Что будет, если подключить автомат наоборот, снизу вверх

На честном слове и… — основные проблемы современных дронов и как их решить

Перспективы использования дронов можно смело назвать колоссальными, но мы не видим пролетающие в небе эскадрильи БПЛА каждый день. Почему? По целому ряду причин, только часть из которых может быть устранена в ближайшее время. Условно эти причины можно разделить на несколько основных групп:

• Законодательство и контроль. В большинстве стран до сих пор не введены законодательные нормы, которые позволили бы владельцам дронов без особых проблем запускать их устройства в любом удобном месте, не опасаясь штрафов и судебного преследования. Связано это в первую очередь с тем, что реальных систем контроля за перемещением дронов существует крайне мало, а добраться БПЛА может практически куда угодно. Дроны могут, например, парализовать работу целого аэропорта, как произошло в 2023 году в лондонском Гатвике, когда неизвестные в течение двух суток выводили на взлётно-посадочные полосы группу БПЛА, не давая самолётам приземляться или взлетать. Интересно, что местные власти не смогли разобраться с проблемой существующими на тот момент методами, так как дроны использовали нестандартные частоты и просто заглушить сигнал от оператора или сбить их не удавалось.

  Чтобы избежать подобных ситуаций, во многих странах введена жёсткая процедура регулирования и регистрации БПЛА, что с одной стороны позволяет выявить нарушения закона, а с другой сильно тормозит развитие коммерческих дронов. Например, заявленная в 2023 году и уже описанная выше служба Amazon Prime Air до сих пор не введена в эксплуатацию из-за ограничений Федерального управления гражданской авиации. Более того, компании даже испытания своих дронов пришлось изначально проводить в более лояльных в этих вопорсах Канаде и в Великобритании.

  Решение данной проблемы — вопрос, скорее, времени, а не усилий отдельных компаний или правительств. Та же FAA постепенно ослабляет ограничения для БПЛА на территории США, а законодательства различных стран совершенствуются, чтобы пользователи и бизнес могли наслаждаться новыми технологиями (в рамках закона) без риска. Ещё один вариант, который поможет ускорить принятие более мягких законов, — это использование новых технологий, позволяющих лучше контролировать перемещение дронов и идентифицировать их для последующей «работы» с владельцами.

• Конструкция и материалы: дрон по определению не может быть бронированным и неуязвимым: такая машина будет либо совершенно неподъёмной, либо обойдётся конечному пользователю в сумму, за которую легко можно купить «обычное» пилотируемое средство. Поэтому создатели дронов постоянно балансируют между весом и прочностью, ценой и качеством. Чаще всего для в конструкции коммерческих дронов используется пластик, композитные материалы на основе углепластика, алюминий и литий-ионные батареи для питания пропеллеров и внутренних систем. Здесь бы самое время вспомнить дрон «Почты России», который обошёлся бюджету в миллион рублей и разбился во время тестового полёта, и задуматься, какие материалы применялись в его конструкции.

  Но если отбросить шутки, то проблемы надёжности дронов — вопрос эволюции технологий. Уже сейчас существуют дроны, которые намного лучше защищены от ударов и падений (в первую очередь от них страдают пропеллеры, которые делают из более мягких материалов, чтобы избежать травм пользователей). Также ведутся работы о замене самих двигателей и пропеллеров на более надёжные решения. Например, стартап Sentient Blue предлагает заменить их на гибрид миниатюрного турбореактивного двигателя на ископаемых видах топлива с высокой плотностью энергии и мотор-генератора, питающего большинство систем БПЛА. По данным разработчика такая система значительно повышает надёжность и одновременно позволяет резко повысить дальность автономных перелётов дронов.

• Автономность: одной из основных причин падения дронов (помимо аварий) можно назвать низкий уровень заряда батареи, который не позволяет своевременно вернуть «в гнездо» слишком далеко улетевший аппарат. Ограничения конструкции в данном случае почти те же, что и в предыдущем пункте, ведь бо́льшая ёмкость батареи почти всегда равна большему её весу. Значит, в корпус дрона поместится меньше полезных систем или конструкторам придётся увеличивать его габариты. И не факт, что такое увеличение не нивелирует все преимущества от роста ёмкости батареи. Это достаточно серьёзный ограничивающий фактор для развития дронов, потому что идей нового оборудования и сфер применения устройств традиционно больше, чем идей для новых источников питания.

Как вариант многие компании предлагают отказаться от традиционных литий-ионных батарей и воспользоваться другими технологиями. Например, южнокорейская компания MetaVista в 2023 году провела испытания дрона с водородным двигателем, который смог продержаться в воздухе более 10 часов, что само по себе рекорд для отрасли.

https://www.youtube.com/watch?v= YukQGH_PE_4

А Toshiba в свою очередь развивает идеи батарей SCiB​ собственной разработки, применение которых позволит резко снизить количество отходов и влияние на экологию за счёт долгого времени службы, даёт возможность заряжать дроны намного быстрее и использовать их в условиях низких температур, которые крайне негативно влияют на ёмкость литий-ионных аккумуляторов.

