Această lucrare își propune aprofundarea studiului unui vehicul aerian autonom. Pe [608304]

1
Rezumat
Această lucrare își propune aprofundarea studiului unui vehicul aerian autonom. Pe
scurt în această temă de licență vor fi prezentate în detaliu următoarele aspecte :
1. Descrierea amănunțită a unui vehicul aerian – principii de funcționare,utili zarea
acestuia în diverse domenii dar și părțile componete ale unei drone.
2. Dacă vrem să ne construim propria dronă,trebuie să înțelegem modalitățile de control
ale acesteia. În această lucrare vom găsi modalități simple de control,pornind de la un
control cu ajutorul operatorului uman până la controlul autonom al vehiculului. Acest
subiect este unul foarte vast,iar eu am detaliat modalitățile de control de către un operator
uman cu ajutorul unui smartphone și a unei radio telecomenzi.
3. Cum drona tr ebuie să decidă ce trebuie să facă atâta timp cât din partea operatorului
uman nu vine nicio comandă,am documentat și acest lucru,iar în capitolul cu numărul trei
sunt prezentate multiple modalități de control. Personal cred că acest capitol este unul
foar te important,deoarce nu este suficient să apăsam un buton pe telecomandă,să turăm
motoarele și să ne rugăm ca drona să zboare. Acest lucru trebuie făcut cu atenție,astfel
putem evită prăbușirea dronei și menținerea acesteia în aer,și recuperarea echilibrul ui
dronei după o dezechilibrare.
4. Fiindcă doar realizarea unei drone nu este de ajuns în opinia mea,cu toate că acest lucru
nu este unul tocmai ușor,mi -am propus că drona pe care o realizez să fie diferită față de
cele din comerț. Astfel,UAV -ul nostru are funcționalități cum ar fi recuperarea echilibrului
după ce drona a fost destablilizata,întoarcerea către operator,atereizarea în siguranță în
cazul în care drona rămâne fără baterie și cel mai important aspect este producerea
energiei electrice. În ca pitolul cu numărul patru am abordat această problemă și am
detaliat două modalități de producere a energiei care funcționează cu succes!
5. Ultimul ,dar nu cel din urmă capitol își propune inventarierea pieselor componente
folosite. Astfel în acel capito l am detaliat ce piese sunt necesare construirii unei drone ca
ale noastre și cum alegem piesele.

2
Curprins
Capitolul I ……………………………………………………………………………………… 3
1.1 Definitia dronei. Ce este o drona. Scurta istorie……………………………………………….3
1.1.1. Dronele in r azboi. …………………………………………………………………………3
1.1.2. Utilizările civile ale dronelor …….., ……………………………………………………..5
1.1.3. Utilizarea dronelor in diverse domenii ………………………………………………….. 7
1.2Partile componente ale unui UAV si descrierea lor …………………………………………. 7
Capitol ul II …………………………………………………………………………………….16
2.0. Modalitati de control a unui UAV ………………………………………………………… 16
2.0.1. Tehnologia Bluetooth …………………………………………………………………… 16
2.0.2. Tehnologia Radio ……………………………………………………………………….. 16
2.0.3. Tehnologia WLAN ……………………… ……………………………………………… 17
2.0.3.1. Analizarea modalitatilor de control a unei drone ……………………………………… 17
Capitolul III …………………………………………………………………………………… 23
3.Modalitati de control ………………………………………………………………………… 23
3.0.1. Control de tip PID ………………………………………………………… …………… 23
3.0.2. Regulatorul liniar quadratic …………………………………………………………… 25
3.0.3. Regulator H∞ …………………………………………………………………………… 28
3.1.Controlul unui UAV cu ajutorul microcontrollere -lor si microprocesoarelor …………….. 29
3.1.1. Microprocesorul …………………………………………… …………………………. 30
3.1.2. Microcontrolerul ………………………………………………………………………. 31
3.1.3. Avantajele folosirii microprocesoarelor ……………………………………………… 33
3.1.4. Concluzie ……………………………………………………………………………… 34
3.1.5. Microcontroller. Informatii generale si clasificare ………… ………………………… 35

3
3.1.6. Clasificare microcontroller ……………………………………………………………. 36
3.1.7. Structura unui microcontroller ………………………………………………………… 36
3.1.7. Programarea microcontroller -elor ……………………………………………………… 41
3.1.8. Comparare microcontroller ……. ………………………………… ………………….. 42
3.1.9. Alegerea microcontroller ului ………………………………………………………….. 46
Capitolul IV ………………………………………………………………………………… 48
4.Producerea energiei electrice necesare alimentarii dronei. Generalitati …………………… 48
4.1. Utilizarea panourilor solare ……………………… ……………………………………… 50
4.1.1. Avantaje si dezavantaje ………………………………………………………………… 50
4.2. Utilizarea WEP cu componentele dronei ………………………………………………… 52
4.2.2. Amplasarea WEP ……………………………………………………………………… 52
4.2.3. Dezavantaje …………………………………………………………………………… 52
Capitolul V ………………………………………………………………………………… 53
5.0. Inventarul componentelor proiectului ………………………………………………….. 53
5.1. Ansamblarea componentelor …………………………………………………………… 54
5.2. Modul de asamblare ……………………………………………………………………. 55
5.3. Limbajul de programar e folosit. Programarea soft ului ……………………………….. 56
5.3. Prezentarea rezultatelor ………………………………………………………………… 59

4
Lista figuri si tabele
Drona militara. Imaginea 1.0 – 5
Drona civila. Imaginea 1.1 -5
Drona civila. Imaginea 1.2 – 7
Drona civila controlab ila cu ajutorul unei telecomenzi.. Imaginea 1.3 – 7
Rotatia individuala a elicelor . Figura 1.0 – 8
Corpul unei drone. Figura 1.1 – 9
Motor CC cu si fara perii. Figura 1.2 – 10
Reprezentare exterioara a unui motor cu perii. Figura 1.3 – 10
Reprezentare a u nui motor fara perii. Figura 1.4 – 11
Reprezentare circuit de comanda ESC. Figura 1.5 – 14
Reprezentare radio telecomanda. Figura 1.6 – 15
Reprezentarea unui circuit intern a unei baterii. Figura 1.7 – 16
Dinamica sistemului. Tabelul 3.1 – 26
Reprezentare grafica a dinamicii sistemului. Figura 3.2 – 27
Modelul liniar al unei drone. Figura 3.3.1 – 28
Modelul liniar al unei drone in bucla inchisa. Figura 3.3.2 – 29
Graficul modelului liniar. Figura 3.3.3 – 29
Implementare simulink regulator H∞. Figura 3.4 – 30
Graficul regulatorului H∞. Figura 3.4.1. – 31
Schema unui microprocesor. Figura 3.1 – 32
Schema simplificata a unui microprocesor. Figura 3.2 – 33
Schema pentru conectarea pieselor componente ale dronei. Figura 3.4 – 35
Structura unui microcontroller. F igura 3.0 – 39

5
Comanda unei drone cu ajutorul unui microcontroller. Figura 3.5 – 49
Scema circuit WEP. Figura 4.1 – 53
Vedere de ansamblu a unei drone. Figura 5.0 – 56
Schema de comanda a controlorului de zbor. Figura 5.3 – 59
Schema de legatura a controlo rului de zbor cu motoarele . Figura 5.3.1 – 60
Schema conexiunii dintre controlorl de zbor si receptor. Figura 5.3.2 – 60
Schema de legatura a controlorului de zbor cu motoarele . Figura 5.3.3 – 61
Simularea unui UAV in conditii reale. Figura 5.4 – 63
Simu larea comenzilor unui UAV. Figura 5.4.1 – 64
Simularea stabilitatii unei drone si recuperarea stabilitatii. Figura 5.4.2 – 65

6
Introducere
Conceptul de energie regenerabilă și gratuită în condiții ideale,m -a inspirat în
elaborarea acestei lu crări. De altfel scoupl acestei lucrări,pe lângă realizarea de la zero a
unei drone care este sel -aware de starea și poziția în care se află,este cel de a face drona
100% autonomă. Din acest motiv nu putea lipsi și soluția de energie infinită,oarecum
inova tivă,în ceea ce privește scopul nostru.
Dronele din comerț de obicei vin la pachet cu un acumulator care poate menține
drona în aer aproximativ cinci minute. Soluția pe care am propus -o în această lucrare
crește autonomia dronei cu cât aceasta zboară mai mult. Menționez faptul că drona trebuie
să zboare în plin soare.
În ultimii ani,vânzările de drone au explodat. În comerț putem găsi drone începând
de la câteva sute de lei până la valoare unui logan. O companie din SUA își propune ca până
în 2018 să scoată pe piață o drona,capabilă să transporte o persoană pe distante de
maximum 100km. Cum tehnologia evoluează rapid acest ,chiar și Elon Musk prevede un
viitor în care mașinile vor fi înlocuite de către drone. Pentru moment dronele disponibile
civil ilor sunt doar de amuzament.
Scopul acestei lucrări este :
 Analiza unui UAV -Funcționalitatea,Părți componente,simulări;
 Modalități de control a unui UAV;
 Inventarul părților componente;
 Ghidarea cititorului în realizarea propriului UAV;
 Îmbunătăț irea duratei de timp a bateriei;
 Prelungirea duratei de zbor;
Astfel pornind cu ideea de profita la maxim de minutele de zbor am început
construcția dronei. În primele capitole am detaliat părțile componente ale unui UAV,după
care am conținuat cu moda litățile de control și am intrat cu adevărat în amununte în ceea
ce privește controlul și menținerea altitudinii dronei noastre.
În această lucrare am abordat două metode în care am explicat cum a fost realizată
această licență. O prima metodă este un a non -inginerească,în care au fost detaliate piesele
necesare unui UAV,schemele pentru montajul pieselor și câteva instrucțiuni de programare
și alegere a componentelor. În cea de -a două metodă am avut o abordare inginerească în
care au fost făcute calcul e matematice laborioase și simulări în matlab simulink. Din cea de –
a două metodă,inginerul nostru ar trebuii să își poată alege singur piesele componente în
funcție de rezultatele analizate și conectarea lor.

7
Spre sfârșitul lucrării am făcut inventar ul paritlor componente necesare
manufacturării vehiculuilui nostru aerian și am prezentat concluziile.

8
Capitolul I

1.1 Definiția dronei. Ce este o drona. Introducere intr -o scurtă istorie.
Aeronavă fără pilot,sau în limba engleză “Unnamed aerial vehicle” (UAV)
sau denumită pur și simplu drona este un apărat de zbor căruia îi lipsește pilotul
uman, fiind ghidat fie de către un pilot automat digital aflat la bordul său, fie prin
telecomandă de la un centru de control de la sol sau care este situat în altă aeronavă,
pilotată.
Dronele sunt folosite în sectorul militar,iar în domeniul civil au început să
capete amploare. Ele avand la bord o sarcină utilă. Dronele militare sunt folosite
pentru misiuni de recunoaștere , spionaj sa u în scop antitero. În funcție de scop ele
au la bordul lor aparatură de recunoaștere sau/și arme.
Dacă până de curând dronele erau utilizate doar în teatrele de război, ele ar
putea deveni cât de curând fi prezente pesete tot . De la agricultură și explor atii
până la televiziune , dronele promit să transforme diverse domenii în deceniile
următoare, facand o schimbare fără precedent în viața noastră .
1.1.1. Dronele in razboi:
Prima utilizare a unei drone într-un conflict militar a avut loc în 1982, în
războiul di n Liban, când armata statului israeliană a trimis astfel de aeronav ă fără
pilot pentru a stu dia sistemele de apărare din Siria și pentru a obtine datele
necesare distrugerii inamicilor.
Reusita campaniei israeliene a aprins din nou pasiunea armatei america ne
pentru UAV -uri .De altfel, una dintre cele mai cunoscute drone folosite de azi de
armata SUA, Predator, este copiata de un design israelian.
Ca urmare a dezvoltării sistemului GPS , ce permite navigarea cu exactitate
oriunde pe glob, dronele pot fi folos ite pe toată planeta, fiind controlate de personal
uman aflat în bazele militare de pe teritoriul oricarui stat. In imaginile de mai jos
sunt prezentate cateva modele de drone,utilizate in razboiul armat.

