Blog

Drone nedir?

Drone kelimesi, İngilizcede UAV (unmanned aerial vehicle), Türkçe’de ise İHA (insansız hava aracı) kısaltmaları yerine geçen bir sözcüktür.

Drone, güncel teknolojide otonom uçuş yapabilen araçlara denilse de RC (radio controlled veya remote controlled, uzaktan kumandalı) özellikli hava araçlarının tamamına drone denilebilir.

Birçok şekilde ve yapıda drone, Türkçe şekliyle İHA vardır. Burada sizlere multikopterlerden bahsedeceğim.

İHA Çeşitleri

Uçak, Helikopter ve Mulikopter İHA lar olmak üzere temelde 3 yapıya ayrılırlar.

Uçak tipindeki İHA’lar, genellikle uzun menzile sahip olmaları düşünülerek tasarlanmıştır. Üzerlerindeki kamera FPV (First Person View) ya da pilot gözü, kullanıcı gözü tarzı görüşe sahiptir. Böylece uzaktan kontrollerde tam simulasyon sağlanabilir. Pilot uçağın içinde gibi kontrol yapısını sağlayabilir.

Uçak tipindeki İHA’lar genelde tek pervane ve motora sahip olduklarından az enerji tükettikleri için uzun menzil uçuşlarına daha uygundurlar.

Helikopter tipindeki İHA’lar, genellikle akrobasi amaçlı veya ölçekli model görünümüne sahip cihazlardır.Manevra kabiliyetleri çok yüksektir ve neredeyse birebir modellerle eş değerdir. İyi bir pilotaj yetisi istediği için multikopterler daha çok tercih sebebi olmuştur.

Multikopter İHA’lar, drone denildiğinde akılda canlanan araçlardır. Üzerlerinde birden fazla motor bulunur. Motor sayılarına göre tricopter (3 motorlu), quadcopter (4 motorlu), hexacopter (6 motorlu) ve octacopter (8 motorlu) isimleriyle bilinirler. 

Multicopterlerdeki motor sayısı arttıkça, cihazın yük kaldırabilme kapasitesi de artar.

Multikopter İHA Parçaları

Gövde (frame): Multikopterin bel kemiği diyebileceğimiz parçasıdır. Tüm diğer parçalar bu gövde üzerine sabitlenir. Gövde boyutu, şekli ve üretildiği malzeme, drone’un kullanım amacına göre değişiklik göstermektedir. Boyut, çoğunlukla çapraz iki motor arasındaki uzaklığın milimetre cinsinden uzunluğu olarak ifade edilir.

Quadcopter drone’larda, genellikle motorlar X, + veya H diziliminde konumlandırılır. Bu dizilimlerin temelde hiçbir farkı olmasa da, cihazın kullanım amacına göre farklılık gösterebilmektedir. Buradaki harf ve şekiller İHA’nın aldığı şekle göre isimlendirilmiştir.

Örneğin 250 sınıfı yarış quadcopterleri büyük çoğunlukla H dizilimine sahiptir. Multikopter gövdeleri plastik, alüminyum, ahşap, pleksi veya karbon fiber gibi malzemelerden üretilir.

Biz bu sene kulübümüzde X diziliminde bir quadkopter yapmayı planlıyoruz.

Başka bir örnek Yarış İHA’ları ise yüksek manevra kabiliyetine sahip olduklarından, genellikle gövdeleri karbon fiberden üretilir.

Kontrol Kartı: Kontrol kartı, bir İHA’nın beynidir. Bu kartlar üzerinde jiroskop ve ivmeölçer sensörler bulunur. Bu sensörlerden aldığı bilgiye göre kart, motorların devirlerini değiştirerek istenilen yönde hareketi ve stabilizasyonu sağlar. 

Helikopterlerin multikopterlerden en büyük farkı burada devreye girmektedir. Helikopterler, yatış manevraları ve kendi ekseninde dönme hareketini servo motorlar kullanarak tamamen mekanik bir prensiple yapmaktadır. Multikopterler ise bu hareketleri farklı motorların devirlerini değiştirerek gerçekleştirebilir. 

Kumandadan gelen hareket yönüne karşılık olarak motorların devirlerini değiştirme işini tamamen kontrol kartı üstlenir.

Bir kontrol kartının olmazsa olmazı jiroskop sensörüdür. Bunun yanında ivmeölçer barındıran kartlar otomatik stabilizasyon yeteneğine de sahip olur. Barometre sensörü bulunduran kartlar kullanılırsa, drone’un sabit bir irtifada kalabilmesi sağlanır. İleri seviye kartlarda GPS bulunur ve bu sayede drone, bilgisayarda harita üzerinde belirlenen rotaya bağlı kalarak otonom uçuş gerçekleştirebilir ya da kumanda ile uçulduğunda menzil aşılma durumunda kalkış yaptığı yere geri dönebilir (return to home).

Motor,ESC ve pervaneler: Multikopterlerde kullanılan motorlar, fırçasız DC motor olarak bilinen motorlardır. Bu tipte motor kullanılmasının sebebi, fırçasız motorların fırçalı motorlara göre çok daha verimli olması ve aşınan parça sayısının az olmasındandır. (Motor tipleri başka bir yazıda detaylı olarak anlatılacaktır.) 