• Риск взлома и человеческий фактор. Отсутствие пилота на борту дрона, несомненно, снижает риск человеческих потерь в случае аварии и позволяет сильно уменьшить габариты устройств, но такой подход создаёт целый ряд проблем, связанных с их безопасностью. В первую очередь, как и любое устройство с беспроводной связью с пользователем, их можно взломать, чтобы перехватить управление либо просто перекрыть/заглушить канал связи и поймать неуправляемый дрон механическими средствами. Также хакеры используют подмену GPS-координат, чтобы направить дрон в нужную им локацию. Более того, сам дрон может стать источником вредоносного ПО и вектором атаки на незащищённые устройства пользователей. Вторая половина проблемы с человеческим фактором — это необходимость в операторе. Несмотря на то, что современные дроны уже умеют совершать простые манёвры в воздухе без участия «пилота» и даже возвращаться на стартовую локацию в случае потери сигнала от оператора, такая автономия не гарантирует их сохранности. Например, автопилот на базе данных GPS чаще всего не учитывает особенности рельефа и просто прокладывает маршрут до стартовой точки по прямой.

  Итог — столкновение с не нанесенными на внутреннюю карту деревьями или столбами и авария почти гарантированы. Более того, в некоторых странах законодательно запрещено управлять дронами, которые находятся вне прямого поля зрения оператора, что дополнительно снижает степень их автономности в полёте. Решения проблем из этой группы зависят как от конструкторов устройств, так и от пользователей. Развитие систем защиты базовых станций и дронов поможет избежать взлома, но не менее важна цифровая гигиена оператора, своевременное обновление прошивки устройств и смартфонов или планшетов, которые часто используются в качестве базовой станции и пульта управления БПЛА.

Mavproxy

MAVProxy уже установлен в образе Navio. Его также можно

и на ПК (Windows, Linux, MacOS) для дальнейшего общения с автопилотом в консольном режиме.

Убедившись, что Ardupilot работает, запустим на Raspberry скрипт MAVProxy такой командой:

mavproxy.py --master=udp:127.0.0.1:14550

Параметр

–master=udp:127.0.0.1:14550

задает для скрипта источник данных. Это локальный UDP-порт, который был прописан в файле конфигурации Ardupilot. После запуска команды, MAVProxy соединиться с этим портом и выведет на экран сообщения автопилота, примерно как у меня:

pi@navio:~ $ mavproxy.py --master=udp:127.0.0.1:14550
Connect udp:127.0.0.1:14550 source_system=255
Failed to load module: No module named adsb. Use 'set moddebug 3' in the MAVProxy console to enable traceback
Log Directory: 
Telemetry log: mav.tlog
Waiting for heartbeat from 127.0.0.1:14550
 MAV> online system 1
STABILIZE> Mode STABILIZE
fence breach
GPS lock at 0 meters
APM: APM:Copter V3.5.5 (88a1ecdd)
APM: Frame: UNKNOWN
APM: PreArm: RC Roll not configured
APM: PreArm: Compass not calibrated
APM: PreArm: 3D Accel calibration needed
APM: PreArm: check firmware or FRAME_CLASS
APM: PreArm: Throttle below Failsafe

Так как автопилот еще не откалиброван и до конца не настроен, то об этом красноречиво говорят и сообщения. В этом режиме можно общаться с автопилотом посредством команд. Если бы дрон был полностью настроен, то вот такая последовательность двух команд привела бы к старту двигателей и взлету дрона на высоту 20 м:

arm throttle
takeoff 20

Не откалиброванный автопилот не полетит, а покажет сообщения с причинами, почему он этого сделать не сможет.

Автономная навигация

Коммерческое применение дронов обычно требует автономного полета, а не ручного управления. Связано это с тем, что часто коммерческие полеты надо выполнять регулярно в одном и том же месте и по одному и тому же полетному плану, который можно запрограммировать и снизить издержки на пилота.

Для автономного управления дрону надо как минимум знать с высокой точностью свои координаты в пространстве. На открытом пространстве можно использовать GPS — точность достигается в несколько метров. Дополнительная наземная станция и технология GPS RTK увеличат точность до нескольких сантиметров.

Но наземную станцию не всегда возможно использовать, и это очень дорого. Обычного GPS хватает для задания маршрута полета над сельхозполями, стройками, трубопроводами, и дроны в этих случаях летают автономно. Эта функция есть у любого современного дрона, который можно найти в продаже.

В таком режиме безопасно летать только в открытом небе без препятствий. Если речь идет об обследовании зданий, трубопроводов или применении внутри помещений, то тут не обойтись без дополнительных сенсоров, определяющих расстояние до объектов. Тут используют одномерные сонары, лидары, двумерные лидары, 3D-лидары и камеры глубины.

Есть еще одна важная проблема: если мы летаем в замкнутом пространстве или между высокими зданиями, то сигнал GPS будет недоступен и необходимо иметь другой источник координат дрона в пространстве. Можно определять свои координаты на борту, обрабатывая видеопоток с бортовых камер — лучше использовать стереокамеры или камеры глубины. Такой алгоритм называется SLAM (Simultaneous Localization and Mapping).

В потоке кадров с камеры алгоритм ищет особые точки (features), которыми могут быть маленькие уголки, какие-то неоднородности. Точкам присваиваются дескрипторы таким образом, что, если мы найдем эту же точку в последующих кадрах, когда камера уже успела переместиться в пространстве, ей будет присвоен такой же дескриптор и алгоритм сможет сказать: «Вот на этом кадре есть такая же точка, что и на предыдущем».

Алгоритм не знает 3D-координаты особых точек и координаты камеры в моменты съемок кадров — эти параметры ему как раз и надо вычислить. Он отслеживает изменения пиксельных координат особых точек между кадрами и пытается подобрать такие параметры, чтобы, если спроецировать особые точки в плоскость кадра, получались наблюдаемые или измеренные пиксельные координаты.

В итоге получается оценка перемещения камеры в пространстве. Обычно алгоритм SLAM очень требователен к вычислительным ресурсам, но есть камера Intel RealSense T265 с микросхемой, реализующей вычисления SLAM на аппаратном уровне.

Для организации автономного управления дроном необходимо решить три задачи.

1. Определить координаты дрона в пространстве. Использовать для этого GPS-приемник или вычислять на борту координаты, обрабатывая видеопоток алгоритмом SLAM. А лучше использовать оба подхода, чтобы знать как глобальные, так и локальные координаты дрона
2. Построить 3D-карту окружения дрона с помощью сенсоров типа стереокамер, камер глубины, лидаров.
3. Добавить софт для планирования маршрута с учетом цели полета, текущих координат и карты окружения.

Видеотрансляция

Проверим как работает видеотрансляция в сети WiFi. Такой командой можно запустить видео в TCP-порт на Raspberry с использованием родной утилиты raspivid для камеры Raspicam:

raspivid -t 0 -hf -fps 25 -w 640 -h 480 -o - | gst-launch-1.0 fdsrc ! h264parse ! rtph264pay config-interval=1 pt=96 ! gdppay ! tcpserversink host=0.0.0.0 port=5001

А вот такой командой делается тоже самое, только с использованием ранее скомпилированной обертки rpi-camsrc для gstreamer:

gst-launch-1.0 rpicamsrc sensor-mode=4 ! h264parse ! rtph264pay config-interval=1 pt=96 ! gdppay ! tcpserversink host=0.0.0.0 port=5001

В обоих случаях, трансляция в формате h264 доступна по IP-адресу Raspberry на порту 5001.

Посмотреть ее можно запустив на своем ПК такую команду (должен быть установлен gstreamer), вместо RPI_ADDRESS указываем адрес Raspberry в сети:

gst-launch-1.0 -v tcpclientsrc host=RPI_ADDRESS port=5001  ! gdpdepay !  rtph264depay ! avdec_h264 ! videoconvert ! autovideosink sync=false

В результате должно открыться окошко с видео.

Практически в любую GCS встроен видеоплеер, который может показывать RTSP-видеопоток. Чтобы сделать из Raspberry RTSP-сервер можно использовать консольный плеер VLC. Установка:

sudo apt-get install vlc

Видеотрансляция запускается так:

raspivid -o - -t 0 -n -w 320 -h 240 -fps 25 | cvlc -vvv stream:///dev/stdin --sout '#rtp{sdp=rtsp://:8554/live}' :demux=h264

Видео доступно по адресу (вместо

RPI_ADDRESS

, адрес Raspberry):

rtsp://RPI_ADDRESS:8554/live

Настройка GCS:

Адрес потока можно использовать для подключения нескольких плееров на разных устройствах, но, так как видеозахват и трансляция для Raspberry весьма трудоемкий процесс, то для нескольких потребителей видео лучше использовать внешний сервер (описание ниже).

Вкладка failsafe

C failsafe всё оказалось несколько сложнее, чем мне виделось ранее. На профильных форумах иногда встречаются холивары на тему «где лучше настраивать failsafe: на приёмнике или на ПК?» На самом деле, правильно это вопрос звучит так: «где лучше настраивать failsafe: только на приёмнике или на приёмнике и на ПК?»

Настраивать failsafe на приёмнике необходимо в любом случае. Здесь надо сделать важное уточнение, что речь идёт о приёмнике Frsky D4R-II, работающем по протоколу PPM. У приёмников с S.Bus failsafe настраивается иначе.

У Frsky D4R-II есть три варианта поведения при потере сигнала от передатчика:

По умолчанию в Frsky D4R-II установлен режим Hold Last Position, который способствует улёту аппарата в далёкие дали. Так что если использовать failsafe только на приёмнике, надо настраивать режим Pre-set Positions. Другое дело, что failsafe активируется даже при кратковременной потере сигнала.

Будет очень неприятно, если сигнал через долю секунды восстановиться, а квадрокоптер уже задизармил моторы и падает вниз. Ситуацию может улучшить настройка failsafe на ПК, так как там этот режим имеет задержку срабатывания, что служит фильтром от кратковременных потерь сигнала.

Кроме того, там есть настраиваемый сценарий, согласно которому квадрокоптер будет себя вести в случае активации failsafe. Например, можно включить режим со стабилизацией и попытаться более-менее мягко сесть или вообще активизировать RTH, если он есть.

Нюанс в том, что, если на приёмнике установлен режим Pre-set Positions или Hold Last Position, то ПК даже не узнает, что произошла потеря сигнала. Таким образом, failsafe на ПК можно использовать лишь в том случае, если на приёмнике установлен режим No Pulse. На Frsky D4R-II он устанавливается кратковременным (менее 1 сек) нажатием на кнопку failsafe

при выключенном передатчике

На вкладке Failsafe Betaflight Configurator`а я сделал следующее:

Вкладка modes

Повесил на переключатели арминг моторов и Blackbox (AUX1), активацию полётного режима Horizon (AUX2) и включение пищалки (AUX3).

Отдельно хочется сказать про AIRMODE. Изначально он был уникальной «фишкой» Betaflight, но в какой-то момент стал так популярен, что Boris B поделился им с авторами Cleanflight и сейчас данный режим доступен и там тоже.

Несмотря на то, что AIRMODE отображается как отдельный режим полёта — это скорее дополнительная опция, а не полноценный режим. Он позволяет квадрокоптеру удерживать заданный угол даже при минимальном газе. Именно поэтому не рекомендуется использовать AIRMODE вместе с режимами со стабилизацией.

Кроме того, приземление с AIRMODE тоже процесс непростой: квадрокоптер начинает прыгать, как лягушка. Опытные пилоты предпочитают просто «ронять» квадрокоптер, выключая моторы в паре десятков сантиметров над землёй. Кстати, если у вас включена остановка моторов при нулевом газе (опция MOTOR_STOP во вкладке Configuration) и одновременно с этим работает AIRMODE, то остановки моторов не будет, так как AIRMODE имеет более высокий приоритет.

В Betaflight версии 2.8.1 появилась новая возможность: можно включить AIRMODE в фоновом режиме (что-то вроде пассивного перка в играх) и тогда он активен всегда и не будет отображаться во вкладке Modes, либо, как и ранее, повесить его включение на какой-либо канал. Делается это в «Other Features» вкладки Configuration.

У себя я не стал включать AIRMODE в фоновом режиме, так как использую ещё режим со стабилизацией HORIZON. Таким образом, у меня на AUX1 два полётных режима: HORIZON (для полётов со стабилизацией и посадки) и ACRO AIRMODE.

Зачем мне/вам это нужно?

В детстве практически каждый из нас ходил в кружки моделирования и пытался строить свои радиоуправляемые модели. Скажу сразу, ни одну управляемую модель я так и не собрал, хотя ракеты мои летали исправно и даже приземлялись на парашюте (“Илон, трепещи!”). Довольно много прочитал про это, но нелёгкая увела в сторону ИТ и моделирование забросил.

Лет 5 назад мне подарили дрон, ноунейм дрон. Это была очень простая копия DJI Phantom 1, которая не умела держать высоту, летать против ветра и снимать лучше кнопочного телефона 2002 года. В общем, один раз запустили, у него сели батарейки, да и больше не было желания к нему прикасаться. Зато вновь появился интерес к радиоуправляемым моделям (дронам).

Дальше мне подарили DJI Spark – мой первый нормальный дрон, который умел снимать вот так

В принципе, отличная модель, хорошо снимает, но для меня это не главное – хочется подольше полетать, а Spark не позволяет летать более 10 минут. Поэтому решил поменять на что-то посерьезнее, выбор пал на DJI Mavic Air 2.

Новый дрон материализовался в результате совместных просмотров обзоров с супругой. Она не выдержала информационного потока, поддалась рекламе (я же на неё не ведусь) и подарила Mavic Air 2 на день рождения.

Здорово, но теперь взлетная масса моего дрона превышает 250 грамм, а на это практически во всех странах существуют запреты. Я не проверял на себе, но насколько я понимаю, если на голову упадет дрон массой 0.5 кг то, в зависимости от скорости, он вполне может проломить череп. Отсюда и запреты. Есть вариант по-партизански взлетать из кустов, чтобы не нарваться на штраф, но проще зарегистрировать.

Внимание: учтите, что с зарегистрированным дроном снимать “острые” репортажи уже не получится – ибо застрявший или посаженный дрон тут же приведёт к владельцу. Также вы не избегаете ответственности, если кого-то покалечите или поцарапаете чужой Mercedes Geländewagen.

Зачем нужно разделять pen проводник?

Сначала определимся, для чего нам нужно разделять PEN проводник. Для этого обратимся к последнему 7 изданию ПУЭ, п.7.1.13, где сказано, что:

Это значит, что все электроустановки напряжением 380/220 (В) должны иметь систему заземления ТN-S, ну или в крайнем случае ТN-С-S. А что делать, когда у нас в России еще до сих пор электропроводка в старом жилищном фонде выполнена по устаревшим нормам с системой заземления TN-C.

Таким образом, при любой реконструкции (изменении) или модернизации электроустановки, а также если Вам не безразлична электробезопасность Вашей семьи, необходимо переходить от системы заземления TN-C на более современные ТN-S или ТN-С-S, но при этом необходимо выполнить разделение PEN проводника на нулевой рабочий N и нулевой защитный РЕ, и причем правильно. Вот здесь то и начинаются путаницы и постоянные разногласия.

Для информации: можете почитать выпуски статей о том, как мы проводили капитальный ремонт электропроводки жилого многоквартирного дома и Вы увидите своими глазами текущее состояние электропроводки, и прочих инженерных сетей и коммуникаций большинства жилых домов.

Приведу пример подъездного щитка одного из жилых домов, где мы проводили ремонт электропроводки – ужас:

В данной статье я не буду акцентировать внимание на системах заземления, т.к. про каждую писал отдельно, указывая их достоинства и недостатки. Читайте:

Итак, перейдем к вопросу разделения PEN проводника на нулевой рабочий N и нулевой защитный РЕ.

Как привлекают к ответственности за полеты на дроне. процедура.

Как разделить pen проводник на pe и n?

Чтобы нагляднее представить написанное ниже, я буду приводить примеры из своей практики с реальными фотографиями. В качестве примера рассмотрим питание многоквартирного жилого дома, типа «хрущевки».

ПУЭ, п.1.7.135:

Поясняю: c места разделения PEN проводника на нулевой рабочий N и нулевой защитный РЕ, дальнейшее их соединение (объединение) запрещено.

В месте разделения, в нашем примере это ВРУ-0,4 (кВ), устанавливаются две шины (или зажимы), которые должны быть соединены между собой и промаркированы:

В качестве перемычки может служить любой провод или шинка такого же сечения и материала. Некоторые мои коллеги-электрики устанавливают две перемычки по краям этих шин, что в принципе не противоречит требованиям ПУЭ.

Акцентирую внимание на том, что шины или зажимы должны иметь отдельные точки подключения для соответствующих проводников РЕ и N, а не подключаться в одном месте под один болт или зажим.

Шина N устанавливается на специальных изоляторах, а шина РЕ (ГЗШ) — закреплена прямо на корпус ВРУ-0,4 (кВ).

Читаем ПУЭ, п.1.7.61:

А сейчас нам нужно выполнить повторное заземление шины РЕ (ГЗШ), к которой подключен PEN проводник вводного кабеля. В приведенном выше пункте сказано, что в качестве повторного заземления можно использовать естественные заземлители. Я же рекомендую Вам выполнить монтаж заземляющего устройства, сокращенно — З.У.

После монтажа заземляющего устройства (З.У.) необходимо проверить его сопротивление. В этом Вам поможет электротехническая лаборатория по месту жительства.

Если сопротивление смонтированного заземляющего устройства удовлетворяет требованиям ПТЭЭП и ПУЭ, то соединяем шину РЕ (ГЗШ) с нашим заземляющим устройством с помощью заземляющего проводника. Ну вот и все, с этой точки электроустановки вводной PEN проводник разделен на  нулевой рабочий N и нулевой защитный РЕ проводники.

Какие бывают дроны

Дроны бывают разные. По конструкции различают несколько типов дронов:

• мультироторный — коптеры;
• самолетный — fixed wing;
• гибридный — он взлетает вертикально, потом использует крылья.

Также дроны делятся на потребительские (consumer) и коммерческие (commercial).

Потребительские, как ты понимаешь, — это те, которые можно купить в магазине и использовать как летающую камеру. DJI Phantom и Mavic — хорошие модели. Есть и менее дорогие, но они определенно уступают по качеству. Такие квадрокоптеры используют для съемки разных мероприятий, зданий, исторических объектов.

Как правило, такие дроны летают на ручном управлении, реже по миссии в автономном режиме по GPS-координатам. Рынок потребительских квадрокоптеров больше чем наполовину принадлежит одной компании — DJI. С ней очень сложно конкурировать, поскольку там делают реально крутой продукт: доступный, функциональный, удобный.

Хотя в области квадрокоптеров для селфи DJI начинает теснить компания Skydio со своим дроном R2. Фишка этого дрона в том, что он может летать автономно, например за мотоциклистом в лесу. При этом беспилотник видит все препятствия и прокладывает автономный безопасный маршрут в реальном времени так, чтобы человек всегда оставался в кадре. Реально крутая штука.

Коммерческие дроны используются в компаниях для решения определенной задачи. Одни следят за состоянием сельхозполей, летая над ними регулярно и делая фотографии, другие умеют распылять удобрения точечно. Дроны используют на стройках, в карьерах. Каждый день они облетают строительный объект, делают фотографии, по которым создается 3D-модель в облаке, и уже она помогает отслеживать ежедневные изменения.

Пример российской компании, которая активно работает с этой технологией на рынке США, — Traceair.

Другой способ применения — осмотр трубопроводов дронами. Это особенно актуально для России: у нас газовые трубопроводы тянутся на тысячи километров, и надо контролировать утечки и врезки.

Ну и конечно, у всех на слуху доставка товаров дронами. Не знаю, заработает ли когда-нибудь сервис Amazon Prime Air, но уже сейчас компания Matternet доставляет товары в Цюрихе и некоторых городах США, а компания Zipline давно отправляет медикаменты в полет над просторами Африки.

Компании Volocopter и Ehang уже имеют летающие прототипы такси, а компания с российскими корнями Hoversurf разрабатывает летающий байк.

В помещениях тоже есть задачи для коммерческих дронов, но пока они не сильно распространены, в этой области идут интенсивные R&D-исследования. Возможные применения для такого вида дронов:

Поживем — увидим, какие проекты будут реализованы и задисраптят нашу жизнь. Глобальная цель — сделать систему управления дроном, которой герой фильма «Бегущий по лезвию 2049» мог бы сказать: «Сфотографируй тут все!»

Краткий гайд по квадрокоптерам для fpv. часть четвёртая – поговорим о мозгах?

Место разделения pen проводника на pe и n

Самый распространенный (наверное) вопрос, который постоянно заставляет активно общаться на тематических форумах — это место разделения PEN проводника. Есть два варианта ответа — один правильный, а другой — не совсем.

Начнем с правильного.

1. Вводное распределительное устройство (ВРУ)

Самым правильным местом для разделения PEN проводника на PE и N является вводное распределительное устройство ВРУ-0,4 (кВ) или ВРУ-0,23 (кВ) отдельно стоящего здания. Отдельно стоящее здание в нашем понимании — это жилой многоквартирный дом, коттедж, садовый или дачный деревянный домик и т.п.

Существует одно условие, про которое я не могу не сказать: питание отдельного стоящего здания должно осуществляться кабелем сечение которого должно быть не меньше, чем 10 кв.мм по меди или 16 кв.мм по алюминию. Об этом отчетливо говорится в ПУЭ, п.1.7.131:

Как это понять: если у Ваш коттедж, дом или другое отдельное строение питается кабелем сечение которого меньше, чем указано в п.1.7.131, то его питание должно осуществляться уже по системе TN-C-S, т.е. с отдельными проводниками РЕ и N. Бывают случаи, когда отдельное строение (например, баня) питается по системе TN-C кабелем меньшим сечением, чем допускает п.1.7.

Вот еще один весомый аргумент в пользу норм и требований ПУЭ по разделению PEN проводника — это ГОСТ Р 50571.1-2009. В п.312.2.1 отчетливо сказано где и как именно должен разделяться PEN проводник. Цитирую:

Вводом электроустановки для жилого многоквартирного дома или частного дома является вводное распределительное устройство (ВРУ).

А сейчас — не очень правильный вариант…

2. Этажный щит

Очень часто посетители моего сайта, а также различных форумов, настойчиво интересуются вопросом про разделение PEN проводника в этажном (подъездном) щитке.

Отвечаю: см. пункт 1.

Если не убедил, то знайте, что разделение PEN проводника на этажном щитке является грубым нарушением существующего проекта электропроводки жилого дома. Поэтому у Вас нет никакого права вмешиваться в существующую схему со своим монтажом. Не дай Бог, если что то случится после вмешательств, то в первую очередь Вы понесете за это полную ответственность: штраф, административную или уголовную ответственность.

Поэтому настоятельно рекомендую разделение PEN проводника на PE и N выполнять только на вводе в здание и точка!!!

Ладно, с этим определились (я надеюсь), но что же делать и как перейти с системы TN-C на систему TN-C-S?

Настройка и запуск ardupilot

Релизы новых версий Ardupilot немного запаздывают в сборке от Emlid. Если необходимый функционал доступен в самой последней версии, то установить ее из исходников можно

Разработчики Navio добавили в свою сборку простую и удобную утилиту Emlid tool для проверки датчиков и настройки Ardupilot. Сначала проверим, видит ли Raspberry контроллер Navio:

emlidtool info

Если в ответ на эту команду выдает что-то вроде:

Vendor: Emlid Limited
Product: Navio 2
Issue: Emlid 2023-06-05 831f3b08594f2da17dccae980a2e3659115ef71f
Kernel: 4.14.34-emlid-v7 
RCIO firmware: 0xcaec2284

значит видит. Проверим состояние датчиков (покажет список и состояние):

emlidtool test

и драйвера ШИМ-контроллера в ядре Linux:

cat /sys/kernel/rcio/status/alive

0 = не работает, 1 = работает.

Прошивка ШИМ-контроллера обновляется так:

sudo emlidtool rcio update

Теперь настроим Ardupilot:

sudo emlidtool ardupilot

В терминале откроется текстовый GUI с пошаговыми менюшками. Выбираем copter последней версии, тип

arducopter

, автозапуск при включении (

On boot: enable

), старт после настройки (

Ardupilot: start

Выходим через пункт меню Quit.

Проверим запустился ли Ardupilot:

sudo systemctl status arducopter

Обратите внимание, файл запуска в systemd называется

arducopter

, так как настроен был вариант

copter

Теперь нужно настроить Ardupilot так, чтобы он отправлял нам телеметрию. Для этого отредактируем файл конфигурации:

sudo nano /etc/default/arducopter 

В нем должны быть такие строки:

TELEM1="-A udp:127.0.0.1:14550"
ARDUPILOT_OPTS="$TELEM1"

Сохраняем файл (

Ctrl X

, затем

Y

) и перезапускаем Ardupilot:

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart arducopter

Проверить состояние процесса Ardupilot можно такой командой:

sudo systemctl status arducopter

С такими настройками Ardupilot будет транслировать телеметрию (пакеты

) в локальный UDP-порт 14550. Далее, скрипт

(описание ниже) будет забирать оттуда телеметрию и передавать в GCS или скрипт, а также отправлять в обратном направлении пакеты с командами.

Вместо локального адреса и порта можно записать IP-адрес ПК или планшета в локальной сети и пакеты будут транслироваться сразу туда.

Однако, такой подход оправдан, если данные телеметрии больше нигде не используются и у устройства с GCS статический IP адрес. Иначе каждый раз в настройках Ardupilot придется прописывать новый. Чтобы общаться с автопилотом по TCP могли одновременно несколько GCS с динамическими адресами и еще какие-нибудь скрипты на самом бортовом компьютере, удобнее использовать MAVProxy.

Этот скрипт (написан на Python) может получать пакеты MAVLink на локальный UDP-адрес и ретранслировать их на несколько локальных или удаленных IP-адресов как по UDP, так и по TCP. Пакеты передаются в обоих направлениях Ardupilot ⇔ GCS. Кроме того, MAVProxy представляет из себя полноценную GCS, но с текстовым интерфейсом.

Настройка передатчика

Передатчик (он же “пульт») каждый пилот настраивает индивидуально: таймеры, миксы, голосовые уведомления и прочее. Единственная вещь, сделать которую крайне желательно, это проверить минимальные, средние и максимальные значения стиков управления в конфигураторе.

Делается это во вкладке Reciever. Идеальные значения составляют 1000 — 1500 — 2000. В моём случае они составляли 996 — 1508 — 2020, что не очень хорошо. Во-первых, «выпадения» за пределы диапазона (значения менее 1000 и более 2000) плохи сами по себе.

Во-вторых, центральное положение, отличное от 1500, будет восприниматься ПК, как лёгкое подруливание, которое он будет отрабатывать и квадрокоптер постоянно будет сносить в какую-то сторону. Словом, имеет смысл повозиться и настроить «как надо».Как настроить эти значения на передатчике Taranis, показано здесь.

У меня Turnigy 9XR PRO, там это делается в пункте Limits. Также можно выполнить настройку через программу eePskye (вкладка Limits), но это неудобно, так как результат сразу не видно в Betaflight Configurator. Сделать это необходимо для каждого из четырёх каналов управления.

После настройки центральные значения максимально приблизились к 1500, но у меня они начали «прыгать» примерно на 5 единиц в одну или другую сторону. Не знаю, с чем это связано, вероятно, значения пульта являются пограничными для ПК и после их округления получается такой эффект.

set deadband = 6

Значение может быть от 0 до 32 и с его повышением чувствительность управления снижается. Управление становится более мягким. Надо понимать, что после определённого порога мягкость превратится в ватность, поэтому для себя я выбирал минимальное значение, при котором дёрганья исчезли.На этом всё, удачных полётов!

Прошивка полётного контроллера

На этом этапе я застрял дольше всего, так как были проблемы с прошивкой. Оказалось, первый раз шить надо обязательно с замыканием boot-контактов (как в этом видео). Кстати, иногда бывает, что ПК защищён от записи и невозможно прошить новую прошивку. Вот инструкция, как это исправить.

Пожалуй, самой популярной прошивкой на сегодняшний день, вполне заслуженно, является Cleanflight. После её установки достоточно только настроить протокол приёмника и квадрокоптер уже может вполне сносно лететь. Для настройки используется удобная графическая оболочка Cleanflight Configurator.

Благодаря открытому коду прошивки, у неё есть несколько ответвлений (форков). Самым интересным из них является Betaflight от человека под ником Boris B. Прошивка очень динамично развивается и некоторые её «фичи» потом переходят в «родительский» Cleanflight (например, полётный режим Airmode).

Минусом Betaflight является то, что релизы выходят достаточно часто, а стабильность их не всегда высока. Кстати, эта причина на несколько недель задержала написание данной статьи. На момент завершения сборки квадрокоптера как раз вышла версия 2.8.0, которая имела пару ошибок и отличалась недружелюбными дефолтными настройками.

Очень быстро появилась исправленная версия 2.8.1 RC1, но опыт работы программистом подсказал мне, что лучше подождать релиза. Я не прогадал, так как одновременно с релизом версии 2.8.1, появился и Betaflight Configurator. Можно сказать, что это новый этап в истории данной прошивки.

Дело в том, что по мере своего развития Betaflight всё больше и больше отдалялся от Cleanflight и конфигуратор последнего становился всё более и более бесполезным, так как основная часть настроек всё равно делалась через консоль CLI. Кстати, на момент подготовки этой статьи, уже вышла версия Betaflight под номером 2.9.

Схемы разделения pen проводника

Приведу пример схемы трехфазного ввода с счетчиком непосредственного (прямого) включения в сеть:

Компоновка вышеприведенной схемы может немного отличаться. Например, вместо вводного автомата может быть установлен трехполюсный рубильник, а после счетчика установлены вводные предохранители и УЗО. Аналогично и по автоматам групповых нагрузок — вместо них могут быть установлены предохранители.

Перейдем к наглядному примеру: жилой многоквартирный 4-этажный дом питается от трансформаторной подстанции (ТП), расположенной во дворе, кабелем АВБбШв (4х70).

В таком случае фазные жилы (А,В,С) вводного кабеля мы подключаем на коммутационный аппарат — трехполюсный рубильник, а совмещенный PEN проводник вводного кабеля – на шину РЕ (ГЗШ). Смотрим схему:

А вот фотографии этого самого ВРУ:

Вот еще один наглядный пример — это схема трехфазного ввода с счетчиком, подключенного через трансформатор тока:

Вводной кабель марки АВБбШв 2(3х70) проложен до ВРУ двумя нитками.

Три жилы кабеля — это фазные проводники (А, В, С) подключены на вводной трехполюсный рубильник. В качестве PEN проводника используется металлическая оболочка вводного кабеля, которая подключается непосредственно на шину РЕ (ГЗШ).

После вводного рубильника установлены вводные предохранители ППН-35 с номиналом 250 (А) и трансформаторы тока с коэффициентом трансформации 200/5. Для защиты от коротких замыканий и перегрузок групповых нагрузок, в нашем примере это магистральная электропроводка (стояки) подъездов, применяются предохранители ППН-33 с номиналом 50 (А).

Вот пример схемы однофазного ввода для частного дома или коттеджа, получающего питание от двухпроводной воздушной линии СИП с дальнейшем разделением PEN проводника в вводном щитке:

Здесь хочу добавить то, что вводной автомат должен быть установлен в пластиковом боксе для возможности его опломбировки, иначе могут возникнуть проблемы с энергоснабжающей организацией при вводе электроустановки и прибора учета в эксплуатацию. И еще прошу заметить, что нулевые шины N1 и N2 НЕ соединены между собой.

Я все таки больше склоняюсь именно к такой схеме однофазного питания дома с разделением PEN проводника в вводном щитке и всегда рекомендую и советую ее.

Но многие специалисты, в том числе мои коллеги «по цеху», частенько ссылаются на еще существующий в настоящее время ГОСТ Р 51628-2000, который, кстати, редактировался последний раз аж в марте 2004 года. А там рекомендуется применять вот такую схему для однофазного питания одноквартирных и сельских жилых домов:

Мое мнение по этому поводу следующее: обе схемы правильные, но лучше все таки ссылаться на более новые выпуски НТД (я имею ввиду ПУЭ) и придерживаться их норм и требований, о которых я рассказывал в начале этой статьи.