9

Imaginea 1.0

Imaginea 1.1

10
1.1.2. Utilizările dronel or în sectorul civil
Dacă inițial dronele erau fabricate în exclusivitate de companiile din
domeniul apărării, costul acestora ridicându -se la câteva milioane de dolari, astăzi
există pe piață numeroase variante, inclusiv drone mici și ieftine, ce pot fi c ontrolate
cu ajutorul smartphone -ului.
Datorit ă costului redus al cump ărării unei drone simple (sau al construirii
ei), aceste aeronave fără pilot încep să fie folosite tot mai mult și de c ătre civili.
În SUA, mai mul ți amatori și -au confec ționat drone sau au cump ărat astfel de
aparate. Datorit ă lor au fost descoperite utilizări ale dronelor în scopuri publice. În
Dalas, un pasionat de tehnologie a descoperit cu ajutorul dronei că o uzină de
procesare a cărnii vărsa ilegal tone de sânge de porc într -un iaz din apropiere.
Imaginile surprinse de camera dronei au susținut plângerea înaintată de persoana
respectivă agenției de mediu, care a amendat compania.
În New York , companiile imobiliare au început să folosească drone pentru a
filma și fotogra fia din aer pr oprietățile, materiale mult mai convingătoare
permițându -le să obțină un preț mai bun pentru ele. Practica este atât de răspândită,
încât poliția din acest stat s-a văzut nevoită să lanseze un avertisment, cerând
operatorilor dronelor să nu încalce legea FAA. Totuși, polițiștii nu au cum să
sancționeze operatorii dronelor dacă acestea zb oară sub plafonul de 110 metri.
Dronele sunt deja utilizate pentru paza granițelor SUA și urmează să fie
folosite în scurt timp și de de pompieri (spre exemplu, pentru a lup ta împotriva
incendiilor de pădure).
Un alt avantaj al dronelor îl reprezintă prețul. Recent, departamentul de
poliție din Millwuake a achiziționat 17 elicoptere noi la prețul unitar de 2 milioane
de dolari. Spre comparație, o dronă de tip Qubecue conceput ă de compania
AeroVironmente special pentru forțele de ordine costă doar 40.000 de dolari. Mai
jos sunt prezentate cateva imagini cu dronele civile.

11

Imaginea 1.2

Imaginea 1.3

12
1.1.3. Utilizarea dronelor in diverse domenii
Un alt domeniu pe care dronele pro mit să -l transforme este cel al jurnalismului. Prin
intermediul dronelor se pot obține imagini inaccesibile reporterilor aflați la sol, iar prețul
acestor aeronave este unul rezonabil.
1.1 Partile componente ale unui UAV si descrierea lor.
In acest subcapitol vom aborda partile componente ale unei drone din
segmental civil,deoarece aceste tipuri de aparate sunt mult mai usor de construit
spre deosebire de o drone din domeniul militar si au un cost de producere mult mai
mic.
Fiecare componentă a unei drone îs a re rolul său bine stabilit.Părțile
cvomponente dintr -un asemenea apărat pot varia ca și număr,model,culoare de la
dronă la dronă,însă toate au la bază următoarele părți componente.
1. Elice
Una din cele mai importante părți componente ale oricărui apă rat de zbor.
Elicea permite UAV să se ridice de la sol,să se mențină în aer și pentru a direcționa
aparatul. În general o drone are patru sau mai multe elice. În cazul dronelor cu patru
elice,două dintre ele au o rotație trigonometrica,iar celelalte două a u o rotație în
sensul acelor de ceasornic. Aceste părți component se montează pe capătul unui
arbore ale unui motor. În figură de mai jos este reprezentată rotația individuală a
elicelor.

Fig. 1.0

13

1. Corpul dronei

Un alt element important din constr ucția oricărui aparat de zbor îl
reprezintă structuara pe care sunt assezate restul părților componente ce
ajută la funcționarea corespunzătoare a aparatului. Cadrul UAV -ului trebuie
să îndeplinească câteva cerințe,cum ar fi :
a) Să fie dintr -un material ușor,dar rezistent;
b) Să aibă duritate;
c) Materialul din care este confecționat să fie maleabil;

Fig 1.1

În figura 1.1 este reprezentat un corp al unei drone,orientat în cele trei planuri
spațiale.

2. Motoare
Motoarele asigură des prinderea (decolarea) de la sol a aparatului,precum și propulsia și
menținerea dronei în aer. În ultimul timp,în construcția dronelor au început să fie folosite
motoare fără perii,în engleză “brushless”,deoarece aceastea aduc avantaje considerabile în
func ționalitatea UAV -ului.
Motorul C.C. cu perii are în rotor o bobină a carei alimentare provine la o sursă de tensiune
conti nuă prin intermediul periilo . Partea fix ă a motorului are in alcatuira sa un magnet
permanent. Motorul fără perii se mai și motor de curent continuu Brushless Trifazat.
Motorul din imaginea de mai sus are bobin ele din cupru plasate pe stator; iar rotorul său
conține o serie de magneți permanenți. Motorul îi este furnizat trei forme de undă diferite
care generează în stator un câmp magn etic. În figura 1.2 este reprezentat un m otor cu perii
, și unul fără perii .

14

Fig 1.2

Fig 1.3

In figura 1.3 este reprezentat un motor cu perii.

15
Avantaje și dezavantaje în folosirea unui motor cu perii:

După cum se vede și figura 1 .3 de mai sus, motorul cu perii disipă energie prin
frecare și prin incălzire destul de mult.
Datorit ă scânteilor de la perii se produce un factor de distorsiune a sistemului de
alimentare prin reinjectarea a impulsuri lor parazite în sens invers ;
Pe deoparte este mai costisitor pentru că necesită întreținere (schimbare perii), pe
de altă parte poate fi mai convenabil pentru că se poate prelungi viață lui prin această
întreținere.
Prezintă un avantaj control ul, folosind două fire, reglarea turației făcandu -se în
tensiune.
Viteză este limitată de forță de frecare (cu cât avem viteză mai mare cu atât forța de
frecare a periilor este mai mare).

Fig. 1.4
In figura 1.4 este reprezentat un motor fara peri i.

Avantaje și dezavantaje ale folosirii unui motor fără perii :

Lipsa de mentenantă constituie un avantaj.
Nu există fortă de frecare ceea ce duce la obținerea de cuplu și viteză mai mare cât și o mai
bună răcire.

16
Un dezavantaj îl are faptul că, controlul acestuia se face într -un mod mai dificil, deci e
nevoie de un controlle r.
Transmiterea semnalelor în bobine se realizează cu ajutorul senzorilor de tip Hall
care pot fi dificil de folosit dacă se întrerup .
Dimensiuni mai mici și mai compacte, și fără să afecteze cuplul.

Dinamica rotorului:

Ec. 1.0
Și atfel avem :
reprezintă viteza unghiulară a rotorului;
u tensiunea la bornele motorului

Km reprezintă cuplul
d factor de putere
η – raportul de transmisie
r reprezintă raportul de demultiplicare a transmisiei
J inerția elicelor
R forța de inerție a motorului

2. Sisteme electronice de control al vitezei (ESC) “Eelectr onic Speed
Controller”

Probabil una din cele mai importante părți component din structura
dronei. Sistemul electronic de control al vitezei,sau în engleză “Electronic
Speed Controller”,sau prescurtat ESC,are rolul de a controla și regla viteza
motoarelor. Controlarea turației motoarelor este crucială în stabilitatea
UAV -ului. ESC -ul are o conexiune directă către bornele motorului,de altfel
ESC0ul oferă tensiunea necesară fiecărui motor astfel încât UAV -ul să fie
stabilizat.

17
Această componentă interpre tează multiple date cum ar fi poziția
dronei,înălțimea la care se află,turația motoarelor în acest moment
precum și comandă lansată de operator. În funcție de parametri
primiți,acesta ajustează tensiunea la bornele fiecărui motor prin
comutarea rapidă a un ei rețele de tranzistori. Această comutare face ca
aeromodelul să aibă o mișcare lînă și un echilibru.

Cele mai multe ESC moderne incorporează un circuit de baterie
eliminator pentru a regla tensiunea de la receptor, eliminând nevoia de
baterii sepa rate. Într -un sens mai larg, sunt controlere PWM pentru
motoare electrice. ESC acceptă, în general, o frecvență de 50 Hz ca și
semnal de intrare PWM servo a cărui lătime de impuls variază de la 1 ms
la 2 ms. Atunci când este furnizat cu un puls lătime de 1 ms la 50 Hz, ESC
răspunde prin oprirea motorului atașat la ieșirea să. Un semnal de
intrare -puls lătime de 1,5 ms conduce motorul la aproximativ o jumătate
de viteză. Atunci când semnalul de intrare este de aproximativ două ms,
motorul functionează la turație maximă.

Sistemele de tip ESC sunt foarte variate și sunt compatibile doar
pentru motoarele cu perii. În cazul motoarelor fără perii,ESC crează o
ieșire trifazata în curent alternativ,de voltaj mic,limitat ,utilizând de
obicei un microcontroller pe care fie îl au încorporate fie trebuie pus în
circuit (gen arduino,raspberry pi,etc).

Decolarea se face pornind toate cele patru motoare,ESC -ul oferindu -le
turația necesară pentru a decola. Mișcarea de mers înainte sau de a face
un viraj se realizează prin dimin uarea turație a două motoare și creșterea
turației celeorlalte două.

4.1 Clasificare ESC
În general ESC -urile se clasifica în funcție de curentul maxim
admis la intrare. Astfel cu cât un ESC acceptă un curent de un amperaj
ridicat acesta are un rating mai mare,iar cu cât curentul de intrare scade
cu atât scade și rating -ul ESC -ului.

Un alt criteriu de clasificare îl reprezintă și scopul pentru care
este folosit un asemenea circuit. Circuitele electronice pentru reglarea
vitezei se pot fol osi și în următoarele aplicații:
a) Mașini cu telecomandă – Asigură transmiterea cuplului la roțile
vehiculului;
b) Elicoptere cu telecomandă – Asigură stabilitate și o turație
corespunzătoare a motoarelor;
c) Bărci – Asigură doar turația motorului ș i îl protejează în cazul în
care motorul este blocat;
d) Avioane cu telecomandă – Au același rol ca și în cazul dronelor;

18
e) Drone – Au rol de a stabiliza drona și de a oferi turația necesară
motarelor pentru a decola,menține în aer și de manevrare a a paratului.

Fig. 1.5
În figura 1.5 este reprezentat circuitul de comandă a unui ESC. După cum se vede
ESC este legat la bornele (“+” și “ -”) a unei baterii,de unde microcontroller -ul încorporate în
circuit scoate o ieșire trifazata către un motor fără perii. Reciver -ul sau circuitul de emisie
recepție,”asculta” semnalele venite de la operator și da comandă ESC -ului care controlează
motorul.

3. Radio Telecomanda

Pentru a putea controla aparatul,avem nevoie de o radio telecomandă. Pentru a cest
tip de proiect avem nevoie de telecomandă prin unde radio cu șase canale,pentru a
transmite comandă dorită de la distanță. În figur a data, 1.6 este prezentată o telecomandă
radio cu șase canale de emisie și recepție. După cum se poate observă,dispozitivul d e
comandă este dotat cu cu două joystick -uri pentru a controla mișcările de “inainte și
inapoi” și mișcările de stânga și dreaptă,precum și diverse butoane folosite pentru diverse
comenzi ce vor fi transmise către ESC.

19

Fig. 1. 6

3. Acumula tor
Bateria de acumulatoare este o sursă de curent electric continuu
reincărcabilă formată din elemente care inmagazinează energia
electrică pe care o stochează folosind principii chimice. Funcționarea
sa se bazează pe apariția unei tensiuni electromotoa re creată pe baze
chimice, obtinută prin asocierea în combinații electrod -electrolit ă
unor materiale diferite din punct de vedere electrochimic. Bateria de
acumulatoare poate fi acidă sau alcalină

6.1 Tipuri de acumulatori
a) Acumulatorii litiu -ion sunt acumulatori de generație recentă și
sunt frecvent utilizați de dispozitive electronice de tipul telefoanelor
mobile, laptopurilor etc. Datorită masei atomice scăzute a elementului
litiu au o densitate energetică ridicată. Pot fi utilizați la propulsa rea
diferitelor vehicule electrice sau asistate.

Avantaje și dezavantaje:
Densitate mai mare de acumulare a energiei comparativ cu
acumulatorul NiCd și acumulatorul NiMH.
Preț de fabricare ridicat.
Sunt mai sensibile la frig

b) Acumulatorul nichel -zinc este un acumulator alcalin din categoria
nichel oxihidroxid -metal. A fost dezvoltat de peste un secol. Este

20
folosit frecvent în dispozitive electronice. Nu are probleme legate de
inflamabilitate că cel litiu -ion.

c) Acumulator sodiu -sulf este un tip de acumulator cu metal topit
alcătuit din sodiu și sulf. Acest tip de baterie are o densitate mare de
energie, cu randament ridicat de incărcare/descărcare (89 -92%) și
ciclu de viată lung, și este fabricat din materiale ieftine. Datorită
temper aturii de funcționare de la 300 la 350° C și naturii foarte
corozive a polisulfurilor de sodiu, astfel de acumulatoare sunt în
primul rând potrivite pentru aplicații staționare (nemobile) pe scară
largă, că grile de stocare a energiei.

d) Bateria de t racțiune (de vehicul electric) este o celulă
electrochimică, reincărcabilă (acumulator), de stocare a energiei
electrice, destinată propulsării vehiculelor electrice cum ar fi scutere,
biciclete și stivuitoare electrice. Bateriile de vehicul electric (de
tracțiune) sunt diferite de cele uzuale pentru iluminat și start
(aprindere) ale autovehiculelor prin aceea că dezvoltă o putere mai
ridicată pe durate relativ lungi. Ele pot de asemenea, în comparație cu
bateriile de start să suporte o descărcare de energi e de pană la 80%
fără a suferi sticăciuni funcționale.

