IMU چیست و در کوادکوپتر چه نقشی دارد؟

IMU چیست و در کوادکوپتر چه نقشی دارد؟

IMU چیست و در کوادکوپتر چه نقشی دارد؟

همانطور که می دانید کوادکوپتر های امروزی دارای بخش های گوناگونی هستند و عملکرد صحیح آن ها به اجزای مختلفی همچون موتور ها، پروانه ها، کنترل کننده های الکترونیکی سرعت (ESCs)، فرستنده، گیرنده و سایر موارد مشابه بستگی دارد.
علاوه بر آن، در بعضی از کوادکوپتر های حرفه ای حتی سیستم های پیشرفته تری نیز گنجانده شده است تا کارایی و ایمنی آن ها به طرز قابل ملاحظه ای افزایش پیدا کند.
واحد اندازه گیری داخلی (IMU) یکی از همین سیستم هاست که وجود آن در هر کوادکوپتر یا مولتی روتور بسیار مهم است و می تواند قابلیت های برجسته ای را در اختیار این نوع پهباد ها قرار دهد.
بنابراین اگر قصد دارید کوادکوپتری حرفه ای یا هر نوع مولتی روتور پیشرفته دیگری را برای خود تهیه کنید، حتما زمانی را به بررسی قطعه IMU اختصاص دهید و مطمئن شوید نوع مناسب آن روی پهباد مورد نظر شما نصب شده باشد.

اما اگر به تازگی وارد دنیای پهناور پهباد های کنترلی شده اید و هیچ پیش زمینه ای در مورد سیستم IMU ندارید، توصیه می کنیم در ادامه مقاله IMU چیست و در کوادکوپتر چه نقشی دارد؟ با ما همراه باشید تا واحد اندازه گیری داخلی را بهتر بشناسید و با کاربرد های متنوع آن آشنا شوید.

واحد اندازه گیری داخلی (IMU) چیست؟

IMU یا همان Internal Measurement Unit به معنای واحد اندازه گیری داخلی در واقع یک سنسور الکترونیکی است که وظیفه تشخیص و اندازه گیری جهت، نیروی های گرانشی و سرعت مولتی روتور را بر عهده دارد.
همانطور که اشاره کردیم وجود سنسور IMU در یک مولتی روتور از اهمیت بالایی برخوردار می باشد، چرا که اندازه گیری های صورت گرفته توسط آن به سیستم کنترل پرواز اجازه می دهد تا سرعت های مختلف پهباد را در طول پرواز محاسبه کند.

به طور کلی یک واحد اندازه گیری داخلی از دو دستگاه شناخته شده به نام های ژیروسکوپ (gyroscopes) و شتاب سنج (accelerometers) تشکیل شده است. البته در بعضی از کوادکوپتر های پیشرفته تر یک دستگاه اضافه به نام مغناطیس سنج (magnetometer) گنجانده شده است تا به این ترتیب چرخش هایی با ثبات بهتر اجرا شود.

واحد اندازه گیری داخلی (IMU) چگونه کار می کند؟

حالا که با کاربرد و ساختار IMU آشنا شدید، بهتر است کمی در مورد طرز کار این سنسور صحبت کنیم و فرایند های موجود در آن را مورد بررسی قرار دهیم. همانطور که اشاره شد، در IMU یک شتاب سنج و یک ژیروسکوپ وجود دارد.
اگر شما در زمینه فیزیک مطالعاتی داشته باشید، حتما با کاربرد دستگاه شتاب سنج آشنا هستید. اما اگر هیچ تجربه ای در این زمینه ندارید، باید به شما بگوییم شتاب سنج وسیله ای است که شتاب و نیروی سیستم های متحرک نظیر پهباد را اندازه گیری می کند. از سوی دیگر ژیروسکوپ نیز سرعت چرخش یا همان سرعت زاویه ای پهباد را اندازه گیری می کند.

