1

1. GİRİŞ

İnsansız hava aracı (İHA) hava akımı ve tahrik kuvvetlerinden yararlanarak uçabilen

yerden kumanda edilen ya da otonom yani belli bir uçuş planı üzerinden otomatik hareket

eden, uçuş için içerisinde bir pilota ihtiyaç duymayan hava aracı tipidir. İHA’lara yerden

kumandalı hava aracı manasına gelen “drone” da denilmektedir [1]. İlk İHA 1916 senesinde

Archibald Low tarafından geliştirilmiştir. İlk kez 1. Dünya Savaşı’nda sınırlı sayıda

üretilen Hewitt-Sperry otomatik uçakları savaş alanlarında kullanılmıştır. Günümüzde

özellikle savunma alanında talebin arttığı bir sistem olmakla birlikte, üzerine olan çalışmalar

gün geçtikçe artmaktadır. Esas olarak keşif amaçlı üretimleri yapılan İHA’lar saldırı amaçlı da

kullanıldıkları için ülkelerin ana araştırma konusu arasına girmiştir. Fakat birçok sivili

vurması da başarısız yanlarının olduğunu, üzerine daha fazla çalışılması gerektiğini

göstermektedir. Bu tarz araçlar başta askeri araştırmalarda keşiflerde olmak üzere uzaktan

algılama, jeofizik araştırmaları, güvenlik, taşıma ve yangın söndürme gibi birçok farklı alanda

kullanılabilmektedir. İnsanlar için daha da önemlisi yetiştirilmesi zor pilotlar için çalışma

alanı tehlikeli olan ortamlarda kullanımları artmaktadır.

İHA'lar avuç içi büyüklüğünden, kanat açıklığı 20 m boyu 10 metrelere ulaşan

ebatlarda farklı amaçlar için kullanılabilecek şekilde olabilmektedirler. Elden atılan

modellerinin yanı sıra elektrik motoru, jet motoru ya da piston motoru kullanan modelleri

mevcuttur. Kullanım alanlarına göre yükselebilecekleri irtifa değerleri de değişmektedir.

Menzillerine ve kullanılan motor tipine göre İHA’lar arasında sınıflandırmalar yapılmıştır [2].

Günümüzde İHA kategorisi içerisinde dikey iniş-kalkış yapabilmesinden, basit

yapısından ve havada asılı kalmasından dolayı multikopter sistemleri rağbet görmektedir.

Multikopter sistemleri çok motorlu insansız hava araçları olarak tanımlanır. 3-4-6-8 motorlu

üretilen multikopterler stabil uçuşlar ve özellikleri sayesinde izleme, arama kurtarma ve

savunma alanında İHA’lar arasında ilk sıralar da yerini almaya başlamıştır. Özellikle

qoadrotor (quadrokopter) üzerine yapılan çalışmalar bu sistemler içerisinde fazlalık

göstermektedir.

Kontrol yapısının karmaşık olması gelişimlerini yavaşlatsa da son birkaç sene

içerisinde farklı alanlarda kullanımları yaygınlaşan quadrotor sistemleri ülkemizde keşif ve

görüntüleme hizmetleri için kullanılmaya başlanmıştır. Dolayısı ile üzerine olan çalışmalar ve

farklı modellemeler sayesinde savunma amaçlı kullanımları yadsınamaz bir gerçektir.

2

2. MULTİKOPTER SİSTEMLERİ VE UÇMA PRENSİPLERİ

Trikopter, quadrokopter, hexakopter, octokopter gibi isimlerle anılan birden fazla

motora sahip döner kanatlı hava araçlarına multikopter sistemleri denir. Çok rotorlu dikine

iniş kalkış yapabilen, 3 eksende hareket kabiliyetine sahip motorlarına iliştirilmiş pervanelerle

taşıma kuvveti oluşturarak uçma işlemini gerçekleştiren, otonom ya da kumanda ile uçuş

imkânına sahip insansız hava aracı tipleridir. Havada asılı kalma ya da tam adıyla uçma

işlemini döner kanatları vasıtasıyla yapmaktadırlar. Helikopterlerdeki kuyruk rotorunun

engellemiş olduğu, helikopterin kendi ekseni etrafında dönüş hareketi multikopterlerde

motorların farklı yönlerde dönmesi ile bertaraf edilir. Örneğin quadro için motorların ikisinin

aynı, diğer ikisinin zıt yöne dönmesi multikopterlerin kendi ekseni etrafında kontrolsüz

dönmesini engeller. Kısaca helikopterlerde ana rotorun gövdeden destek almasıyla ürettiği

döndürme etkisini engelleyen kuyruk rotoru, multikopterlerde ana rotorların farklı yönlere

dönmesiyle sağlanmaktadır.

Quadrokopter dikey iniş kalkış yapabilen, havada asılı kalabilen, manevra kabiliyeti

yüksek, kontrol sistemi karışık olmasına rağmen yapısal olarak basit 4 rotorlu, motorların

üretmiş olduğu tahrik kuvvetinden yararlanarak pervaneleri vasıtasıyla taşıma kuvveti

oluşturan döner kanatlı insansız hava aracıdır.

Quadrokopter uçma prensibi helikopterlerin uçma prensibine çok benzemektedir.

Helikopterlerde pervanenin yaratacağı itme kuvveti ilk olarak Rankin ve Froyt tarafından

bulunmuştur ve ancak 20. yy’ın başlarında uygulamaya konulabilmiştir. Ek olarak ana rotorun

gövde üzerinde oluşturduğu anti-tork reaksiyonu da büyük bir problem teşkil etmiş fakat

kuyruk rotoruyla ya da bazı dizaynlarda bu görevi görecek hava alıklarıyla bu etki

giderilmiştir. Helikopterlerden örnek alınarak kısmen de olsa quadrokopterlerin yapısı

belirlenmiştir.

Havada tutunmayı sağlayan taşıyıcı yüzeyler döner kanat isminden de anlaşılacağı gibi

pervanelerdir. Havada “V” hızıyla yer değiştiren herhangi bir profil üzerinde yukarıya

yönelmiş FN olarak tabir edilen aerodinamik kuvvet oluşur. Bu kuvvet havadan daha ağır

cisimlerin havada tutunmasına izin verir. Esas olarak burada ana faktör hızdır. Hız profil

üzerinde aerodinamik kuvvet oluşumuna etki eden temel faktördür ve aerodinamik kuvvet

rotorun belli hıza ulaşmasıyla oluşur. Yani quadrokopterlerde havada tutunmayı sağlayan,

taşımayı üreten pervaneler iken pervane dönme hareketini sağlayan, hızı oluşturan

pervanelerin takılmış olduğu motorlardır.

3

2.1. Quadrokopterin Dikey Eksende Hareketi

Quadronun 4 rotorunun aynı devirde (bozucu etkinin olmadığı varsayılır) dönmesiyle

sağlanan düşey düzlemdeki dikine iniş ya da kalkış harekettir. Rotorların aynı devirde

dönmesiyle tüm pervaneler üzerinde oluşacak aerodinamik taşıma kuvveti ve sürükleme

(drag) aynı olacaktır. Böylece dikine hareket gerçekleşecektir. Eğer bozucu etki varsa (rüzgâr

ya da sol dengesiz yük gibi) kontrol kartı, kumanda sisteminden motorlara verilen itki (thrust)

değerine göre quadroyu dengelemeye çalışacaktır. Sadece itki sinyalinin gönderilmesi

quadronun dikey eksende hareket ettirilmek istendiğini gösterir. Bu durumda kontrol kartı

bozucu etkiyi bertaraf etmek için ilgili motorların daha fazla devirde dönmesini diğer

motorların daha az devirde dönmesini sağlayarak dikine hareketi gerçekleştirecektir. Böylece

kontrol kartının müdahalesiyle quadro yere paralel olarak bozucu etkilere rağmen dikey

eksende hareketini gerçekleştirecektir.

2.2. Quadrokopterin Boylamsal Eksende Hareketi

Quadrokopterin boylamasına eksendeki hareketi ileri geri hareketi olarak tanımlanır

(Şekil 2.1). Bu hareket için kumanda sisteminden yunuslama (pitch) sinyali gönderilir.

Örneğin yunuslama kanalından (genellikle 1. kanaldır) gelen sinyal quadrokopterin ileri

gitmesi içinse -X mod için- quadrokopterin arkasında bulunan 2 motor öndekilere göre daha

hızlı dönerek daha fazla itki üretirler ve quadrokopter ileri yönlü hareketini gerçekleştirmiş

olur. Geri yönlü hareket içinse öndeki 2 motor arkadaki 2 motora göre daha hızlı döner.

Şekil 2.1. Quadrokopterin boylamasına hareketi

4

2.3. Quadrokopterin Yanal Eksende Hareketi

Quadrokopterin yatay eksendeki hareketi, sağa ve sola hareket ve kendi ekseni

etrafındaki dönüşü olarak tanımlanabilir. Yani uçaklarda yaw olarak adlandırılan rudder

(dikey stabilize=kuyruk dümeni) tarafından kontrol edilen sapma ve roll olarak adlandırılan

aileron tarafından kontrol edilen yalpa hareketlerdir. Fakat bu 2 hareketin kontrolü

quadrokopterde uçakların tersi şeklindedir. Quadrokopter roll kontrolü ile sağa ve sola doğru

ilerleme hareketini gerçekleştirirken, yaw kontrolü ile kendi ekseni etrafındaki hareketi

gerçekleştirir. Yani ekseni etrafında daire çizme eğiliminde bulunur. Quadrokopterin roll ile

sağa ya da sola hareketine sağa yada sola sapma hareketi denmektedir. Örneğin sağa hareket

için kumanda sisteminden stick sağa doğru çekilerek roll sinyali (genelde 2. kanaldır)

gönderildiğinde quadrokoptein -x mod için- sol tarafındaki 2 motor sağ taraftaki 2 motora

göre daha hızlı dönerek daha fazla itki üretir ve sağ sapma gerçekleşir. Tabi bu durum

herhangi bir bozucu etkinin olmadığı şartlar için böyledir. Örneğin, sağ taraftan esen rüzgâr

var ve siz yine sağ tarafa dönmek istiyorsunuz. Bu durumda soldaki motorlar ilk örneğe göre

daha fazla thrust üretmek zorunda kalır ve sağ motorlar ilk duruma göre daha fazla yavaşlar.

Çünkü burada motorların rüzgârın yaratacağı etkiyi de yenmesi gerekir. Bu işlem kontrol

kartının ilgili sensörlerden (IMU) aldığı verileri kullanarak aracı dengeli bir dönüş için

kontrol etmesiyle mümkündür.

5

3. QUADROKOPTER DİZAYNLARI

İnsansız hava araçları üretiminde yapılan modellerin dizaynları kullanım alanlarına

göre farklılık göstermektedir. Dar bir alanda kullanılacaksa motorlar ve pervanelerin zarar

görmemesi ve etrafa zarar vermemesi için korumaya alınır. Bu sayede güvenli bir uçuş

gerçekleştirilir. Şekil 3.1’de pervane ve motorların korumaya alınması için tüm pervaneyi

içeri alacak şekilde quadrokoptere karbon çubuklar eklenmiştir. Şekil 3.2’de ise tamamen

pervane ve motorlar bir çember içerisine alınarak hem motor ve pervanelerin korunması

sağlanmış hem de daha güvenli uçuş şartları oluşturulmuştur.

Şekil 3.1. Pervaneleri koruma yöntemi 1

6

Şekil 3.2. Pervaneleri koruma yöntemi 2 [3]

Kapalı ya da kalabalık alanlarda kullanılacak bir quadrokopterin dizaynında dikkat

edilmesi gereken noktalar şu şekilde tanımlanabilir:

Pervaneler korumaya alınmalıdır. Yukarda gösterilen şekiller buna örnek

gösterilebilir.

Motor tutacakları sağlam bir malzemeden yapılmalıdır. Titreşime ve çekmeye

karşı mukavemeti yüksek olmalıdır.

Pervanenin monte edildiği motor şaftı pervane hub genişliğiyle uyumlu olmalıdır.

Pervane, motor şaftına kontra somun tarzı titreşimde gevşemeye müsaade

etmeyen parçalar takılmalıdır.

Pervane şafta takılırken gevşemeye karşı direnç oluşturan cıvata yapıştırıcıları

(LOCTITE) kullanılmalıdır.

Kullanılacak malzemeye ve sisteme göre kontrol kartı üzerinde plate olarak

adlandırılan malzemelerin monte edileceği alanlar oluşturulmalıdır.

Oluşturulacak tüm platelerin titreşimden az etkilenmesi için, onların özel yapılar

ile kaplanması gerekir. Bunlara titreşim önleyici (vibration prevent)

denilmektedir (Şekil 3.3).

7

Şekil 3.3. Titreşim önleyici sistemler

İniş takımlarının monte edileceği yerler önceden tespit edilip, sert inişlerde

burulma yapmaması için destekleyici önlemler alınmalıdır. Şekil 3.4’deki iniş

takımı burulma dikkate alınmadan imal edilmiş ve karbon gövdenin şeklini sert

inişlerde değiştirmiştir.

Şekil 3.4. Örnek iniş takımı

Quadrokopterlerde ağırlık merkezinin yeri önemlidir. Bu sebepten dizayn

edilecek gövdede ağırlık merkezi ortada olmalıdır. Bu, yapılan ayarlamaları

kolaylaştırır.

Genellikle quadrokopterlerde lion polimer (lipo) piller kullanılmaktadır. Bu

pillerin kullanımı tehlikelidir ve model üzerinde montajı doğru yerlere

yapılmadığı takdirde herhangi bir kırım sonucu patlayarak yangına sebep olabilir.

Bu sebeple pilin korunması önemlidir. Ek olarak pilin kendi plastik yalıtımı

üzerine ek yalıtım da yapılarak koruma artırılır. Şekil 3.5’de pil bir kafes

içerisine alınarak ve bantla sarılarak koruma sağlanmıştır.

8

Şekil 3.5. Kafes içerisinde ve sarılmış lipo pil

3.1. Quadrokopter tipleri

Quadrokopterler genelde x ve + mod denilen 2 tipte üretilirler. Bu modlar harekete

verilecek tepkilerin kaç motorla yapılacağını gösterir. Örneğin ileri yönlü bir harekete

verilecek tepkide hangi motorlar daha etkindir sorusunun cevabı bu modlarda saklıdır.

3.1.1.X tipi quadrokopter

X mod quadrokopterde aracın önü 2 motorun orta noktasına denk gelmektedir (Şekil

3.5). İstenen hareket için 2 motor tepkisi gözlenmektedir. Bu anlamda aracın önünde 2,

arkasında 2 motor bulunmaktadır. Örneğin ileri yönlü bir hareket için arkadaki 2 motor

öndeki 2 motordan daha fazla itki üretir. Böylece 2 motor ile daha hızlı bir şekilde ileri yönlü

hareket gerçekleştirilir. Sağ sapma için hareketi tanımlarsak sol 2 motor sağ 2 motora göre

daha fazla itki üretir. Aracın sağa doğru kayma denilen hareketi bu şekilde 2 motorun üretmiş

olduğu itki ile daha hızlı gerçekleştirilir. Bu birinci avantajıdır. X modun diğer avantajı ise

istenen hareketler için 2 motorun birlikte çalışarak tek motora fazla yüklenilmemesidir. X

modda motor dönüş yönleri Şekil 3.6’da gösterilmiştir. Bu modda ön ve arka iki motorun

dönüş yönleri birbirlerinin tersidir. Ön sağ ve arka sol saat yönü tersine (counter clockwise) ,

ön sol ve arka sağ saat yönüne (clockwise) dönmektedir.

9

Şekil 3.6. X mod motor dizaynı

3.1.2. + tip quadrokopter

+ mod quadrokopterde aracın önü tek motorun tutturulmuş olduğu eksendedir (Şekil

3.7). Bu modda istenen hareketlere tek motor tepki vermektedir. Bu sebepten x moda göre

daha yavaş ve motorları yoran bir sistemdir. İleri yönlü bir hareket için arka motor ön motora

göre daha faza itki üretir ve hareket gerçekleşir. Sağa kayma hareketinde sol motor sağ

motora göre daha fazla itki üreterek araç sağ yönlü kayma hareketini gerçekleştirir. + mod

için motor dönüş yönleri Şekil 3.7’de gösterilmiştir. Ön ve arka motor saat yönü tersi sağ ve

sol motor saat yönünde dönmektedir.

Şekil 3.7. + Mod motor dizaynı

10

4. QUADROKOPTERDE KULLANILAN MALZEMELER

Quadrokopterlerde temel olarak kullanılan malzemeler şu şekildedir;

Lion polimer piller

Elektronik hız kontrol ünitesi (ESC)

Fırçasız (brushless) motor

Pervane

Kumanda (alıcı-verici)

Kontrol kartı

Sensörler (GPS, IMU, ivme ölçer, gyroskop, barometrik basınç sensörü,

sıcaklık sensörü, rpm sensörü)

Telemetri sistemi (isteğe bağlı)

Kamera sistemi (isteğe bağlı)

4.1. Lion Polymer Pil (LİPO)

Lipo piller doğadaki en hafif metal olan lityum maddesinden üretilirler. Yoğunluğu

(0.535 g/cm3) en düşük katı madde olarak da bilinen lityum elementi bir alkali metaldir. Su

veya su buharı ile karşılaştığında tepkimeye girerek hidrojen açığa çıkarır, ortamda oksijen de

varsa alev alabilir. Ateşe tutulduğunda ise önce kırmızı bir parlama görünür, ardından parlak

beyaz renkte kuvvetli bir alevle yanar [4]. Yani herhangi bir yangın olayında kesinlikle su ile

müdahale edilmemelidir ve kullanımı esnasında oldukça dikkat edilmelidir. Eğer yangın

tehlikesiyle karşı karşıya gelinirse D tipi olarak anılan hafif metal yangın söndürücüleri

kullanılmalıdır. Genellikle kuru kimyevi tozlar bu kategoriye girmektedir.

Lipo bataryalar küçük hacimlerde daha fazla enerji depolama kapasitesine sahip

olduklarından elektrikli hava araçlarında en fazla kullanılan pil çeşididir. Kg başına 720,000

Joule enerji depolama kapasitesiyle, piyasada en fazla kullanılan nikel metal hydride pillerden

yaklaşık 430,000 Joule daha fazla enerji depolama kapasitesine sahiptir.

Lipo bataryalar kullanılmadıkları süre zarfında az miktarda deşarj olurlar. Hemen

hemen günde şarjının %0,01 ini deşarj ederek piller arasında en iyi orana sahip olurlar.

Lipo pillerin hücre başına düşen gerilim değeri de diğer pillere göre fazladır. Lipo

pillerde hücre başına optimum 3.7 V gerilim değeri düşse de tamamen şarj edilmiş bir lipo da

hücre başı gerilim 4.2 V değerine çıkmaktadır (Şekil 4.1).

11

Şekil 4.1. Tam dolu Lipo pilin hücre voltajı (4.16V)

Lipo bataryalar hücre sayılarına ve enerji depolama kapasitelerine göre

adlandırılmaktadır. Hücre başı gerilim değeri 3,7 V olarak hesaplanmaktadır. Yani 3S pil

denildiğinde bu 3,7 x 3= 11,1 V gerilim değerine denk gelmektedir (gerilim değeri =3,7 x

hücre sayısı). Burada ‘S’ kısaltması 3 hücrenin seri bağlandığını ifade etmektedir. 3S2P gibi

bir adlandırma var ise bu 3 hücrenin seri ve bunların ikili şekilde paralel bağlandığını ifade

eder. Yani toplamda 6 hücre vardır. Gerilim değeri yine 3,7 x 3= 11,1 V tur. Fakat paralel

bağlantıdan dolayı akım kapasitesi artmıştır. Enerji depolama kapasiteleri ise mAh (mili

amper saat) cinsinden ifade edilir. Yani 1 saatte vereceği akım değerini gösterir. Örneğin

Şekil 4.1 deki pil 3300 mAh değerine sahiptir. Yani bu pil saatte 3300 miliamper ya da 3,3

Amper akım verebilme kapasitesine sahiptir. Eğer pil 3S2P olsaydı saatte vereceği akım

kapasitesi 2 katı olurdu yani saatte 6,6 A akım verebilme kapasitesine sahip olurdu.

Lipo bataryalarda ayrıca deşarj katsayısı (C değeri) bulunur. C değeri bataryanın

elektrik yükünü ne kadar hızda boşaltabileceğini gösterir. Yani C değeri arttıkça bataryanın

elektrik yükünü boşaltabilme kapasitesi artar. Örneğin elinizde 20 A akım çeken bir

motorunuz ve 2000 mAh kapasitesine sahip bir piliniz var. Motorunuzu bu pille çalıştırmanız

için C değerinin en az 10 C olması gerekir. 2000 x 10 = 20,000 mAh yani saatte 20 A akım

verebilir. Lipo pillerde genellikle iki C değeri bulunur. Bunlardan ilki lipo pilin sürekli

verebileceği akım değerini, diğeri ise burst akımı denilen anlık olarak verebileceği akım

değerini gösterir.

Bataryalarda raf ömrü, bir bataryanın kullanılmadığı durumda ne kadar sürede

biteceğini gösterir. Lipo bataryalar bu anlamda oldukça başarılıdır ve gün geçtikçe yapılan

çalışmalarla da raf ömrü süresi artırılmaktadır. Lipo bataryalarda raf ömrü ölçütü iç dirençle

12

alakalıdır. Bataryanın iç direnci ne kadar düşükse raf ömrü o kadar fazladır. İç dirence

kullanıcıların etkisi de olmaktadır. Yani bataryanın uygun sıcaklıkların üzerinde saklanması iç

direncin artmasına, böylece raf ömrünün kısalmasına ya da kullanılacak kapasitenin

azalmasına sebep olur. Ek olarak bataryalar uzun süre kullanılmazsa %40- 50 şarj seviyesinde

bırakılıp daha düşük iç dirence maruz kalması sağlanır. Yani kullanıcıların raf ömrü

konusunda dikkat etmesi gereken noktalar, bataryaları %40-50 şarj seviyesin de bırakmak ve

oda sıcaklığında saklamaktır.

Bir pili tüm özellikleriyle inceleyelim. Pilimiz 4S2P 5000 mAh 30C-50C olsun;

Gerilim değeri: 3,7V x 4= 14,8 V

Akım değeri : 5000 x 2=10,000 mAh. Yani saatte 10 A akım verebilir.

Sürekli verebileceği akım kapasitesi (deşarj oranı) :10,000 x 30C =300,000 mAh. Yani

saatte sürekli olarak 30 A akım verebilir.

Yanma akımı: 10,000 x 50C=500,000 mAh. Yani anlık olarak 50 A akım verebilir.

Lipo pil kullanımında dikkat edilmesi gereken kurallar:

Lipolar kullanılacak aracın üzerinde korumaya alınmalıdır. Bir kırım sonucu

zedelenmesi su ile teması yangınlara sebep olabilir.

Motorların çekeceği akım değerine göre uygun kapasiteli piller seçilmelidir. Aksi

takdirde pil şişer ve kullanılamaz hale gelir. Yangın tehlikesi olabilir.

Uzun süre kullanılmaması durumun da oda sıcaklığında ve %40-50 şarjlı olarak

saklanmalıdır.

Şarj esnasında hücrelerin eşit miktarda dolması için balanslı şarj aletleri

kullanılmalıdır ve hücrelerden çıkan kontrol kabloları şarj aletine takılmalıdır

(Şekil 4.2).

Şekil 4.2. Lipo şarj işlemi

13

Uygun akım değerinde şarj edilmelidir. Yani şarj esnasında kaç amper akım

uygulanacağı oldukça önemlidir. Örneğin 3S 3300 mAh lık bir pil 1C değerine

göre şarj edilmelidir yani 11,1 V ile 3,3 A lik akım basılarak şarj etme işlemi

yapılmalıdır (Şekil 4.2). Bu akımı karşılayacak şarj aleti de buna uygun

olmalıdır. Yani şarj aletinin gücü en az teoriye göre 3.3x11,1= 36,63 Watt

olmalıdır. Fakat şarj etme işleminde her zaman pilin o anki gerilim değerinden

daha fazla gerilim verilmesi gerekir. Buna göre pilin tam şarjda gerilim değeri

3x4,2 =12,6 V olacağından gerekli güç 12,6 x 3,3= 51,58 watt olmalıdır. Fakat

şarj aletinin verimi de hesaba katılarak bu pilin şarj edilebilmesi için şarj aletinin

gücünün 60 watt civarında olması pratikte uygundur.

Lipo piller ilk 5 kullanım için %50 den fazla boşaltılmadan şarj edilmelidir. İlk

kullanımlara rodaj evresi de denilmektedir. Dolu bir pilin hücre voltajı 4,2 V’tur,

pil bittiğinde ise hücre voltajı 3,7 V olur. Buna göre deşarj kapasitesi 4,2 - 3,7

=0,5 V tur. Rodaj evresinde 0,5 V un yarısı 0,25 V kullanılmalıdır yani hücre

gerilimi 4,2 – 0,25 = 3,95 V civarına düştüğünde pil tekrar şarj edilmelidir.

İlk 5 kullanım için piller 1C değerinin %80 altında şarj edilmelidir. Yani 3300

mAh lık pil 3.3 A değerinin %80 i değerde 2,64 A ile şarj edilmelidir.

Pillerin kırmızı (+ uç) ve siyah uçları (- uç) kesinlikle kısa devre edilmemelidir.

Eğer hücre başı voltaj 3.5 V’un altına düşmüşse ve kullanılamayacak hale

gelmişse yani şarj aleti uyarı veriyorsa (genellikle Battery check, Low voltage

uyarısı) tasnif edilmeyen bir yöntem de olsa pilleri nikel metal hiydride şarj aleti

ile 5 dk civarında şarj edip tekrar lipo şarj aletine bağlanmalıdır. Şarj boyunca

pilin yanından ayrılmamalıdır. Yangın tehlikesi olabilir.

Lipo şarjı esnasında pilin yanında bulunmak gerekir. Herhangi bir aksilik

durumun da yangın tehlikesi diğer pillere oranla daha fazladır.

4.2. Elektronik Hız Kontrol Ünitesi (ESC)

Fırçalı ve fırçasız motorların hızını ayarlayan, hız kontrol ünitesidir. Diğer bir ifade ile

pilden aldıkları elektrik enerjisini, alıcının gaz kanalından aldığı sinyal ile sürerek motorlara

ileten ve motor devrini kontrol eden hız kontrolcüleridir.

14

Elektrikli DC motorlarda (fırçalı motorlar) motor hız kontrolü, voltaj kontrolü ile

gerçekleşir. Voltajın artırılıp azaltılmasına göre motor hızı değişir. Bu işlem fazlasıyla zor ve

ısı açığa çıkaran verimsiz bir yöntemdir.

Multikopter sistemlerinde kullanılan fırçasız motorlar bilinen 3 fazlı motorlardır. Bu

motorlarda kullanılan ESC’ler daha kompleks olup, pilden aldığı DC gerilimi 3 fazlı AC

(Alternatif akım) gerilime çevirerek ve kumandadan gönderilen sinyale göre devri

değiştirerek motoru sürerler. Fırçasız motorlarda kullanılan bu ESC’ler motor devrini PWM

(pulse width modulation) yöntemiyle değiştirirler. Bu yöntem sayesinde fırçalı motorlar da

kullanılan voltaj- hız ilişkisi ile devir değiştiren ESC’lerin meydana getirdiği ısı problemi ve

verimlilik sorunu kısmen ortadan kalkar. PWM metodu darbe genişlik modülasyonu olarak

bilinir. Kumandadan alınan dijital sinyalin pulse genişliği değiştirilerek, motora giden gerilim

değeri dolaylı yönden frekans kontrolü ile yapılır. Pulse genişliğini değiştirme işlemi ESC nin

çıkış akımını sürekli açıp kapatmasıyla gerçekleşir. Yani motora giden voltaj çıkış akımının

ne kadar süre gönderilip ne kadar süre kesildiğiyle alakalıdır. Örneğin, 1 saniyelik zaman

süresince 10 V pile bağlı bir ESC-motor bağlantısında kumanda gaz kolu %60 da iken, ESC

akımı, saniyenin 6/10 unda açacak 4/10 unda kapatacaktır. Böylece motora sürekli 10 V

gitmeyecek ve 1 saniyede giden voltajın ortalamasına göre motorun devri değişecektir. ESC

lerde 1 saniyedeki akım değişiminin yüksek olması istenir. Yani ESC’lerin üzerlerinde yazan

KHz değerleri ne kadar yüksekse yenileme frekansı denilen saniyedeki akım açma kapama

sayısı da o kadar fazla olur. Bu sebepten tercih edilecek ESC’nin yenileme frekansı yüksek

olmalıdır.

Fırçasız motorlarda kullanılan ESC’lerin girişinde 2, çıkışında 3 motor kablosu 3 BEC

ve 1 sinyal kablosu bulunmaktadır (Şekil 4.3). Girişte bulunan 2 kablo, kırmızı uç + siyah uç

– olmak üzere pile bağlanır. Çıkıştaki 3 kalın kablo motorlara bağlanır ve herhangi ikisinin

yerinin değiştirilmesiyle motor yönü değiştirilebilir. Diğer 3 ince kablodan kırmızı ve siyah

olanı ESC içerisindeki 5V, 3A ya da 5A çıkış veren regülatör devre çıkışlarıdır. 5V’u

sağlayan regülatör devresine BEC (battery eliminator circuit) ya da UBEC de denilmektedir.

Alıcıları ya da kontrol kartlarını beslemek için kullanılan bu çıkışlar alıcı kanallarına bağlanır

ve 5V ile çalışan sistemleri, kontrol kartlarını besler. Diğer beyaz ya da sarı renkli ince kablo

ESC sinyal kablosudur. Alıcının sinyal çıkışına bağlanarak ESC’ ye vericiden gönderilen

sinyali iletir. Böylece ESC motorun hızını kumandadan gönderilen sinyale göre değiştirir.

15

Şekil 4.3. ESC bağlantı diyagramı

ESC voltaj değeri genellikle kullanılabilecek lipo pillerin hücre sayısına göre

üzerlerinde yazar. Bu sebepten kullanılacak ESC ile lipo pil arasında uyum olması gerekir.

ESC akım değeri bir ESC’nin verebileceği maksimum akımı ifade eden değerdir. Bazı

ESC’lerde sürekli ve yanma akımı şeklinde 2 değer verilebilir. Bunlardan sürekli olan yani az

olan değer ESC’nin sürekli olarak motora verebileceği akım değerini yanma akımı ise anlık

olarak verebileceği akım değerini gösterir. Bu yüzden ESC seçiminde kullanılacak motorun

maksimum çekeceği akım değeri dikkate alınmalıdır. Ayrıca ESC akımının motorun çekeceği

maksimum akımdan %10 fazla olması ısınmaları ve ESC’nin yanma riskini de azaltabilir.

ESC’ler barındırdıkları bazı özellikler sayesinde programlanabilirler. Bu konu

uygulama alanında detaylıca anlatılmıştır.

4.3. Fırçasız (Brushless) Motorlar

Elektrik motorları elektriğin manyetik alan özelliğini kullanarak elektrik enerjisini

mekanik enerjiye dönüştüren makinelerdir [5]. Fırçasız motorlar adından da anlaşılacağı gibi

fırça olmadan elektronik aksamlar içeren motorlardır. Bunların, fırçalı motorlardan farkı akım

çeviricilerin fırça değil elektronik olmasıdır. Daha sessiz çalışmaları, fırçaların meydana

getirdiği sürüklemenin ve ısıdan kaynaklanan kayıpların, fırçaların meydana getirdiği

kıvılcımların olmaması, kolay soğutulabilmeleri fırçalı motorlara göre üstünlükleridir.

Fırçasız motorlar diğer DC motorlar gibi direk bataryaya bağlanarak çalıştırılamazlar.

Böyle bir yanlışlığın yapılması motorun yanmasına neden olur. Bu sebepten fırçasız

motorların çalıştırılabilmesi için ESC’lere ihtiyaç duyulur.

16

Fırçasız motorlar inrunner ve outrunner olmak üzere ikiye ayrılır. Inrunner denilen

motorlar, klasik rotoru motorun merkezinde olan sabit sargıları dış kısımda olan motorlardır.

Yani motorun dış çeperi sabitken iç kısmı hareket eder. Outrunner motorlarda ise motor

sargıları motorun merkezinde ve sabitken, rotor, üzerinde mıknatısları da barındıracak şekilde

motorun dış çeperi, dış kısmıdır. Yani motorun dış kısmı hareket ederken iç kısmı sabittir.

Genellikle multikopter sistemlerinde kullanılan fırçasız motorlar outrunner tiptir (Şekil 4.4).

Şekil 4.4. Fırçasız outrunner motor

Motorların özelliklerini içeren bazı parametreler vardır. Bunlardan ilki V kısaltmasıyla

anılan elektrik akımının basıncı olarak tanımlanan potansiyel farktır. Yani kısaca gerilim

değerini gösterir. Modelcilikte kullanılan motorlar üzerinde ya da özellik tablosunda

genellikle voltaj değerleri lipo pil hücre sayısına göre verilir.

İkinci parametre akım değeridir. A kısaltmasıyla anılan amper bir noktadan birim

sürede akan elektrik yük miktarını gösterir. Yani birim zamandaki yük miktarına akım denir.

Bu parametreye göre ESC ve pil seçimi yapılır.

Üçüncü parametre güç değeridir. W kısaltmasıyla anılan watt motorun pervaneyi

çevirebilmesi için ihtiyaç duyacağı gücü ifade eder. Akım ve gerilimin çarpılmasıyla elde

edilir.

Kv değeri fırçasız elektrik motorları için geçerli olan devir katsayısını gösteren

değerdir. Voltaja göre devir sayısının hesaplanmasını sağlar. Yani motorun 1V başına 1

dakikada çevireceği devir sayısını gösteren parametredir. Örneğin 10 V ile çalışan bir

17

motorun Kv değeri 700 ise bu motorun dakikadaki devir sayısı= 10x700=7000 devir/dakika’

dır. Genellikle dev/dakika yerine rpm (revolution per minute) kullanılır.

Diğer bir parametre Kt değeri diye tabir edilen tork katsayısıdır. Bu değer bir motorun

amper başına vereceği tork değerini ounce-inch cinsinden ifade eder. Örneğin 0,60 oz-inc/A

Kt değerine sahip bir motor 10 A de 6 oz-inc tork verir.

Kv değeri ile Kt değeri arasında ters orantı vardır. Yani Kv değeri yüksek olan bir

motorun amper başına vereceği tork değeri düşük olur. Bu sebepten yüksek Kv değerli

motorlarda tork değerinin artırılması için küçük pervaneler ya da ek dişli sistemleri

kullanılmalıdır.

Fırçasız motorların etiketlerinde ya da özellikler tablosunda optimum verim için

kullanılması gereken pervane ölçütleri de belirtilir. Kullanılacak pervanelerin bu özellikler

dahilinde olması verimi artırmaktadır.

4.4. Pervane

Hızın etkisiyle taşıma kuvvetini üreten taşıyıcı yüzeylere başka bir deyişle döner

kanatlara pervane denir. Quadrokopterlerde 2 tip pervane kullanılır [6].

1. Saat yönü dönen (clockwise)

2. Saat yönü tersi dönen (counter clockwise)

2 farklı dönüş yönüne sahip pervane kullanılmasının sebebi yukarıda anlatıldığı gibi

quadrokopterin gövde üzerinde oluşturmuş olduğu anti tork etkisini yok etmektir. Fakat

piyasada genelde imalat açısından kolay olması sebebi ile tek tip pervane üretilmesi, istenen

pervane ölçülerinin bulunmasını güçleştirmektedir. Bu sebepten farklı çözüm yolları olsa da

en sağlıklısı uygun pervanelerin kullanılmasıdır.

Pervane seçiminde, kullanılan motorun özellikleri ana parametredir. Özellikle Kv

değerine göre pervane seçimi yapılması ve motor özellik çizelgesindeki pervanelerin

kullanılması verimlilik açısından önemlidir. Kv değeri küçük olan yani devir sayısı az olan

motorlarda gerekli taşımayı oluşturması açısından Kv değeri büyük olan motorlara göre daha

büyük pervane kullanılır. Çizelge 4.1’de E-MAX BL 2826 tipinde bir motor ile kullanılması

gereken pervaneler ve akım-voltaj durumlarına göre ürettiği itki değerleri bulunmaktadır.

18

Çizelge 4.1 BL2826 tip motorun çeşitli pervanelere ve akım-voltaj ilişkisine göre ürettiği itki değerleri

Pervaneler, boy ve burulma açılarına göre isimlendirilirler. Yani üzerlerinde iki ayrı

numara vardır. Örneğin 12x6 pervane demek 12 inch boyunda ya da çapında 6 inch burulma

açısına sahip bir pervane demektir. Burulma açısı, pervanenin 360 derecelik dönüşünde

ilerlediği mesafe değeridir. Bu değerler bazen mm cinsinden de verilmektedir. Fakat

belirtilmediği durumlarda inch olarak kullanılır.

Pervanelerde burulma açısına göre bazı özellikler elde edilir. Örneğin burulma açısı

yüksek pervaneler yavaş süratlenip hızlı uçuş sağlarlar. Bunun yanında motor durduğunda

pervane hızı geç yavaşlar. Burulma açısı küçük pervaneler ise çabuk hızlanırlar, yavaş uçuş

sağlarlar, basit motor devir kontrolü sunarlar.

Modellerde kullanılan yapım malzemelerine göre pervane tipleri;

Naylon pervaneler

Plastik pervaneler

Karbon pervaneler

Karbon-fiber pervaneler

Ahşap pervaneler

Fiberglass pervaneler

Metal pervaneler

şeklindedir.

19

Naylon ya da plastik pervaneler esnek olmaları sebebi ile kalitesizdirler. Fakat ucuz

olmalarından dolayı özellikle ilk denemelerde pervane kırımı fazla olabileceğinden

kullanılmaktadırlar. Bu pervanelerin kullanılması durumunda kenarlarında kalan keskin

çapaklar zımpara ile temizlenmelidir. Karbon, ağaç ya da fiberglass pervanelerin

performansları iyidir.

Ahşap pervaneler diğerlerine göre hafif ve az esnek olduklarından motor üzerine az

yük bindirirler. Böylece diğer pervanelere göre daha yüksek devir sayılarına ulaşabilirler.

Esnek olmaları sessiz çalışmalarına da bir etkendir. Fakat yeni başlayanlar için uygun

değildirler. Çünkü çok çabuk kırılırlar.

Karbon-fiber pervaneler hafif, esnek olmayan verimli pervanelerdir. Tek dezavantajı

fiyatlarının yüksek olmasıdır.

Fiberglass pervaneler karbon ve ahşap pervanelere göre ucuz plastik pervanelerden

verimli, ağır ve esnek pervanelerdir. Kullanılması halinde keskin yüzeyleri zımparalanmalıdır.

Şekil 4.5. Malzeme cinsine göre pervane tipleri

Pervane balansı oldukça önemli bir konudur. Balans edilmemiş bir pervane aşırı

derecede titreşime, gürültüye ve dengesiz taşımaya sebep olur. Bu sebepten yeni alınmış dahi

olsa pervaneler kullanılmadan önce balans testi yapılmalıdır. Bunun için bazı test düzenekleri

bulunmaktadır. Düzeneğin olmaması durumunda aşağıdaki işlemler yapılmalıdır:

Pervane orta noktasından hub çapına uygun uzun bir çubuk pervaneye geçirilir.

Düz bir zemin üzerinde çubuğun 2 tarafı sabitlenir.

Pervane çubuk üzerinde döndürülür.

20

Eğer yere paralel şekilde dengede kalıyorsa pervane balanslıdır denilir.

Eğer sürekli bir tarafa yatma eğilimi gösterirse o taraf pervanenin ağır olan

kısmıdır.

Ağır olan kısmın diğer tarafına karşı bir ağırlık olacak şekilde ince bant

yapıştırılır. Pek tavsiye edilmemesine rağmen ağır olan taraf zımparalanarak

denge noktası da yakalanabilir.

Böylece pervane balansı ayarlanır.

Balansı bozuk pervanelerin meydana getirdiği zararlar şu şekildedir:

Çok fazla titreşim meydana gelir.

Titreşimden dolayı motor yatakları ve motor şaftı zarar görür.

Motor şaftında aşınma gerçekleşir.

Motor gücü önemli oranda azalır.

Araç üzerindeki sensörler titreşimden dolayı doğru ölçüm yapamazlar.

Titreşimden dolayı araç yapısının mukavemeti azalır. Yapısal bozukluklar

meydana gelir.

Vida ya da bağlantı elemanlarını gevşemesine sebep olur. Böylece kırım tehlikesi

artar.

4.5. Alıcı Verici (Kumanda Sistemi)

Multikopter ya da uçak modelciliğin de genellikle 2.4 GHz frekans bandında en az 6

kanallı kumanda kullanılır. Bu kumandaların kendilerine göre haberleşme protokolleri

bulunmaktadır. Burada incelenen Hitec Aurora 9 AFHSS protokolünde haberleşen 9 kanallı

kullanıcı dostu bir kumandadır.

Hitec Aurora 9, 9 kanallı pwm çıkış veren bir alıcıya sahiptir. Alıcı beslemeleri

normalde diğer çoğu model için 5V iken bu modelde farklıdır. Alıcı üzerinde SPC

(Suplementary Power Connection) portu bulunur. Bu port bu alıcının 35 V ile beslenmesini

sağlayan porttur. Alıcıya direk takılan yüksek voltaj ile çalışan servoları beslemek için bu

porttan alıcıya 35 V’a kadar gerilim uygulanabilir. Yalnız standart servo kullanılacaksa bu

gerilim değeri servoyu yakacaktır. O yüzden bu port sadece yüksek gerilimle çalışan

sistemlerde kullanılmalıdır.

21

4.5.1. Hitec Aurora 9 verici üzerindeki tuşlar

CT, LT, RT Switchleri: Aurora kumandasının özelliklerinin birçok ince ayarı için

kullanılan ayar kontrol anahtarlarıdır. Kamera gimbalları için ya da PID tuningler için

kullanılabilirler.

4.5.1.1. Dijital trim butonları

Bu butonlar vericinin ön yüzünde ON butonunun yanlarında gaz, yaw, roll ve pitch kontrol

stikleri için ince ayar yapan trim butonlarıdır (Şekil 4.6).

Şekil 4.6. Hitec Aurora 9 trim butonları

22

4.5.1.2. Dokunmatik ekran göstergeleri

Hitec Aurora 9 kumandası kullanım kolaylığı açısından dokunmatik ekran özelliği

sunar. Bu sayede uçuşta çeşitli özelliklere erişmek kolaylaşır.

Şekil 4.7. Hitec Aurora 9 menüsü[7]

1. Model number: 30’a kadar modelin kaydedildiği model kayıt menüsüdür. Tek bir

kumanda ile birden fazla modeli kullanmak için bu menüye her bir model ile ilgili

ayarlar kaydedilir ve tekrar bu ayarlar yapılmadan uçuş gerçekleştirilir.

2. Model name: Birden fazla hava aracı bu kumanda ile kontrol edilecekse modelleri

birbirinden ayırt etmek için belirleyici isimler kullanılır. Bu isimlerin ekrana yansıdığı

bu alan sayesinde istenilen modelin seçimi kolaylaşır.

3. Flight condition : Kullanıcı tarafından atanan uçuş modlarını ekranda görülmesine ve

yanlış bir modda uçma olasılığını azaltan kullanıcı dostu bir özelliktir. Örneğin uçuş

şartlarının atandığı 3 konumlu anahtarın yanlışlıkla hareket ettirilmesiyle farklı bir

modda kırımla sonuçlanabilecek uçuşu önlemek için bu modun yazıldığı kısma

kumanda her açıldığında bakılmalıdır.

4. Aircraft type icon: ACRO, GLİD, HELİ model tipleri arasında modele göre seçim

yapılmasına olanak sağlayan alandır. Multikopter sistemleri için ACRO modu seçilir.

5. Custom folder: Model fonksiyonlarına ulaşılan kısımdır.

6. System menu: Sistem fonksiyonlarına ulaşılan menüdür.

7. Channel number: Verici kanal numaraları gösteren ekrandır.

8. Digital trim position indicator: Roll, pitch, yaw ve gaz stiklerinin konumlarını gösteren

gösterge sistemidir. Yani roll, throttle, pitch ya da yaw stiklerinin ne oranda hareket

ettirildikleri bu göstergeler sayesinde belirlenir.

9. Power bar indicator: Verici pilinin durumunu gösteren bardır. Üzerine tıklanması

durumuna göre % olarak ya da direk voltaj değeri olarak kalan pil gerilimi gösterilir.

23

10. Signal modulation : Seçilen modülasyon sinyal tipini gösterir (PPM, QPCM, AFHSS).

11. Active or inactive transmit icon: Kumanda sinyalinin iletim durumunu gösterir. Eğer

verici iletimde ise ekran açık aydınlık ve “on air” yazısı yazar; iletimde değilse ekran

karanlıktır.

12. Integ-t timer: Toplam uçuş süresini gösterir. Sıfırlanabilme özelliğine sahiptir.

4.5.2. Kumanda bindleme

Kumanda bindleme işlemi kumanda ile alıcıyı birbirine tanıtma işlemidir. Alıcıyı

kumandaya bağlama diye de tabir edilir. Bu işlem hemen hemen tüm kumandalar için aynıdır.

Fakat örnek anlatım için Hitec Aurora 9 kullanılacaktır.

Kumanda bindleme için gerekli işlemler şu şekildedir:

• Kumanda vericisi ve alıcısı kapatılır.

• Vericinin arkasındaki modül üzerinde bulunan küçük yuvarlak butona kalem vs. ile

basılarak verici açılır ve ekranda çıkan “YES” tuşuna dokunmatik tuş yardımı ile

basılır.

• Verici modülünde bulunan buton serbest bırakılır.

• Gaz stiği en alt noktaya alınır. Kısa bir süre beklenip vericiyi kapatmadan bir kenara

bırakılır.

• Alıcı üzerinde, vericideki butona benzer küçük butona kalem vs. ile basılır. Bu işlem

ile aynı esnada alıcıya elektrik verilir.

• Hem alıcı hem verici kapatılıp tekrar açılır. 4 kez ard arda beeb sesi duyulduktan sonra

bindleme işlemi denilen tanıtma işlemi gerçekleşmiş olacaktır.

Bu işlem sonunda kumanda arkasındaki ışıklardan sadece kırmızı olan yanmalıdır.

Aynı şekilde alıcı üzerinde de sadece kırmızı led yanık olmalıdır. Bu normal modda kumanda

sisteminizin çalıştığını gösterir.

Eğer tanıtma işlemi sonunda kırmızı ışığın yanında mavi ışık da yanıyor ise bu normal

moddan farklı bir modda olunduğunu gösterir (SCAN MOD, CHECK MOD). Bu durum,

genellikle kumandanın açılıp YES denildikten sonra, verici modülü üzerindeki butona

basılmasından meydana gelir. Bu sebepten bu butona, YES butonuna basmadan önce

basılması ve YES butonuna bastıktan sonra da 1-2 sn daha basılı tutulması gerekir.

24

Normal mod, verici açıldığında 2 farklı frekansı sabitleyip kullanım esnasında

uygunluğa göre bu 2 frekans arasında geçişler yapan moddur. Binding süresi çok kısa

olduğundan genellikle bu mod kullanılır.

Scan mod ise, 20 farklı kanal kaydeder ve uygun olanlar arasında gezinir. Bu sebepten

binding süresi uzundur ve hava aracının kumandadan kopma riski vardır. Yani herhangi sinyal

kaybında hakimiyet kaybedilebilir. Fakat kalabalık alanlarda bu mod uygundur.

4.6. Kontrol Kartı

Quadrokopter sistemlerinde kullanılan malzemeler arasında en önemli olanı kontrol

kartıdır. Çünkü çok rotorlu araçlarda kontrol işlemi uçaklarda olan sistemlerden daha

karmaşık ve zordur. Yapılacak hava aracının hangi amaçla kullanılacağına göre kontrol

kartını seçmek gerekir. Bu sebepten kullanılan kontrol kartlarının özellikleri iyi analiz

edilmelidir.

Piyasada kullanılan kontrol kartlarından bazıları şu şekildedir:

• Ardupilot

• DJI Wookong Multi Rotor (WKM)

• Paparazzi Pilot

• DJI Naza

• KK Multicopter

• Multi wii

• ZERO TECH

• MegaWAP

• Shrediquette

• Open copter control

• Mikrocopter

4.6.1.Ardupilot kontrol kartı

Ardupilot kontrol kartı arduino tabanlı olup programlamaya açık yani geliştirilebilir ve

birçok ayara sahip uğraşılması gereken kontrol kartıdır. Kitap boyunca Ardupilot Mega 1

kontrol kartı incelenecektir. Ardupilot Mega 1, ardupilot kontrol kartı ve IMU kartından

25

oluşur. IMU APM için gerekli sensörleri içeren ve harici sensör bağlantısı yapılmasına imkân

tanıyan bir karttır.

Alacağınız kitte kontrol kartı, imu ve pinler demonte gelecektir. Öncelikle bunların

montajı şu şekilde yapılmalıdır:

Dişi ve erkek header pinler ardupilot kontrol kartı üzerindeki pin giriş sayısına

göre kesilmelidir. 3 adet 14 pinli, 1 adet 8 pinli, 3 adet 2 pinli, 4 adet 3 pinli, 1

adet 11 pinli olacak şekildedir.

Kesilen bu pinler Ardupilot kontrol kartında uygun yerlere lehimlenmelidir.

Şekil 4.8. Ardupilot kurulum 1

3x8 sağ açılı header ardupilota lehimlenmelidir (Şekil 4.9).

Şekil 4.9. 3x8 sağ açılı header pin montajı

Ardupilota lehimlenen erkek header pimlerin karşılığına gelecek şekilde sensör

kartlarını barındıran IMU’nun ön yüzüne dişi header pinler lehimlenmelidir

(Şekil 4.10).

26

Şekil 4.10. IMU ya dişi headerların montajı

Ardupilot ve IMU’ya takılan erkek ve dişi heraderlar sayesinde bu 2 kart üst üste

getirilerek montaj işlemi tamamlanır (Şekil 4.11).

Şekil 4.11. Ardupilot ve IMU nun birbirine montajı

Bu kiti birleştirdikten sonra mini usb kablo ile bunu bilgisayarınıza takıp

tanıtmanız gerekir. Bu işlem genelde otomatik olarak yapılır. Burada aygıt yöneticisinden

“Ports (COM&LPT)” yazan linke tıklayarak aygıtınızın bağlı olduğu portu görebilirsiniz.

Gördüğünüz porta sağ tıklayıp özellikler bölümünü açmalısınız ve “port settings” ten ve

“Advanced Settings” ayarlarına girip “Set RTS on close” linkini işaretlemelisiniz (Şekil 4.12).

27

Şekil 4.12. APM konfigürasyon ayarı 1

Ardupilot konfigürasyon ve kalibre ayarları için bilgisayara Mission Planer arayüz

programı kurulmalıdır. Bunu http://code.google.com/p/ardupilot-mega/downloads/list

sitesinden msi uzantılı dosya olarak indirebilir ve bilgisayarınıza basitçe kurabilirsiniz.

Program çalıştırdıktan sonra kontrol kartı bilgisayara bağlanır (ESC’lere ya da APM e enerji

verilmemiş yani LİPO takılmamış olmalıdır). Ekrana gelen arayüz programından üst kısımda

bulunan Firmware sayfasına girerek yapılan quadro tipi seçilir (Şekil 4.13). Bu esnada

bilgisayarın internet bağlantısı olmalıdır. Çünkü firmware güncellemesi yapılacak ve son

sürüm açık kaynak kodu (APM kodu) indirilecektir.

Şekil 4.13. APM konfigürasyon ayarı 2

28

Şekil 4.14. Mission planer ekranı

4.6.1.1.APM beslemesi ve bağlantıları

Ardupilot Mega, 2 farklı yol ile beslenebilir. İlk yöntem ESC üzerindeki ubec

devresinden sağlanan 5V ile kontrol kartının +5, -5V olan kısmına konektörle yapılır (Şekil

4.15). Quadroda 4 adet ESC kullanılacağından APM, paralel bağlı 4 adet 5V 3A kaynakla

beslenir. İstenirse bir ESC hariç diğerlerinin kırmızı renkli +5 V çıkış veren kablosu

kesilebilir. Tüm ESC çıkışlarının bağlanması durumunda bir sorun oluşmamaktadır.

Şekil 4.15. APM besleme yöntemi 1

Diğer bir besleme yöntemi ise ESC nin regülatör devresini kullanmayıp harici ubec

devresi kullanmaktır (Şekil 4.16). Bu yöntemde araç üzerine ilave olarak bir adet ubec devresi

koyulur. ESC regülatörlerinin arızalanmasına karşı iyi bir yöntemdir, fakat burada tek bir

29

ubec kullanılması ubecin bozulmasına karşı riski daha fazla artırır. Fakat 60-80 A üstü bazı

ESC’lerde regülatör devresi bulunmadığından harici ubec devreleri kullanılmak zorundadır.

Şekil 4.16. APM besleme yöntemi 2 (harici ubec devresi ile)

ESC’lerden gelen beyaz renkli sinyal kablosu kontrol kartının çıkış portlarına sıra

ile takılır. Sinyal kablosu 3x8 sağ açılı headerın üst portuna takılmalıdır.

Kontrol kartının giriş kısmı alıcıdan gelen 3 pinli kablolar içindir. Kırmızı ve siyah

alıcı beslemesi için, beyaz ise sinyal iletimi için kullanılır. İsteğe bağlı olarak alıcı kontrol

kartı arasına bağlanan kabloların sadece 1 tanesinde +5 V beslemesi bırakılabilir, diğerlerinin

kesilmesi bir sorun oluşturmaz.

30

Şekil 4.17. X tipi APM konfigürasyonu

4.6.1.2.APM kalibrasyon ayarları

Öncelikle kumanda açılır, ardından APM ve ESC ler beslenir. USB aracılığı ile

APM bilgisayara bağlanır ve hangi porta takıldığı bilgisayar-aygıt yöneticisinden tespit edilir.

Mission planer programı açılır ve sağ üstte bulunan connect linkine tıklanarak bilgisayar ile

bağlantı işlemi gerçekleştirilir. Ekranın üst kısmında bulunan configüration linkine tıklanarak

kalibrasyon ayarlarına başlanır.

4.6.1.3.Kumanda kalibrasyonu

Bu ayarın yapılabilmesi için önce kumanda daha sonra LİPO ile kontrol kartı ve

ESC beslenir. Ekranda pitch, roll, throttle, yaw ve diğer kanallara ait stik seviye göstergeleri

bulunur. Sağ altta bulunan “Calibrate Radio” linkine tıklanıp ayarlara başlanır (Şekil 4.19).

Bu ayarlara başlanmadan önce kumandadan J1, J2, J3, J4 stiklerine uygun kanallar

atanmalıdır. Kanallar genellikle Şekil 4.18 deki gibidir.

31

Şekil 4.18. Kumanda kanallarının stiklere dağılımı

• Kanal 1: Roll sol = düşük PWM – Roll sağ = yüksek PWM

• Kanal 2: Pitch Yukarı= düşük PWM – Pitch Aşağı = yüksek PWM

• Kanal 3: Düşük Throttle = düşük PWM – Yüksek Throttle = yüksek PWM

• Kanal 4: Yaw sol = düşük PWM – Yaw sağ = yüksek PWM

• Kanal 5: 3 konumlu uçuş mod seçim anahtarıdır.

• Kanal 6: İsteğe göre kamera gimbalı için vs. kullanılabilir.

• Kanal 7: İsteğe uygun herhangi bir kontrol işlemi için kullanılabilir.

32

Şekil 4.19. Kumanda kalibrasyon işlemi

“Calibrate Radio” linkine tıklandıktan sonra ekranda çıkan kutucuklarda kırmızı

şeritler belirir. Bu kırmızılar sticklerin hareketiyle koordineli olarak hareket eder ve stick limit

değerlerini kaydeder. Bu aşamada tüm stickler son seviyeye kadar hareket ettirilmeli ve

kaydedilmelidir. Eğer stik göstergelerinde kumandadan verilen sinyalin tersi gözükürse o

kanal reverse edilmelidir.

4.6.1.4.Uçuş modları

Bu kısımda farklı uçuş modları bulunmaktadır [8]:

Acro

Stabilize

Simple

Auto

RTL

Guided

Position

Loiter

Circle

APM'de ayarlı olan mod “stabilize” dir. İlk uçuşlarda da bu modda uçulması

tavsiye edilir. Fakat değiştirilmek istenildiğinde ayar şu şekilde yapılmaktadır:

33

• Kumandadan 5. Kanala 2 ya da 3 konumlu anahtar atanır. Bunu kumanda

ekranındaki ayarlar-kanal kısmından yapılır. Kanal 5’in karşısında bulunan kanal

ismi NULL’dur. Buna tıklayarak bunun herhangi 2 ya da 3 portlu anahtarlara

atanması yapılır.

• Mission planerdaki flight modes ekranında, uçuş modu için ayarlanılan anahtar

hareket ettirildiğinde barlar arasındaki geçiş görülür. İstenilen mod değişen

barlara içerisine girilerek seçilebilir.

Genellikle uçuş alıştırmalarından yani ilk uçuşlardan sonra AltHold modu tercih

edilmektedir.

4.6.1.5. Donanım seçenekleri (Hardware options)

Bu kısımda çeşitli donanım seçenekleri bulunmaktadır. Kullanılan donanıma göre

seçim yapılmalıdır. Örneğin pusula, kamera vs. Pusula bir hava aracı için olmazsa olmaz

donanımlardan bir tanesi olduğu için kesinlikle kullanılmalıdır. Hava araçlarında pusula,

aracın yönünü bulmasını sağlayan sensördür. Kalibrasyon işlemi şu şekilde yapılır:

“Live Calibration” a tıklanır.

Quadro kendi ekseni etrafında hem yatay hem dikey olmak üzere 30 sn içerisinde

saat yönü ve tersi yönde döndürülür.

İşlem 30 sn içerisinde yapıldıktan sonra onay kutucuğu gelir. Onayın kabul

edilmesiyle pusula ayarı yapılmış olur.

4.6.1.6. Arducopter level

Bu kısımda frame mod seçimi ve akselerometre kalibrasyonu yapılır. Firmware

güncellemesi kısmında seçilen model ekranda yazar. Eğer burada yazan gövde tipi seçilen ya

da kullanılacak olan gövde değilse değiştirilmelidir.

Akselerometre diğer adıyla ivmeölçer, 3 eksen de aracın hızlanmasını ölçen

sensördür.

“Calibrate accel” linkine tıklanarak akselerometre ayarı yapılır. Bu sensör

sayesinde hava aracı daima yere paralel hale gelmek için gerekli bilgileri kontrol kartına iletir.

34

Ardupilot Mega kontrol kartında kalibrasyon ayarları içerisinde yer almasa da ESC

kalibrasyonu yapılır. Bunun için 2 farklı yol vardır. Bunlar uygulama konusunda detaylı

şekilde anlatılacaktır.

APM kontrol kartı için ESC ayarları şu şekilde olmalıdır:

• Brake: OFF

• Battery Type: LiPo

• CutOff Mode: Soft-Cut

• CutOff Threshold: Medium

• Start Mode: Normal

• Timing: MEDIUM

4.6.2. APM terminal sayfasındaki kodlar ve tanımlamaları

Terminal kısmı Mission Planer ara yüzünde üst kısımda bulunmaktadır. Bu kısımda

APM uçuş kontrol kartının kalibrasyon ayarları yapılır. Ayrıca yapılan sistem ayarlarının

gösterilmesi için de kullanılır. Terminal kısmında açılan siyah ekrana konsol denir. Buraya

bazı kodlar yazılarak istenen işlemler gerçekleştirilir. Örneğin, bu ekrana yazılan belli

kodlarla kumanda, motor, akselerometre kalibrasyon ayarları yapılabilmekte ve yapılan

ayarlar da görülebilmektedir.

Terminal ekranında çalışmak için kullanılacak kodlar konsola “help” komutunun

yazılmasıyla ekranda belirir.

Konsola yazılacak kodlar:

1. logs : Adından da anlaşılacağı gibi APM çalıştırıldığında yapılan kayıtlara ve bu kayıt

işlemlerine ulaşmayı sağlayan komuttur.

Terminal ekranına "logs" komutu yazıldığında kayıtlar yanlarında numaraları ile

birlikte gelir, istenilen kayıta ulaşmak için konsola "dump kayıt numarası" (örnek dump 20)

yazılmalıdır. “logs” kodu altında yazılacak kodlar:

"dump 0" kayıta girmekle birlikte kayıtları siler.

"erase" komutu tüm kayıtları silmek için kullanılır.

35

"eneable" komutu ile durumu incelenmek istenen donanımın kayıt bilgileri görülebilir.

Örneğin "eneable: ATTITUDE_MED GPS PM CTUN NTUN

2. setup :Bu komut ile kontrol kartına yapılan ayarlamalara ulaşılmasının yanında belli

donanımların konfigüre ayarları da yapılabilmektedir. “setup” komutu altında yazılacak

komutlar:

"erease" komutu :Bu komut kontrol katını sıfırlamaya yarayan, sadece ilk kurulum esnasında

kullanılması tavsiye edilen temizleme komutudur.

"reset" komutu: EEPROM’daki verileri sıfırlamaya yarayan komuttur.

"radio" komutu: Kumanda kalibrasyon işlemini gerçekleştiren komuttur. Örneğin gaz

kolunun bağlı olduğu kanal 3’ün gaz kolu seviyesinin en alt ve en üst noktaları buradan

belirlenir. Bu komutu kullanabilmek için kumanda ve alıcı açık olmalıdır, yani pil takılı

olmalıdır.

"frame" komutu: Yapılan hava aracının hangi tipte olduğunu görmeye yarayan komuttur.

Daha önceden yapılan frame ayarının kontrolü bu komut ile yapılır.

"motors" komutu: Bu komutu kullanabilmek için pil takılı olmalı yani motorlara güç

verilmelidir. Bu komut sayesinde ESC ve motor ayarları yapılır. Konsola bu komutu girdikten

sonra gelen talimatlara göre motor yönleride belirlenebilir.

"level" komutu: Akselerometre ve gyroskop başlangıç ayarlarını yapmaya yarayan komuttur.

“level” komutu araç dengede uçmadığında mutlaka konsola yazılarak kalibrasyon

yapılmalıdır. Kalibrasyondan sonra konsolda çıkan gyro ve akseleromete değerlerinin

kaydedilmesi bir sonraki kalibrasyon için fayda sağlar.

"accel" komutu: Bu komut kesinlikle ilk uçuştan önce ve dengede olmayan uçuşlar sonrası

kesinlikle konsola yazılmalı ve akselerometre ayarı yapılmalıdır. Komut konsola yazıldığında

kullanıcıdan aracı belli konumlara getirip herhangi bir tuşa basılmasını isteyecektir. Örnek

sürüm (V.2.9.1) için bu adımlar sırasıyla şu şekildedir:

1-APM kontrol kartını sol tarafa yatırın yani quadrokopterin sol tarafı üzerine yere dik bir

şekilde tutun ve bir tuşa basın.

2- APM kontrol kartını sağ tarafa yatırın yani quadronuzu sağ tarafı üzerine yere dik bir

şekilde tutun ve bir tuşa basın.

36

3- APM kontrol kartını burun aşağı gelecek şekilde yatırın yani quadronuzu önü yere bakacak

şekilde yere dik bir şekilde tutun ve bir tuşa basın.

4-APM kontrol kartını burun yukarı olacak şekilde yani quadronun ön kısmı yukarı bakacak

ve yere dik bir şekilde olacak şekilde tutun ve bir tuşa basın.

5-APM kontrol kartını ters çevirin yani quaronun üst kısmını alta gelecek şekilde yani

motorların üzerine binecek şekilde yere paralel koyun ve bir tuşa basın.

6-Kalibrasyon başarılı mesajını görmezseniz tekrar bu işlemleri yapın.

Akselerometre ayarına "Configuration" kısmında sol taraftan "Arducopter Level"

linkinden de ulaşılabilir.

"modes" komutu: Bu komut ile aracın hangi modlarda uçtuğu görülür. Ya da mod ataması

buradan yapılabilir.

"compass" komutu: Bu komut ile pusula (magnetometre ) devreye alınır ya da devre dışı

bırakılır. Ek olarak okuduğu değer de bu komut ile görülebilir.

"show" komutu: Bu komut ile APM’e yapılan tüm ayarlamalar ve tüm özellikler görülebilir.

3. tests :Bu komut ile kontrol kartının tüm fonksiyonları ve takılan tüm harici donanım

terminalden test edilir.

Örneğin, GPS’i test etmek için konsola ilk olarak "test" komutu ve peşinden "gps"

komutu yazarak GPS’den okunan konum bilgileri ve GPS’in bulduğu uydu sayısı görülür.

Nelerin test edilebileceği test komutundan sonra yazılan "help" komutuyla görülebilir.

Belli bir komuttan çıkmak ya da terminalde çıkmak için "exit" komutu kullanılmalıdır.

4.6.3.APM ‘de telemetri verilerinin kaydedilmesi

Ardupilot Mega kartların üzerinde birçok sensör bulunmaktadır. Bu sensörlerden

alınan veriler Mission Planer ekranında APM ile bilgisayar arasında bağlantı olduğunda

görülür. Uçuş aşamasında kaydedilen sensör verileri uçuşun daha sonradan incelenmesine

olanak sağlar. Uçuşta APM ile bilgisayar arasındaki bağlantı çeşitli RF haberleşme

modülleriyle sağlanır. Örneğin xbee ya da 3DR modülleri sayesinde uçuş boyunca elde edilen

tüm veriler Mission Planer ekranında izlenebilmektedir. Bu verilerin sonradan incelenmek

üzere kaydedilme işlemi 2 şekilde gerçekleştirilir:

37

Onboard data flash memory denilen kartın üzerine takılan bellek uçuşta,

sensörlerden alınan verileri kaydeder. Yani sadece uçuş bittiğinde bu verilere

ulaşılabilinir.

Xbee ya da 3DR telemetri sistemi kullanılarak hem uçuşta hem uçuş sonrası bu

veriler elde edilir. Xbee ile haberleşme işlemi çalışmanın ileriki bölümlerinde

incelenmiştir.

Xbee ya da 3DR telemetri sistemlerinden alınan veriler mission planer vasıtası ile

logs dosyaları içerisine “togs” uzantılı olarak kaydedilir. Bunların izlenebilmesi için

şunlar yapılır:

1- Mission Planer açılır.

2- Çıkan ekranın sol alt tarafında “Telemetry Logs” linkine tıklanır.

3- Load log linkine tıklanır.

4- Açılan sayfadan istenilen tarihteki kayıt seçilir.

5- Play tuşuna basılır.

6- Kaydedilen tüm veriler ekranda simüle edilecektir.

7- Verilerin grafiksel olarak sunulması için açık olan sayfanın altında bulunan

“tuning” kutucuğu işaretlenir.

4.6.4. Wokoong Multi Rotor uçuş kontrol kartı

DJI Wookong Multirotor kontrol sistemi oldukça stabil, alanında öncü ve sürekli

üzerinde çalışılan kaliteli bir sistemdir. Açık kaynak kodlu olmadığı için bilimsel anlamda

çalışmalar için kullanılan bir kontrol kartı değildir. Hava aracına montajı esnasında dikkat

edilmesi gereken noktalar vardır.

DJI WKM sistemi GPS özelliği sayesinde kendini sabitler, dengede tutar, GPS ile

istenilen rotoya uçuş sağlanır ve fail safe özelliğiyle eve dönüş yapılır. Öncelikle burada

kullanılacak olan malzemeler hakkında bilgi sahibi olunması gerekir.

WKM kontrol kartını oluşturan başlıca malzemeler şunlardır:

1- MC (ana konrol kartı)

2- IMU

3- GPS/Pusula

4- PMU (Güç dağıtım ünitesi)

38

5- Led ışığı

MC ana kontrol ünitesidir. Bu ünite sistemin beynidir. Kontrol işlemi bu ünite

tarafından gerçekleştirilir. Imu, GPS, pusula, ESC ve kumanda ile haberleşerek

quadrokopterin uçmasını ve otopilot fonksiyonunun çalışmasını sağlar. Üzerinde bulunan

USB girişi ile bilgisayara bağlanıp konfigürasyon ve kalibrasyon ayarları yapılır, kullandığı

yazılım güncellenebilir.

IMU atalet ölçme sistemi olarak tabir edilen sensörlerin bulunduğu ünitedir. 3 eksenli

1 adet ivmeölçer, 3 eksenli 1 adet gyro ve 1 barometre içerir. Bu sayede hava aracının yere

göre hareketini algılar ve buna göre ana kontrol ünitesine veri göndererek hava aracının stabil

uçmasını sağlar. IMU montajı çok önemlidir.

Şekil 4.20. WKM kontrol ve sensör kartı

GPS/Pusula aracın pozisyon ve yönünü belirlemede kullanılan uydu ile haberleşerek

bu görevi yerine getiren ve gerekli sinyalleri MC’ye gönderen ünitedir. Bu modül manyetik

etkileşimlere karşı duyarlı olduğundan dolayı montaj işlemi DJI firmasının gönderdiği ayak

üzerine yapılır. Montajının yapıldığı yer elektronik ekipmanlardan olabildiğince uzak

olmalıdır (Şekil 4.21).

39

Şekil 4.21. GPS/Pusula

Led ışığı sitemin farklı durumlara tepkisini göstermek için kullanılan elemandır. Uçuş

modu bilgisi, GPS’in kaç adet uydu bulduğunun bilgisi, pusula kalibrasyon işlemi bu gösterge

sayesinde gözlemlenebilir. Uçuş esnasında görülebilen bir yere montajının yapılması gerekir

(Şekil 4.22).

Şekil 4.22. Led ışığı göstergesi

MC’yi kumanda alıcısına bağlamak için 3’lü servo kablosu kullanılır. Böylece

kumandadan yollanılan sinyaller MC’de işlenerek gerekli kontrol işlemleri yapılır.

PMU yani enerji yönetim ünitesi WKM için özel olarak yüksek enerji tüketimini

çözmek adına kullanılır. WKM sistemi, alıcı, pil voltmetresi ve 2 CAN BUS arayüzü için ayrı

40

ayrı 2 adet enerji çıkışı vardır. Bu bağlantılarda DJI’nın gönderdiği enerji bağlantı kablosu

kullanılır (Şekil 4.23).

Şekil 4.23. PMU-Enerji güç ünitesi

WKM kontrol kartını kullanmadan önce üretici tarafından belirtilen şu kurallara

uyulması gerekir :

• Sistem ayarları esnasında ESC’ler ya da pervaneler sökülmelidir.

• IMU kesinlikle üst kısmı aşağıda (yani gövdeye montaj yapılan taraf) olacak şekilde

monte edilmemelidir.

• Farklı bir alıcı ile kullanılacaksa yani alıcı değiştirilecekse kumanda ayarları tekrar

yapılmalıdır.

• GPS/Pusula modülü manyetik etkileşimlere karşı hassas olduğundan elektronik

kısımdan uzağa monte edilmelidir. Özellikle kumanda alıcısından ve haberleşme

yapan diğer ünitelerden (fpv, xbee) uzakta olmalıdır.

• WKM’nin ayarlamalarının yapıldığı Assistant programından kumanda ayarı

yapılırken,

• GAZ: Slide sola araç aşağı, slide sağa araç yukarı

• RUDDER (KUYRUK): Slide sola burun sola, slide sağa burun sağa

41

• ELEVATOR: Slide sola araç geri, slide sağa araç sağa

• AILERAON: Slide sola araç sola, slide sağa araç sağa.

konumlamaları gözlemlenmelidir.

• Hava aracı çalıştırılacağı zaman önce kumanda açılır. Daha sonra aracın pil bağlantısı

yapılır. Kapatırken de önce aracın pil bağlantısı sökülür daha sonra kumanda kapatılır.

• LED indikatöründe kırmızı ışığın yanıp sönmesi sinyalin zayıf olduğunu belirtir. Bu

durumda araç kesinlikle GPS modunda açılmamalıdır.

• Ayarlar esnasında Assistant programında gimbal kontrol bölümü açıldığında, F1 ve F2

çıkışlarında enerji olduğu görülür. Bu sebepten bu portlar ESC’lere bağlanmamalıdır.

• Gaz kolunun fail safe konumu son noktanın %10 dan daha aşağısına

ayarlanmamalıdır.

• Gaz kolu konumu uçuşta her zaman gaz kesiminden (throttle cut) % 10 fazla

olmalıdır.

• Uçuşta düşük voltaj uyarılarında herhangi bir kazaya sebep olmaması için hava aracı

yere indirilmelidir.

• Hava aracı yerdeyken gaz kolu en alta çekilirse motorlar 3 sn içinde durur. Uçuş

esnasında gaz kolu throttle cut’tan her zaman % 10 daha fazla olmalıdır. Manuel

modda eğer gaz kolu throttle cut değerinin %10 üstünde değilse motorlar aniden durur.

Motor durduktan sonra 5 sn içerisinde gaz kolu %10’dan fazla değere getirilirse

motorlar yeniden çalışır.

Ana uçuş kontrol kartındaki portların tanıtımı şu şekildedir;

A :roll kontrolü (sol/sağ) M6: 6 numaralı rotor

E :pitch kontrolü(ileri/geri) M5: 5 numaralı rotor

T: gaz kontrolü yada gimbal roll servosu M4: 4 numaralı rotor

R: rudder kontrolü yada gimbal pitch

servosu

M3: 3 numaralı rotor

U: kontrol mod düğmesi için M2: 2 numaralı rotor

X1: voltaj göstergesi M1: 1 numaralı rotor

42

X2: D-BUS,S-SUB ile uyumlu F2: gimbal pitch servosu yada 8 numaralı

rotor

X3: gain ayarı yada gimbal pitch kontrolü

için

F1: gimbal roll servosu yada 7 numaralı

rotor

: Micro-B USB portu.Konfigürasyon

ve yazılım güncellemeleri için PC

bağlantısı.

: CAN-BUS portu.MC can busı

diğer WKM modüllerine enerji vermek ve

haberleşmek için kullanır.Çentiklerin

yanındaki pinler sinyal pinleridir.

Assistant programından gimbal kontrolü aktif hale getirildiğinde F1 ve F2 portlarına

enerji verilmiş olur. Bu sebepten bu portlara motor bağlanmamalıdır.

Enerji idare ünitesi (PMU) portları şu şekildedir;

• PW PORTU; Tüm WKM sistemine enerji veren porttur (MC, IMU, GPS, LED). Bu

port sayesinde WKM sistemi ESC BEC devresindeki 3 uçlu servo kablosundan elde

edilen enerjiye ihtiyaç duymaz. Pilden gelen voltaj 13 V ve üzeri ise çıkıştan 12.6 V

ve maksimum 2 A çıkış alınır. Pilden gelen voltaj 13 V altında ise çıkıştan 0,4 V eksik

gerilim alınır.

• Eğer PW portu düzgün çalışmaz ise WKM sistemi 3 ayaklı servo portundan

enerjisini alabilir.

• V-SEN PORTU; Pil voltajını gösterir. Bu porttan çıkan beyaz kablo sinyal

kablosudur ve maksimum çıkış voltajı 3.3 V’tur. Ek olarak MC deki X1 porta

bağlanarak (kırmızı kablo ile) alıcı ve diğer elektronik cihazlar için için 5 V 3A enerji

sağlar.

Bazı gimballar büyük servo kullandığından bu port 3 eksenli gimbalları

çalıştırmayabilmektedir. Bu yüzden ek olarak yüksek amperli UBEC kullanılmalıdır.

PMU’dan elde edilen 5V alıcı ve diğer elektronikleri beslemek için yeterlidir.

Eğer başka bir BEC kullanılmak istenirse VSEN ve MC’ deki X1’e BEC bağlanırken,

3 ayaklı servo kablosu kullanılır. Fakat kırmızı kablosu kesilir.

43

Şekil 4.24. WKM montaj şeması

4.6.4.1. MC (Ana kontrol ünitesi)

MC’nin montajı alıcı ile yakın olacak şekilde herhangi bir yere yapılmalıdır. Fakat

programlama işlemi MC üzerinden yapıldığı için usb takılacak kısmına ulaşımın olabileceği

bir yer seçilmelidir. MC nin montajının yapıldığı yerin çok fazla önemi yoktur. MC’ ye ESC’

lerden çıkan sinyal ve toprak (eksi) kablosu motor sıralamasına göre takılmalıdır. Kırmızı (+)

uç kesilmelidir. Motor sıralamaları yapılan modelin tipine göre farklılık göstermektedir. Buna

Assistant programından bakılmalıdır. MC alıcı bağlantısı 3 ayaklı servo kabloları ile yapılır.

Bu kablolarda çentiğe yakın olan portlar sinyal uçlarıdır. Hitec ve futaba kumandalar için

bağlantı sıralaması Şekil 4.24’te gösterilmiştir.

4.6.4.2. IMU (Ataletli ölçme sistemi)

Hava aracının ağırlık merkezine ya da yakınına yerleştirilmelidir. Sensör kartı olduğu

için titreşimden minimum düzeyde etkilenmesi gerekir. Bu sebepten montajı esnasında

titreşim önleyici malzemeler kullanılmalıdır. IMU üzerindeki ok işareti yukarı gelecek şekilde

ve ok işareti direk olarak öne, arkaya, sağa ya da sola bakacak şekilde monte edilir. Bu

Assistant programına belirtilmelidir. Aksi taktirde sensörlerden gelen verilere ana kontrol

ünitesi doğru tepkiler veremez. IMU’ nun kenarları hava aracının kenarlarına paralel

olmalıdır. IMU’ nun sıkıca monte edildiğinden emin olunmalıdır. Hava yarıkları kesinlikle

kapatılmamalıdır ve suya karşı korunmalıdır. Barometrik basınç bilgisi için IMU’ nun ön ya

da yan yüzeyinde bulunan delik kesinlikle kapatılmamalı ve önüne herhangi bir cisim

konulmamalıdır (Şekil 4.25).

44

IMU’ nun montajının yapıldığı nokta aracın ağırlık merkezinden 3 eksende ölçülerek

Assistant programına girilmelidir. Böylece IMU’ nun ağırlık merkezine olan uzaklığına göre

kontrol kartının vereceği tepkiler doğru olur.

Şekil 4.25. MC ve IMU montajı

4.6.4.3. PMU (Enerji idare ünitesi)

Bu modülün de nereye takılacağının pek bir önemi yoktur. Fakat pilden gelen besleme

kablosu bu modüle gireceği için ve diğer WKM sistemleri (MC, GPS, led göstergesi) bu

modülden besleneceği için uygun ve fazla kablo kalabalığının önlenmesi için tüm bu

noktalara yakın bir yere montaj edilmelidir (Şekil 4.26).

Enerji idare ünitesi pilden aldığı gerilimi düşürerek ana kontrol ünitesi ve diğer

sistemlere verir. Pil voltajı 13 V üstü ise 12.6 V 2 A çıkış verir, 13V altı ise voltaj değerinin

0.4 V altında bir çıkış verir. İçerisinde bulunan regülatör sayesinde alıcı için gerekli 5 V’ u da

sağlar. Bu sayede ESC BEC devresine ihtiyaç duyulmaz. Bu sebepten MC’ ye giren ESC

kablolarının kırmızı uçları kesilir.

45

Şekil 4.26. PMU montaj ve bağlantısı

4.6.4.4. ESC ve motor

Motorlar, bilindiği üzere ESC’ lerin çıkışında bulunan 3 renk kabloya konektörler

kullanılarak bağlanır. Ayarlar esnasında ya bunlar sökülmeli ya da pervaneler sökülmelidir.

ESC lerin diğer tarafında bulunan 2 kabloya pilden çıkan uçlar bağlanmalıdır. Diğer 3 adet

servo kabloları ise kırmızı uçlar kesilerek MC’ye bağlanır. Burada motor numaraları

önemlidir ve Assistant programına bakılarak ayarlamalar yapılır. Yani Assistant

programındaki yönlendirmeler takip edilerek motor numaralarına göre ESC’ler MC’ye

bağlanır (Şekil 5.27). ESC ayarlarında governorun ve break in kapalı olduğundan ve normal

start up’ın seçili olduğundan emin olunmalıdır.

Şekil 4.27. + ve x mod motor sıralamaları ve yönleri

46

4.6.4.5. RC sistemi (Alıcı bağlantısı)

Öncelikle kumandadan gaz, rudder, aileron ve elevator kanalları ayarlanmalıdır.

Genellikle fabrika ayarlarında bu ayarlamalar şu şekilde yapılmıştır:

Kanal 1-Aileron

Kanal 2-Elevator

Kanal 3-Throttle

Kanal 4-Roll

Kumandadan uçuş mod düğmesi olarak 2-3 konumlu bir düğme atanmalıdır. Atama

işlemi kumandanın sistem menüsü altında channel kısmından yapılmaktadır. Uçuş modlarının

atandığı düğme kumandanın 7. kanalına atanmalıdır. Atanan kanallara göre alıcı MC’ ye

doğru bir şekilde bağlanmalıdır.

4.6.4.6.GPS/Pusula

Bu ünite manyetik etkileşimlere karşı hassastır ve elektronik cihazlardan uzağa monte

edilmelidir. Öncelikle GPS ayağını epoksi yapıştırıcı ile sağlam bir şekilde elektronik

parçalardan olabildiğince uzak bir yere monte etmek gerekir. GPS ayağının manyetik

olmaması gerekir (karbon kullanılabilir). GPS’in monte edileceği yer hava aracının boyuna

eksende orta noktası olur ise sapmalar azalır (Şekil 5.28).

Şekil 4.28. GPS/Pusula montajı

47

GPS, monte edilen ayak üzerine çift taraflı bant ile ok olan yüzey (logolu) havayı ve

hava aracının önünü gösterecek şekilde monte edilir. GPS titreşimden etkileneceği için

herhangi bir pervaneden en az 10 cm uzağa monte edilmelidir. Eğer başka bir ayak

kullanılacaksa, ayak manyetik olmamalıdır. GPS PMU’ nun enine eksenindeki

sembolün gösterdiği porta takılır.

GPS, takıldığı nokta aracın ağırlık merkezinden ölçülerek Assitant programına

bildirilmelidir. 3 eksende yapılacak bu ölçüm sayesinde GPS aracın orta noktasında olmasa

dahi sapmalar giderilir (Şekil 4.29).

Şekil 4.29. IMU ve GPS’ in ağırlık merkezine uzaklığı

4.6.4.7. Led göstergesi

GPS’ ten uzak bir yere diğer elektronik kısımların üzerine olmayacak şekilde monte

edilmelidir. LED’i uçuş esnasında görülebilecek yere koymak gerekir. 2 ayrı yere bağlantısı

yapılabilir. Bunlar PMU yan yüzeyindeki sembolünün oldu yer ya da GPS

adaptöründeki portlardır.

4.6.4.8. Assistant programı

Assistant programı WKM kontrol kartının konfigürasyon ayarlarının ve yazılım

güncell eştirmelerinin yapıldığı bir arayüz programıdır. Programın kurulumu şu şekildedir:

• Assistant programı ve sürücüleri webden yüklenir.

48

• MC usb kablosu ile bilgisayara bağlanır ve MC açılır (internet bağlı olmalıdır).

• Bilgisayarın driverı kendi kurması engellenir.

• DJI WOOKONG M DRİVER 32 bit ya da 64 bit klasörü açılır ve driver setup.bat

linkine 2 kez tıklanır.

• Asistant program klasörü açılır ve ardından setup.exe dosyası açılır.

Şekil 4.30. Assistant programı menüleri

1-TOOL:

DJI sunucusundan yazılımı ve WKM sistemini günceller.

:Düğmeleri etkisiz hale getirir.

Assitant programının son sürümünü günceller.

2-ABOUT:

WKM hakkında bilgi verir.

3- Dil

4-ENGLİSH

49

5-WRİTE:

Ekrandaki bilgileri MC’ ye aktarır. Değiştirilen parametreler ya da başlıklar kırmızı, kalın

harflerle gösterilir. Sistemi güncellemek için bu butona basılmalıdır. Opsiyonel seçimler write

butonuna basıldıktan sonra direk olarak MC’ ye yüklenir.

6- READ:

Ekrandaki sayfa için MC’deki parametreleri okur.

7-EXPORT:

Konfigürasyon bilgilerini dışarıya iletir.

8-IMPORT:

Dışarıdan konfigürasyon bilgilerini alır.

9-GRAPHIC GUIDANCE:

Grafik kılavuzu.

10-TEXT GUIDANCE:

Metin klavuzu.

11-CONTROL MODE:

Kontrol mod göstergesi

12- USB bağlantı kablosu yoluyla MC ile Assİstant programı arasında bağlantı

yapıldığında ESC’ lerde enerji olduğunu gösterir. ESC’ lerde ve motorlarda

enerji olmadığını ve ayarlarınızı güvenli bir şekilde yapacağınızı gösterir.

13-RED LIGHT: WKM bilgisayar bağlantısının olmadığını gösterir.

GREEN LIGHT: WKM bilgisayar bağlantısı sağlandığını gösterir.

BLUE LIGHT: WKM ile bilgisayar haberleştiğini gösterir.

4.7. Quadrokopterde Kullanılan Sensörler

Multikopter sistemleri otomatik kontrol mekanizmasına sahip kompleks sistemlerdir.

Multikopterlerin, kumandadan ana kontrol kartına gönderilen sinyallere bağlı kalarak stabil

uçması mümkün değildir. Stabil uçuş için çeşitli sensörlerden aldıkları verileri kullanarak baş

50

açılarını, yönlerini ve yere göre konumlarını bilmeleri gerekir. Bir quadrokopterde bulunması

gereken başlıca sensörler şunlardır:

Gyroskop

İvmeölçer (akselerometre)

Barometrik basınç sensörü

Pusula (compass=magnetometre)

Bu sensörlerden jiroskop (gyro-gyroskop) denge sensörüdür. Quadronun üç eksende

meydana getirdiği açısal değişimi algılar. Pilotun hiçbir kontrol mekanizmasına etkisi

olmadığı durumlarda araca gelen dış etkenleri algılayarak aracın dengeye ulaşması için uçuş

kontrol kartına sinyal gönderir.

Akselerometre hava aracının uçuşunda büyük kolaylık sağlayan vazgeçilmez

sensörlerdendir. 3 eksende hava aracının ivmelenmesini ölçerek aracın yere paralel olmasını

sağlar.

Pusula (compass =magnetometre) hava aracının yönünü bulmasını sağlayan yani hava

aracına yönünü öğreten sensördür. Manyetik kuzey noktasını referans nokta olarak belirler.

Bu sensörün takılacağı yere dikkat edilmelidir. Çünkü aracın yönü bu sensöre bağlıdır. Ek

olarak manyetik kuzey noktası her ülkede yıllara göre değişiklik gösterdiği için yazılım

kısmında bu sensörle ilgili bölümde değişiklik yapılmalıdır.

Barometrik basınç sensörü hava basıncını ölçerek hava aracının yüksekliğinin

sabitlenmesi için kullanılır [9]. Üzerine düşen basıncı analog sinyale çevirir ve uçuş kontrol

kartına bu şekilde iletir.

4.7.1. Ardupilot Mega kontrol kartında kullanılan sensörler

Ardupilot Mega uçuş kontrol kartında kullanılacak sensörler bir kart içerisinde

birleştirilmiştir. Tüm sensörleri içeren bu kart IMU’dur. Üzerinde 3 eksen gyroskop, 3 eksen

ivmeölçer ve barometrik basınç sensörleri bulunur (Şekil 4.31). Harici olarak pusula sensörü

takılabilir.

51

Şekil 4.31. IMU sensor kartı

4.7.1.1. Pusula sensör montajı

APM kontrol kartına pusula sensörü 2 şekilde entegre edilir. İlk yöntem Şekil

4.32’deki gibi direk olarak IMU üzerinde pusula için ayrılmış kısma 4 header

lehimlenerek yapılır. Fakat bu yöntemde pusula sensörü aracın tam merkez noktasına

denk gelmediği için sapmalara sebep olur. Pusula üzerindeki portlar IMU ileri yönü

gösterecek şekilde sırasıyla şunlardır:

1- Ground

2- + besleme (VCC)

3- SDA (I2C serial data)

4- SCL (I2C serial clock)

Şekil 4.32. IMU üzerine pusula sensör montajı

52

Diğer yöntem ise Şekil 4.32’de port girişi diye isimlendirilen erkek konektöre

pusulanın montajıdır. Bu işlem pusulanın çıkışlarına Şekil 4.33’deki gibi kablo ve dişi

konektör takılarak yapılır. Kablonun aracın merkez noktasına yetişecek kadar uzun olması

gerekir. Pusula montajı ağırlık merkezinin bulunduğu kısma yani orta noktaya

yapılmalıdır.

Şekil 4.33 IMU üzerine konektör ile pusula montajı

4.8. Telemetri Sistemi

Telemetri uzaktan izleme demektir. İstenen verileri anlık olarak kablosuz yöntemlerle

ileten veri izleme ve kontrol sistemi olarak da tanımlanabilir. Quadrokopterlerde uçuş

esnasında yer kontrol istasyonlarında bazı verilere ihtiyaç duyulur. Bu veriler uçuş sonrası

analizler için ve insansız uçuş esnasında meydana gelebilecek sorunların yer kontrol

istasyonlarından anlık izlenerek kontrol edilmesinde kullanılır. Yer kontrol istasyonları için

en önemli veriler şu şekilde gerekçeleri ile belirtilir:

Pil voltaj sensörü: Bu sensör hava aracında kullanılan pilin voltaj durumunu

gösterir. Sensörün sağladığı veri sayesinde kullanılan pilin ne kadar sürede deşarj

olacağı ve inişin yapılması gereken zaman öğrenilir. Her ne kadar uçuş süresi

pilin ve motorların değerlerine göre hesaplansada bu veri sayesinde kesin veriye

ulaşılır ve hava aracının kırıma uğraması önlenir.

Motor sıcaklık bilgisi: Motorun dönmeyen kısmında metal yüzeye monte edilen

sensör motorun anlık sıcaklık değerini telemetri sistemi vasıtası ile yer

istasyonlarına gönderir (Şekil 4.34). Bu veri sayesinde limit ısınma değerini aşan

motorların sargıları yanmadan iniş gerçekleştirilir. Böylece kırım önlenmiş olur.

Ek olarak bu veri uçuş sonrası analizlerde çok önemlidir. Sensör verilerine göre

ne kadarlık devirde ve itkide motorun ne kadar ısındığı incelenerek motor

özelliklerine ulaşılabilir.

53

Şekil 4.34. Motor sıcaklık sensörü

Pil sıcaklık bilgisi: Quadrokopter gibi elektrikli hava araçlarında verimli olmaları

sebebi ile lipo piller kullanılır. Ancak lipo piller ısınmaya karşı direnci az, yangın

tehlikesi yüksek pillerdir. Bu yüzden pilin sıcaklığını ölçmek ve yer

istasyonundan anlık olarak izlemek önemlidir. Belli limitler dışına çıktığında

aracın indirilerek havada yanması ve tehlike saçması önlenir.

Rpm bilgisi: Dakikadaki devir sayısını ifade eder. Pervaneyi görebileceği bir

noktaya monte edilen bu sensör sayesinde verilen itki değerine göre motor

devrinin değişimi incelenir (Şekil 4.35). Bu sayede motor özellikleri tespitinde ve

motorun üreteceği tork hesabında kullanılır.

Şekil 4.35. RPM sensör montajı

GPS verisi: GPS (global positioning system) küresel konumlama sistemidir.

Uzayda bulunan 18’i asıl 6’sı yedek olmak üzere 24 uydudan oluşur. Uydular

sürekli olarak kodlanmış bilgi yollarlar. GPS sensörü de sürekli yollanan bu

kodlanmış bilgileri çözerek konum ve zaman belirleme işlemlerini yerine getirir.

Quadrokopterde konum belirleme işlemi ve otonom uçuşlarda ihtiyaç duyulur.

54

Uzun menzilli uçuşlarda hava aracının nerede olduğunu belirlemek için oldukça

önemli bir veridir. Hava araçlarında tam konum belirleyebilmesi için en az 4

uydu bulması gerekir. 3 tanesi x, y, z koordinatları 1 tanesi zaman bilgisi içindir.

Quadrokopter üzerinde montajı elektronik cihazlardan ve özellikle RF

haberleşme yapan alıcı ya da kamera vericisinden uzakta olmalıdır (Şekil 4.36).

Şekil 4.36. GPS sensör montajı

Alınan bu sensör verilerinin iletilmesi için kullanılan telemetri sistemleri şu şekildedir:

1- Zigbee

2- Hitec telemetri kiti

3- 3DR

4.8.1. Zigbee telemetri sistemi

Zigbee verilerin kablosuz olarak bir noktadan başka bir noktaya iletimi için

kullanılan haberleşme sistemidir. Radyo frekans haberleşmesi ile anlık olarak verileri iletir.

Düşük güç tüketimi, küçük boyutlarda olması, düşük maliyet ve birden fazla noktada

haberleşme imkânlarıyla oldukça avantajlı bir sistemdir. Çalışma boyunca zigbee ile aynı

anlama gelen xbee kullanılacaktır.

Xbee ile point to point denilen 2 modül arası haberleşme yapılabileceği gibi point to

multi point denilen birden fazla modülün haberleşmesi de yapılabilir. Bu yüzden özellikle

birden fazla noktada yapılacak kontrol ve izleme işlemleri için oldukça kullanışlı bir

sistemdir. Haberleşme protokolü olarak TCP/IP (Tranmission Control Protocol/Internet

Protocol) kullanır. Protokol, bir iletişim sürecinde bağlantıyı sağlayan noktalar arasında

sürekli gidip gelen mesajlaşmayı düzenleyen kurallar dizisidir.

55

Point to multi point sistemi ya da yıldız topolojisinde merkezde koordinatör bulunur,

diğer tüm cihazlar koordinatör ile noktadan noktaya haberleşir (Şekil 4.37). Mesajlaşma

işlemi koordinatör üzerinden yapılır. Yani gönderilecek veri ya da alınacak veri direk

koordinatör üzerinden alınır.

Şekil 4.37. Yıldız topolojisi

Xbee ile haberleşebilmek için gerekli modüller (Şekil 4.38) şu şekildedir:

1- Xbee modülü

2- Xtreambee board

3- Xtreambee USB adaptör

4- Anten

Şekil 4.38. Xbee kiti

2 xbee modülünün haberleşmesi için gerekli olan konfigürasyon ayarları şu

şekildedir:

1- 2 modülün birbirine tanıtılması gerekir. Yani adres ve haberleşme hızlarının aynı

olması gerekmektedir. Bunun için de bilgisayara DIGI firmasının hazırlamış

olduğu X-CTU ara yüz programı yüklenmelidir.

56

2- Yükleme işlemi sonunda program açıldığında karşınıza gelen sayfa Şekil 4.39 deki

gibi olacaktır.

Şekil 4.39. X-CTU açılış sayfası

3- Xbee modülü mini usb ile bilgisayara bağlanır.

4- Aygıt yöneticisinden bağlı olduğu com port numarası tespit edilerek üzerine sağ

tıklanıp “özellikler” kısmına girilir.

5- Çıkan ekranda “Advanced Properties” linkine tıklanır ve Set RST ON Close

seçilir.

6- Açılan sayfadan modülün takıldığı port seçilmelidir.

7- Sağ kısımda bulunan baud rate hızı her iki modül içinde aynı olacak şekilde

seçilmelidir. Baud rate saniyede gönderilecek veri hızını temsil eder. Eğer

Ardupilot kontrol kartı için kullanılacaksa bu değer 57600 olmalıdır.

8- Test/Query butonuna basılmalıdır.

9- Eğer resetleme yapılması yönünde uyarı mesajı gelirse RST (reset) ucu ile toprak

(ground) ucu kısa devre edilmelidir.

10- Eğer herhangi bir uyarı mesajı gelmezse test işleminin başarılı olduğunu gösterir

kutucuk çıkar. Resetleme işleminden sonra da bu kutucuğun çıkması gerekir.

11- Modem Configuration kısmına tıklanır (Şekil 4.40).

57

Şekil 4.40. Xbee modem konfigürasyonu

12- Always Update Firmware linki işaretlenir (Her zaman işaretli kalmalıdır).

13- Başlangıç ayarları görmek istenirse Show Defaults linkine tıklanır.

14- Read linkine tıklanır (2).

15- Networking kısmındaki ID kısmına (3) 3 ya da 4 digitlik rakamla adres yazılır.

Buraya yazılan ID diğer modüle de yazılacağı için unutulmamalıdır.

16- Serial Interfacing dosyası altındaki BD (baud rate) hızı (4) APM de kullanılacağı

için 6-57600 yapılmalıdır. Aynı BD hızı diğer modüle de girilecektir.

17- Write (5) butonuna tıklanır ve yapılan ayarların modüle yazılmasına izin verilir.

Burada eğer reset yapılması istenilirse ground ile reset portu kısa devre edilir.

18- Aynı işlemler xbee usb explorer kartına, diğer modülü takarak, diğer modüle de

uygulanır.

19- Bu işlemlerin bitmesi ile xbee’nin IMU’ya montajı yapılır (Şekil 4.41).

58

Şekil 4.41. Xbee IMU montajı

Burada modül üzerindeki TX, RX, +5V ve GRN (ground) portları IMU telem

kısmındaki ilgili portlara bağlanır (TX-IN; RX-OUT; +5V-5V; GRND-GRND).

20- Xtreambee usb explorer’a takılan diğer modül bilgisayara usb uzatma kablosu ile

bağlanır.

21- Mission Planer programı açılır. Sağ üst kısımdaki baud rate hızı 57600 seçilir.

22- Xbeenin takılı olduğu port seçilir.

23- Kumanda açılır.

24- Quadrocoptere enerji verilir.

25- Mission Planer’ın sağ üst köşedeki “connect” butonuna basılıp bağlantı kurulur.

26- Ekranda sensörlerden alınan veriler gözlenir.

4.8.2. Hitec telemetri sistemi

Hitec telemetri sistemi Hitec Aurora kumanda ile uyumlu kumanda telemetri

sistemidir. Yani kumanda ekranında sensörlerden aldığı verilerin sunulmasını sağlar. Aynı

zamanda kullanılan HPP 22 hitec ara yüzü sayesinde bilgisayara veri aktarımı da yapılır.

Hitec telemetri sisteminde bulunan sensörler şu şekildedir:

Sıcaklık sensörleri

RPM sensörü

Manyetik RPM sensörü

Pil voltaj sensörü

GPS sensörü

59

Bu sensörlerin araç üzerine montajı daha önceki kısımlarda açıklanmıştır.

Hitec telemetri sisteminde bu sensörlere ek olarak, sensörden alınan verileri işleyip

alıcıya ileten sensör istasyonu bulunur. Sensörlerin ve alıcının sensör istasyonuna bağlantısı

oldukça önemlidir. Aksi takdirde alınan veriler yanlış olabilir ya da alıcı zarar görebilir.

Bağlantı şu şekilde olmalıdır:

1- Sensör istasyonun sol üst tarafında yazan “D” (data) harfinin bulunduğu yer ile

alıcının sol kısmında bulunan data girişi birbirine bağlanır. Bu sayede sensör

istasyonuna iletilen veriler alıcı üzerinden kumandaya oradan da istenirse bilgisayara

iletilir. Verilerin bilgisayara iletilebilmesi için HPP-22 denilen USB modüle ihtiyaç

duyulur. Bu modülün alıcı ile haberleştirilmesi için birbirlerine tanıtılması gerekir.

2- Sensör istasyonu üzerindeki P (power) yazan kısma alıcının herhangi kanalından

alınan besleme kablosu (kırmızı-siyah) ya da harici bir kaynaktan 5V bağlanır (Şekil

4.42).

3- İstasyon üzerindeki diğer kısımlara sensör bağlantıları yapılmalıdır. G-gps, T-sıcaklık

(4 adet sıcaklık sensör girişi vardır), R-rpm (2 adet rpm sensör girişi vardır, bir tanesi

manyetik diğeri optik ölçüm yapar), F-fuel.

Şekil 4.42. Hitec telemetri sensör istasyonu – alıcı bağlantısı

Hitec telemetri siteminde düşük voltaj uyarısı şu şekildedir: Mavi led sabit yanarken

kırmızı ledin yanıp sönmesi bataryanın istenen değer altına düştüğünü gösterir. Bu durumda

sesli ikazda duyulur. İnişe geçilmelidir. Normalde kırmızı ledin sabit bir şekilde yanması pil

voltajının yeterli olduğunu gösterir.

60

5. QUADROKOPTER İLE ANLIK VERİ İLETİM UYGULAMASI

Dizaynı belirlenen gövde yapılır ve mekanik kısım tamamlanır. Yapılan gövdede

kullanılan malzemelerin hafif ve dayanıklı olması uçuşu daha verimli, hareket kabiliyeti

yüksek ve uzun süreli yapacaktır. Gövdede kullanılacak malzemeler: karbon, kompozit,

alüminyum gibi hafif ve dayanıklı malzemeler olmalıdır.

5.1. Kompozit Gövde Yapımı

İki veya daha fazla sayıdaki aynı veya farklı gruptaki malzemelerin, en iyi özelliklerini

bir araya toplamak ya da ortaya yeni bir özellik çıkarmak amacıyla, bu malzemelerin makro

seviyede birleştirilmesiyle oluşan malzemelere “kompozit malzeme” denir. Başka bir deyişle

birbirlerinin zayıf yönünü düzelterek üstün özellikler elde etmek amacı ile bir araya getirilmiş

değişik tür malzemelerden veya fazlardan oluşan malzemeler olarak da adlandırılabilir [10].

Kompozit gövde seçilmesinin bazı sebepleri şu şekilde sıralanabilir:

1- Yüksek mukavemet

2- Hafiflik

3- Tasarım esnekliği

4- Kalıplama kolaylığı

5- Kolay işlenilebilirlik

Bu kısımda yapılacak kompozit gövde karbon ve balsanın epoksi reçine ile

harmanlanmasından oluşturulacaktır.

Kompozit gövde yapımında karbon lif kullanılacağı için kesinlikle eldiven ve ağız

maskesi ile çalışılmalıdır. Özellikle ileriki kısımlarda anlatılacak olan trimleme kısmında

karbon tozu elektrik süpürgesi ile kesim yapılırken aynı anda çekilmelidir ve ek olarak

gözlükte kullanılmalıdır. Karbonun kanserojen etkisi göz önüne alınarak dikkatli

çalışılmalıdır.

Kompozit gövde yapım aşamaları şu şekildedir:

1- Yapılacak gövdenin üst yüzeyinin pürüzsüz olması için bir kalıp tespit edilir.

Kalıbın zeminin çok temiz ve kuru olması gerekir. Bunun için uygun kalınlıkta

kontraplak kullanılabilir (Şekil 5.1). Bu uygulama için kullanılan kontraplak 8 mm

kalınlığındadır.

61

Şekil 5.1. Karbon kalıbı için pürüzsüz kontra plak

2- Belirlenen gövde ölçülerine göre +1 cm olacak şekilde kontra plak üzerine

yapılması istenen gövde çizilir. Gövde ölçüleri motor-motor arası 68 cm, orta

tabaka 17x17 cm, kol kalınlığı 2 cm, gövde derinliği merkezde 1 cm kol uçlarında

0,5 cm dir.

3- Kontra plağın kenarlarına çift taraflı yüksek sıcaklığa uygun 3M diye tabir edilen

özel bantlar yapıştırılır. Bunların üst kısımlarının bandajı sökülmemelidir.

4- Karbon lifler ölçülerden +1 cm fazla olacak şekilde özel kesme aleti ile

kesilmelidir (Şekil 5.2). Kesmeden önce ölçünün alındığı kısım ortada kalacak

şekilde kâğıt bant ile karbon bantlanmalıdır. Aksi taktirde lifler zarar görür. Kesim

işleminde eldiven, maske ve gözlük kullanılmalıdır.

Şekil 5.2. Orta tabaka için karbon lif

5- Karbon liflerin arasına konulacak balsalar tam ölçüye göre kesilir. (Şekil 5.3).

62

Şekil 5.3. Karbon lifler arasına konulacak balsalar

6- Kullanılacak fazla reçinenin emilmesi için gözenekli kumaşlar (peel ply kumaş)

belirlenen ölçülerden +1 cm fazla kesilir.

7- Kullanılacak fazla reçinenin emilmesi için delikli naylonlar belirlenen ölçülerden

+1 cm fazla olmak kaydıyla kesilir (Şekil 5.4).

Şekil 5.4. Delikli naylon

8- Belirlenen ölçülerde vakum battaniyeleri kesilir.

9- Reçine ¼ oranın da sertleştirici (hardener) ve epoksinin birbirine karıştırılmasıyla

hazırlanır. Yani 4 gr epoksi için 1 gr sertleştirici kullanılır. Koyu bir kıvam

yakalayana kadar bir çubuk ile karıştırılmalıdır (Şekil 5.5).

Şekil 5.5. Epoksi hazırlanışı

63

10- Kontra plak üzerinde çizilen sınırlar içerisine reçine, bir fırça yardımı ile

uygulanır.

11- Karbon fiber malzemeler uygun alana yerleştirilir.

12- Üzerlerine tek yöne olmak kaydıyla yedire yedire reçine uygulanır.

13- Tekrar bir kat daha karbon lif uygulanarak birbirine geçmesi sağlanır.

14- Reçine aynı şekilde tüm yüzeye fırça tek yöne olmak kaydı ile sürülür.

15- Balsalar karbonu ortalayacak şekilde yerleştirilip, reçine uygulanır.

16- Üzerine 2 kata daha karbon lif yerleştirilip reçine sürülür (Şekil 5.6).

Şekil 5.6. Kompozit gövde yapımı 1

17- Kalan reçine tüm yüzeye yedirilir. Hafif baskı uygulayarak tabakaların birbirine

kaynaması sağlanır.

18- Yapılan gövde üzerine gözenekli kumaş uygulanır (Şekil 5.7).

Şekil 5.7. Kompozit gövde yapımı 2

19- Kumaş üzerine gelecek şekilde delikli naylonlar uygulanır (Şekil 5.8).

64

Şekil 5.8. Kompozit gövde yapımı 3

20- Vakum battaniyesi hazırlanan gövdenin üzerine yerleştirilir (Şekil 5.9).

Şekil 5.9. Kompozit gövde yapımı 4

21- Kontraplağın kenarlarına yapıştırılan vakum sızdırmazlık bantlarının üst

yalıtkanları çıkartılır.

22- Gövde komple vakum naylonu ile kaplanır (olmadığı durumlarda çöp naylonu da

kullanılabilir).

23- Naylon vakum sızdırmazlık bantına hava sızdırmayacak şekilde bantlanmalıdır

(Şekil 5.10).

Şekil 5.10. Kompozit gövde yapımı 5

65

24- Vakum pompasının hortumunun geleceği kısma vakum battaniyesi uygulanır.

25- Hortum kaymayacak şekilde yerleştirilir.

26- Vakum pompası çalıştırılır ve gövdeyi oluşturan yapının kaymaması için destek

verilir (Şekil 5.11).

Şekil 5.11. Kompozit gövde yapımı 6

27- Vakum pompası çalışır vaziyette 5-6 saat bekletilir.

28- 6 saat sonunda gövde çıkartılır (Şekil 5.12).

Şekil 5.12. Kompozit gövde yapımı 7

29- Bu uygulamada oluşturulan gövdenin ağırlığı kurumadan ve trimlenmeden ölçülen

değere göre 282.5 gr dır (Şekil 5.13).

66

Şekil 5.13. Kompozit gövde ağırlığı

30- Gövdenin sıcakta 1-2 gün bekletilmesi daha sağlam olmasını sağlar. Fakat istenirse

direk trimleme işlemine de başlanabilir.

31- Trimleme, gövdede bırakılan fazlalıkların dremel ile kesilerek gövdenin ince

ayarının yapılmasıdır. Bu işlem yapılırken gerekli güvenlik önlemleri alınmalıdır.

Eldiven, gözlük ve maske kullanılmalıdır.

32- Kuruma ve trimleme işleminden sonra gövde ağırlığı 252 gr olmuştur.

5.2. Alüminyum Gövde Yapımı

İlk prototip için fazla kırım yaşanmasından dolayı alüminyum gövde yapılması

uygundur. Fakat ağır, işlemesi zor ve titreşimi fazla olmasından dolayı bu tip modeller için

tercih edilen bir yöntem değildir.

İstenilen gövde dizaynı için alüminyum kollar ve tabakalar kesilir. Kesilen tüm

parçalar birleştirilir (Şekil 5.14).

Şekil 5.14. Alüminyum gövde yapımı 1

Bağlantı elemanı olarak perçin kullanılması gövdenin pürüzsüz ve daha kullanışlı

olmasını sağlar. Fakat vida, somun da kullanılabilir. Bu malzemelerin alüminyum ya da

67

plastik malzeme olmasının dışında titreşimlere karşı gevşememesi ve mukavemetinin yüksek

olması gerekir. Her ihtimal göz önüne alınıp civata yapıştırıcısı (genellikle LOCTİTE diye

anılır) ile yapıştırılıp, titreşime karşı gevşeme önlenir. Gövdenin orta noktası yani elektronik

kısmın yerleştirildiği alan duruma göre çok katlı olmalıdır. Bunların birbirine montajı

yükseltme setleriyle yapılmalıdır. En altta pil kısmı 2. de ana kontrol sistemi ve alıcı ünitesi 3.

de ise kamera ve sensör sistemi yerleşimi 3 katlı bir model için örnek teşkil etmektedir (Şekil

5.15).

Şekil .15. 3 katlı plate dizaynı

Sensörler ölçüm yaptığı çeşide göre uygun yerlere takılacağından bunlar düşünülmeli

ve gövdede bunlara göre alanlar oluşturulmalıdır. Örneğin motor yanına konulacak ısı ve rpm

sensörleri için montaj yuvaları açılmalıdır.

Bazı sensörlerin nereye monte edileceği önemlidir. Örneğin GPS sensörü elektronik

cihazların mümkün olduğunca uzağına ve pervane ile arasında en az 10 cm kalacak şekilde

monte edilmelidir.

Gövde dizaynı yapılırken, gövde yapımında uçuşta hava aracının önünün belli olması

açısından farklı renkler kullanılmalıdır. Yani aracın önünü belli edecek işaretlemeler

yapılmalıdır.

5.3. Malzemelerin Gövdeye Montajı

1- ESC, kontrol kartı ve diğer elektronik eşyaların gövdeye takılacağı yerler tespit

edilip bağlantı şekline göre delikler açılır.

2- Motor ve ESC kablolarına gold konektörler lehimlenir.

68

3- Motor tutacaklarının motorlara montajı yapılır.

4- Motorlar gövdeye tutturulur. Motor tutacakları üzerine takılan motor, gövde yatay

eksenine dik olmalıdır. Motorun montajında kullanılan vidaların tork değerine dikkat

edilmeli, ne çok fazla ne de çok gevşek olmalıdır.

5-Vidaların titreşime karşı gevşememesi için gerekli önlem alınmalıdır, vida

yapıştırıcısı ya da kontra somun kullanılmalıdır.

6-ESC montajından önce ESC’ler programlanır. ESC programlama esnasında

pervaneler motorlara kesinlikle takılmamalıdır.

ESC’ler programlanırken ESC sinyal ucu ve diğer alıcıyı besleyen 2 uç, yani 3 ayaklı

servo kablosu, alıcının throttle kanalına bağlanır (genelde 3. kanaldır, kumandadan

bakılmalıdır). Kumanda açılır ve sonrasında ESC’ler pillere bağlı değilken verici gaz kolu en

yükseğe alınır, ESC’ler pile bağlanır. Bu esnada motordan ESC’lerin ayar moduna girdiğini

gösteren hemen hemen 2 sn. sonra 2 bip (beep beep) sesi duyulur, 5sn sonrasında özel bir ton

daha duyulur. Bu ESC’nin program moduna girdiğini gösterir. Sonrasında kısa ve uzun beep

sesleri ile menüler içerisinde gezinilerek istenen ayarlar yapılacaktır. İstenen menüye ait beep

sesi duyulduğunda gaz kolu minimuma getirilir ve o menüye ait alt menülere girilir. Daha

sonra alt menünün ayar sesleri gelecektir. Burada istenilen ayar sesi duyulduğunda gaz kolu

maksimuma getirilir. Ayarın yapıldığını belirten bir ton duyulur ve programlama işlemine

kalınan yerden beep sesleriyle devam edilir.

ESC lerde bazı ayarlamaların şu şekilde olması gerekir:

• Fren: kapalı

• Pil tipi: Ni-xx; Lipo pil kullanılmasına rağmen bu pilin seçilmesindeki temel sebep

mutikopterlerde birden fazla kullanılan motorun aniden çektiği fazla akımlara karşı

enerjiyi kesmesini engellemektir. Lipo pillerde hücre voltajı 3,7 iken nikel pillerde 1,2

V’tur.

• Timing: medium; Genelde bu ayar kullanılır. Fakat bu ayarlamalar yapıldıktan sonra

motordan ses gelirse bunun high ya da low yapılması uygun olur. Sesin kaybolduğu

ayar doğrudur.

• Start: normal

• Cut-off type: soft cut-off; Bu ayarın slow yapılma sebebi, ESC akımı keserken yavaş

kestiği için, kullanıcıya pilin bittiğini göstermesidir.

69

• Cut-off voltage: low; Akım kesme voltajı en düşük ayara ayarlanır ki pil optimum

şekilde kullanılabilsin. Birden fazla motor anlık olarak aşırı akım çektiğinde ESC

bunu düşük voltaj olarak algılayıp akımı kesebilir.

5.3.1. ESC programlama ana menüleri

. =Kısa bip

_ = Uzun bip

1 uzun beeep = 5 kısa beep

. Fren(break)

.. Lipo ya da Ni tip

… Akım kesme tipi (cut off type)

…. Akım kesme voltajı (Cut-off voltage)

- Start mod

-. Timing mod

-.. Reset (ESC ayar sıfırlama)

-- Kaydedip çıkma

5.3.2. ESC programlama alt menüleri

• . Fren menüsü:

• -off; fren kapalı bu mod seçilmeli.

• --on

• .. Lipo ya Ni-MH

• -lipo

• --other; multiler bu ayar seçilir.

• … Cut-off type

• -slow cut-off;bu kullanılır. Akım kesmeye yakın güç azalır aniden kesmez.

• --cut-off

• …. Cut-off voltage

• -low; pili optimum kullanmak için

70

• --middle

• ---high

• – Start up mod (multinin nasıl başlayacağını seçeriz)

• -normal;bu mod kullanılır

• --soft;motor yavaş yavaş hızlanır

• ---very soft

• -. Timing:Motor kutup zamanlama ayarı(belli bi mod yoktur genelde middle kullanılır

denenmeli).

• -low

• --middle

• ---high

• -.. RESET (ESC yi standart fabrika çıkış ayarlarına alır)

• – Quit saving changes ;ayarları kaydedip çıkmayı sağlar.

• Kullanılan ESC (EMAX 60 A) deki ayarlara göre değiştirilmesi gereken modlar

şunlardır:

DJI kontrol kartı için;

Batarya tipi Li-xx seçilmiştir. Bu değiştirilip Ni-xx seçilir [11].

Düşük voltaj koruması medium ayarlanmıştır, bu low yapılmalıdır [12].

Timing fonksiyonu için low timing ayarlanmıştır. Bu denenerek bulunmalıdır.

Ardupilot kontrol kartı için;

Düşük voltaj koruması medium ayarlanmıştır. Bu low yapılmalıdır.

Timing fonksiyonu için low timing ayarlanmıştır. Bu denenerek bulunmalıdır.

APM kontrol kartına özgü ESC programlama şu şekildedir:

• Pervaneler sökülür.

• Usb ve power kablolarının tamamı sökülür. Yani APM beslenmemelidir.

• Kumanda açılır ve gaz kolu maksimuma alınır.

71

• APM, radyo alıcısı ve ESC’ler enerjilendirilir. Yani güç kablosu takılır. ESC’lerden

kısa müzik tonu işitilir.

• APM kartı üzerindeki A-B-C ledleri sürekli olmak kaydıyla yavaşça yanıp söner.

• Gaz kolu maksimum olan noktadan serbest bırakılır, LİPO çıkartılır ve tekrar

çalıştırılır. Yani sisteme tekrar enerji verilir. A-B-C ledleri hızlıca yanar. Duruma göre

kısa bir müzik tonu duyulabilir.

• 2 beep sesinden sonra bir duraklama olacaktır. Bu esnada gaz kolu minumuma alınır.

• Devamında bir onay sesi duyulur.

• Bu sesten sonra motorların senkron çalıştığını anlamak için gaz kolu yavaşca

kaldırılır, motorların yavaşça hızlanması gerekir. Böylece ESC’lerin ayarlandığı

anlaşılır.

• ESC’ler kalibre edilmiştir.

7- ESC’ler uygun yerlere sağlam bir şekilde yerleştirilir(Şekil 5.16).

Şekil 5.16. ESC montajı

8- ESC ve motor kabloları ulaşılabilecek bir yerde birleştirilip gövdeye tutturulur.

9- Sensör kartı aracın ağırlık merkezine, titreşim önleyici malzemeler ya da çift taraflı

bantlar ile tutturulur.

10- Kontrol kartı ve alıcı birbirine yakın olacak şekilde çift taraflı bant ile tutturulur.

11- Sensörler uygun yerlere yerleştirilir.

12- Bağlantı işlemleri yapılır.

72

13- Anlık veri iletimi için kullanılan xbee yukarda anlatılan şekilde Ardupilot kontrol

kartı üzerindeki sensör kartına (IMU) takılır.

ESC’ler gövdeye takılmadan önce 2 kablolu taraflar tüm ESC’lerde kırmızılar

kırmızılara (+) siyahlar siyahlara (-) olacak şekilde plaket üzerine konektör kullanılarak

lehimlenmeli ve ek olarak da bataryadan gelecek kablo uçları için konektör bırakılmalıdır.

Kırmızı uç, bataryanın artı, yani kırmızı ucuna; siyah uç, bataryanın eksi, yani siyah ucuna

bağlanır. Burada bataryadan verilecek akım değeri göz önüne alınmalı ve buna göre plaket

kullanılmalıdır (Şekil 5.17). Aksi taktirde plaket akımı çekemeyeceğinden yangına sebep

olabilir. Fırçasız motorlarda kullanılan ESC’lerde ESC’den çıkan üç ince kablonun iki tanesi

ESC’nin içindeki BEC (battery elimination circuit) devresinden gelen kontrol kartı besleme

kablosu, geri kalan beyaz sinyal kablosu ise ESC’ye kumandadan gönderilen sinyalleri ileten

kablodur.

Bu üç kablodan iki tanesi +5 ve -5 V çıkışıdır. Bunlar 5 V ile çalışan sistemler için

gerekli elektrik enerjisini kullanıcılara sağlamak amacıyla ESC’ye entegre edilmiştir. +5 V

olan kırmızı uç ortada olduğu için ters dahi bağlansa alıcıyı yakmaz Fakat sistem çalışmaz.

DJI’nın kontrol kartında buna ihtiyaç yoktur. Çünkü kendi güç dağıtım ünitesi regülatör

görevi görür.

Hitec Aurora 9 kumandasının alıcısı 35 V’a kadar çalışır. Eğer bu sistem

kullanılacaksa ESC 5 V çıkışları kesilebilir.

