top of page
Search
  • dejanstefani

Unutar sveta dronova: tehnologija koja lebdi u vazduhu





Sigurno ste se nekada zapitali kako dronovi u stvari rade? Na kom principu ostaju u vazduhu? Po kojem zakonu fizike funkcioniše ceo let drona? Ko kontroliše motore koji okreću elise velikom brzinom? Kako komuniciraju kontroler i dron? Kako je moguće da na tako velikoj udaljenosti dron prenese sliku ili video zapis u visokoj rezoluciji i tako kratkom vremenskom periodu? Kako su se razvijale baterije za dronove? U ovom tekstu ću pokušati da vam odgovorim na sva ova pitanja i objasnim osnovne principe rada dronova.


Dronovi su bespilotne letelice koje se mogu daljinski upravljati ili programirati da lete autonomno. Oni se koriste za razne svrhe, kao što su snimanje, nadzor, istraživanje, dostava i zabava do vojnih i humanitarnih misija. Dronovi mogu biti različitih oblika i veličina, ali najčešći su oni sa četiri elise, koje se nazivaju kvadkopteri.





Da bismo razumeli kako dronovi lete, moramo prvo znati nešto o osnovnim principima aerodinamike i elektronike. Osnovni principi koji omogućavaju dronovima da ostanu u vazduhu su:


  • Aerodinamika i potisak: Dronovi koriste rotore (elise) za generisanje potiska. Rotori ubrzavaju vazduh prema dole, stvarajući reakcionu silu koja gura dron prema gore. Ovaj princip se zove treći Newtonov zakon, koji kaže da svaka akcija ima jednaku i suprotnu reakciju. Rotori stvaraju potisak koji održava dron u vazduhu.


  • Balansiranje sila: Dronovi moraju održavati ravnotežu između različitih sila kako bi ostali stabilni u vazduhu. Osim potiska, postoje sile gravitacije koje deluju na dron prema dole, a takođe i aerodinamičke sile kao što su otpor vazduha i lift (podizna sila). Kontrola brzine i ugla nagiba rotora omogućava dronu da održava ravnotežu i visinu.


  • Kontrola motora i stabilizacija: Svaki dron je opremljen flight controller-om, koji je centralna komponenta za kontrolu leta. Flight controller prati položaj i brzinu drona putem senzora kao što su akcelerometar i žiroskop, a zatim prilagođava brzinu rotora kako bi održao stabilan let. Ova precizna kontrola omogućava dronu da se kreće i održava stabilnost.


  • Promena smera i manevrisanje: Promena smera leta i manevrisanje dronom postiže se promenom brzine rotora. Na primer, povećanje brzine rotora sa jedne strane drona može ga nagnuti i okrenuti u određenom smeru.


U suštini, bespilotne letelice koriste zakone fizike kako bi generisale potisak i balansirale sile kako bi ostale u vazduhu. Kontrola leta i stabilizacija igraju ključnu ulogu u održavanju stabilnog i preciznog leta, omogućavajući pilotima ili autonomnim sistemima da upravljaju dronovima na željeni način.




Dronovi imaju četiri elise koje se nazivaju propeleri. Svaki propeler je povezan sa motorom koji ga pokreće. Motori su obično električni i napajaju se baterijama. Dronovi imaju dva para propelera koji se okreću u suprotnim smerovima. To je zato što ako bi se svi propeleri okretali u istom smeru, dron bi počeo da se vrti oko svoje ose. Da bi se to sprečilo, dva propeler su podešena da se okreću u smeru kazaljke na satu, a druga dva u suprotnom smeru. Tako se otklanja obrtni moment koji bi inače destabilizovao dron.


Dronovi se mogu kretati u različitim pravcima tako što menjaju brzinu pojedinih propelera. Na primer, ako žele da idu napred, oni će usporiti zadnje propeler a ubrzati prednje. To će nagnuti dron napred i stvoriti silu potiska koja će ga pomjeriti u tom smeru. Slično tome, ako žele da idu levo, oni će usporiti desne propeler a ubrzati leve. To će nagnuti dron levo i stvoriti silu potiska koja će ga pomjeriti u tom smeru.


Dronovi se mogu okretati oko svoje vertikalne ose tako što menjaju brzinu propelera koji se okreću u istom smeru. Na primer, ako žele da se okrenu levo, oni će usporiti propeler koji se okreću u smeru kazaljke na satu a ubrzati one koji se okreću u suprotnom smeru. To će stvoriti obrtni moment koji će rotirati dron u tom smeru.


