BAB 19 MAGNETOMETER
19.3 Magnetoresistansi
Tentu saja, drone kami tidak membawa jarum besi yang mengambang di minyak.
Mereka membawa perangkat solid-state menggunakan properti yang dikenal sebagai magnetoresistance. Para ilmuwan dan insinyur telah menemukan banyak mekanisme yang berbeda di mana hambatan listrik suatu bahan dapat dibuat bervariasi dengan medan magnet di sekitarnya. Ketika mereka menemukan efek yang lebih besar, mereka harus membuat nama yang lebih konyol, seperti "magnetoresistance raksasa," "magnetoresistance kolosal," dan bahkan "magnetoresistansi luar biasa." Chip magnetometer di drone kami umumnya menggunakan anisotropic magnetoresistance (AMR), yang berarti bahwa perubahan
resistansi bervariasi dengan arah medan magnet, properti yang berguna ketika Anda mencoba menemukan arah.
Masing-masing jenis magnetoresistance yang disebutkan mungkin, pada kenyataannya, diproduksi oleh kombinasi beberapa mekanisme fisik yang mendasarinya.
Tanpa membahas semua detailnya, salah satu hasil dari cara kerja AMR juga memiliki nama yang menyenangkan yang mungkin Anda dengar digunakan untuk menggambarkan sistem ini:
sensor tiang tukang cukur. Sensor AMR dimulai dengan strip tipis permalloy, paduan nikel-besi. Tetapi dengan sendirinya ini hanya akan memberi tahu Anda, pada dasarnya, seberapa dekat Anda dengan menunjuk ke utara, bukan apakah Anda sedikit ke timur atau barat.
Dengan menempatkan serangkaian strip aluminium di permalloy pada sudut 45 derajat, respons ke kiri dan kanan menjadi berbeda, dan chip yang dihasilkan terlihat seperti tiang tukang cukur, seperti yang terlihat pada Gambar 19-3.
Gambar 19-3 Strip aluminium membantu menentukan kiri dari kanan dan membuat struktur terlihat seperti tiang tukang cukur
19.4 GUNAKAN DI DRONE
Memasang magnetometer modern ke dalam sistem kontrol drone kami sangatlah mudah. Pilih chip seperti magnetometer tiga sumbu HMC5883L yang berbagi keping dengan penerima GPS kami. Sekarang sambungkan daya dan antarmuka I2C, dan selesai. Tetapi membangun kompas selalu merupakan bagian yang mudah. Belajar menggunakannya adalah masalahnya. Semua hal yang baru saja kita bicarakan muncul dalam perangkat lunak penerbangan dan proses kalibrasi. Saat Anda menyiapkan drone menggunakan perangkat lunak stasiun kontrol darat, sistem dapat membaca posisi Anda dari penerima GPS dan, menggunakan Internet, menemukan deklinasi magnetik lokal Anda. Atau, Anda dapat memasukkan nilai dengan tangan.
Berikutnya adalah apa yang kita sebut kalibrasi kompas. Sama seperti mereka masih mengayunkan seluruh kapal dan pesawat untuk menentukan deviasi kompas mereka, kita bisa mengayunkan drone kita di sekitar apa yang dikenal sebagai "tarian kompas." Anda memulai prosesnya dengan memilih opsi kalibrasi kompas di perangkat lunak stasiun kontrol darat Anda, lalu ikuti instruksi saat Anda mengarahkan drone ke arah yang berbeda dan berputar.
Gambar 19-4 menunjukkan kalibrasi lengkap menggunakan QGroundControl.
Gambar 19-4 Layar kalibrasi kompas ini memandu Anda saat melakukan tarian Kompas.
