Drone neyden yapılır

Boyut sınıfı motor eksenleri arasındaki çapraz mesafeyle (dingil açıklığı, mm) ve sığan en büyük pervaneyle anılır. X gövdede kollar merkeze simetriktir, yuvarlanma ve yunuslama eylemsizliği yakındır. H gövdede kollar iki yan kirişe bağlanır: gövdede daha çok yer vardır ama eksenler arası eylemsizlik farklıdır, ayar ayrı yapılır. Karbon fiber hafif ve serttir, iletkendir: kabloyu keskin kenardan koru.

Nasıl seçilir: Önce pervaneyi seç, gövde ona göre gelir. Kamera ya da yük taşıyacaksan H veya geniş gövde; akrobasi için gerçek X (true-X) simetrisi.

Drone motorları dış rotorludur (outrunner): sargılar sabit statorda, mıknatıslar dönen çanın içindedir. "2207" 22 mm stator çapı ve 7 mm stator yüksekliği demektir; stator hacmi tork kapasitesinin kaba ölçüsüdür. KV, yüksüz durumda volt başına devirdir (rpm/V): 1950 KV bir motor 6S'te (22,2 V) yüksüz yaklaşık 43 000 rpm döner. Yüksek KV küçük pervane ve düşük gerilim, düşük KV büyük pervane ve yüksek gerilimle eşleşir. Tipik kutup düzeni 12N14P (12 sargı oluğu, 14 mıknatıs).

Nasıl seçilir: Motoru KV'ye göre değil, hedef pervane ve hücre sayısındaki itki tablosuna göre seç: askıda kalma noktasında verim (gf/W) ve tam gazda akım belirleyicidir.

ESC, altı MOSFET'ten oluşan üç fazlı bir köprüdür; rotorun konumunu sargıdaki geri EMK'dan sezerek fazları sırayla anahtarlar. Komut eskiden 1000–2000 µs PWM ile gelirdi; bugün sayısal DShot (DShot300/600) yaygındır: değer 48–2047 arası, CRC ile korunur, kalibrasyon gerekmez. Çift yönlü DShot motor devrini geri yollar; Betaflight ve PX4 bununla devir tabanlı çentik süzgeci (RPM filter) kurar. Yazılımlar: BLHeli_S (8 bit), Bluejay, AM32; BLHeli_32 geliştirmesi 2024'te durdu.

Nasıl seçilir: Sürekli akım değeri, itki tablosundaki tam gaz akımının en az %20 üstünde olmalı. Uzun kollu büyük gövdede tekli ESC'ler, FPV'de 4-in-1.

"5×4,3×3" 5 inç çap, 4,3 inç hatve (bir turda kuramsal ilerleme) ve 3 kanat demektir. İtki yaklaşık ρ·n²·D⁴, güç ρ·n³·D⁵ ile büyür: büyük ve yavaş dönen pervane aynı itkiyi daha az güçle verir (momentum teorisi: disk alanı büyüdükçe ideal güç düşer). Bu yüzden uzun uçuşlu drone'larda büyük pervane, çevik FPV'de küçük ve yüksek hatveli pervane kullanılır. Yarısı saat yönünde (CW), yarısı tersine (CCW) döner; "props out" ya da "props in" yönü yazılımda seçilir.

Nasıl seçilir: Gövdeye sığan en büyük çap çoğu zaman en verimlisidir. Pervane değişince motor akımını itki tablosundan yeniden kontrol et.

Hücre anma gerilimi 3,7 V, dolu 4,2 V (HV hücrede 4,35 V), depolama 3,8 V. "6S 1300 mAh 100C": altı seri hücre (22,2 V), 1,3 Ah kapasite; C oranı × Ah kuramsal sürekli akımdır (100 × 1,3 = 130 A), ama üretici değerleri çoğu zaman şişirilmiştir. Yük altında hücre başına 3,3–3,5 V'un altına inmek ömrü kısaltır; uçuşu yaklaşık %20 kapasite kalınca bitir. Şarj her zaman dengeleyici (balance) şarj cihazıyla ve 1C'yle; şişmiş, delinmiş paket kullanılmaz, ateşe dayanıklı torbada saklanır.

Nasıl seçilir: Kapasiteyi uçuş süresi simülasyonuyla seç: bir noktadan sonra eklenen kapasite kendi kütlesini taşımaya gider. Tepe akımı C × Ah sınırının altında kalmalı.