Da bi dronovi mogli da izvode sve ove pokrete, oni moraju imati sistem za kontrolu leta koji prima signale od daljinskog upravljača ili računara i šalje komande motorima. Sistem za kontrolu leta obično sadrži mikrokontroler, senzore i regulator napona. Mikrokontroler je mali računar koji obrađuje podatke i izvršava algoritme za stabilizaciju i navigaciju drona. Senzori su uređaji koji mere fizičke veličine kao što su brzina, visina, ugao i položaj drona. Oni mogu biti akcelerometri, žiroskopi, magnetometri, barometri i GPS prijemnici. Regulator napona je uređaj koji pretvara napon baterije u napon koji je potreban motorima.




Dronovi komuniciraju sa daljinskim upravljačem ili računarom putem radio signala. To zavisi od vrste drona i vrste kontrolera. Neki dronovi se mogu upravljati preko pametnih telefona ili tableta koji imaju aplikaciju za to. Drugi dronovi imaju poseban kontroler koji ima džojstike i dugmiće za upravljanje. U oba slučaja, kontroler i dron koriste radio talase za prenos signala. Radio talasi su elektromagnetni talasi koji mogu putovati kroz vazduh i prostor bez potrebe za fizičkim medijumom. Radio talasi imaju različite frekvencije i talasne dužine, koje određuju njihovu brzinu i domet. Većina dronova koristi radio talase sa frekvencijom od 2,4 GHz ili 5,8 GHz, koji imaju domet od nekoliko stotina metara do nekoliko desetina kilometara. Što je veća frekvencija, to je veća brzina prenosa podataka, ali i manji domet signala.





Dronovi mogu da prenose sliku ili video zapis u visokoj rezoluciji i kratkom vremenskom periodu zahvaljujući naprednim tehnologijama kompresije i prenosa podataka. Komprimovanje je proces u kojem se eliminišu nepotrebni ili redundantni podaci iz fajla, bez gubitka kvaliteta. Postoje različiti algoritmi za komprimovanje slike ili video zapisa, kao što su JPEG, PNG, MPEG, H.264 i drugi.

Prenos podataka je proces slanja i primanja podataka putem nekog medija, kao što je radio signal, optički kabl ili internet. Dronovi koriste posebne kamere koje snimaju sliku ili video zapis i šalju ih sistemu za kontrolu leta. Sistem za kontrolu leta komprimuje podatke i šalje ih radio odašiljaču. Radio odašiljač šalje podatke daljinskom upravljaču ili računaru koji ih prima radio prijemnikom. Radio prijemnik dekompresuje podatke i prikazuje ih na ekranu.




Baterije za dronove su se razvijale paralelno sa razvojem dronova. Te baterije moraju biti lagane, kompaktne, pouzdane i dugotrajne. Prve baterije za dronove su bile nikl-kadmijumske (NiCd) ili nikl-metal-hidridne (NiMH) baterije koje su imale nizak kapacitet, visok nivo samopražnjenja i efekat memorije. Efekat memorije je pojava kada baterija gubi svoj maksimalni kapacitet ako se ne isprazni do kraja pre punjenja. Danas se najčešće koriste litijum-jonske baterije (Li-ion) ili litijum-polimerske baterije (Li-po), koje imaju visoku gustinu energije i napon. Gustina energije je količina energije koju baterija može skladištiti po jedinici mase ili zapremine. Napon je razlika u električnom potencijalu između dva kraja baterije, koja određuje jačinu električne struje koja teče kroz bateriju. Litijum-jonske baterije imaju napon od 3,7 V po ćeliji, a litijum-polimerske baterije imaju napon od 3,6 V po ćeliji. Baterije za dronove obično imaju više ćelija povezanih u seriju ili paralelu da bi se povećao napon ili kapacitet. Kapacitet je količina električnog naboja koju baterija može isporučiti pri određenom naponu. Kapacitet se meri u amper-časovima (Ah) ili miliamper-časovima (mAh). Baterije za dronove obično imaju kapacitet od nekoliko stotina do nekoliko hiljada mAh.




Nadam se da ste uživali u ovom tekstu i da ste naučili nešto novo o tome kako dronovi u stvari rade. Hvala vam na čitanju i vidimo se u sledećem tekstu.



bottom of page