Σύστημα σχεδιασμού και επικοινωνίας UAV PCB οπτικών ινών Tether

Ο σχεδιασμός PCB σύνδεσης οπτικών ινών για UAV αναφέρεται στην ενσωματωμένη πλακέτα διεπαφής που χρησιμοποιείται όταν ένα σύστημα UAV με σύνδεση περιλαμβάνει οπτική ίνα ως μέρος της σύνδεσης επικοινωνίας του. Στον πρακτικό σχεδιασμό καλωδίου σύνδεσης για drone, η ηλεκτρική ενέργεια συνήθως παρέχεται μέσω χάλκινων αγωγών, ενώ οπτικές ίνες μπορούν να προστεθούν στον ίδιο ιμάντα όταν απαιτείται μεταφορά δεδομένων υψηλού εύρους ζώνης, ασφαλείς επικοινωνίες ή μετάδοση σήματος χαμηλών παρεμβολών. Αυτό καθιστά την πλακέτα μια διεπαφή οπτικής επικοινωνίας μέσα σε ένα ευρύτερο σύστημα καλωδίων σύνδεσης UAV αντί για μια αυτόνομη μονάδα εισόδου ισχύος.

Σε αυτήν τη διαμόρφωση, η πλακέτα βρίσκεται στο όριο μεταξύ του καλωδίου tether και των εσωτερικών ηλεκτρονικών συστημάτων του drone. Μετατρέπει οπτικά σήματα στην οπτική ίνα στην πλευρά του tether και τις διεπαφές ηλεκτρικών δεδομένων στο εσωτερικό του αεροσκάφους, διατηρώντας παράλληλα την ακεραιότητα του σήματος υπό κραδασμούς, κίνηση καλωδίου, διακυμάνσεις τάσης και μηχανική καταπόνηση που σχετίζεται με το καρούλι. Σε συστήματα που χρησιμοποιούν πολυχρηστικό tether, η πλακέτα μπορεί να συνυπάρχει με μια ξεχωριστή ενσωματωμένη μονάδα μετατροπής ισχύος που χειρίζεται την ισχύ υψηλής τάσης που παρέχεται μέσω των αγωγών του καλωδίου.

UAV με PCB οπτικών ινών Tether ως όριο συστήματος

Από άποψη αρχιτεκτονικής συστήματος, ένα UAV με πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος οπτικών ινών λειτουργεί ως το όριο επικοινωνίας μεταξύ της οπτικής διαδρομής από την πλευρά του tether και των ηλεκτρονικών συστημάτων του drone. Αυτός ο ρόλος καθίσταται σημαντικός όταν ένα καλώδιο UAV με σύνδεση tether χρησιμοποιείται όχι μόνο για την παροχή ισχύος αλλά και για τις επικοινωνίες. Από την εξωτερική πλευρά, η πλακέτα διασυνδέεται με ένα καλώδιο που είναι εκτεθειμένο σε κίνηση, κάμψη, φορτίο ανέμου, αλλαγές τάσης και δυναμική μπομπίνας. Από την εσωτερική πλευρά, συνδέεται με επεξεργαστές, διαδρομές βίντεο, συσκευές επικοινωνίας ή ηλεκτρονικά συστήματα αποστολής που απαιτούν σταθερή και προβλέψιμη συμπεριφορά σήματος.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η πλακέτα συχνά υλοποιείται ως αποκλειστική διεπαφή αντί να συγχωνεύεται απευθείας στον κύριο ελεγκτή πτήσης. Ο σύνδεσμος στην πλευρά του tether, η οπτική διαδρομή δρομολόγησης και η μηχανική δομή εισόδου καλωδίου επιβάλλουν απαιτήσεις που διαφέρουν σημαντικά από τα υπόλοιπα ηλεκτρονικά συστήματα του οχήματος. Το ευρύτερο πλαίσιο του συστήματος για αυτήν την κατηγορία υλικού καλύπτεται στο PCB οπτικών ινών drone επισκόπηση αρχιτεκτονικής.