PDB kalın bakır yollarla bataryayı dört ESC'ye bağlar; çoğu zaman bir akım sensörü (şönt) ve gerilim bölücü taşır. BEC (battery eliminator circuit), batarya gerilimini uçuş kontrolcüsü, alıcı ve kamera için düşüren anahtarlamalı bir buck dönüştürücüdür. Pixhawk sınıfı kartlarda bu iş "güç modülüyle" yapılır: kart beslemesi ve analog ya da I²C (INA226 vb.) gerilim/akım ölçümü. Motor anahtarlaması beslemeye sivri gerilim darbeleri bindirir: ESC girişine düşük ESR'li büyük bir kondansatör (ör. 6S'te 35 V 1000 µF) ve hassas hatlara TVS koruması konur.

Nasıl seçilir: Dijital video sistemleri (DJI, Walksnail) ayrı 9–12 V ister; BEC akımını tüm yüklerin toplamının %50 üstünde seç.

Kalbinde bir STM32 mikrodenetleyici vardır. F4 (STM32F405, Cortex-M4F, 168 MHz) Betaflight için hâlâ yeterlidir; F7 (F722, Cortex-M7, 216 MHz) daha çok UART ve işlem payı verir; H7 (H743, Cortex-M7, 480 MHz, çift duyarlıklı FPU) PX4/ArduPilot'un EKF'si ve çok sensörlü sistemler için tercih edilir (Pixhawk 6C/6X H7 kullanır). Kartta IMU, barometre, çoğu zaman OSD çipi ve SD kart bulunur; GPS, alıcı, telemetri ve ESC UART/DShot ile bağlanır. Yazılım: yarış/FPV için Betaflight, otonom görev için PX4 ya da ArduPilot.

Nasıl seçilir: Otonom görev, GPS ve ROS 2 bağlantısı istiyorsan PX4/ArduPilot destekli bir H7 kart (Pixhawk standardı); yalnız manuel FPV için F4/F7 Betaflight kartı.

MEMS jiroskop üç eksende açısal hızı (°/s), ivmeölçer özgül kuvveti (yerçekimi dahil, m/s²) ölçer. Hız döngüsü doğrudan jiroskopla kapanır ve 1–8 kHz örnekleme ister; bu yüzden IMU SPI ile bağlanır (I²C yavaştır). Jiroskobun sapması (bias) sıcaklıkla değişir ve entegre edilince açı hatasına dönüşür; ivmeölçer uzun vadede yerçekimi yönünü verir ama motor titreşimi ve manevra ivmesiyle bozulur. İkisini birleştiren tamamlayıcı süzgeç ya da EKF bu dersin 4. ünitesidir. MPU6050 öğrenmek içindir; uçuş kartlarında ICM-42688-P, BMI270 gibi düşük gürültülü IMU'lar kullanılır.

Nasıl seçilir: Uçuş kartı seçerken IMU modeline ve titreşim sönümlemesine bak; harici IMU gerekmez. Öğrenmek için laboratuvardaki MPU6050 kiti yeterlidir.

Deniz seviyesine yakın yerlerde basınç her 8–9 metrede yaklaşık 1 hPa düşer; iyi bir barometre (MS5611, DPS310, BMP388) birkaç santimetrelik değişimi çözebilir. Mutlak irtifa değil, kalkış noktasına göre bağıl irtifa kullanılır; hava durumu basıncı gün içinde değiştirir. Pervane rüzgârı ve güneş ışığı ölçümü bozar: sensör ince açık hücreli süngerle örtülür. EKF barometreyi ivmeölçerle birleştirir; alçakta mesafe sensörü (LiDAR) daha doğrudur.

Nasıl seçilir: Uçuş kartındaki barometre yeterlidir; önemli olan örtülmesi ve EKF'de doğru gürültü ayarıdır.

Jiroskop sapma (yaw) açısını yalnız göreli verir; mutlak yön için manyetometre gerekir. Motor ve batarya akımları kendi manyetik alanlarını üretir, bu yüzden pusula çoğu zaman GPS modülünün içinde, direk üstünde, güç kablolarından uzakta durur. Her yeni kurulumda kalibrasyon yapılır (sert ve yumuşak demir düzeltmesi); PX4 ayrıca motor akımına bağlı bozulmayı telafi edebilir. Türkiye'de manyetik sapma (deklinasyon) yaklaşık 5–6° doğudur; PX4 bunu GPS konumundan kendisi hesaplar.

