b) Vật liệu vòi phun
Vòi phun được làm từ một vài loại vật liệu. Loại chung nhất là đồng thau, ni lông, thép không gỉ, thép cứng và gốm. Những vịi phun bằng gốm có khả năng chống mịn lớn. Những vịi phun bằng thép thì hoạt đợng trong thời gian lâu hơn và tạo ra những hạt đều nhau hơn so với các loại bằng nylon hay đồng thau.
c) Ảnh hưởng vịi phun tới kích thước hạt
Kích thước hạt phun ra là mợt những yếu tố quan trọng nhất tới độ dạt của hạt. Do sự khác nhau về kích thước hạt đã đề ra thì mật đợ che phủ tốt là cần thiết cho những loại thuốc trừ sâu cái mà ảnh hưởng tới sâu bệnh hoặc những sinh vật gây bệnh. Kích thước hạt loại tốt tới loại trung bình là mong muốn khi áp dụng những loại thuốc trừ sâu bởi vì chúng thường cung cấp sự che phủ tốt hơn. Tuy nhiên thì những hạt tḥc loại tốt thì khó có thể giữ lại trên mục tiêu mà mình muốn, vì chúng có thể tồn tại trên khơng khí hay dạt ở khoảng cách xa do kích thước của chúng khá nhỏ và nhẹ.
Kích thước hạt loại nhỏ thì có độ dạt lớn hơn so với kích thước hạt loại lớn. Khi bay thì những hạt này ở ở lại trong khơng khí lâu hơn bởi vì chúng rơi chậm hơn và ảnh hưởng bởi gió.
Gió là mợt yếu tố thời tiết quan trọng ảnh hưởng tới đợ dạt. Ngồi ra cịn tồn tại một số vấn đề khác như sự thay đổi nhiệt độ từ mặt đất. Chẳng hạn như lạnh nhất tại mặt đất, trở nên ấm hơn ở độ cao nhất định hoặc trở lên lạnh hơn từ điểm nhả. Những phần tử được nhả trên vùng khí lạnh thì được duy trì lại trong khơng khí.
Thời tiết: Ứng dụng phun thuốc này bị ảnh hưởng chính bởi thời tiết trong khoảng độ cao dưới 1000 feet từ mặt đất. Thời tiết trong vùng diện tích có ảnh hưởng chính tới ứng dụng phun thuốc trừ sâu, bao gồm những vấn đề về đợ dạt.
Hình 7.2 Ảnh hưởng của thời tiết khi phun thuốc
Hệ thống phun không thể tạo ra một cách hoàn toàn kích thước hạt đồng đều nhau. Tuy nhiên, thì chúng sẽ tạo ra dải các kích thước hạt.
Loại vòi phun và áp suất là yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới kích thước hạt. Nói chung, kích thước hạt giảm hay tăng thì theo đợ mở kích thước của vịi phun hoặc áp suất tăng lên.
Kích thước của hạt được đo bằng micrometers, 1 micrometer thì xấp xỉ 1/25.000 inch và thường được đề cập như là 1 micron. Sự dạt của hạt không phải là 1 vấn đề lớn khi những hạt này có đường kính là 200 mircons và lớn hơn. Một nghiên cứu chỉ ra rằng những phần tử hạt đường kính nhỏ hơn 50 microns thì thường sẽ bị giữ hay lơ lửng trong khơng khí hoặc tới khi chúng bay hơi. Do vậy chúng ta nên tránh bởi vì khơng có cách nào điều khiển được những hạt nhỏ như vậy.
VMD: Volume median diameter
Ở áp suất đã cho, vòi phun sẽ tạo ra một dải các kích thước hạt. Tuy nhiên, những nhà sản xuất cố gắng thiết kế những vòi phun này với kích thước hạt ở đầu ra đều nhau. Những vòi phun tốt được dựa trên dải kích thước loại hạt mà nó tạo ra. Những nhà sản xuất có những bảng kích thước hạt và nhãn hiệu thuốc trừ sâu phù hợp cho khách hàng.
Bảng 7.3. Độ che phủ của kích thước các loại hạt
Bảng 7.4. Khoảng cách dịch chuyển của các loại hạt
Những hạt phun ra kích thước nhỏ hơn 100 có sự bốc hơi rất nhanh. Thuốc trừ sâu trong những hạt đó trở nên vô cùng nhỏ, chúng sẽ dịch chuyển lên trong khơng khí và khơng rơi xuống cho tới khi mưa. Những hạt lớn hơn 150 microns giúp giảm thiểu sự bốc hơi hơn so với những hạt nhỏ do thể tích của chúng lớn. Từ những nghiên cứu đó, ta có thể kết luận rằng có 1 sự giảm thiểu nhanh trong sự trơi dạt của các hạt nếu như đường kính hạt vào khoảng 150 microns.
d) Cách bố trí đặt giàn phun
Vị trí vòi phun trên giàn phun cũng ảnh hưởng tới kích thước hạt.
