Τα drones, με τη μοναδική ευελιξία και τις ισχυρές λειτουργίες τους, χρησιμοποιούνται ευρέως σε πολλούς τομείς όπως η φωτογραφία, η τοπογραφία, η προστασία των γεωργικών καλλιεργειών, η επιμελητεία και η διανομή. Στο σύνθετο σύστημα των drones, η πλακέτα κυκλώματος είναι αναμφίβολα ένα από τα πιο κρίσιμα βασικά εξαρτήματα, που συνδέει και συντονίζει διάφορα εξαρτήματα για να εξασφαλίσει τη σταθερή και αποτελεσματική λειτουργία του drone.
Τύποι και χαρακτηριστικά πλακών κυκλωμάτων drone
Υπάρχουν διάφοροι τύποι πλακών κυκλωμάτων drone, ταξινομημένοι ανά υλικό. Οι άκαμπτες πλακέτες κυκλωμάτων είναι κατασκευασμένες από υλικό εποξειδικής ρητίνης ενισχυμένο με ίνες γυαλιού, το οποίο έχει εξαιρετική ηλεκτρική μόνωση και υψηλή μηχανική αντοχή. Μπορούν να αντέξουν τους κραδασμούς και ορισμένες εξωτερικές κρούσεις κατά την πτήση με drone, διασφαλίζοντας σταθερή λειτουργία του κυκλώματος. Χρησιμοποιούνται συνήθως σε μητρικές πλακέτες drone σταθερής πτέρυγας και σε πλακέτες μεταφοράς για ορισμένα ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Οι εύκαμπτες πλακέτες κυκλωμάτων είναι κατασκευασμένες από φιλμ πολυιμιδίου ή πολυεστέρα ως πρώτες ύλες, οι οποίες έχουν υψηλή ευκαμψία και μπορούν να λυγίσουν και να διπλωθούν ελεύθερα. Αυτό το χαρακτηριστικό τα καθιστά σημαντικά πλεονεκτήματα στα drones πολλαπλών ρότορων, καθώς μπορούν να συνδέσουν ευέλικτα τον κινητήρα και το σύστημα ελέγχου πτήσης του drone, να ανταποκριθούν στις περίπλοκες απαιτήσεις καλωδίωσης της συμπαγούς διάταξης χώρου του drone και να μειώσουν το βάρος της ατράκτου, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση πτήσης. Ο συνδυασμός άκαμπτων και εύκαμπτων πλακών κυκλωμάτων συνδυάζει τις δυνάμεις και των δύο. Η άκαμπτη περιοχή είναι εξοπλισμένη με τσιπ πυρήνα που απαιτούν υψηλή σταθερότητα, ενώ το εύκαμπτο τμήμα επιτυγχάνει ευέλικτη σύνδεση και βελτιστοποιημένη διάταξη. Χρησιμοποιείται ευρέως σε drones υψηλών-τερμάτων, ειδικά drones βιομηχανικής ποιότητας που απαιτούν εξαιρετικά υψηλή αξιοπιστία και αξιοποίηση του χώρου.
Ταξινομημένη ανά στρώματα, η δομή ενός πάνελ είναι απλή και-οικονομική και χρησιμοποιείται σε ορισμένα εισαγωγικά ή λειτουργικά βασικά παιχνίδια drones για την επίτευξη απλών λειτουργιών ελέγχου κινητήρα και μετάδοσης σήματος. Και οι δύο πλευρές του διπλού πάνελ έχουν γραμμές χάλκινου φύλλου συνδεδεμένες μέσω μεταλλικών αγωγών, βελτιώνοντας σημαντικά την ευελιξία της καλωδίωσης και ικανοποιώντας τις απαιτήσεις σχεδιασμού κυκλώματος μέσης πολυπλοκότητας. Χρησιμοποιείται συνήθως σε drones κατηγορίας καταναλωτών και αναλαμβάνει εργασίες αλληλεπίδρασης σήματος μεταξύ συστημάτων ελέγχου πτήσης και διαφόρων αισθητήρων. Οι πολυστρωματικές σανίδες αποτελούνται από τρία ή περισσότερα στρώματα αγώγιμων και μονωτικών στρωμάτων που στοιβάζονται εναλλάξ. Με τον συνεχή εμπλουτισμό των λειτουργιών του drone και τη συνεχή βελτίωση των απαιτήσεων απόδοσης, η εφαρμογή πολυστρωματικών πλακών σε drones υψηλών-τερμάτων γίνεται όλο και πιο διαδεδομένη. Για παράδειγμα, στα επαγγελματικά μη επανδρωμένα αεροσκάφη τοπογραφίας, οι πλακέτες πολλαπλών-επιπέδων μπορούν να συνδέσουν στενά μονάδες GPS υψηλής ακρίβειας, σύνθετα τσιπ λήψης και επεξεργασίας εικόνας και επεξεργαστές ελέγχου πτήσης