Fırçalı motorların aksine, fırçasız motorları sadece gerilimi değiştirerek sürmek mümkün değildir.  Fırçasız motorların 3 adet kablosu bulunmaktadır. Bu kabloların herhangi ikisini doğrudan bir gerilim kaynağına (örneğin bir pil) bağlarsak, gerilim kaynağını kısa devre yapmış oluruz. Fırçasız motorların kullanılabilmeleri için mutlaka sürücüye ihtiyaçları vardır. Bu sürücüye Electronic Speed Control ya da kısaca ESC denilmektedir.

ESC ve motor kombinasyonunu, kullanacağımız gövde büyüklüğüne ve ağırlığına göre seçmemiz gereklidir. ESC’lerin özellikleri arasında kullanılabileceği maksimum gerilim ve sağlayabilecekleri maksimum akım belirtilir.

Her motorun, özellikler listesinde en uygun çalışacağı pervaneler belirtilir. Multikopterlerde pervaneler çoğunlukla saat yönü (CW) ve saat yönünün tersi (CCW) dönecek şekilde birlikte bulunur.  Her ne kadar bir çok kaynakta Multikopterin ön ve arka kısımlarına farklı renkte pervaneler takmanız, drone’un yönünü karıştırmamanız için doğru bir tercih olacaktır dense de, drone kollarının renklerinin ön arkayı belirtmesi, pervane renklerinin sağı ve solu belirtmesi havacılıkta daha geçerli bir kabuldür.

Kumanda ve Alıcı: Bir drone’u uçurmak için en az 4 kanala sahip bir hava aracı kumandası kullanmalıyız. Bu kanallar temel olarak ileri geri sağ ve sol kontrolcüsü olarak düşünülebilir. 

Günümüzde, RC uzaktan kumandaların neredeyse hepsi 2.4 GHz frekansta çalışmaktadır. Bu sayede anten boyları kısalmış ve frekansın birbiri ile karışma olasılığı neredeyse yok olmuştur, çünkü 2.4 GHz kumandalar, eski 35 MHz veya 72 MHz kumandaların aksine dijital haberleşme yaparlar ve alıcı ile kumanda bir şifreleme ile birbirine eşleşir. Bu eşleşme işlemi sadece bir kez yapılır ve daha sonra o kumanda sadece kendi şifresini tanıyan alıcılar ile haberleşebilir. 2.4 GHz sistemler, menzil konusunda ise en az 500m civarında bir performans gösterirler. Bu mesafe, drone’unuzun büyüklüğünü düşünecek olursanız fazlasıyla yeterlidir. 

Piller: 

Drone’larda kullandığımız piller lityum polimer tipteki pillerdir. Kısaca lipo batarya da denir. Bu piller ağırlık ve boyutlarına oranla anlık olarak çok yüksek akım verebilme yetisine sahiptir.

Lityum polimer pillerin her bir hücresi, nominal olarak 3,7V, tam dolu olduklarında ise 4,2V gerilime sahiptir. Bu hücreler, birbirine paralel ve seri bağlanarak bataryanın kapasitesinin veya geriliminin artımı sağlanır. Örneğin 3S (3 Bölüm) diye tabir edilen bir lityum batarya, 3 x 3,7V = 11,1V nominal gerilime; tam şarjlı iken ise 12,6V gerilime sahiptir. 

Lityum bataryaların miliamper saat (mAh) cinsinden kapasiteleri üzerlerinde belirtilir. Ayrıca bu kapasiteye oranla ne kadar akım verebildikleri üzerinde yazan “C” değerine bağlıdır. Örnek verecek olursak, 2200 mAh 25C değerindeki bir lipo batarya, 2,2A x 25 = 55A akımı sürekli olarak sağlayabilir. Bazı bataryaların üzerinde yazan 25-30C ise bataryanın sürekli olarak 25C, 10 saniye gibi kısa süreli olarak ise 30C akım verme yeteneğini gösterir.

ÖNEMLİ NOT: Lityum polimer piller doğru kullanılmadığı zaman çok tehlikeli olabilmektedir. Lityum polimer pil, herhangi bir yırtılma, ezilme, kısa devre yapılma, aşırı şarj veya deşarj edilme gibi durumlarda şişmeye, kısa bir süre sonra da alev alarak yanmaya başlar. Lityum polimer batarya, yanmaya başladığı zaman su ile dahi söndürülemez.

Lipo piller balanslı şarj aletleriyle şarj edilmelilerdir. Şarj edilirken yanından ayrılmamalı ve mümkünse balkon gibi yerlerde şarj edilmelidir. Daha önce kulübümüzün hegzakopteri düştüğünde lipo piline ne olduğunu görmek isterseniz Yaşam Merkezi’ndeki kulüp odamıza uğrayın.

IEEE OMÜ , bu sene bir quadkopter yapmayı planlamaktadır. Portalımızı ve internet sitemizi takip etmeyi unutmayın. Eğitim dosyaları ve dersleri buradan da paylaşılacaktır. Eğitim yaklaştığı zaman daha detaylı olarak motor,esc vb. İHA parçalarının seçimleri hakkında yazılar paylaşılacaktır.