حالا این سوال مطرح می شود که چرا باید شتاب سنج و ژیروسکوپ همزمان در سنسور IMU وجود داشته باشند؟ پاسخ به این سوال تقریبا ساده است. شتاب سنج در طول پرواز جهت قرار گیری پهباد نسبت به سطح زمین را در اختیار کاربران قرار می دهد.
اما با توجه به این که مولتی روتور ها گاهی اوقات دچار لرزش می شوند، ممکن است شتاب سنج نتواند اطلاعات صحیح را دریافت کند و در نتیجه عملکرد نادرستی داشته باشد.
در چنین مواقعی ژیروسکوپ وارد عمل می شود و اطلاعات مورد نیاز کنترل کننده پرواز را با دقت بیشتری فراهم می کند. بنابراین به منظور دستیابی به نتایج بهتر و دقیق تر، در یک واحد اندازه گیری داخلی از هر دو دستگاه شتاب سنج و ژیروسکوپ کمک گرفته می شود.

حالا ممکن است این سوال در ذهن شما شکل بگیرد که اگر ژیروسکوپ می تواند اندازه گیری های دقیق تری داشته باشد، پس چرا هنوز از شتاب سنج استفاده می شود؟
در پاسخ به این سوال باید بگوییم که ژیروسکوپ ها همیشه نمی توانند عملکرد بدون نقصی داشته باشند. اگر با ساختار ژیروسکوپ آشنا باشید، حتما می دانید که این دستگاه از صفحات فلزی متحرک تشکیل شده است.
متاسفانه گاهی اوقات این صفحات فلزی چرخش های بی هدف دارند و به همین دلیل در بعضی از موارد ممکن است نتوانند اطلاعات دقیقی را فراهم کنند. به همین دلیل در IMU به صورت همزمان از هر دو دستگاه شتاب سنج و ژیروسکوپ استفاده می شود تا در صورت بروز نقص فنی در یکی از آن ها گزینه دوم وارد عمل شود و در مجموع اطلاعاتی کامل و دقیق در اختیار کنترل کننده پرواز قرار گیرد.

IMU چیست و در کوادکوپتر چه نقشی دارد؟

چرا دستگاه مغناطیس سنج در IMU قرار داده می شود؟

دستگاه مغناطیس سنج همانطور که از نام آن پیداست به منظور اندازه گیری قدرت میدان های مغناطیسی مورد استفاده قرار می گیرد. زمانی که مغناطیس سنج در یک IMU گنجانده می شود، کوادکوپتر یا هر مولتی روتور دیگری به راحتی می تواند شرق و غرب خود را تشخیص دهد. از سوی دیگر دستگاه های شتاب سنج و ژیروسکوپ در اندازه گیری دقیق حرکت های roll و pitch به خوبی عمل می کنند، اما تخمین آن ها برای حرکت yaw (چرخش) از دقت کافی برخوردار نیست. به همین دلیل یک دستگاه مغناطیس سنج در واحد اندازه گیری داخلی گنجانده می شود تا میزان چرخش کوادکوپتر نیز با دقت بالا اندازه گیری شود و اطلاعات مربوط به آن در اختیار کنترل کننده پرواز قرار گیرد.

و اما حرف آخر…

همانطور که دیدید واحد اندازه گیری داخلی (IMU) در واقع مجموعه از سنسور ها و دستگاه های دیگر است که سطح عملکرد آن با توجه به کیفیت و دقت اجزای مورد استفاده در آن تعیین می شود.

خوشبختانه بسیاری از تولید کنندگان و فروشندگان کوادکوپتر اطلاعات مهمی در مورد اجزای مورد استفاده در محصولات خود ارائه می دهند، اما با این حال افرادی نیز وجود دارند که سعی می کنند بدون اشاره به چنین مواردی پهباد های خود را به فروش برسانند. بنابراین بسیار مهم است که در هنگام خرید هلیکوپتر کنترلی یا پهباد دقت عمل لازم را به خرج دهید و تمام اطلاعات مربوط به سنسور ها و سیستم های مورد استفاده در دستگاه را از فروشنده درخواست کنید.

جهت مشاوره و خرید می توانید با واحد کارشناسی نمایندگی کوادکوپتر سایما تماس حاصل فرمایید .

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

میخواهید به بحث بپیوندید؟
احساس رایگان برای کمک!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *