελέγχου πτήσης, τις ρυθμίσεις του τετρακόπτερου και την ασφάλεια του εξοπλισμού αλλά και του χρήστη, το drone προσαρμόζεται σε ειδική ξύλινη βάση . Η βάση είναι αυτόνομη, έχει το δικό της αδρανειακό σύστημα μέτρησης και στέλνει ασύρματα δεδομένα για τις γωνίες του drone σε φορητό υπολογιστή. Τροφοδοτείται από εξωτερική πηγή (τροφοδοτικό ή μπαταρία).