Διαδρομή οπτικού σήματος: Από την οπτική ίνα Tether στα ενσωματωμένα ηλεκτρονικά

Το εισερχόμενο σήμα φτάνει στο UAV μέσω οπτικής ίνας ενσωματωμένης στο καλώδιο tether και τερματίζεται σε έναν σύνδεσμο ή μια προστατευμένη διεπαφή εισόδου οπτικής ίνας. Ανάλογα με την πλατφόρμα, αυτό μπορεί να χρησιμοποιεί έναν τυπικό εμπορικό οπτικό σύνδεσμο ή μια πιο ανθεκτική δομή σχεδιασμένη για σκληρά περιβάλλοντα. Στην πλακέτα, το λαμβανόμενο οπτικό σήμα μετατρέπεται σε ηλεκτρική μορφή μέσω της διαδρομής του δέκτη και στη συνέχεια διοχετεύεται στα ηλεκτρονικά επικοινωνίας ή επεξεργασίας του drone.

Στην αντίθετη κατεύθυνση, τα ενσωματωμένα δεδομένα σειριοποιούνται ή προετοιμάζονται με άλλο τρόπο από τη διαδρομή επικοινωνίας, μετατρέπονται σε διαμορφωμένο φως από το κύκλωμα του πομπού και συνδέονται με την οπτική ίνα στην πλευρά του καλωδίου. Επομένως, η πλακέτα υποστηρίζει αμφίδρομη ροή δεδομένων, ενώ παράλληλα ελέγχει την απώλεια εισαγωγής, την ευαισθησία ανάκλασης και τις παρεμβολές γύρω από την οπτική διεπαφή.

Οι ίδιες αρχές ακεραιότητας σήματος σε επίπεδο πλακέτας που χρησιμοποιούνται σε άλλα σχέδια οπτικών διεπαφών UAV εξακολουθούν να ισχύουν και εδώ, συμπεριλαμβανομένου του ελέγχου σύνθετης αντίστασης, της συνέχειας αναφοράς και της προσεκτικής αποσύνδεσης από την πλευρά του πομποδέκτη. Αυτές οι βασικές αρχές συζητούνται επίσης στο οπτική πλακέτα σύνδεσης δεδομένων κηφήνων .

Σχέση με την αρχιτεκτονική Power Tether

A UAV PCB σχοινιού οπτικών ινών δεν πρέπει να συγχέεται με το κύριο αερομεταφερόμενο στάδιο μετατροπής ισχύος ενός συνδεδεμένου drone. Σε πολλά συστήματα συνδεδεμένων UAV, η ηλεκτρική ενέργεια αποστέλλεται μέσω του καλωδίου μέσω χάλκινων αγωγών, συχνά σε αυξημένη τάση για τη μείωση του βάρους του καλωδίου και των απωλειών μετάδοσης. Το αεροσκάφος χρησιμοποιεί στη συνέχεια μια ειδική μονάδα ισχύος για να μετατρέψει αυτήν την είσοδο σε ράγες χαμηλότερης τάσης κατάλληλες για τα ηλεκτρονικά του αεροσκάφους.

Όταν περιλαμβάνονται και οπτικές ίνες στο tether, ο ρόλος της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB) του tether οπτικών ινών είναι διαφορετικός. Είναι κυρίως υπεύθυνη για λειτουργίες επικοινωνίας, ελέγχου ή μεταφοράς δεδομένων στο οπτικό όριο. Σε ένα tether πολλαπλών χρήσεων, η διαδρομή ηλεκτρικής ισχύος και η διαδρομή οπτικής επικοινωνίας μπορεί να συνυπάρχουν στο ίδιο καλώδιο, αλλά παραμένουν ξεχωριστά υποσυστήματα από την πλευρά του αεροσκάφους. Αυτή η διάκριση είναι σημαντική επειδή η πλακέτα διεπαφής επικοινωνίας και το υλικό μετατροπής ισχύος δεν έχουν τις ίδιες προτεραιότητες σχεδιασμού.