Diğer beyaz renkli kablo ise uygulanan gaz kanalı kumandasına göre motorun dönüş

hızını ayarlamaya yarayan sinyal kablosudur ve kontrol kartına bağlanır. Yani ESC’ nin

görevi olan motor hız kontrolünü, ESC bu kablodan gelen sinyal ile yapar.

ESC’nin diğer tarafında bulunan üç kablo ise motora gidecek olan motor beslemesi

yapan kablolardır. Bu kabloların herhangi iki tanesinin yerleri değiştirilerek ihtiyaç duyulursa

motor yönü değiştirilir.

14- Pervaneler motor dönüş yönlerine göre takılmalıdır.

15- Lipo pilin ağırlık merkezini bozmayacak şekilde gövdeye montajı yapılır.

16- İlk enerji verildiğinde xbee nin koordinatör olarak kullanılan modülü bilgisayara

bağlanıp, Mission Planer programından haberleşme yapılır. Baud rate hızının 57600 yapılması

unutulmamalıdır.

73

Şekil 5.17 Güç dağıtım plaketi

5.4. İlk Çalıştırma İşlemi

Her kontrol kartının kendine özgü çalışma prensibi vardır. Bu yüzden motorlar

çalıştırılmadan önce kullanılan uçuş kontrol kartına göre gerekli kalibrasyon ayarları

yapılmalıdır. Ardupilot kontrol kartı için gerekli kalibrasyon ayarları APM başlığı altında

anlatılmıştır.

5.4.1. APM için ilk çalıştırma işlemi

1- Gaz kolu minimum kısma alınır ve kumanda açılır. Batarya bağlantısı yapılır. Özel

bir ton duyulur. Bu batarya voltajının normal olduğunu gösterir. Sonunda uzunca bir beep sesi

duyulur. Bu uçuşa hazır olduğunu belirtir. Eğer hızlı bir şekilde beeep-beep-beep sesi

duyulursa (her beep arası 0,25 sn) bu gaz kolunun minimumda olmadığını gösterir. Sesler

arasındaki zaman 2 sn ise gaz sinyali normal değildir. Eğer beep sesi çok hızlı bir şekilde

duyulursa bu batarya voltajının aşırı yüksek ya da düşük olduğunu gösterir.

2- Motor gaz kolu en alt ve en sağ (sağ dip) tarafa çekilir.

3- APM üzerinde A-B-C ledleri seri bir şekilde yanıp söner ve ardından tüm ledler 1-2

sn söner.

4- Gaz kolu serbest bırakılır ve A-B-C ledlerinin sönmesi ile gaz kolu artırıldığında

motorlar çalışmaya başlar.

5.4.2. WKM için ilk çalıştırma işlemi

WKM kontrol kartı ilk çalıştırılma durumunda, kalibrasyon ve konfigürasyon

ayarlarının yapılması gerekir.

74

5.4.2.1. WKM kumanda kalibrasyonu

Kumanda kalibrasyonu, kumanda kontrol stiklerinin sınırlarını WKM kontrol kartına

tanıtmak için yapılır. Kontrol kartı bu stiklerin limitlerine göre ESC’ lere kontrol sinyali

gönderir. Kumanda kalibrasyonu şu şekilde yapılır (Şekil 5.18):

MC usb kablosu vasıtası ile bilgisayara bağlanır.

Assistant programı açılır.

Programın sağ kenarında bulunan “Tx Cali” linki seçilir.

Açılan sayfada, alıcı seçim kısmı, cut off type seçeneği ve stik hareketlerini gösterecek

sliderlar vardır.

Kullanılan alıcının tipine göre ilk alanda seçim yapılır. Hitec ve Futaba kumandalar

için bu alan “Tradition” seçilir.

İkinci alan ESC’ lerin akımı hangi durumlarda keseceğini belirler. Intelligient denilen

mod akımı her uçuş modu için farklı şartlar yerine geldiğinde keser. Manuel mod için

WKM kontrol kartını çalıştıran kumanda kombinasyonlarından biri yapıldığında

motorlar durur. Atti veya GPS Atti modunda ise şu şartlarda motorlar durur:

Motorlar uygun kumanda kobinasyonları ile çalıştırıldıktan sonra 3 sn

içerisinde gaz kolu yukarı itilmez ise,

Kumanda kombinasyonları yapılarak inişten 3 sn sonra ve gaz kolu

%10’ un altına çekilerek,

Hava aracının yatayla yaptığı açının 70 dereceyi aşıp gaz kolunun %10’

un altında olması ile motorlar durur.

Immediately modda motorlar gaz kolunun %10’ un altına çekilmesi ile durur.

Stik hareketlerinin sunulduğu sliderların bulunduğu kısım kumanda kalibrasyonunun

yapıldığı kısımdır.

“START” linkine tıklanır.

Kumanda kontrol stikleri sırası ile en üst, orta ve alt limitlerine çekilir, sliderlardan bu

hareketler gözlenir. Gözlenen hareketler hareket yönü tersinde ise sliderların sağ

tarafında bulunan kısımdan “REV” linkine tıklanarak hareket yönü değiştirilir.

Tüm kontrol stikleri aynı anda daire oluşturacak şekilde hareket ettirilir ve bu

hareketler ekrandan gözlemlenir.

Diğer kanallara atanan tuşların testi yapılır.

75

7. kanala atanan uçuş modları test edilir (U kanalı). Birinci modun Manuel, ikinci

modun GPS Atti, son modun GPS seçilmesi genellikle tercih edilen yöntemdir.

Manuel mod ile GPS modu yer değiştirilebilir. Kumandadan bu mod için 3 konumlu

anahtar atanır.

“FINISH” linkine tıklanarak kumanda kalibrasyon işlemi tamamlanır.

Şekil 5.18. WKM kumanda kalibrasyonu

5.4.2.2. WKM pusula kalibrasyonu

WKM pusula kalibrasyonu ilk çalıştırma öncesi, multikopter üzerinde yapılan

değişiklikler sonrası kesinlikle yapılmalıdır. Kalibrasyon işleminin yapıldığı alanda çok fazla

manyetik malzeme olmaması gerekir. Yapan kişinin üzerinde manyetik malzeme olmaması

gerekir. En güzel yöntem dış alanda yapılmasıdır. Her uçuş öncesi yapılması stabiliteyi artırır.

Pusula kalibrasyonu şu şekilde yapılır:

Kumanda açılır.

Batarya bağlanır.

Kumandada uçuş modlarının atandığı 3 konumlu anahtar ilk konumundan son

konumuna, son konumundan ilk konumuna led ışığında kesintisiz mavi yanana

kadar hareket ettirilir.

Multikopter yere, yatay bir şekilde paralel olacak şekilde led ışığı kesintisiz

yeşil yanana kadar kendi ekseni etrafında döndürülür.

Multikopter dik bir şekilde yeşil ışık sönene kadar kendi ekseni etrafında

döndürülür.

76

Beyaz ışık 3sn kesintisiz yanmış ise kalibrasyon işlemi başarılıdır.

Kırmızı ışık yanıp sönmesi ayarın başarısız olduğu anlamına gelir. Kalibrasyon

tekrar yapılmalıdır. Sürekli bu problemle karşılaşılması etraftaki manyetik

alanın güçlü olmasıdır.

Kalibrasyon ayarlarının yapılması ile ilk çalıştırma işlemi şu şekilde yapılır:

1- Gaz kolu minumum kısma alınır, kumanda açılır.

2- Batarya bağlantısı yapılır.

3- Kumanda üzerinde bulunan iki hareketli kol (joystick) en dip sağa ya da en dip sola

aynı anda çekilip tutulur (Farklı kumanda kombinasyonları da bulunmaktadır).

4- Motorların yavaşça çalıştığı görülür.

5- Hareketli kollar serbest bırakılır ve 3 sn içerisinde gaz kolu yavaşça artırılarak

motor devri değiştirilir.

6- Eğer 3 sn içerisinde gaz kolu kaldırılmazsa motorlar durur. Aynı işlemlerin tekrar

yapılması gerekir.

5.5. Failsafe Ayarı

Fail safe hava araçlarında uçuş esnasında verici sinyalinin alıcıya ulaşmadığı durumlarda

motorların enerjisini kesmeyen yani kırımın önüne geçen bir sistemdir. Tabi bunun

kullanılabilmesi için kontrol kartının da buna uygun donanımlara sahip olması gerekir.

Failsafe modunun APM kontrol kartı için kumandadan ayarlanması şu şekildedir:

• Önce verici ardından alıcı açılır ve kumanda edebilecek süreye kadar beklenilir.

• Alıcı function butonu 6 sn basılı tutulur ve bırakılır. 2 sn sonra kırmızı ve mavi ledler

hızlıca yanıp söner.

• Bu işlemden hemen sonra alıcı 5 sn sayar. Bu süre içerisinde tüm verici stickleri ve

kontrolleri (motor idle genelde %50, kontrol yüzeyleri vb.) fail safe için istenen

konuma getirilir ve bu konumlarda tutulur.

• 5 sn sonra sistem tüm bu Failsafe pozisyonlarını kaydettikten sonra stickler serbest

bırakılır.

• Alıcı ve verici kapatılır.

• Alıcı ve verici açılır. Sistem aktif hale gelir yani kullanıma hazır halde olur.

77

Sistemin testi ise şu şekildedir: Stick pozisyonları failsafe için ayarlanan pozisyonların

dışında pozisyonlara ayarlanır. Verici kapatılır, bekleme süresi denilen süre geçtikten sonra

(1sn) servolar failsafe için öngörülen pozisyonlarda hareketlerine devam ederler. Bu işlemler

gerçekleşmişse failsafe çalışıyor demektir.

Bu testin her uçuş öncesi yapılması gerekir.

78

6. FPV (FIRST PERSON VIEW) SİSTEMLERİ

FPV sistemleri hava aracından istenilen yere kablosuz olarak anlık görüntü iletimi için

kullanılmaktadır. Yapılan quadrokopterin sisli havada ya da gözle görülemeyecek

mesafelerde uçabilmesi için genellikle bu sistem kullanılmaktadır. Aslında uçuş esnasında bir

nevi göz olarak FPV sistemleri gibi anlık görüntü ileten sistemler kullanılır. Sadece görerek

uçuş sağlama amacı ile kullanılmayan bu sistem havadan görüntüleme, haritalama, resimleme

çalışmalarında, yerde konumlanan nesne tespitinde kullanılmaktadır. FPV sistemini oluşturan

parçalar şu şekildedir:

Kamera

Verici

Alıcı

LCD ekran, bilgisayar veya video gözlüğü şeklindedir.

Temel olarak bu malzemeler ile görüntü aktarım işlemi gerçekleştirilir.

Anlık sensör veri iletiminde olduğu gibi bu sistemde de RF (radyo frekansı)

haberleşme ile görüntü verileri aktarılır. Görüntünün xbee ile aktarılmama sebebi xbee’ nin

düşük güçlü olmasıdır. Bu sebepten ek bir sisteme ihtiyaç duyulur.

Görüntü aktarımında kullanılan frekans değeri oldukça önemlidir. Öncelikle

quadrokopterin diğer sistemlerinde kullanılan frekans bandlarının kullanılmaması ve

görüntünün ne amaçla aktarılacağı tespit edilmelidir. Yüksek frekanslarda mesafe kısalmakta

fakat daha fazla ve kaliteli veri gönderilebilmektedir. Düşük frekanslarda ise mesafenin

artması yanında daha az ve kalitesiz veri aktarımı gibi dezavantaj vardır. İlk dikkate alınması

gereken frekans seçimidir. Uygulaması yapılan quadrokopterlerde görüntü aktarımı için 5.8

GHz frekans bandı seçilmiştir.

Görüntünün çekilebilmesi için gerekli olan kameranın HD olması kaliteyi artırırken

yayında kesilmelere sebep olabilir. Fakat HD kameradan alınan görüntü kaliteli olacaktır.

Kamera seçiminde unutulmaması gereken bir diğer hususta kameranın yatay tarama hızı diye

tabir edilen değerdir. Bu değer ne kadar yüksekse o kadar net görüntü çekilir. HD kamera

yerine piyasada bulunan basit kameralarda kullanılabilir fakat tarama hızına dikkat etmek

gerekir. Ek olarak kameranın görüş açısını artırmak ya da azaltmak için lensler de

kullanılmaktadır. Bu lensler piyasada genellikle Fxx mm ölçülerinde satılmaktadır ve görüş

açısı xx değerine bağlıdır. Bu değer ne kadar büyükse görüş açısı da o kadar daralır. Bu da

yapılacak göreve uygun seçilmelidir.

79

Görüntünün aktarılabilmesi ve alınabilmesi için vericiye ve alıcıya ihtiyaç duyulur ve

vericinin frekans aralığı ya da kanal frekansı alıcı ile aynı olmak zorundadır. Piyasada birçok

verici, alıcı bulunmakla birlikte dikkat edilmesi gereken hususlar frekans seçimi ve güç

tüketimidir. Seçilen güç değeri ne kadar fazla ise mesafe o derece artar, fakat harcanan gücün

ve ısınmaların artması gibi de dezavantajı vardır. Çünkü mesafenin 2 kat artırılabilmesi için

güç 4 kat artırılmalıdır. Bu sebepten uçuş şartlarına uygun güç değerinde verici ve alıcı

seçilmelidir.

RF haberleşmede en önemli konu anten seçimidir. Kullanılan anten görüntünün

kalitesini, aktarım mesafesini ve kopmaları önemli ölçüde etkiler. Bu sebepten mesafeyi

artırmak ve parazitsiz görüntü elde etmek için çeşitli antenler kullanılmaktadır. Patch (Şekil

6.1) ya da cloverleaf (Şekil 6.2) antenler anlık görüntü aktarımında kaliteyi oldukça

artırmaktadır. Alıcı ve vericilerde bulunan SMA konnektörlü antenler bu antenlerle

değiştirilerek kalite artırılır. SMA konnektörlü antenler televizyonlar da kullanılan koaksiyel

kablolara benzemektedir. Antenlerin seçiminde dikkat edilmesi gereken noktalar vardır.

Bunlar şu şekilde sıralanabilir:

Alıcı ve verici için aynı tip anten seçilmelidir.

Anten kazançları (dBi) aynı olmalıdır.

Alıcı ve verici anten girişlerine uygun konnektörlü antenler tercih edilmelidir.

Şekil 6.1. Patch anten[13]

80

Şekil 6.2. Cloverleaf anten[14]

Vericiden gönderilen veriler video girişli bir ekrandan, gözlükten ya da bilgisayardan

izlenebilir. Görüntünün bilgisayara aktarılması ve kaydedilmesi için alıcı ve bilgisayar

arasında video yakalayıcı (video capture) diye tabir edilen bir cihaz kullanılır (Şekil 6.3). Bu

cihaz sayesinde görüntü anlık olarak bilgisayardan izlenebilirken aynı zamanda kayıt da

edilebilir.

Şekil 6.3. Video yakalama cihazı ve alıcı

81

Şekil 6.4 te 5.8 GHz 100 mW alıcı verici ve kamera bağlantısı görülmektedir. Hemen

hemen tüm sistemlerin bağlantı şekli bu şekildedir. Verici beslemesi 7-12 V arası bir değerde,

alıcı beslemesi 8-12 V arası olmalıdır. Alıcı ısınmaya karşı bir soğutucu ile korunmalıdır.

Şekil 6.4. FPV sistemi bağlantısı

82

7. SONUÇ

İnsansız Hava Araçlarının özellikle savunma alanında kullanımı gün geçtikçe

artmaktadır. İHA’lar içerisinde çalışma alanı diğer modellere göre daha fazla olan

quadrokopterler geleceğin İHA’ları olarak değerlendirilmekteler. Qudrokopterler 4 rotora

sahip döner kanatlı dikey iniş kalkış yapabilen 6 serbestlik dereceli İHA olarak tanımlanır.

Quadrokopterlerde kullanılan donanımın fazla olması, kontrol yapısının karmaşık ve

yazılım odaklı olması quadrokopterler üzerine yapılan akademik çalışmaları ve mühendislik

uygulamalarını gün geçtikçe artırmaktadır.

Basit bir quadrokopterde kullanılacak ana malzemeler çalışma boyunca açıklandığı

gibi fırçasız motorlar, elektronik hız kontrolcüleri, pervane, uçuş kontrol kartı ve bataryadır.

Veri iletimi için kullanılacak sistemler ilettiği veri tiplerine göre radyo frekans haberleşmesi

ya da uydu haberleşmesi yaparlar. Anlık görüntü iletimi için kullanılan alıcı, verici ve kamera

sisteminin özellikleri çalışma boyunca açıklanmış hangi tür malzemelerin kullanılması

gerektiği belirtilmiştir.

83

KAYNAKÇA

[1] http://tr.wikipedia.org/wiki/İnsansız_hava_aracı

[2] Amerika Birleşik Devletleri Hava Kuvvetleri

[3] Quadrocopter incorporated into ROS (Robot Operating System) Pierce, Brennand

[4] Enerji Enstütisi

[5] Orta Doğu Teknik Üniversitesi Robot Topluluğu

[6, 9, 11, 12] Türkiye Multikopter Portalı, Tatarhan, Taner

[7] http://www.hobbyrc.com, Ceyhan, Onur

[8] Ardocopter Wiki Manuals

[10] http://www.polerfiber.com/images/kataloglar/3eb2331a-4.pdf

[13] http://www.readymaderc.com

[14] http://rcexplorer.se