Fig. 1.7

În figura 1.7 este reprezentat circuitul intern al unei baterii.Aceasta fiind
alcătuită din următoarele părți componente:
ă) Siguranță – Pnetru protective în caz de scu rtcircuit sau supraalimentare;
b) Diode – Pentru rectificarea curentului;

21
c) Transformato;
d) Rezistențe electrice;
e) Intrări și ieșiri;
f) Împământări;

Capitolul II
2.0. Modalități de control a unui UAV
Una din cele mai bune modalități de control a unui UAV este de departe un circuit
electronic de tip ESC,deoarece el preia toate datele de care are nevoie pentru a stabiliza
aeromodelul,cum ar fi,poziția sa în spațiu,înclinarea înălțimea și turația motoarelor.
În cazul în care nu dispune m, de un Circuit Electronic de control al vitezei (ESC) putem
folosi și alte metode pentru ă controla drona noastră,în schimb trebuie să ținem cont de
următoarele aspecte:
a) Turația motoarelor. Un lucru foarte important,deoarece dacă turăm prea mult
mot oarele acestea se pot supraîncălzi și arde. Turația motoarelor este importantă și pentru
stabilitatea dronei. Considerând că greutatea dronei este uniform distribuită,atunci toate
cele patru motoare ar trebuii să aibă aceași turație. Însă dacă motoarele au turații
diferite,atunci drona se va destabiliza și prăbuși,sau în cel mai rău caz nu va reuși să
decoleze.
b) Tensiunea la bornele motoarelor. Iarăși un aspect important este nivelul de tensiune și
curent pe care îl livrăm motoarelor noastre. Un ESC liv rează tensiunea și curentul
necesar,însă fără el,tensiunea și curentul trebuiesc să fie stabilite manual. În funcție de
tensiune și curent putem controla și turația motoarelor.
c) Aparatura de emisie. Multe microcontrollere moderne cum ar Arduino sau Ras pbery
PI,au un sistem de emisie încorporat,bazat fie pe tehnologii de tip Bluetooth,Radio sau
WLAN (Wireless Local Area Network,tr : “Retea Locală de Internet fără fir”).

2.0.1. Tehnologia Bluetooth
Tehnologia Bluetooth este o tehnologie fără fir p e distanțe mici ce permite comunicația de
date fără fir între dispozitive digitale, cum ar fi o telecomandă și un circuit de recepție.
Tehnologia fără fir BLUETOOTH functionează pe o rază de aproximativ 10 metri.

22

2.0.2. Tehnologia Radio
Undele radi o sunt de fapt unde electromagnetice utilizate în special pentru
comunicații,radio și televiziune. Comenzile pe care utilizatorul le da cu ajutorul
telecomenzii sunt mai exact impulsuri electrice. Acestea sunt suprapuse pe o undă
purtătoare ,generată de un oscilator,astfel undă modulată este dfuzata de către antenă
amplasată în vârful telecomenzii.
2.0.3. Tehnologia WLAN
Wi-Fi este o tehnologie radio folosită deseori la implementarea rețelelor de
calculatoare de tip rețea locală fără fir (Wireless Loca l Area Network, WLAN). Ca și în cazul
tehnologiilor radio,tehnologia WLAN are o metodă de funcționare similară. O diferență ar fi
ca undele radio ajung la un router,de unde acesta din urmă le trimite disipat în spațiu.
Conectându -ne în rețeaua WLAN și aflâ ndu -ne în rază de acoperire a router ului,putem
comunica foarte ușor cu aparatele conectate și aflate în aria de acoperire a router ului. Spre
exemplu : Microcontroller ul de pe drona mea este controlat cu ajutorul telefonului meu
mobil,desigur acestea din urmă se află în aceași rețea.
2.0.3.1.Analizarea modalităților de control unei drone.
In cazul care nu dorim folosim un ESC,trebuie ținem de următoarele ecuații:
Ecuațiile ce descriu comportamentul dronei următoarele:
Propulsia totală : u1 =
(1.0)
Momentul de rotație : u2 = l(
) (1.1)
Momentul de cabrare : u3 = l (
) (1.2)
Momentul de rasucire : u4 =
(1.3)

Unde:
a) u este viteză pe axa “x”;
b) u1 este propulsia generată de motoare;
c) u2 este momentul de rotație;
d) u3 reprezintă momentul de cabrare;
e) u4 reprezintă momentul de răsucire;

Din ecuațiile 1.0.1.1,1.2,.13 rezultă :

23

1.4

Unde : ,, reprezintă unghiul de răsucire,cabrare și girație. Astfel rezultă:

\
1.5
Unde X,Y,Z sunt pozițiile de translație. În același context putem folosi matricea Euler
pentru a defini mișcările unghiulare ale unui corp în spațiu.

1.6

Rezolvând operațiile matriciale de mai sus rezultă :

24

1.7

Dacă cu I se notează inerția,atunci rezultă că :

1.8
ώ reprezentând viteză unghiulară,derivând rezultă:

1.9 2.0

Presupunând că structură este simetrică,atunci vom avea

25

2.1
În anumite cazuri termenul de mai jos poate fi neglijat.

Momentu l angular pe axa Z,în care r poate fi neglijat
Ixx = Iyy;
Dacă presupunem că forțele de pe axele X și Y sunt nule,atunci vom avea:

2.2

Ecuațiile au fost stabilite pornind de la premiza că structura/corpul dronei este rigid.
Efectul gyro scopic a fost și el neglijat. Dacă dorim să luăm în calcul și efectul
gyroscopic,atunci trebuie să luăm în calcul și următoarea ecuație :

2.3
De unde:

26

2.4

1. Dinamica rotorului.

Până acum am considerat o linearitate în ceea ce privește aplicarea tensiunii
la borne. Mai exact fiecare motor a primit aceași valoare a tensiunii. Deci în condiții
ideale,aparatul nostru a reușit să decoleze și să se mențină în aer.

Dacă luăm în considerare și dinamica rotorului,atunci trebuie să investigă m
constanta de timp a motorului,iar dacă această este sufficient de mică,atunci o
putem neglija.

2.5

Unde:

ώm- viteză unghiulară a motorului;
u – tensiunea de la bornele motorului;
τ-constanța de timp a motorului;
Km – constanta de cup lu;
d – factorul de putere;
η-eficiența raportului de transmisie;
r – raportul de transmisie;
J – inerția elicelor;
R – rezistența internă a motoarelor;
Propulsia este direct proporțională cu pătratul turației motoarelor ;
Cuplul este egal cu

27
2.6

υi – fiind impulsul pe rotor;
Vc – viteza verticala;
Vi – viteza/velocitatea indusa;
ρ – densitatea aerului;
c – grosimea elicei;
Rp – raza elicei;
Cd – coeficientul de inertie/greutate;

Notatii:
g – acceleratia gra vitationala (ms^ -2);
Ixx – inertia pe axa X (kgm^2);
Iyy – inertia pe axa Y (kgm^2);
Izz – inertia pe axa Z (kgm^2);
l – lungimea (m);
m – masa (kg);
p – rata de schimbare a unghiului nominal (rad/s);
q – rata de schimbare a pasului unghiului nominal (rad/ s);
Qi – cuplul generat de rotor (Nm);
r – rata de schimbare a unghiului de giratie (rad/s);
Ti – puterea/impingerea generata de rotor (N);
u – viteza pe cele 3 axe (m/s);
u1,u1 – puterea/impingere generate de cele 4 rotoare (N);
u2,u2 – moment de rotație (Nm);
u3,u3 moment de grad/pitching moment (Nm);
u4,u4 – moment de girație/yawing moment (Nm);
v – viteza pe axa Y (m/s);
Vi – tensiunea aplicată pe rotor (V);
w – viteza pe axa Z (m/s);
x,y,z – cele 3 axe de referință spatiala ( m);
unghi de rotație Euler (rad);
gradul de înclinație Euler (rad);
 unghi de girație (rad);

28
Capitoulul III
3. Modalități de control l
În decursul timpului s -au făcut multe cercetări pentru a atinge un zbor autonom.
Însă de cele mai multe or i acest lucru nu a fost putut fi realizat în totalitate. Acest capitolul
va trata doar modalitățile de control într -un mediu liniar,fără influențe externe.
3.1.1. Control de tip PID
Controlul de tip PID,în engleză “Proportional integrator derivator”,iar în
româ nă ”Integrator proporțional derivator”,se poate folosi pentru controlul dronei
pe o traiectorie liniară,neținând cont de eventualele înclinații ale aparatului.Acest
tip de control poate fi folosit în buclă închisă pe fiecare motor al aparatului. Acest tip
de control permite dronei doar să plutească în aer,fără a se mișcă. Dacă din exterior
se acționează cu o forță asupra corpului dronei,această se poate destabiliza și
prăbuși.
Sistemul pe care trebuie să -l controlăm este descris de următoarele matrici :
Ec : 3.0

Ec. 3.0.1

29
Făcând calculul rezultă următorul tabel :
Tabelul 3.1

Punem datele de mai sus în matlab,și astfel ne rezultă următoarele grafice ce
reprezintă dinamica sistemului controlat cu regulatorul PID. Fig .3.2.

30

3.1.2. Regulatorul liniar quadratic

LQR,prescurtarea englezească pentru Linear -Quadratic Regulator,este un
model matematic proiectat pentru operarea unui sistem dinamic,la un cost minim.
Czul în care dinamica sistemului este descrisă de un set de ecuații diferenți ale
liniare, iar costul este descris de o funcție pătratică este numită problemă LQ. Unul
dintre principalele rezultate din teoria este că soluția este asigurată de regulatorul
liniar pătratic (LQR), un regulator de feedback. LQR este o parte importantă a
soluției la problema LQG (Regulatorul pătratic Gaussian). Că problema LQR în sine,
problema LQG este una dintre problemele cele mai fundamentale în teoria
controlului.

În cazul regulatorului liniar trebuie să ținem cont de următoarea ecuație . Ec
3.3.

31

Astfel,avem intrarea în sistem de forma urmatoare :

Dacă vom face calcule lungi și plictisitoare,iar rezultatul lor îl vom transpune
într-o schema simulink vom obține următoarea schemă ce reprezintă modelul liniar
a unei drone. Fig 3.3.1.

32
Dacă c onsiderăm că sistemul nostru este într -o buclă închisă ne va rezulta
următoarea schemă în simulink (Fig. 3.3.2)

Rezultatele simulării noastre în simulink se pot vedea din următoarele
grafice. Aceste grafice reprezintă dinamica unui sistem în buclă înch isă folosind un
regulator liniar. Fig . 3.3.3

33

3.1.3. Regulator H

Această metodă este folosită în teoria de control pentru a sintetiza
regulatoarelor și atingerea stabilitătii cu performantă garantată. Tehnicile
H∞ au avantajul fată de tehnicile clasice d e control în care acestea sunt ușor
aplicabile la problemele care implică sisteme cu mai multe variații de cuplare
incrucisată între canale; Dezavantajele tehnicilor H∞ incl lud nivelul de
înțelegere matematică necesare pentru a le aplica cu succes și nec esitatea
unui model destul de bun al sistemului care urmează să fie controlat .
Deoarece acest tip de regulator este folosit foarte rar în construcția
aparatelor nu îi vom acordă o importanță deosebită. Implementarea unui
astfel de sistem cu ajutorul simu link se face după următoarea schemă
(Fig.3.4) :

34

Rulând exemplul de mai sus vom obține următoarele rezultate (Fig 3.4.1.) :

3.2. Controlul unui UAV cu ajutorul microcontrollere -lor și microprocesoarelor

După cum a fost expus și ma i capitolele și subcapitolele anterioare,fiindcă de cele mai
multe ori un microcontroller sau un microprocessor nu poate aprecia poziția în spațiu a
dronei. Din acest lucru rezultă faptul că utilizatorul unui astgfel de vehicul trebuie să
calibreze manual tensiunea la bornele motorului.

Astfel presupunem că pentru proiectul nostru vom folosi pe rând un microprocessor și un
microcontroller.
În cazul în care folosim un microprocesor sau un microcontroller pornim de la premiza că
restul circuitelor ce p ermit bună funcționare a aparatului sunt deja realizate și
interconectate.

Pentru a trimite comenzi către dispozitivul nostru avem nevoie de un dispozitiv pentru a
emite comenzi (vezi telecomandă descrisă mai sus) și un dispozitiv de recepție (de obi cei
vine încorporat în microcontroller),comunicația între emițător și receptor se poate realiza
fie prin Bluetooth fie prin wireless sau clasic cu ajutorul conductoarelor.

35
Dacă se consideră că drona are greutatea distribuită proporțional,iar tensiune a la bornele
fiecărui motor este egală,atunci vom obține o decolare. Însă trebuie să ținem cont de
curenții de aer,effect al rotirii elicelor care va destabiliza drona. Pentru a corectă poziția
dronei,utilizatorul se va simți nevoit să ajusteze tensiunea l a bornele fiecărui motor
manual. Același utilizator trebuie să aibă și o dexteritate mână -ochi foarte dezvoltată
fiindcă toată acțiunea se produce foarte rapid.