Chúng ta không nên trộn nhiều loại vịi phun với vật liệu, loại, góc hay thể tích phun khác nhau trên mợt giàn phun. Khi có sự trợn các loại vịi thì chúng sẽ tạo ra các những phân phối khơng đều. Các vịi phun phải được đặt thẳng hàng để tránh sự đối lập lẫn nhau và ở một độ cao hợp lý, để vậy thì những vịi phun lân cận dọc theo giàn phun sẽ phun đè lên nhau để hình thành sự che phủ đều. Sự che phủ đều này đạt được khi chúng đè lên nhau từ 50% đến 100%. Để kiểm tra, chúng ta sẽ thử phun nước sạch trên một bề mặt phẳng và quan sát đường của chúng.
Hình 7.3 Cách bố trí vịi phun tối ưu
e) Các kiểu bay
Với diện tích hình chữ nhật, ta sẽ bay song song theo trục dọc của diện tích, điều này sẽ giúp giảm thiểu số lần quay. Nếu xuất hiện gió ngang tại tốc đợ thấp thì điều này sẽ ngăn cản chúng ta bay qua vùng đã bay trước. Để ngăn cản sự dạt, thì ta khơng nên thực hiện bay nếu tốc đợ gió tăng vượt quá mức.
Hình 7.5 Thao tác bay khi hướng gió ngang
Nếu vùng diện tích gồ ghề hoặc dốc, thì đường bay nên đi theo đường mép của ngồi của đoạn dốc. Khi vùng diện tích quá dốc thì ta sẽ bay theo đường dốc xuống.
- Đánh dấu đường bay
Đường bay có thể được đánh dấu vĩnh viễn hoặc tạm thời dựa trên độ cao của loại cây mà ta sẽ thực hiện. Phương pháp này vô cùng hữu dụng nếu vùng diện tích đó được thực hiện vài lần trong một mùa. Hai người cầm cờ hiệu có thể giúp phi cơng thực hiện bay thẳng hàng trên một vùng. Khi phi công bay thẳng hàng theo hướng bay, người cầm cờ hiệu gần nhất sẽ đếm số hàng của vùng diện tích đã phun tới vùng tiếp theo. Công việc sẽ tiếp tục tiến triển như vậy. Bên cạnh đó, sự cầm cờ hiệu tự động cũng thường được sử dụng. Những thiết bị này được gắn vào máy bay và được điều khiển bởi phi công. Hệ thống sẽ cho phi cơng mợt cái nhìn về vùng đã đánh dấu để chuyển sang vùng kế tiếp.
Tại điểm cuối của mỗi lượt, phi công sẽ tắt các thiết bị phun và bay ra ngồi vùng diện tích cần phun trước khi bắt đầu quay. Hồn tất sự bay vòng của máy bay đủ nhanh để cho phép máy bay chỉnh sửa thiết bị trước khi tiếp tục phun.
Hình 7.6 Thao tác thực hiện máy bay bay vòng
7.1.5. Lắp đặt hệ thống vòi phun trên máy bay
Hệ thống thiết bị thực tế
Thùng chứa: Thùng chứa hóa chất được làm từ nhựa, có thể tích là 650 ml. Trên
thân bình có đục 3 lỗ: 1 ứng với đường hóa chất vào bơm, 1 ứng với đường về của dịng hóa chất sau bơm (có tác dụng khuấy trợn hóa chất liên tục) và lỗ cịn lại được dùng như ống thông hơi (tránh tạo thành chân khơng trong bình trong suốt q trình hoạt động của hệ thống).
Bơm: Bơm là loại bơm bánh răng có công suất chỉ 50W/60W (12V/5A). Dãy
điện áp mà bơm có thể hoạt động bình thường là từ 9VDC-14VDC. Áp lực tối đa tạo ra lên tới 120psi và cung cấp từ 5-6 lít/phút. Kích thước của bơm là 16cmx12cmx8cm.
Hình 7.8 Bơm tăng áp
Pin: Pin Lipo điện áp 11,1V, dung lượng 2200mAh, dòng xả 30C.
Hình 7.9 Pin lipo
Cơng tắc + servo: Một công tắc kết hợp với 1 servo qua 1 tay link bằng thép.