Nasıl seçilir: GPS modülüyle birleşik pusula kullan; uçuş kartındaki dahili pusulayı motorlar yakınsa kapat.

Modern modüller (u-blox M8/M9/M10) GPS, Galileo, GLONASS ve BeiDou'yu birlikte izler ve 5–10 Hz konum verir. Açık gökyüzünde yatay hata tipik olarak 1–3 m'dir ve bu hata beyaz gürültü değildir: yavaşça gezinir. Bu yüzden GPS'le iniş metre düzeyinde sapar; santimetre için RTK (sabit baz istasyonu düzeltmesi) ya da görsel işaretçiyle hassas iniş gerekir. PX4 GPS'i EKF2'de IMU, barometre ve pusulayla birleştirir; uydu sayısı ve HDOP kontrolleri geçmeden konum kiplerine izin vermez.

Nasıl seçilir: Pusulalı bir M10 modülü çoğu görev için yeterli; hassas haritalama veya ped dışı iniş için RTK.

Barometre alçakta yer etkisi ve pervane rüzgârıyla bozulur; aşağı bakan LiDAR (TF-Luna, 8 m) ya da ToF sensörü yerden yüksekliği santimetre doğrulukla ölçer. Optik akış sensörü yer dokusunun görüntüdeki kaymasını ölçer; mesafeyle birlikte yatay hızı verir ve GPS olmayan iç mekânda konum tutmayı sağlar. PX4 EKF2 ikisini de birleştirir (EKF2_RNG_*, EKF2_OF_*). Hassas inişin son metrelerinde mesafe sensörü iniş anını doğru yakalar.

Nasıl seçilir: İç mekân ve alçak uçuşta optik akış + LiDAR; açık alanda iniş için yalnız LiDAR yeterli.

Otonom bir drone'da bile kumanda güvenlik bağıdır: pilot her an Position ya da Land kipine geçebilmeli. Bugün en yaygını açık kaynaklı ExpressLRS (2,4 GHz veya 868/915 MHz) ve CRSF protokolüdür; eski sistemler SBUS (ters çevrilmiş UART, 100 kbaud) ve PPM kullanır. Alıcı bağlantı kalitesini (LQ, RSSI) geri bildirir; bağlantı kesilince uçuş kontrolcüsü failsafe eylemini başlatır (PX4: COM_RC_LOSS_T süresi sonunda Return ya da Land).

Nasıl seçilir: Alıcıyı bağlantı kesilince sinyal göndermeyi kesecek şekilde ayarla; sabit değer göndermesi failsafe'i gizler.

Telemetri, kumandadan ayrı ikinci bir bağdır: yer istasyonu konumu, bataryayı, uyarıları görür; görev yükler, parametre değiştirir. Klasik çözüm SiK yazılımlı 433/868/915 MHz telsiz çiftidir (~57 600 baud, birkaç km). Yakın mesafede ESP32 tabanlı Wi-Fi köprüleri, uzun menzilde LTE ya da ExpressLRS'in MAVLink kipi kullanılır. Frekans ve verici gücü ülkeden ülkeye değişir; Türkiye ve Avrupa'da genellikle 433 ve 868 MHz bantları, ABD'de 915 MHz kullanılır: BTK düzenlemesini kontrol et.

Nasıl seçilir: Otonom görevde telemetri şarttır; bağlantı kaybı için failsafe eylemini görevden önce belirle.

FPV için iki yol vardır: analog 5,8 GHz (düşük gecikme, düşük çözünürlük) ve sayısal sistemler (DJI O3/O4, Walksnail, HDZero; 720p–1080p). VTX verici gücü yasal sınıra tabidir; Avrupa'da ve birçok ülkede 5,8 GHz video için 25 mW EIRP sınırı vardır. Otonom görevde kamera görev bilgisayarına (Raspberry Pi, Jetson) bağlanır; ArUco/AprilTag tespiti, optik akış veya nesne tanıma orada çalışır ve sonuç MAVLink ya da ROS 2 ile uçuş kontrolcüsüne gider. Uçuş kontrolcüsü hiçbir zaman görüntü işlemez: iş bölümü güvenliğin parçasıdır.

Nasıl seçilir: Yalnız görüntü için FPV sistemi; görü tabanlı otonomi için ayrı bir görev bilgisayarı ve küresel enstantaneli (global shutter) kamera.