Astfel pilotul dronei este nevoit să ajusteze poziția dronei manual reglând tensiunea la
borne a fiecărui motor. În concluzie folosirea unui microcontroller sau a unui
microprocesor strict pentru controlul unei drone nu este o decizie foarte înțeleaptă. Pentru
acest proiect am ales să folosesc un ESC (descris mai sus),și un microcontroller car e să îmi
permită controlul absolut asupra celorlalte component electronice de la bordul navei.

Practic microcontroller ul nostru supraveghează următoarele lucruri :
a. Proximitatea (altitudine,distanță față de obiectele din jur) – Informație preluat ă de la
senzorii aflați pe apărat și transmisă prin WLAN către un dispozitiv mobil;
b. Nivelul de tensiune și current ce intră și ies din restul circuitelor;
c. Pornirea și oprirea ansamblului;

3.1.4. Microprocesorul, uneori numit și p rocesor, este unitatea centrală de prelucrare a
informației (CPU) a unui calculator sau sistem structurat funcțional, care coordonează
sistemul și care, fizic, se prezintă sub formă unui cip electronic.

În imaginea de mai jos (Figura 3.1.) este repre zentată schema unui microprocesor.

Figura 3.1.

În figura 3.1. sunt “desenate” următoarele componente :
a. UCP – Unitate centrală de procesare a cărui rol este de a procesa informația primită
din exterior sau interior.
b. Memorie – Această uni tatea de memorie folosită de către microprocesor este
folosită pentru a stoca rezultatele temporare.
c. I/O – Pini de intrare și ieșire folosiți pentru a face legătură cu mediul extern.s

36
3.1.4. Microcontrolerul este o structură electronică destinată controlului unui proces
sau, mai general, este un microcircuit care incorporează o unitate centrală (CPU) și o
memorie impreună cu resurse care -i permit interacțiunea cu mediul exterior.

În figură 3.2. este reprezentată schema simplificată a unui mi croprocesor.
Figura 3.2.

În imaginea prezentată mai sus putem distinge următoarele componente,a
căror rol este explicat și mai jos.
a. Programe – Practic,această componența deservește utilizatorului pentru
ași încărca propriile program e;
b. Intrări – Prin intrări se pot face conexiuni și culege date din exterior;
c. Ieșiri – Prin ieșiri se pot afișa rezultatele calculelor programelor încărcate;
d. Unitatea centrală de procesare/prelucrare -Unitate centrală de procesare a
cărui rol este de a procesa informația primită din exterior sau interior;
e. Generatorul de tact – Practic timer ul,sau clock;
f. Memoria -– Această unitatea de memorie folosită de către microprocesor
este folosită pentru a stoca rezultatele temporare.

Microcontrolerul diferă de un microprocesor în multe feluri. În primul rând
și cel mai important este funcționalitatea să. Pentru a fi folosit, unui microprocesor
trebuie să i se atașeze alte componente că memorie și componente pentru primirea
și trimiterea de date. Microcontrolerul este proiectat să fie toate acestea într -unul
singur. Nu sunt necesare alte componente externe pentru utilizarea să pentru că
toate perifericele necesare sunt deja incluse în el.

Componentele electronice menționate mai sus po t fi utilizate în diverse
domenii cum ar fi :

37
în industria de automobile (controlul aprinderii motorului, climatizare,
diagnoză, sisteme
de alarmă, etc.);
în așa zisă electronică de consum (sisteme audio, televizoare, camere video
și
videocasetofo ane, telefonie mobilă, GPS -uri, jocuri electronice, etc.);
în aparatura electrocasnică (mașini de spălat, frigidere, cuptoare cu
microunde,
aspiratoare);
în controlul mediului și climatizare (sere, locuințe, hale industriale);
în industria aerospa tială;
în mijloacele moderne de măsurare -instrumentație (aparate de măsură,
senzori și
traductoare inteligente);
la realizarea de periferice pentru calculatoare;
în medicină.

Pentru a înțelege mai bine cum funcționează un astfel de circuit integrat
(microprocesor) trebuie să îi analizăm structura să, și astfel avem :
a. Unitate de memorie – A cărei rol este de a înmagazina date; Memoria
constă din toate locațiile de memorie, iar adresarea acesteia nu este altceva decât
selectarea uneia din ele. Această inseamnă că putem selecta o locație de memorie la
un capăt, și la celălalt capăt trebuie să asteptăm conținutul acelei locații.
b. Unitatea central de procesare (CPU) -Unitatea centrală de procesare,
(CPU) este structurată pe locații de mem orie având capabilitate incorporată de
înmulțire, impărtire, scădere și adunare și permite mutarea conținutul dintr -o
locație de memorie în altă. Locațiile ei de memorie ale CPU sunt numite regiștri.
c. Magistrală -Calea este numită „bus” – magistrală. Fiz ic, el reprezintă un grup
de 8, 16, sau mai multe fire. Sunt două tipuri de bus -uri: bus de adresă și bus de
date.
d. I/O sau unitatea de intrare și ieșire -Aceste locații ce tocmai le -am adăugat
sunt numite „porturi”. Sunt diferite tipuri de porturi: int rare, ieșire sau porturi pe
două -căi. Când se lucrează cu porturi, mai întâi de toate este necesar să se aleagă cu
ce port urmează să se lucreze, și apoi să se trimită date la, sau să se ia date de la
port.

Acestea fiind spuse,în schema de mai jos est e reprezentat un circuit pentru
conectarea pieselor componente ale unei drone (motor,esc,cabluri,etc) cu ajutorul
unui microcontroller de tip arduino.

38

Fig. 3.4.

Schema prezentată mai sus este una foarte complexă. În figură de mai sus putem
găsi următoarele elemente componente :
a. Microcontroller aduino;
b. Reciver/Receptor radio;
c. Interfața LCD pentru afișarea parametrilor de intrare și ieșire;
d. ESC pentru controlul automat al dronei;
e. Camera video;
În schemă nu au fost incl use motoarele,cadrul dronei și firele conductoare.
3.1.4. Avantajele folosirii microprocesoarelor :
1. Avantajele folosirii microprocesoarelor în sistemele de măsură și control

39
Includerea unui microprocesor într -un sistem de măsură și control dă pos ibilitatea că
manevrele de operator să fie preluate (parțial sau total) de către microprocesor și în plus
să se
obtină cîteva avantaje importante:
2. Preluarea comenzilor de operator cum ar fi reglaje de zero și de cap de scară,
selectarea gamelor asigurând un plus de precizie și sigurantă în exploatare.
3 Autocalibrarea și compensarea automată a influenței factorilor de climă. De asemenea
se calculează abaterile și se corectează rezultatul final al măsurării.
4. Imbunătătirea preciziei prin e liminarea erorilor sistematice (prin autocalibrare,
autocorecție).
5. Micșorarea numărului de componente ale sistemului prin eliminarea componentelor
destinate implementării logicii cablate.
6. Creșterea versatilitătii aparatului prin obținerea uno r posibilităti suplimentare de
măsură pe baza programelor interne.
7. Creșterea vitezei de lucru prin automatizarea operațiilor de măsurare.
8. Posibilitatea determinării prin calcul a altor parametrii de semnal (valoare de vârf,
valoare medie, val oare efectivă, calculul distorsiunilor, a spectrului de amplitudini,
determinarea fazei, defazajului).
9. Posibilitatea autotestării prin programe speciale executate de microprocesorul
încorporat, la comanda operatorului sau în cazul apariției unei a nomalii în funcționare. În
acest caz se poate declanșa o procedură de testare și semnalizare a eventualelor defecte.
Toate aceste avantaje arată clar că sistemele de măsură și control moderne nu pot exista
fără a fi controlate de către microprocesoar e.
Mai jos sunt doar câteva exemple de microprocesoare. Am ales să le enumăr pe cele
mai folosite. Având în vedere faptul că drona noastră nu depinde în totalitate de un
microprocessor nu ne vom axă foarte mult asupra acestui subiect.

40

Intel 802 86
Intel 80386
Intel 80486
Intel Pentium
AMD ATHLON
Intel Pentium Pro
Intel P7
Intel Core Solo și Intel Core Duo, cel din urmă cu 2 nuclee
Intel Core 2 Solo și Intel Core 2 Duo, cel din urmă cu 2 nuclee în tehnologie de 48 nm
Intel Core i 3
Intel Core i5 și Intel Core i7, cu 4 nuclee în tehnologie de 45 nm
Intel Atom, în special pentru netbooks
3.1.5. Concluzie :
Controlul unui vehicul aerian se poate realiza utilizând doarr un microprocessor
dacă acesta acceptă că și tensiune d e intrare valoarea de 5V,iar motoarele vehiculului să fie
legate în scurt la ieșirile dispozitivului,sau prin multiple circuite auxiliare pentru a furniza
tensiunea dorită la bornele motoarelor. Fiindcă tehnologia avansează rapid și în loc să
folosim o mu ltitudine de circuite auxiliare pentru a îndeplini un obiectiv foarte simplu
(alimentarea unui motor electric),vom folosi un microcontroller care are deja toate aceste
circuite auxiliare integrate în el.
3.1.6. Microcontroller. Informații generale și cla sificare.
Utilizarea unui microcontroler constituie o soluție prin care se poate reduce
dramatic numărul componentelor electronice precum și costul proiectării și al
dezvoltării unui produs O definiție, cu un sens foarte larg de cuprindere, ar fi a ceea că un
microcontroler este un circuit în miniatură (minicircuit) care incorporează o unitate
centrală (CPU) și o memorie impreună cu resurse care -i permit interacțiunea cu mediul
exterior.

41
Resursele integrate la nivelul microcircuitului ar trebui să includă, cel puțin,
următoarele componente:

a. o unitate centrală (CPU), cu un oscilator intern pentru ceasul de sistem
b. o memorie locală tip ROM/PROM/EPROM/FLASH și eventual una de tip RAM
c. un sistem de întreruperi
d. I/O -intrări/ieșiri numerice (de tip port paralel)
e. un port serial de tip asincron și/sau sincron, programabil
f. un sistem de timere -temporizatoare/numărătoare programabile
Este posibil că la acestea să fie adăugate, la un preț de cost avantajos, caracteristici
specifice sarcinii de control care trebuie îndeplinite:
g. un sistem de conversie analog numerică(una sau mai multe intrări analogice)
h. un sistem de conversie numeric analogic și/sau ieșiri PWM (cu modulare în durată)
i. un comparator analogic
j. o memorie de date nevolatilă de tip EEPROM
k. facilităti suplimentare pentru sistemul de temporizare/numărare (captare și
comparare)
l. un ceas de gardă (timer de tip watchdog)
m. facilităti pentru optimizarea consumului propriu
Un microcontroler tipic mai are, la nivelul unitătii centrale, facilităti de prelucrare a
informației la nivel de bit, de acces direct și ușor la intrări/ieșiri și un mecanism de
prelucrare a datelor destul de rapid.
Microcontroller -ele au și ele o gamă destul de va riată de utilizare,în special în
partea de robotica. Componenta principală a unui robot spre exemplu o reprezintă
microcontroller ul. Astfel aplicațiile în care găsim un microntroller se numesc sisteme
integrate sau emdeded systems iar acestea sunt următoa rele :

42
Industria auto;
În industria de prelucrare (lemn,oțel,etc) în special în mașinile de tip CNC;
În electronică de consum (televizoare,frigidere,console de jocuri,etc);
În controlul mediului casnic și climatizare (aparate de aer condiționat) ;

Figura 3.0.

1. Procesor
Este componenta care execută instrucțiunile cuprinse în firmware. În altă ordine de idei,
procesorul:
preia date de la pinii configurați ca pini de intrare, apoi;
prelucrează aceste date conform instrucțiunilor scr ise în firmware și în cele din urmă;
oferă semnale de ieșire corespunzătoare, cu ajutorul pinilor configurați ca pini de ieșire.
Spre deosebire de PC -uri și laptopuri care sunt destinate lucrului cu mai multe programe în
același timp, microcontroller -ele s unt destinate unor aplicații individuale, adică rulează
mereu un singur program (firmware -ul). Asta înseamnă că procesoarele din
microcontroller -e nu au de muncit la fel de mult ca cele de pe PC -uri și din acest motiv
producătorii de microcontroller -e le-au dotat cu procesoare a căror frecvență de lucru rar

43
depășește 100 -200MHz (față de 2 -3 Ghz cât are un PC/laptop obișnuit). Reducerea de
performanță la strictul necesar a permis microcontroller -elor să aibă un preț mic, ceea ce
argumentează gradul de răspân dire pe care îl putem observa astăzi.

2. Memorie RAM
Atunci când facem niste calcule de o complexitate mai ridicata, nu putem face totul „în cap”
ci avem nevoie să notăm temporar anumite rezultate pe o bucată de hârtie. În mod similar
și procesoarele au n evoie să -și noteze temporar niște rezultate si anume in memoriaRAM .
Inițialele RAM provin de la Random Access Memory, care în traducere liberă înseamnă
memorie cu acces aleator, adică o memorie d in care datele pot fi accesare (citite sau scrise)
individual (asta spre deosebire de alte tipuri de memorie în care procesorul este nevoit să
citească sau să scrie și alte locații de memorie, în afară de cele care îl interesează în acel
moment).

Recapitu lând, memoria RAM este o „ciornă” pe care procesorul o folosește pentru a -și face
calculele. Memoria RAM este o memorie volatilă , adică datele memorate în ea se șterg
atunci când alimentarea microcontroller -ului este întreruptă. Asta înseamnă că această
memorie nu poate fi folosită pentru salvarea permanentă a datelor. Cel puțin teoretic, în
cazul memoriei RAM nu există un număr maxim de rescrieri și deci practic, dacă este
folosită corespunzător, memoria RAM nu are moarte.

Reducerea de performanță strict la necesități face ca resursele de RAM ale unui
microcontroller să fie cu mult inferioare celor din componența unui PC/laptop. De regulă,
microcontroller -ele nu dispun de memorii RAM mai mari de câteva zeci de kilobiți (kb).
3. Memorie FLASH
Memoria Flash este memoria în care este scris firmware -ul. În ultimii ani, memoria
program folosită este de tip flash . Conținutul me moriei program este modificat doar în
momentul instalării firmware -ului. Am putea spune că memoria flash este „manualul de
instrucțiuni al microcontroller -ului”: acesta este scris doar în momentul instalării
firmwareului, iar ulterior microcontroller -ul nu face decât să urmărească întocmai
instrucțiune din acest manual, fără a -i modifica în nici un fel conținutul . Memoria
program este una nevolatilă, continutul eifiind disponibil și după resetarea/repornirea
microcontroller -ului.
Spre deosebire de memoria R AM, memoria program de tip FLASH este garantată doar
pentru un număr de maxim 10000 de scrieri.
Firmware -urile sunt programe mult mai mici decât programele pentru PC/laptor. Din acest
motiv, memoriile program rareori depășesc 1 -2 Mb.

44
4. Memorie Salvare Da te (EEPROM)
În aplicațiile practice microcontroller -ele trebuie uneori să memoreze niște date undeva
unde le poate regăsi intacte oricând, chiar și după restartarea/repornirea echipamentului
pe care îl controlează. Din punct de vedere fizic este reprezent at de o memorie de
tip EEPROM , adică Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory. Din partea
cu Read-Only Memory s -ar înțelege că este vorba de o memorie care nu poate fi decât citită,
nu și scrisă. Adevărul este că această memorie poate fi și scrisă iar mențiunea Read-
Only Memory se referă la destinația ei: stocarea de date care în timpul funcționării
microcon troller -ului, sunt de obicei doar citite . În această categorie de date intră valorile
de calibrare, setări personalizate, mesaje de eroare etc. Optimizarea resurselor
microcontroller -elor a determinat ca memoria EEPROM să aibă în general valori de cel mul t
500-1000 kb. Principiul de funcționare face ca memoriile EEPROM să fie garantate pentru
un număr de scrieri de cel mult 100.000.

5. Pini pentru Intrări și Ieșiri programabile
Cei ma i mulți pini de care dispune un microcontroller sunt pini prin care acesta comunică
cu restul componentelor. Acești pini sunt numiți intrări și ieșiri programabile pentru că
destinația lor nu este definitiv fixată prin construcție (așa cum este cazul compo nentelor
electronice obișnuite) ci este stabilită de instrucțiunile scrise în firmware. Astfel, printr -o
programare corespunzătoare intrările și ieșirile programabile pot fi configurate să aibă
funcții de:
intrare digitală . În această configurație pinul re spectiv poate primi și interpreta doar
semnale digitale: 0 logic (dacă tensiunea aplicată la intrare este mai mică decât 0,5V, unde
V este tensiunea de alimentare a microcontroller -ului) sau 1 logic (dacă tensiunea de la
intrare este mai mare decât 0,5V);
ieșire digitală. În acest caz, pe pinul respectiv microcontroller -ul poate dicta doar
semnale digitale: 0 logic (adică o tensiunea practic egală cu 0V) sau 1 logic .
intrare analogică. În această configurație tensiunea aplicată pe pinul respectiv este
dirijată către un convertor analog digital (prescurtat convertor A/D ). În acest mod,
microcontroller -ul poate „înțelege” și alte semnale de intrare, nu doar pe cele de 0 și 1 logic.
Sau altfel spus, un pin configurat ca intrare digitală nu înțelege decât între alb și negru, pe
când un pin configurat ca intrare analogică poate înțelege și diferite nuanțe de gri. Numărul
acestor nuanțe de gri depinde de rezoluția convertorului A/D cu care este dotat
microcontroller -ul.

ieșire PWM. Semnalul PWM ( Pulse Width Modulation) este un semnal format din
impulsuri cu frecvență constantă dar cu durată variabilă. Dacă la ieșirea unui pin configurat
ca ieșire PWM aplicăm un filtru RC care să integreze aceste impulsu ri , vom obține o

45
tensiune a cărei valoare este direct proporțională cu durata impulsurilor. În acest mod, din
microcontroller putem obține și semnale de ieșire analogice, adică și „nuanțe de gri”, nu
doar „alb” sau „negru”. Spre deosebire rezoluția de tra nsformare din analogic în digital,
rezoluția unei ieșiri configurate ca ieșire PWM este de obicei doar de 8 biți (adică doar 256
de „nuanțe de gri”).
6. Pini oscilator cuarț
La baza funcționării oricărui procesor stă un oscilator. Acesta, în principiu, are două funcții:
dictează viteza de lucru a procesorului;
asigură sincronizarea tuturor proceselor realizate de procesor.

Semnalul creat de acest oscilator este cunoscut preponderent sub numele de semnal de
ceas , semnal de tact sau clock signal .
Vreau însă să aduc in discutie o metaforă : procesorul unui microcontroller poate fi privit
ca un solist care interpretează o partitură (reprezentată de firmware) în ritmul dictat de
semnalul de ceas. Necesitatea sincronizării proceselor executate de un procesor dev ine mai
evidentă atunci când avem un modul electronic în care mai multe procesoare trebuie să
comunice între ele: fără a avea o sicronizare precisă între procesele fiecărui procesor, ar fi
ca și cum am avea o orchestră în care fiecare interpret își cântă p artitura cu altă viteză.
Pentru a îndeplini funcțiile menționate mai sus, oscilatorul unui procesor trebuie să
mențină o frecvență de oscilație foarte constantă, indiferent ce cum variază condițiile de
mediu (temperatură, tensiune de alimentare, umiditate , presiune, vârstă etc.). Din acest
motiv, în marea majoritate a cazurilor, procesoarele (inclusiv cele din microcontroller -e)
sunt „dirijate” de oscilatoare cu cuarț .
Acestea f iind zise, pinii oscilator cuarț sunt pinii prin care microcontroller -ului i se poate
atașa un oscilator cu cuarț.
7. Pini setare tensiune referință convertor analogic – digital.
Știm deja că un convertor A/D transformă unui semnal analogic (de exemplu ten siunea de
3,25 V) într -un semnal digital (de exemplu numărul 658). Ceea ce e posibil să nu știm este
faptul că fiecare convertor A/D poate converti doar o anumită gamă de semnale de
intrare (tensiuni) într-o anumită gamă de semnale digitale de ieșire (nume re) cu
o anumită eroare maximă de conversie .
Hai să încercăm să lămurim pe scurt ce este eroarea de conversie . Pentru asta hai să
presupunem un caz foarte simplu: un convertor A/D care poate transforma gama 0 -5V în
gama numerelor de la 0 la 5. Pentru 0 V l a intrare vom obține numărul 0 la ieșire, pentru 1V
la intrare vom obține numărul 1 la ieșire și așa mai departe. Însă ce număr vom obține la
ieșire când la intrare aplicăm un semnal de 0,7 V ? Convertorul nu ne poate da la ieșire
numărul 0,7 (pentru că el nu poate oferi la ieșire decât numere întregi) așa că va aproxima
rezultatul conversiei la cel mai apropiat număr întreg. 0,7 este mai aproape de 1 decât de 0

46
și deci rezultatul conversiei va fi 1. Rezultatul unei conversii 100% precise ar fi numărul
0,7, ceea ce înseamnă că în exemplul nostru avem o eroare de conversie de 1 – 0,7 = 0,3 V.
Ei bine, eroarea maximă de conversie arată valoarea maximă a aproximării pe care
respectivul convertor A/D o poate face.

Aceasta se calculează împărțind gama semnalel or de intrare la gama valorilor
posibile la ieșire, ceea ce înseamnă ca în exemplu nostru vom avea o eroare de conversie de
maxim 5V/5 = 1V.
Parametrii unui convertor A/D pot fi ajustați după necesități. Pentru un convertor A/D de
10 biți, adică unul care poate oferi la ieșire numere între 0 și 1023 (cum este cazul
majorității convertoarelor A/D din microcontroller -e) putem avea de exemplu următoarele
moduri de funcționare:
pentru semnale analogice de intrare între 0 și 5V, convertorul A/D oferă la ieșire numere
între 0 și 1023. În acest caz, eroarea maximă de conversie este de maxim 5V/1024 =
4,88mV. De ce am împărțit la 1024 și nu la 1023 cât am spus că poate fi numărul maxim dat
la ieșirea convertorului A/D ? Pentru că am ținut cont și de numărul „0” car e este și el una
din valorile pe care convertorului A/D îl poate oferi ca rezultat;
pentru semnale analogice de intrare între 0 și 1V, convertorul A/D oferă la ieșire numere
între 0 și 1023. În acest caz, eroarea maximă de conversie este de 1V/1024 = 0,976 5 mV.
Observăm că în primul mod de funcționare convertorul A/D poate lucra cu o gamă mai
mare de tensiuni de intrare (0 -5 V) însă cu o eroare maximă de conversie mai mare. În cel
de-al doilea caz situația este exact invers: convertorul suportă o gamă mai m ică de tensiuni
de intrare (0 -1V), însă eroarea maximă de conversie este mult mai mică. Nu putem avea
concomitent și gama mare de semnale de intrare și eroare de conversie mică, motiv pentru
care trebuie să ne decidem asupra unui compromis între cele două. După luarea acestei
decizii apare întrebarea: cum impun convertorului A/D din microcontroller să adopte gama
de semnale de intrare (și implicit eroarea maximă de conversie) pe care o vreau eu ?
Răspunsul este: prin aplicarea unei tensiuni de referință pe pinii care în figura 3.1. sunt
numiți pini setare tensiune referință convertor analogic – digital . Ce valoare trebuie să aibă
această tensiune de referință ? Păi exact valorea tensiunii maxime din gama de semnale de
intrare dorită. Mai precis, dacă vrem ca gama semnalelor acceptate la intrare să fie între 0
si 2,48961 V, tensiunea de referinta trebuie să aibă și ea tot 2,48961 V.

8. Pini alimentare
Acesti pini fac ceea ce le sugerează și numele: alimentează microcontroller -ul și tot ce este
conținut în e l. Din punct de vedere al tensiunii de alimentare există practic doar două tipuri
de microcontroller -e: cele alimentate la 3,3V și cele alimentate la 5V.

47

3.1.7. Programarea microcontroller -elor.
Un microcontroller poate execută comenzile lansate de cătr e operatorul uman doar
printr -un limbaj pe care îl înțeleg de o parte și programatorul dar și dispozitivul. Astfel de -a
lungul timpului au fost inventate multiple limbaje pentru a servi diverselor scopuri. Mai jos
sunt enumerate câteva din limbajele cele m ai populare folosite pentru a programa un
microcontroller.
a. Limbaj de asamblare – Un limbaj de asamblare care in locul codului masină (0 și 1),
folosește o desemnare simbolică a elementelor programului, relativ ușor de citit și
interpretat de către o m. Asamblarea este procesul prin care codul sursă, scris în limbaj de
asamblare, este transformat în cod masină sau cod obiect.
Programarea în limbaj de asamblare presupune o bună cunoaștere a structurii
procesorului și a componentelor sale adiacente. Ea face că utilizatorul să aibă acces la toate
facilitătile unui procesor; dar programul rezultat va putea funcționa numai pe acest tip de
procesor/microcontroller.

b. C – Probabil unul din cele mai populare limbaje de programare. Ca și în cazul limbaj ului
de asamblare nu avem nevoie de un interprator pentru ca instrucțiunile scrise de noi să fie
executate la nivel de proces,acesta din urmă compilandu -se în cod obiect,însă codul obiect
generat de către compilatorul de C este mai lent decât codul obiect generat de către
compilatorul de asamblare. Un minus aici ar fi faptul că în C nu avem acces direct la
regiștri,pe când în asamblare avem. Un avantaj pe care personal îl văd limbajul C este faptul
că acest limbaj este mult mai user friendly,instrucțiunile sunt mai clare iar timpul în care se
scrie programul este mai mic.

c. Limbaje High -Level – În cazul limbajelor high -level (majoritatea ex: Java,C#,Arduino,etc)
transformă codul sursă într -un cod intermediar pe care îl interpretează. Codul astfel
rezul tat (de obicei limbaj de asamblare) este apoi compilat sau vine deja pre -compilat și
este executat de către o mașină virtuală. Ca și avantaje în cazul limbajelor high level este
acela că ele pot rulă pe aproape orice microcontroller fără a fi nevoie să res criem o parte
din cod,sau chiar totul și fără al mai compila încă o data,fiindcă codul scris de noi rulează pe
o mașina virtuală instalată pe microcontroller.