Hình 7.10 Servo
Vịi phun: Cơ cấu đó bao gồm 1 lị xo và 1 trụ trịn có gắn đĩa ở 1 đầu.
Hình 7.11 béc phun
Đường ống và phụ kiện: Đường ống chính sử dụng cho giàn phun có đường kính
là 8mm.
7.2 Tiến hành lắp ráp lên thân máy bay.
CHƯƠNG 8. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
8.1. Kết quả thử nghiệm của hệ thống phần mềm inav, gps
8.1.1. Kết quả thử nghiệm khả năng định vị GPS
a. Khu vực dân cư
Hình 8.1 Vị trí của máy bay so với Home (Khu vực dân cư)
Bảng 8.1. Thử nghiệm độ chính xác đo khoảng cách của GPS (Khu vực dân cư)
Phép thử Khoảng cách trên thực địa (m) Tốc độ đo của
GPS (m/s) Sai số 1 50 60/0.2 20% 2 100 117/0.2 17% 3 200 233.6/0.2 16.8% 4 400 452.8/0.3 13.2% 5 500 561.5/0.3 12.3% 6 700 783.3/0.3 11.9% 7 1000 1105/0.3 10.5%
b. Khu vực đất trống
Hình 8.3: Vị trí của máy bay so với Home (Khu vực đất trống)
Bảng 8.2. Thử nghiệm độ chính xác đo khoảng cách của GPS (Khu vực đất trống)
Phép thử Khoảng cách trên thực địa
(m) Tốc độ đo khoảng cách GPS (m/s) Sai số 1 50 55.1/0.2 10.2% 2 100 109.5/0.2 9.5% 3 200 212/0.2 6% 4 400 423.2/0.2 5.8% 5 500 525/0.2 5% 6 700 730.1/0.2 4.3% 7 1000 1035/0.3 3.5%
Nhận xét: Thử nghiệm trong khu vực có nhiều cơng trình xây dựng như trường
học, khu dân cư thì đợ chính xác của GPS kém hơn so với ở khu vực đất trống.
8.1.2. kết quả thí nghiệm hệ thống lái tự động MISSION CONTROL, WAYPONIT.
Hình 8.5 bản đồ thể hiện điểm wayponit đã chấm
8.1.3. Kết quả thử nghiệm chất lượng cảm biến cân bằng
Hình 8.7 Thử nghiệm máy bay ở trạng thái nghiêng bên phải
Hình 8.9 Thử nghiệm máy bay ở trạng thái nghiêng trái
- Nhận xét: Quá trình thử nghiệm ở 5 trạng thái phần mềm xử lý đánh lái chính xác
các góc điều chỉnh trạng thái cân bằng roll, pitch, yaw. - Kết quả:
• Trạng thái cân bằng: gyro giữ ởn định.
• Trạng thái nghiêng trái: gyro đánh cánh lái aliron sang phải. • Trạng thái nghiêng phải: gyro đánh cánh lái aliron sang trái. • Trạng thái ngóc lên: gyro đánh cánh lái elevon hướng xuống. • Trạng thái chúi xuống: gyro đánh cánh lái elevon hướng lên.
8.2. Đánh giá chất lượng UAV ở chế độ bay bằng tay và tự động
8.2.1. Đánh giá chất lượng UAV ở chế độ bay bằng tay
- Với chế độ bằng tay, máy bay cất cánh lên khỏi mặt đất khi chạy trên đường băng dài 15m, máy bay nhanh chóng bay ổn định và cân bằng khi có sự điều khiển của người lái.
- Máy bay hạ cánh xuống mặt đất nhờ sự điều khiển của người lái, máy bay giảm dần đợ cao và tiếp đất an tồn. Sau khi tiếp đất, máy bay dừng lại sau khi chạy được 25m.
- Khi người lái thực hiện các trạng thái bay theo đường thẳng, bay liệng, bay quanh mợt điểm với bán kính nhỏ nhất 10m, máy bay đáp ứng nhanh các điều khiển trên mặt đất của người lái.
- Quỹ đạo bay thực tế khi người lái điều khiển trùng với quỹ đạo máy bay hiển thị trên màn hình máy tính do dữ liệu GPS gửi về.
8.2.2. Đánh giá chất lượng UAV ở chế độ bay tự động
- Trong chế độ bay tự động, máy bay vẫn cần phải cất cánh bằng sự điều khiển của người lái, đề tài hiện đang phát triển và thử nghiệm chế độ cất cánh tự động. Sau khi cất cánh, máy bay nhanh chóng ởn định và cân bằng nhờ bộ điều khiển đặt trên máy bay.
