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. 1- 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. 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. 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. 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. 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.
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. 6.1. FPV Sisteminin Çalışması 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. 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]
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
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
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.
KAYNAKÇA [1] http://tr.wikipedia.org/wiki/insansız_hava_aracı [2] Amerika Birleşik Devletleri Hava Kuvvetleri [3] Quadrocopter incorporated into ROS (Robot Operating System) Pierce, Brennand [4] Enerji Enstitüsü [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