48
3.1.8. Comparare microcontroller.

În acest subcapitol ne propune să enumerăm caracteristicile fiecă rui microcontroller
(printer cele mai populare) existențe pe piață. Și astfel printre cele mai populare
microcontrollere găsim următoarele brand uri :
a. Arduino;
b. Raspberry Pi;
c. Microprocesoare ATMEL;
d. Microchip PIC;
a. Arduino
Pentru a cest proiect a fost ales modelul Arduino Mega 2560 care este o platformă
de procesare open -source, bazată pe software și hardware flexibil și simplu de
folosit. Constă într -o plăcută de mici dimensiuni (6.8 cm / 5.3 cm ) construită în
jurul unui procesor de semnal și este capabilă de a prelua date din mediul
înconjurător printr -o serie de senzori,intrări analogice și digitale și de a efectua
acțiuni asupra mediului prin intermediul luminilor, motoarelor, servomotoare, și
alte tipuri de dispozitive mecanice . Procesorul este capabil să ruleze cod scris într –
un limbaj de programare care este foarte similar cu limbajul C++.
Placă de dezvoltare se conectează la portul USB al calculatorului folosind un
cablu de tip USB. Poate fi alimentată extern folosind u n alimentator extern.
Alimentarea externă este necesară în situația în care consumatorii conectați la placă
necesită un curent mai mare de câteva sute de miliamperi. În caz contrar, placă se
poate alimenta direct din PC, prin cablul USB.
Caracteristici
 Caracteristicile tehnice ale dispozitivului ales sunt enumerate mai jos
 Tensiune de lucru: 5V
 Tensiune de intrare (recomandat) : 7 -12V
 Tensiune de intrare (limite) : 6 -20V
 Pini digitali : 54 (14 PWM output)
 Pini analogici : 16
 Curent de ieși re : 40 mă
 Curent de ieșire 3.3V Pin : 50 mă
 Flash Memory : 256 KB , 8 KB pentru bootloader

49
 ȘRAM : 8 KB
 EEPROM : 4 KB
 Clock : 16 Mhz
 Preț : 10$
 Notă ! Prețul poate diferi în funcție de vendor.
b. Raspberry PI
RaspberryPi, este un “comput er” care rulează Linux, dar are dimensiunile unei cărți
de credit și costă 35$.Raspberry Pi este un sistem pe o singură placă, dar pentru ca
integrează tot ce ai nevoie pe această placă, poți să -l consideri un microcontroler, un sistem
cu microcontroler.
Specificații tehnice :
 Soc Broadcom BCM2835 (CPU, GPU, DSP, and SDRAM)
 CPU: 700 Mhz ARM1176JZF -S core (ARM11 family)
 GPU: Broadcom VideoCore IV, OpenGL ES 2.0, 1080p30 h.264/MPEG -4 AVC
high -profile decoder
 Memory (SDRAM): 256 Megabytes (Mib)
 Video outputs: Composite RCA, HDMI
 Audio outputs: 3.5 mm jack, HDMI
 Onboard storage: SD, MMC, SDIO card slot
 10/100 Ethernet RJ45 onboard networkStorage via SD/ MMC/ SDIO card slot
c. Microprocesoare ATMEL
Atmega AVR 8 -bit este un circuit integrat de i naltă performantă ce se bazează pe un
microcontroler RISC, combinând 32 KB ISP flash o memorie cu capacitatea de a citi -în-
timp -ce-scrie, 1 KB de memorie EEPROM, 2 KB de ȘRAM, 23 linii E/S de uz general, 32
Înregistrări procese generale, trei cronometre fl exibile/contoare în comparație cu,
întreruperi internă și externă, programator de tip USART, orientate interfată serială byte
de 2 cabluri, SPI port serial, 6 -canale 10 -bit Converter A/D (8 -chanale în TQFP și QFN/MLF
packages), "watchdog timer" programabil cu oscilator intern, și cinci moduri de software -ul
intern de economisire a energiei selectabil. Dispozitivul functionează 1,8 -5,5 volți.

50
De obicei, ATmega este frecvent utilizat în mai multe proiecte și sisteme autonome
unde un microprocesor simplu, de consum redus, cost scăzut. Poate cea mai comună
implementare acest chip este populară platformă pentru Arduino, pentru modelele Uno și
Nano.
Specificații tehnice :
 Flash 32 Kbytes
 RAM 2 Kbytes
 Cantitate Pini 28
 Frecvență maximă de funcționare 20 MHz
 CPU 8-bit AVR
 Numărul de variabile Canale 16
 Pini maximi de E/S 26
 Întreruperile externe 24
 Pret :~ 20$
a. Microchip PIC
Modelul ales pentru comparative este Microchip PIC16F877A. Acest tip de
microcontroller bazat pe tehnologia CMOS. Printre specificațiile tehnice se regăsesc
următoarele :
 Tip memorie program Flash
 Program memorie (KB) 14
 Viteză procesorului (MIPS) 5
 RAM Bytes 368
 Date EEPROM (octeți) 256
 Periferice de comunicații digitale 1 -UART, 1 -SPI, 1 -I2C1 -MSSP (SPI / I2C)
 Captură / comparare / perifer ice PWM 2 Captură de intrare, 2 CPC,
 Timeri 2 x 8 biți, 1 x 16 biți

51
 ADC 8 ch, 10 biți
 Comparatori 2
 Intervalul de temperatură (C) -40 până la 125
 Interval de tensiune de operare (V) 2 până la 5.5
 Nr de pini 40
Toate aceste specificatii îl fac ideal pentru aplicații avansate de nivel A / D în
industria auto, industriala, etc.

3.1.9. Alegerea microcontroller ului
Alegerea unui microcontroller poate fi o decizie grea din multe puncte de vedere.
Pentru a luă o decizie în acest sens trebuie să satisfacem urmă toarele condiții :
a. Preț avantajos;
b. Microcontroller ul ales satisface toate nevoile tehnice;
c. Mediul de programare al microcontroller ului oferă o selecție variată de limbaje de
programare,documentație,suport și utilizare ușoară;
d. Producăt orul oferă suport;
e. Dispozitivul ales și mediul sau de lucru sunt stabile ;
f. Durabilitate;
g. Fiabilitate;
h. Performanță;
i. Re -utilizare codului;
j.numărul minim de pini din fiecare categorie (intrări analogice, intrări digitale, ieșiri PWM
și ieșiri digitale);
k.viteză de lucru. Pentru aplicații în care te aștepți să ai de a face cu prelucrări masive de
date este bine să te orientezi spre un microcontroller care lucrează la cel puțin 70 -100 Mhz.
În restul cazurilor, poți ignoră aspectu l vitezei de lucru;
l.dimensiunea memoriei flash.

52
Alegertea microcontroller ului Arduino Mega 2560 a fost făcută în urmă analizei
subcapitolelor de mai sus. Decizia a fost luată după ce am luat în considerare următorii
factori :
a. Preț avantajos ;
b. Comandă a venit în câteva zile lucrătoare;
c. Mediul de dezvoltare este unul prietenos;
d. Arduino oferă support atât telefonic prin call center dar și prin forumurile sale;
e. Satisface cerințele proiectului nostru;
Avand microcontroller ul ales,nu ne mai ramane decat sa incropim o schema prin
care putem conecta 4 ESC (fiindca avem 4 motoare) cu arduino. ESC -urile sunt necesare
in acest caz deoarece ne scuteste de o reglare continua a dronei. Acestea fiind
spuse,schema finala a unei drone cu arduino este urmatoarea :

53

Fig. 3.5.

În figura 3.5. este reprezentată comanda unei drone cu ajutorul unui microcontroller.
Părțile componente ce sunt prezentate în schemă sunt următoarele :
1. Microcontroller arduino;
2. Reciver/Receptor come nzi radio;
3. 4 Motoare burshless;
4. 4 ESC -uri;
5. Baterie pentru alimentarea circuitului;
6. Senzor baterie;
7. Flight controller;

54
Capitolul IV
4. Producerea energiei electrice necesare alimentarii dronei. Generalități .
În acest capitol vo m aborda o temă sensibilă ,și anume energia ce trebuie furnizată
dronei noastre. Cea mai populară formă de a transmite energia de la punctul A (în cazul
nostru un generator electric ) până la punctul B (Drona) este prin intermediul firelor
conductoare. Ace astă metodă este considerată una foarte bună deoarece energia provenită
de la generator poate fi infinită atâta timp cât generatorul funcționează la parametri optimi.
Un impediment major ar fi firele conductoare,acesetea nu se pot extinde la infinit iar
tendința este de “Go wireless”.
Cunoscând dezavantajul major pe care alimentarea cu energie a vehiculului
prin intemediul conductoarelor ,trecem astfel la următoarea formă de alimentare a
aparatului și anume prin ajutorul bateriei.
Principiul de f uncționare a unei baterii este descris în primele capitole,astfel
nu ne vom mai repeta. Alimentarea unui dispozitiv electric,cum ar fi și drona noastră prin
intermediul unei baterii sau acumulator are avantaje majore,cum ar fi faptul că respectă
întru totu l principiul “Go wireles”,însă nu putem considera un acumulator o sursă de
energie finită.
O mare problemă ce există momentan în acest domeniu este stocarea
energiei. Întradevăr,putem stoca cantități mari de enrgie (cum ar fi apa,ce este ulterior
folosită pentru a angrena paletele unei turbine ce produce curent electrric),însă și această
resursa este una limitată și plină de pericole (inundații,seecta,îngheț,etc).
După cum știm energia electrică nu poate fi stocată în cantități mari,ci în
cantit ăți mici și pe o durată limitată de timp.
În proiectul meu de licență mi -am propus să abordez diverse tehnici în a
alimenta drona și de a o face autonomă,adică să nu depindă în totalitate de un operator
uman.
Astfel,acest capitol își propune să abordeze diverse tehnici de generare a
energiei necesare funcționării componentelor electrice și electronice de la bordul dronei.
Progresul tehnologic,pe lângă poluare a adus cu șine și alternative ecologice.
Când omul a realizat faptul ca nu se poate bază strict pe carburanții fosili pentru a produce
energie acesta din urmă a apelat la ajutorul centralelor hidroelectrice,însă din păcate aceste
centrale nu puteau furniza 100% din totalul energiei cerute de către consumator,astfel

55
omul a suplimentat ce rerea de energie cu ajutorul centralelor bazate pe carburanți fosili
(cărbune,petrol,gaz,etc). Acestea din poluau extrem de mult așa apărut efectul de .
Văzând o oportunitate “verde” cetralele atomo -electrice,oamenii au apelat la
aceseta,care d in -au dovedit fi foarte periculoase greu de stăpânit. O eroare poate duce la
dezastre apocaliptice (ex: Cernobîl), nu doar erorile umane ne pun pericol ci calamitățile
naturale jcum ar fi cutremurele puternice,explozii solare,etc (ex: Fukushima). pe aceste
pericole anterior menționate apărut întrebarea,ce facem cu deșeurile nucleare?
Energia regenerabila promite că ne poate scăpa de toate aceste probleme,pe care
tot noi le -am creat. Această din urmă s -a dovedit a fi o sursă de energie foart e
profitabilă,prietenoasă cu mediul înconjurător,ieftină și nelimitată. Spre exemplu,în țările
civilizate se pune foarte mult accent pe energia regenerabila și au fost făcute progrese
semnficative în acest sens. În Portugalia am avut ocazia de a merge în v izită pe un câmp de
panouri solare și un alt câmp de centrale eoliene. În toamnă anului 2016,această țara a
funcționat timp de patru zile doar cu ajutorul energiei regenerabile. Însă că o țara să fie
alimentată non -stop de la o sursă de energie regenerabil a trebuiesc făcute investiții
majore,iar ajoritatea spațiului liber trebuie populat strict cu panouri solare și centrale
eoliene,fapt ce strică peisajul.
În proiectul meu îmi propun să “culeg” energia necesară dronei prin două metode:
a. Energie solar ă ;
b. “Recoltarea” energiei electrice din undele radio;
Acestea fiind spuse,să începem abordarea primului punct.
a. Energia solară. Energia provenită de la soare poate fi una nelimitată (asta dacă soarele ar
străluci 24 de ore din 24 7 zile din 7),însă dacă s -ar întâmplă acest lucru,ne -am praji la
propriu. Astfel trebuie să profităm de razele soarelui cât putem.
Razele solare sunt transformate în energie electrică cu ajutorul mini panourilor solare
montate pe drona. Acestea îmi asigură o tensi une constanța de 8 V necesară alimentării
bateriei de care are nevoie drona,sau chiar alimentarea în scurt a dronei.
Principiul de funcționare a unui panou solar este descris mai jos :
Un panou solar transformă energia razelor soarelui în curent elect ric. Componenta
principală a unui panou solar o reprezintă celule fotovoltaice. Panourile solare
se utilizează separat sau legate în baterii pentru alimentarea consumatorilor independenți.
Componentele unui panou solar sunt enumerate mai jos :
Sticlă de protecție pe față expusă la soare,

56
Un strat transparent din material plastic (etilen vinil acetat, EVA sau cauciuc siliconic) în
care se fixează celulele solare,
Celule solare monocristaline sau policristaline conectate între ele prin benzi de cositor,
Caserarea feței posterioare a panoului cu o folie stratificată din material plastic rezistent la
intemperii fluorură de poliviniliden (Tedlar) și Polyester,
Priză de conectare prevăzută cu diodă de protecție respectiv diodă de scurtcircuitare (vezi
mai jos) și racord,
ramă din profil de aluminiu pentru protejarea geamului la transport, manipulare și
montare, pentru fixare și rigidizarea legăturii
Panourile solare sunt amplasate pe dron ă pentru a capta la maxim razele soarelui.
4.1. Utilizarea panour ilor solare
Panourile solare pot fi folosite în multiple aplicații cum ar fi alimentarea unei
case,etc. În proiectul nostru am profitat de tehnologia solară pentru a alimenta
componentele electronice de la bordul aparatului;
Astfel panourile solar e sunt grupate în serie câte două (pe corpul dronei),iar fiecare
grup de panouri oferă necesarul de energie pentru a alimenta un ESC.
4.1.1. Avantaje si dezavantaje
Un avantaj major pe care îl văd în această tehnologie este faptul că putem produce
energ ie electrică utilizând o resursa naturală nepoluantă și nelimitată.
Un mare dezavantaj al acestei tehnologii o reprezintă lipsă soarelui. Spre exemplu
dacă avem parte de o zi înnorata nu ne putem baza în totalitate pe energia soarelui,iar
acest lucru înseamnă că trebuie să ne bazăm și pe alte metode de a produce
energie,cum ar fi cea explicată mai jos.
a. “Recoltarea” energiei electrice din undele radio
Inițial această idee a fost propusă de către Nikola Tesla. El a avut o idee
“nebuneasca” pentru ment alitatea acelor vremuri și anume “Transmiterea și captarea
energiei electrice wireless”. Desigur,lipisindu -I infrastructura,Tesla a eșuat să își pună
ideea în aplicare,dar asta nu a oprit imaginația altor inventarori interbelici.Această
ideea lui Tesla a d us la apariția wireless ului. Ceea ce este și ea o formă de transmitere și
captare a energiei. Tehnologia wireless a fost descrisă în primele capitole .

57
Recoltarea undelor radio și transformarea lor în energie electrică a “captat” atenția
și celor de la “The Telegraph”,unde i -au și dedicat un articol.
De altfel compania Freevolt îs propune același lucru ca și noi. Recoltarea undelor
radio și transformarea lor în energie electrică. Această idee este una în fază
incipientă,tehnologia actuală fiind una in suficient de dezvoltată pentru o captare
eficientă a undelor. În acest proiect am venit cu o implementare proprie a unui astfel de
dispozitiv pe care îl vom boteza WEP (Wireless Electrical Power). Circuitul WEP este
reprezentat în figura 4.1.

Figu ra 4.1.

Astfel,dispozitivul nostru are urmatoarele parti componente :
1. Antena – Folosita pentru captarea undelor radio;
2. Inductanta / Bobina
3. Capacitoare;
4. Diode redresoare;
5. Rezistente;
6. Legarea la pamant;
Principiul de funcționare a acestui circuit este e xplicat după cum urmează mai jos :
Energia poate fi colectată de către antenă atasată la diode prin filtrele RC. Diodele
rectificatoare convertesc energia primită în curent continuu. Filtrul low -pass (trece jos) se
va potrivi că sarcină cu redresorul și va bloca armonicile de rang înalt, generate de diodă

58
pentru a obține o eficientă ridicată de conversie a energiei, care este cel mai important
parametru al unui astfel de dispozitiv.
Avantajele folosirii unui astfel de dispozitiv sunt următoarele :
1. Durata de viață a componentelor WEP sunt foarte mari,în cazul unei exploatări în
parametri nominali;
2. Spre deosebire de o baterie care după un timp se uzează și numai are capacitatea
de a stoca suficientă energie,WEP poate fi supus șocurilor electrice, intemperiilor și nu
poate exploda.
3. WEP este prietenos cu mediul înconjurător;
4.2. Utilizarea WEP cu componentele dronei
WEP poate fi utilizat cu orice componența electronică. Tensiunea de ieșire a
dispozitivului nostru depinde în mare parte de ni velul undelor radio. Se consideră
următoarea situație când ne aflăm lângă un emițător de unde radio,atunci tensiunea de
ieșire a WEP este de aproximativ 5V,tensiune necesară alimentării componentelor
electronice.
4.2.2. Amplasarea WEP
Dispozitivul nostr u este realizat pe o placă siliconică de mici dimensiuni 5×5 cm,și
este amplasat în “cosul” dronei.
4.2.3. Dezavantaje
Că și orice alt lucru realizat de mâna omului și dispozitivul nostru are imperfecțiuni.
Aceste imperfecțiuni țin mai mult de mediul î n care se situează aparatul nostru. Într -o
regiune plină de unde radio de amplitudine medie,WEP funcționează perfect fără
întreruperi la capacitate maximă. În schimb un dezavantaj major ar fi lipsa undelor
radio,dar acest lucru poate fi compensat de o ante nă mai puternică,deoarece radiații sunt
peste tot.

59
Capitolul V
5.0. Inventarul componentelor proiectului
Acest proiect și -a propus realizarea unei drone autonome. Un fel de Self
awarnes device. Pentru a realiză acest lucru a trebuit să aleg câteva din componentele
enuerate în primele capitole. După cum am amintit mai sus de controlul dronei se va
ocupa un ESC. Am ajuns la această concluzie în urma analizei gândite și scrise
anterior.Acestea fiind zise lista componentelor ce alcătuiesc proiectul nos tru este
următoarea :
a. a. Corp drona – Din motive estetice corpul dronei și alte materiale din plastic
au fost comandate online. Corpul dronei este o îmbinare a non culorilor alb
și negru;
b. b. Set elice – 4 Elice de culoare neagră;
c. c. Set tren ateri zare – 2 Trenuri de aterizare de culoare neagră;
d. d. Set protecție elice – 4 elemente din plastic menite pentru a proteja elicele
în cazul în care aparatul se prăbușește sau intră în obstacole;
e. e. Set motoare electrice – 4 Motoare electrice fără perii;
f. f. Acumulatori – Necesari alimentării componentelor electrice;
g. g. Radio Telecomandă – Menită pentru a transmite comenzile operatorului
dronei;
h. h. RC Reciver – Radio control reciver folosit pentru a interpreta comenzile
telecomenzii;
i. i. ESC – Sistem ul de stabilizare a dronei;
j. j. PMU – Power management unit – Acest dispozitiv conttroleaza nivelul de
tensiune ce ajunge la bornele fiecărui motor,ESC,etc.
k. k. GPS – Folosit pentru orientarea în spațiu;
l. l. Plăcută semiconductoare – O plăcută semicondu ctoare din siliciu folosită
pentru montarea componetelor electronice;
m. m. LED – Au doar rol estetic;
n. n. Stabilizator – Fligh controller. O componentă a ESC,asigură un zbor lin;
o. o. WEP – Circuitul pentru recoltarea undelor radio și convertirea lor în
energie electrică;
p. p. Antenă recepție;
q. q. Set panouri solare – Seturi panouri solare montate pe drona pentru
recoltarea razelor solare și transformarea lor în energie electrică;
r. r. Arduino – Menit pentru a recolta date de la diverși senzori aflați pe drona
și de a permite controlul dronei cu ajutorul unui telefon mobil;

60
s. s. Fire conductoare – Utilizate pentru stabilirea conexiunii cu celelalte
componente;
t. t. Șuruburi – Pentru fixarea elementelor componente;
5.1. Ansamblarea componentelor
Pentru a trece la ansamblarea componentelor oricărui dispozitiv electric sau
electronic trebuie să avem o schema de bază după care să ne orientăm când realizăm
produsul finit. Acestea fiind zise mai jos este schema electrică a dronei,schema după care
au fost asamb late componentele. Enumerarea componentelor dronei și descrierea
funcționalității lor au fost descrise mai sus și în capitolele anterioare.
Figura 5.0.

61
5.2. Modul de asamblare
Asamblarea produsului finit a fost o operație de migală,deoarece componente le
electronice erau de mici dimensiuni,dar cum tendința este de miniaturizare,m -am adaptat
rapid. Acestea fiind spuse,în următoarele rânduri voi descrie cum am ajuns la produsul
finit.
a. a. Analiza proiectului. Înainte de a începe să producem ceva am anali zat părțile
componente ale unei drone,modul în care acestea funcționează,avantaje și
dezavantaje ale acestora,precum și alternative;
b. b. Faza de cercetare. Mai exact m -am documentat despre modul cum
funcționează o dronă,cum se pilotează părțile ei compone nte,etc;
c. c. Realizarea planului de atac. Am încropit o schema cu ceea ce doresc să
realizez (o drona autonomă),am luat în calcul toate variantele expuse pe internet
și am făcut alegerea corectă;
d. d. Împreună cu profesorul coordonator a fost stabilită o lista de părți
componente de care avem nevoie pentru realizarea proiectului;
e. e. Cum părțile componente nu veneau la pachet cu o schema de asamblare,a
trebuit să mă documentez acerb asupra acestui lucru. Negăsind informații care
să mă ajute în realizarea proiectului meu,am început să mă re -documentez
asupra părților componente ale dronei,funcționalitatea lor,am studiat data -sheet
urile (manual tehnic) lor și am încropit o schema după care au fost montate
piesele componente;
f. f. Realizarea schemei electric e. Realizarea schemei electrice a fost una
greoaie,neavând la dispoziție nicio schema electrică după care să mă orientez.
Realizarea schemei electrice a fost desenată după ce am studiat în detaliu
manualele tehnice ale părților componente. Schema a fost re alizată după analiză
atentă a simulărilor în matlab și a rezultatelor ecuațiilor matematice exprimate
în primul capitol;
g. g. După realizarea schemei,am trecut la simularea acesteia în matlab. Am cules
toate datele posibile din simulare (conexiuni incorect e,etc) și am redesenat
schema;
h. h. Procesul fizic de asamblare. După confirmarea simulărilor în matlab și a
ecuațiilor exprimate mai sus,am trecut la asamblarea fizică a pieselor
componente;
i. i. Componentele electronice cum ar fi : ESC,GPS,Circuit lumini
(LED),Reciver,PMU,Stabilizatorul de zbor,baterie au fost montate pe o plăcuță
semiconductoare. Am profitat de avantajele plăcuței semiconductoare și nu am
folosit foarte multe conductoare pentru realizarea conexiunilor;

62
j. j. După montarea componentelor el ectronice pe plăcuța am trecut la legarea
motoarelor electrice la bornele plăcuței semiconductoare. Aceste legături au fost
realizate cu ajutorul conductoarelor,pozate atent pe de -a lungul corpului dronei;
k. k. Realizarea panoului solar. Realizarea panoulu i solar a fost făcută pe o altă
plăcuță semiconductoare ușoară pentru a nu îngreuna aparatul. Practic pe ce -a
de-a două plăcuță au fost montate 8 panouri solare,fiecare producând aproape
1V,urmat de un divizor de tensiune și curent alcătuit din rezistențe puse în
paralele respectiv în serie;
l. l. Realizarea WEP. Pentru realizarea dispozitivului de captare și convertire a
undelor radio în energie electrică am investit mult timp în cercetarea acestui
fenomen. După multiple eșecuri,fiindcă reușeam să captez un de,însă curentul
rezultat era unul mic,iar tensiunea maximă ce o putea produce era de
0.5V,insuficientă. Astfel am răsfoit din nou cursurile “Bazele electrotehnice” și
“Teoria circuitelor Electrice ” și “Teoria circuitelor electromagnetice” precum și
alte cursuri cum ar fi “Actionari electrice” (pentru a mă documenta asupra
pornirii,opririi și alimentării motoarelor) pentru realizarea a perfecționa
circuitul;
m. . După ce drona a fost pusă în funcțiune,am montat circuitele ei auxiliare de
alimentare. Astfel,p anoul solar a fost plasat pe drona,pentru a culege razele
soarelui,iar circuitul WEP a fost plasat între trenul de aterizare a dronei
împreună cu microcontroller ul Arduino ce controlează totul;
n. n. Microcontroller ul Arduino are rolul de a controla de la ce sursă este
alimentată drona (prin intermediul unei aplicații pe mobil),fie de la panoul
solar,circuitul WEP sau baterie;
5.3. Limbajul de programare folosit. Programarea soft ului
Că și orice alt circuit electronic modern,și drona noastră este contr olată cu
ajutorul unei loggici implementate la nivel de software. Fiecare vendor oferă un
limbaj standard de programare pentru fiecare componentă hardware din sistem.
În cazul nostru,limbajul de programare pe care a trebuit să îl folosim este C. O
prezenta re a limbajului a fost parcursă în capitolele anterioare. Acestea fiind
spuse,codul sursă nu va fi afișat în această lucrare,deoarece ar fi redundant și
este foarte mare. Deoarece în această arie nu am dezvoltat nimic propriu,de la
zero,nu o vom aprofundă.