- Máy bay đã hạ cánh tự động và tiếp đất an tồn, trước khi hạ cánh máy bay giảm dần đợ cao với gia số nhỏ, khi bánh xe chạm mặt đất động cơ ngừng hoạt động, máy bay dừng hẳn sau khi chạy được quãng đường 25m.
- Máy bay đáp ứng nhanh và ổn định khi bay ở các chế độ bay thẳng, bay liệng, bay vịng trịn quanh mợt điểm.
- Quỹ đạo bay thực tế gần trùng với quỹ đạo bay lập trình trên màn hình hiển thị của trạm điều khiển mặt đất.
i
8.3. kiểm nghiệm độ ổn định máy bay ở điều kiện thời tiết có gió
8.3.1. thử nghiệm cất cánh lần 1 với sức gió 8km/h
Hình 8.13 Thử nghiệm bay lần 1
- Nhận xét: với điều kiện thời tiết 8km/h thì sức gió nằm ở mức để máy bay đạt
được độ ổn định cao khi không cần bật chế đợ tự đợng cân bằng có trên máy bay.
- Kết quả: thử nghiệm ở tốc đợ gió 8km/h
Tốc đợ ga Đợ ởn định Hiện tượng start Hiện tượng thất tốc 30% Trung bình Xác xuất bị thấp Xuất hiện
60% Cao Không Không
8.3.2. Thử nghiệm lần 2 với sức gió 12-15km
Hình 8.14 Thử nghiệm lần 2
- Nhận xét: với điều kiện thời tiết 12-15km/h thì sức gió nằm ở mức để máy bay
đủ đạt được độ ổn định cần đến sự can sự hỗ trợ của mạch cân bằng đã setup sẵn, bật chế đợ tự đợng cân bằng có trên máy bay. Ở tốc độ thấp khi vào cua đã gặp các trường hợp thất tốc ở tốc độ thấp.
- Kết quả: thử nghiệm ở tốc đợ gió 12-15km/h
Tốc độ ga Độ ổn định Hiện tượng start Hiện tượng thất tốc
30% Thấp Xác suất bị cao Không
60% Trung bình Xác suất bị thấp Khơng
8.4. Khảo sát lực nâng máy bay tại các giá trị góc tấn khác nhau
Thực hiện bay với tốc đợ cố định là 50% ga và thay đởi góc tấn từ 10°,15°, 22°
Góc tấn α = 100
Góc tấn α = 150
Góc tấn α = 220
Nhận xét:
- Tại góc tấn 220 đã xảy ra hiện tượng thất tốc.
- Tại gốc cánh chính, xốy lớn, bất ởn định, lực cản lớn, lực nâng giảm.
- Xoáy lớn tại gốc cánh khi xảy ra thất tốc, vì vậy khi thiết kế chế tạo cần chú ý gia cố phần gốc cánh để đảm bảo kết cấu bền vững.
Đồ thị lực nâng theo góc tấn:
Hình 8.15 Đồ thị lực nâng, lực cản theo góc tấn
- Như vậy góc thất tốc rơi vào khoảng từ 220 -250.
Nhận xét:
Các kết quả về kiểm nghiệm UAV được lắp ráp hoàn chỉnh. Với các kiểm nghiệm về hệ thống định vị GPS, cảm biến mạch cân bằng, bợ thu phát sóng, khảo sát các góc nâng thất tốc và cho bay thử với chế độ tự động và bằng tay. Kết quả đạt được nằm trong giới hạn cho phép và đáp ứng được mục tiêu đặt ra của đề tài.
KẾT LUẬN
Sau một thời gian nghiên cứu với sự cố gắng và nỗ lực của tác giả cùng sự hướng dẫn tận tình của ThS. Ngô Tấn Thống đề tài đã đạt được các mục tiêu đề ra và hoàng
thành đúng thời gian quy định.
Đồ án đạt được những kết quả:
- Từ mợt mơ hình máy bay cánh bằng khảo sát các thông số kỹ thuật chế tạo máy bay và lực tác dụng lên máy bay.
- Mô phỏng hệ thống điều khiển bằng phần mềm INAV.
- Tích hợp các hệ thống điều khiển, cơ khí, điện tử lên mơ hình máy bay cánh bằng đang khảo sát. Mơ hình UAV có tầm hoạt đợng 2-5 km, đợ cao 150 m, tốc đợ 35 km/h, có thể mang tải trọng 2kg, hoạt đợng ởn định trong điều kiện gió từ 0 đến 6.
- Thử nghiệm bay thật cho kết quả: hệ thống điều khiển UAV có đợ ởn định về khí