Proses ini mengkompensasi keberadaan banyak magnet permanen yang kuat di motor satu jenis penyimpangan dalam pembacaan kompas kami. Tetapi kami juga memiliki magnet listrik di motor tersebut dan arus tinggi yang mengalir melalui sistem tenaga kami, yang dapat menciptakan medan magnet yang berubah selama penerbangan. Desain drone besar kami, seperti kebanyakan, menempatkan kompas dan penerima GPS di tiang, beberapa inci di atas sistem tenaga dan radio lainnya. Ini meminimalkan gangguan pada kompas, dalam kasus kami ke tingkat yang dapat diterima (seperti yang akan kita lihat). Untuk menguji ini dan mengkompensasinya jika perlu, kita dapat melakukan tes kompas.
Untuk melakukan kompasmot, Anda harus terlebih dahulu menghapus semua alat peraga Anda (kita akan berbicara tentang memilih dan memasang alat peraga di bab berikutnya) dan memasangnya kembali sehingga mereka akan mendorong ke bawah, bukan ke atas. Tukar pasangan atau gerakkan masing-masing dengan satu tangan. Kemudian, di lokasi yang aman tanpa orang lain terlalu dekat, mulai kalibrasi kompas, yang akan menginstruksikan Anda untuk menggerakkan throttle ke atas dan ke bawah. Sistem akan memantau arus yang digunakan dan gangguan magnetik yang dihasilkan dan menghitung faktor koreksi untuk digunakan nanti. Gambar 19-5 menunjukkan hasil yang saya dapatkan:
gangguan kurang dari 10 persen. Hasil rendah ini tidak mengejutkan karena kami memiliki kompas di tiang.
Gambar 19-5 Hasil kompasmot ini menunjukkan gangguan yang tidak signifikan.
Mengingat bahwa saya telah menunjukkan tingkat gangguan yang sangat rendah dengan desain ini, saya sebenarnya tidak akan merekomendasikan menjalankan tes ini pada drone ini kecuali Anda memiliki alasan untuk mencurigai adanya masalah kompas. Pertama-tama, berbahaya untuk menjalankan alat peraga ini dengan kecepatan penuh di dekat orang, termasuk Anda sendiri. Ada juga kerumitan dan ruang untuk kesalahan saat mengganti alat peraga. Dan akhirnya, dapat terjadi bahwa hasil tes yang buruk memberikan kalibrasi yang terbang jauh lebih buruk daripada tidak melakukan ini sama sekali. Saya sudah melakukan tes, jadi Anda tidak perlu melakukannya. Ini adalah rekayasa di tempat kerja.
Kami hampir tidak menyentuh sejarah kompas yang menarik, tetapi mudah-mudahan Anda telah cukup belajar untuk mengetahui mengapa Anda harus melakukan tarian lucu itu saat menyiapkan drone Anda. Dan, tentu saja, Anda harus mengulanginya jika Anda mengubah perangkat keras, terutama saat menambahkan sesuatu dengan lebih banyak motor, seperti gimbal, atau jika Anda mengubah lokasi lebih dari beberapa mil. Tapi cukup teori untuk sementara waktu.
BAB 20
ALIRAN OPTIK, SONAR, DAN LIDAR
Teknologi terus bergerak maju. Penerima GPS Rp 2.250.000.000 tahun 1980-an telah menjadi Rp 225.000 yang kami gunakan untuk menavigasi drone kami. Dan meskipun mereka tidak dapat melakukan semua yang dilakukan oleh receiver kelas militer, mereka bekerja jauh lebih baik secara keseluruhan. Demikian pula, sensor (dan kekuatan pemrosesan yang diperlukan untuk menggunakannya) yang dulunya merupakan domain eksklusif proyek militer rahasia kini dapat diintegrasikan ke dalam drone kami. Vendor perangkat keras memperdagangkan desain open source untuk menekan biaya, dan komunitas perangkat lunak open source bekerja terus-menerus untuk mendukung gadget terbaru.
Dalam bab ini, kita akan melihat beberapa teknologi baru yang masuk ke proyek drone hari ini optical flowigseunreso2r1s -(1F) dan teknologi terkait sonar dan lidar. Dua yang terakhir ini mengukur jarak; biasanya bagi kita itu berarti ketinggian, yang harus kita ketahui untuk menggunakan sensor aliran optik.
Gambar 20-1 Sensor aliran optik PX4Flow.