Programarea dronei a fost realizată cu ajutorul API (Application
programming Interface/Interfață de programare a unei aplicații) oferite de către
producător. Realizarea logicii soft ului a fost făcută și ținând cont de următoarele
scheme oferite de p roducător . Aceste referințe sunt expuse mai jos :

63
Fig. 5.3

In figura 5.3 este reprezentată schema de comanda a controlorului de zbor
(flight controller).
Fig. 5.3.1.

In figura 5.3.1. este reprezentată schema de legatură a controlorului de z bor
cu motoarele in stadiul incipient 0,si anume stadiul in care turatia motoarelor
este nula.

64

Fig. 5.3.2.

In figura 5.3.2. este reprezentată conexiunea dintre flight controller si
receptorul ce receptioneaza comenzile primite de la un emitator ( telecomanda
radio) ,le analizeaza si le transformă in comenzi pe care aparatul le executa.
Fig. 5.3.3.

65

In figura 5.3.3. este reprezentată conexiunea dintre controlorul de zbor si
motoarele aparatului.

5.3. Prezentarea rezultatelor

În ceea ce privește prezentarea rezultatelor,îmi propun să ating următoarele
puncte :
a. Autonomia vehiculului;
b. Randamentul surselor externe de energie;
a. Autonomia vehiculului – Acest subiect este unul deliat din multe puncte de
vedere,spre exemplu dacă dr ona noastră va zbura într -un mediu propice ei,fără
forțe ale vântului care să ingreuneaze mișcarea ei,și în plin soare,în jurul
antenelor de emisie radio,atunci sursele externe de energie pot asigura
necesarul de energie pentru un zbor optimal,în cazul în care mediul de zbor al
vehiculului este unul în care drona are de a face cu diverși factori de mediu cum
ar fi vânt,ploaie,cer înnorat,atunci autonomia dronei va scădea drastic,spre 10
minute de zbor.
b. Randamentul surselor externe de energie : Acst su biect este unul discutabil și
se pot scrie cărți întregi pe acest subiect. Am plecat de la premiza faptului

66
că,dacă un panou solar poate alimenta o casă cu energie electrică,atunci un
panou solar,ce este drept mai mic poate susține necesarul de energie a
motoarelor dronei;
Spre exemplu,panoul nostru solar este alcătuit din patru panouri solare mai
mici,preluate de la patru lămpi de grădină. După ce am colectat câteva date de
ieșire am ajuns la concluzia că fiecare panou solar în condiții optime poate ofer i
până la 3V și 0,3 A . Aplicând legea lui Ohm ,puterea fiind egală cu produsul
dintre curent și tensiune : P = U*I rezultă : P = 3*0.3 => P = 0.9 W,prin
aproximare 1W. Deci avem 1W pe care îl poate produce fiecare mini panou,acest
W,inmmultit cu 4,va rezu lta o putere totală de 4W,suficient pentru alimentarea
motoarelor. Această sumă se poate îmbunătăți semnificativ montând mai multe
panouri solare pe drona noastră.

WEP – În ceea ce privește circuitul WEP,acest tip de circuit este folosit pentru
alime ntarea luminilor de bord și a unui senzor de la bordul dronei noastre.
Puterea pe care o poate furniza acest circuit diferă de tipul pieselor folosite.
Deoarece WEP nu este un circuit de putere,ci unul de semnal,output -ul acestui
circuit este unul mic,în g eneral aproximativ 0.2 W.
5.4. Simulare in Matlab Simulink a unui UAV
În acest subcapitol ne vom concentra pe simularea UAV -ului nostru în
matlbab simulink. Codul și figiruile din softul aminitit anterior nu vor fi publicate
în această lucrare din varii motive estetice și practice. Acest subcapitol va fi unul
sumar,deoarce controlul,calcule și alte aspecte ce țin de control,stabilitate,etc au
fost discutate în amănunt în capitolele anterioare,în concluzie aici vor fi
publicate date obtiunte în urma simulă rii.

Fig. 5.4

67
În figura 5.4 a fost simulat vehiculul nostru aerian. După cum se vede,stabilizatorul
de zbor încearcă să stabilizeze vehiculul,turand motoarele și compensând greutatea
neuniformă ce este distribuită pe drona. Modalitatea de control e ste una de tip PID,unde P
= 0.06,I = 0,3,D = 0.02 . În prima și a două figură se poate observa o valoare destul de mare
a turației motoarelor. Acest lucru se datorează faptului că înainte de stabilizarea dronei în
aer,ea trebuie mai întâi să decoleze,deci vom tură motoarele destul de mult pentru că drona
noastră să învingă forță gravitației pământului și să se ridice în aer. După un anumit
timp,turația motoarelor începe să se stabilizeze și să scadă,asta deoarece drona s -a ridicat
în aer,s -a stabilizat,însă nu total,acest lucru fiind imposibil dpdv real.
În ultimul grafic putem observa sistemul de control al dronei după aproximativ 30
secunde,în condiții ideale,cum a fost executată și simularea,drona noastră este stabilizată în
aer,și numai este nevoie d e turația pe care motoarele le -au avut la decolare. Dacă s -ar
menține turația pe care motoarele au avuto la decolare,drona va avea o ascensiune
continuă.
Fig. 5.4.1

În figura 5.4.1 a fost simulată mișcarea dronei pe orizontală,în diverse direcți i,cum
ar fi: înainte,înapoi,stânga,dreaptă.
Menționez faptul că turația motoarelor este stabilă,iar fiecare motor are
aceași turație,acest lucru se poate observa la începutul graficului. După lansarea
comenzilor înainte,înapoi,stânga,dreaptă ,se poate obseră o creștere a turațiilor motoarelor.

68
Luăm primul caz. Linia mova reprezintă mișcarea dronei înainte. Se poate observă
că turația motoarelor a crescut brusc,după care începe să se stabilizeze ușor. Forma în
semnal de tip treaptă a simulăr ii este datorată distribuirii inegale a greutății pe dronă.
Fig. 5.4.2.

În ultimul grafic al simulării noastre ne vom concentra pe recuperarea stabilității
dronei.În cazul în care,drona se destabilizează din varii motive,ex: cineva o lovește,vân t
puternic,etc,drona noastră are incorporată o logică ce îi dictează să se stabilizeze singură.
Se poate observa că în momentul când a început destabilizarea,controlorul de zbor tureaza
motoarele pentru a își detecta înclinația prezentă. După adunarea tutu ror datelor
necesare,începe reglarea turației motoarelor.Acest lucru,durează puțin timp,deoarece
logică implementată nu este foarte avansată. Drona își recăpăta cu greu poziția avută
înainte de destabilizare.
5.5. Concluzie
Pe lângă “Studiul unui vehicu l aerian autonom”,au fost abordate diverse
subiecte,cum ar fi :
a. Părțile componente ale unui UAV,și aici intră enumerarea părților
componente,descrierea funcționalităților părților componente și integrarea lor în
ansamblul nostru.
b. Analizarea fun cționalității unui UAV – În acest subiect au fost analizate și
discutate subiecte cum ar fi funcționarea unei drone,alegerea corespunzătoare a
componentelor,simularea atât matematică cât și în matlab simulink. Acest subiect este unul
vast și probabil ne -ar trebuii mult mai mult timp și mult mai multe pagini pentru
dezvoltarea lui,lucru ce se va întâmplă în lucrarea de dizertație,însă personal cred că au
fost atinse toate punctele de interes.
c. Conceptul de Do it yourself – Tot în această temă de licență m-am focusat și pe un
anumit concept. În fond un inginer trebuie să realizeze un task ce provine de la persoane a

69
căror cunoștințe în domeniu nu sunt probabil foarte adânci. Un inginer trebuie să adune cât
mai multe informații,și asta a fost realizat în această lucrare și să își îndeplinească task -ul.
În cazul meu,task -ul a fost realizarea unei drone. În această lucrare au fost adunate foarte
multe informații privind realizarea unui UAV.Am abordat două moduri în lucrarea mea
1. Un mod ingineresc/matemat ic în care am prezentat la un nivel avansat principiile
de funcționare a unui astfel de vehicul aerian,pe care orice persoană care are cunoștințe
vagi despre inginerie și matematică poate digera aceste informații și realiză produsul finit.
2. O abordare pe înțelesul tuturor – Toate aceste calcule
matematice,simulări în zeci de programe sunt oarecum inutile pentru
un non -inginer. În această “carte” am explicat clar și răspicat cum am
realizat drona mea. În fond eu am înțeles scopul acestor calcule
avansate și simulări,rolul meu este să explic celorlalți cum a fost făcut
pe înțelesul lor. Einstein spunea : “Daca nu reușești să explici o
problemă,un lucuru pe înțelesul tuturor,înseamnă că nici tu nu ai
înțeles ce ai făcut.”,nu am explicat teoria relativității ,și nu am inventat
o mașina a timpului,însă realizarea unei drone poate fi un proces greu
sau ușor. Cel ce va citi această lucrare și va dori să își confecționeze un
dispozitiv similar cu cel prezentat aici are două opțiuni de ales.
a. Realizarea propriu -zisă a proiectului – În zadar ne chinuim să așternem cu grijă
zeci de cuvinte complicate și tot de atâtea ori mai multe formule,dacă nu
realizăm și ceva practic. În realizarea proiectului meu am întâmpinat multe
dificultăți,în special lipsa unor informații coerente,însă am făcut săpături
(adânci) am cules informații din zeci de articole,lucrări științifice,cărți,etc pe care
le puteți consulta și dv în bibliografie și am realizat această lucrare.
Practic,în această lucrare au fost puse cap la cap zeci de i nformații culese
din varii surse,iar cu aceste informații am realizat proiectul meu de
licență.
Pe scurt,temă de licență aleasă are cinci capitole foarte explicative. În
aceste capitole se găsesc tratate subiectele menționate mai sus,dar și
altele ma i interesante,sau nu.
Astfel în primul capitol am prezentat o scurtă istorie a dronelor,la ce
sunt folosite ele,utilizările lor în varii domenii dar și părțile componente
ale uneia.
În capitolul secundar am prezentat controlul unei drone. Încep ând de
la modalitățile de control cu ajutorul unei telecomenzi radio și a unui
receptor radio,care transmite semnale la un microcontroller,până la
controlul avansat cu ajutorul unei telecomenzi radio sau

70
smartphone,interpretarea de către drona a informații lor primite și
executarea lor.

În capitolul trei am continuat cu modalitățile de control și aici nu mă refer la
controlul dronei de către un operator uman,ci la controlul autonom al vehiculului. Astfel pe
baza informațiilor primite de către UAV,drona n oastră le procesează și le execută. Însă
până la primirea și procesarea informațiilor există și un timp mort. Timp în care drona nu
știe ce să facă,aici am prezentat o serie de tehnologii care ajută drona să își mențină poziția
în aer să se ferească de obs tacole și să revină la utilizator când este “apelata”. Multe
calcule,simulări,etc.
În penultimul capitol m -am ocupat de un aspect foarte important. Alimentarea
dronei cu energie. Cum sursele de enrgie sunt finite a trebuit să găsesc o soluție,astfel în
acest capitol am detaliat două modalități de producere a energiei electrice și reîncărcarea
bateriei dronei. Cele două metode prezentate sunt culegerea undelor radio din atmosferă
și convertirea lor în energie electrică,iar cea de a două metodă folos ește razele soarelui
pentru a produce curent.
Ultimul capitol a fost unul de analiză. Am tras linie și am făcut inventarul
proiectului. Ce componente am folosit,cum le -am legat între ele și cum le -am făcut să
comunice. Desigur după toată această muncă asiduă am expus și rezultatele experimentului
meu.
Ca și ultimă concluzie putem deduce faptul că,construirea unei drone nu este un
lucru ușor,trabuie să ținem cont de foarte multe aspecte,însă dacă avem toate informațiile
de care avem nevoie,atunci m uncă noastră va fi mult mai ușoară. Această lucrare își
propune să ajute indivizi ce doresc să își construiască propriul aparat de zbor. Va
mulțumesc!

71

Nicolas Tesla. "Experiments with Alternate Current of High Potential and High Frequency".
McGraw, 1904. [2] Nicolas Tesla. "The transmission of electric energy without wires". The
thirteenth Anniversary Number of the Electrical World and Engineer, 1904.
http://web.ulbsibiu.ro/laurean.bogdan/html/Microcontrolere%20introducere.pdf

file:///C:/Users/bogda/AppData/Local/Temp/Rar$DIa2916.31407/Bouabdallah_PhD%20thesis_d
esign%20and%20control%20of%20quadrotors_Bouabdallah.pdf

http://lup.lub.lu.se/luur/download?func=downloadFile&recordOId=8847641&fileOId=88
59343
http://icrobotics.co.uk/wiki/images/6/66/Quadcopter_simulink_paper.pdf
http://uknowledge.uky.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1097&context=gradsc hool_theses

https://www.uni -obuda.hu/journal/Rodic_Mester_30.pdf
http://www.descopera.ro/stiinta/9249085 -drona -ochiul -din-cer-care-vede -tot

72
http://blog.bimax.ro/info/diferenta -dintre -motorul -cu-perii-si-cel-fara-perii