Στα drones μικρής εμβέλειας με σύνδεση, το νήμα μπορεί να είναι κυρίως ένα ηλεκτρικό καλώδιο ή σχοινί καλωδίου βελτιστοποιημένο για παροχή ελαφριάς ισχύος. Σε συστήματα υψηλότερης χωρητικότητας ή πολλαπλών χρήσεων, μπορούν να προστεθούν οπτικές ίνες για την υποστήριξη δεδομένων υψηλού εύρους ζώνης, επικοινωνιών χαμηλών παρεμβολών ή άλλων προηγμένων απαιτήσεων σύνδεσης.

Ενσωμάτωση με συστήματα διαχείρισης Spool και Tether

Πολλά συστήματα UAV με σύνδεση στο δίκτυο χρησιμοποιούν ένα καρούλι, ένα καρούλι ή σχετική δομή χειρισμού καλωδίων για τη διαχείριση της ανάπτυξης και της ανάκτησης. Όπου οι οπτικές ίνες είναι ενσωματωμένες στο καλώδιο, η πλακέτα δεν λειτουργεί μόνο γύρω από μια στατική είσοδο καλωδίου. Πρέπει επίσης να παραμένει αξιόπιστη ενώ το καλώδιο οδηγείται, τεντώνεται, τυλίγεται ή ανακατευθύνεται από το περιβάλλον υλικό.

Σε συστήματα με καρούλι οπτικών ινών ή σχετικό υλικό ανάπτυξης, η πλακέτα μπορεί να βρίσκεται κοντά στο σημείο χειρισμού του καλωδίου, όπου ο έλεγχος κάμψης, η σταθερότητα της δρομολόγησης, η προστασία του συνδέσμου και η μηχανική συγκράτηση είναι όλα κρίσιμα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο αυτή η κατηγορία πλακέτας συχνά συνδέεται φυσικά με ένα PCB καρουλιού οπτικών ινών ή, από την πλευρά της υποστήριξης, ένα PCB δοχείου οπτικών ινών.

Τα συστήματα διαχείρισης tether μπορούν επίσης να επηρεάσουν το περιβάλλον διεπαφής του οχήματος. Αυτά τα συστήματα μπορούν να παρακολουθούν τη δύναμη του καλωδίου, να προσαρμόζουν τη χαλαρότητα και να αντισταθμίζουν την αλλαγή της θέσης του αεροσκάφους ή του σταθμού βάσης. Ακόμα και όταν η πλακέτα PCB του tether οπτικών ινών προορίζεται για επικοινωνίες και όχι για διαχείριση ισχύος, εξακολουθεί να πρέπει να ανέχεται τις μηχανικές επιδράσεις που προκαλούνται από τη συμπεριφορά διαχείρισης καλωδίων κατά τη λειτουργία.

Συνεχής παρακολούθηση της εύρυθμης λειτουργίας σύνδεσης και tether

Σε πιο προηγμένες εφαρμογές, η πλακέτα μπορεί επίσης να παρακολουθεί την κατάσταση της οπτικής σύνδεσης και τη μηχανική κατάσταση της διαδρομής του tether κατά τη λειτουργία. Αυτό βοηθά στην ανίχνευση υποβάθμισης πριν από την πλήρη βλάβη και υποστηρίζει πιο αξιόπιστη συμπεριφορά αποστολής.

Τα δεδομένα παρακολούθησης μπορούν να αποσταλούν στον ελεγκτή πτήσης, στον υπολογιστή αποστολής ή στα ηλεκτρονικά υποστήριξης για προειδοποίηση, αντιμετώπιση σφαλμάτων ή παρακολούθηση συντήρησης. Μια σταδιακή μείωση της οπτικής απόδοσης μπορεί να υποδηλώνει μόλυνση ή αυξανόμενη τάση κάμψης, ενώ μια απότομη αλλαγή μπορεί να ενεργοποιήσει προστατευτικές διαδικασίες. Συμπληρωματικές λειτουργίες υποστήριξης στην πλευρά του εδάφους μπορούν να αντιμετωπιστούν από το κάνιστρο και ηλεκτρονικά επίγειου σταθμού.

Μηχανικός Σχεδιασμός στη Διεπαφή Εισόδου Οπτικών Ινών

Η περιοχή εισόδου καλωδίου και οπτικού συνδέσμου είναι ένα από τα πιο μηχανικά ευαίσθητα μέρη της διεπαφής. Πρέπει να διατηρεί την ευθυγράμμιση και τη σταθερότητα της διαδρομής υπό κραδασμούς, θερμική διαστολή, κίνηση καλωδίου και οποιαδήποτε δυναμική φόρτιση που προκαλείται από το τύλιγμα, τη ρύθμιση χαλάρωσης ή την αλλαγή της τάσης του ιμάντα.

Οι διατάξεις σε επίπεδο διοικητικού συμβουλίου συνήθως περιλαμβάνουν: άκαμπτη στήριξη συνδετήρα, ενισχυμένη στήριξη γύρω από μηχανικά σημεία αγκύρωσης, ανακούφιση τάσης που εμποδίζει τα φορτία του καλωδίου να επενεργούν άμεσα στον οπτικό ακροδέκτη και προσεκτική τοποθέτηση της γεωμετρίας εισόδου του καλωδίου, ώστε η διαδρομή της οπτικής ίνας να παραμένει σταθερή κατά τη λειτουργία. Εάν χρησιμοποιείται σύμμορφη επίστρωση, απαιτείται επιλεκτική κάλυψη για να διατηρούνται οι οπτικές επιφάνειες ζευγαρώματος καθαρές και λειτουργικές.

Η ακτίνα κάμψης της οπτικής ίνας είναι ένας άλλος κρίσιμος περιορισμός. Η διαδρομή εισόδου του καλωδίου πρέπει να παραμένει πάνω από την καθορισμένη ελάχιστη ακτίνα κάμψης της οπτικής ίνας, επομένως η θέση του συνδετήρα της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB), η δομή του οδηγού και τα κοντινά μηχανικά χαρακτηριστικά πρέπει να διατηρούν αυτήν τη γεωμετρία σε όλο το εύρος λειτουργίας του συστήματος.

Υλικό, Περιβαλλοντική Σκλήρυνση και Συναρμολόγηση

Τα συστήματα καλωδίων UAV με δεμένα καλώδια λειτουργούν συχνά σε εξωτερικούς χώρους σε μεταβαλλόμενες συνθήκες που περιλαμβάνουν διακυμάνσεις θερμοκρασίας, υγρασία, σκόνη και μηχανική καταπόνηση. Η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB) στην πλευρά του καλωδίου μπορεί να βρίσκεται κοντά στη ζώνη εισόδου του καλωδίου, όπου ο κίνδυνος μόλυνσης και η φυσική καταπόνηση είναι υψηλότεροι από ό,τι σε πιο προστατευμένα διαμερίσματα ηλεκτρονικών.

Η κατασκευή μπορεί να απαιτεί κατασκευή ελεγχόμενης σύνθετης αντίστασης για το οπτικό τμήμα υψηλής ταχύτητας, ενισχυμένες δομές στήριξης, συναρμολόγηση μικτής τεχνολογίας και επιλεκτική κάλυψη γύρω από τις οπτικές περιοχές και τις περιοχές που είναι κρίσιμες για τους συνδέσμους. Όπου το συνολικό σύστημα διαχωρίζει επίσης τη λογική ελέγχου μέσω της οπτικής διαδρομής, η πλακέτα μπορεί να επικαλύπτεται εννοιολογικά με ένα πλακέτα ελέγχου UAV με καθοδήγηση οπτικής ίνας ανάλογα με τον τρόπο που είναι διατεταγμένες οι λειτουργίες επικοινωνίας και ελέγχου.

Κατασκευάζει η Highleap Electronics Πλακέτες κυκλωμάτων πρόσδεσης UAV για εμπορικές και αμυντικές πλατφόρμες, υποστηρίζοντας δρομολόγηση σήματος ακριβείας, σχεδιασμό ανθεκτικής διεπαφής και απαιτήσεις συναρμολόγησης για συγκεκριμένες εφαρμογές. Για νέα έργα, τα δεδομένα σχεδιασμού και οι απαιτήσεις συστήματος μπορούν να υποβληθούν μέσω του φόρμα αξιολόγησης μηχανικής για έλεγχο κατασκευασιμότητας και προσφορά.

Λάβετε μια προσφορά για πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος Tether