Σημεία σχεδίασης πλακέτας κυκλώματος drone
Ο σχεδιασμός των κυκλωμάτων drones αντιμετωπίζει πολλές προκλήσεις. Πρώτον, υπάρχει περιορισμός χώρου. Το σώμα του drone έχει περιορισμένο χώρο και η πλακέτα κυκλώματος πρέπει να είναι πολύ ενσωματωμένη σε στενό χώρο. Αυτό απαιτεί από τους σχεδιαστές να σχεδιάζουν με ακρίβεια τη θέση κάθε τσιπ, πυκνωτή και αντίστασης κατά την τοποθέτηση εξαρτημάτων και να μεγιστοποιούν την εξοικονόμηση χώρου μέσω της χρήσης μικροσυσκευασμένων ηλεκτρονικών εξαρτημάτων και μεθόδων συμπαγούς καλωδίωσης. Ταυτόχρονα, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι η διαδρομή μετάδοσης του σήματος μεταξύ κάθε στοιχείου είναι η συντομότερη, μειώνοντας τις παρεμβολές και την εξασθένηση του σήματος.
Δεύτερον, το θέμα της απαγωγής θερμότητας δεν μπορεί να αγνοηθεί. Κατά τη διάρκεια της πτήσης ενός drone, η συνεχής λειτουργία ηλεκτρονικών εξαρτημάτων στην πλακέτα κυκλώματος παράγει μεγάλη ποσότητα θερμότητας, ειδικά σε συνθήκες λειτουργίας υψηλού φορτίου. Εάν η θερμότητα δεν μπορεί να διαλυθεί έγκαιρα, θα επηρεάσει σοβαρά την απόδοση των εξαρτημάτων και θα οδηγήσει ακόμη και σε ζημιά των εξαρτημάτων. Επομένως, όταν σχεδιάζετε μια πλακέτα κυκλώματος, είναι απαραίτητο να σχεδιάζετε εύλογα τη διαδρομή απαγωγής θερμότητας, να χρησιμοποιείτε υλικά με καλή απόδοση απαγωγής θερμότητας, όπως μεταλλικά υποστρώματα και να σχεδιάζετε αποτελεσματικές δομές απαγωγής θερμότητας, όπως προσθήκη ψυκτών, βελτιστοποίηση αεραγωγών κ.λπ., για να διασφαλιστεί ότι η πλακέτα κυκλώματος λειτουργεί σταθερά σε κατάλληλη θερμοκρασία.
Επιπλέον, ο σχεδιασμός αξιοπιστίας είναι ζωτικής σημασίας. Τα drones βρίσκονται συχνά σε πολύπλοκα περιβάλλοντα πτήσης, αντιμετωπίζοντας διάφορους παράγοντες όπως κραδασμούς, κρούσεις, υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες και αλλαγές υγρασίας. Η πλακέτα κυκλώματος πρέπει να έχει εξαιρετικά υψηλή αξιοπιστία για να διασφαλίσει ότι το drone μπορεί να πετάει κανονικά κάτω από διάφορες σκληρές συνθήκες.
Σενάρια εφαρμογής πλακών κυκλωμάτων drone
Στον τομέα της αεροφωτογραφίας, οι πλακέτες κυκλωμάτων drone παίζουν καθοριστικό ρόλο. Με τον ακριβή έλεγχο της ταχύτητας του κινητήρα και της στάσης πτήσης, το drone μπορεί να αιωρείται σταθερά και να κινείται με ευελιξία, ενώ η κάμερα υψηλής ευκρίνειας-τραβάει εικόνες υψηλής-ποιότητας. Η μονάδα επεξεργασίας σήματος εικόνας στην πλακέτα κυκλώματος επεξεργάζεται και μεταδίδει τις εικόνες που τραβήχτηκαν από την κάμερα σε πραγματικό χρόνο, διασφαλίζοντας ότι οι φωτογράφοι μπορούν να αποκτήσουν έγκαιρα καθαρές εικόνες, παρέχοντας μοναδικές προοπτικές για δημιουργία ταινιών και τηλεόρασης, καταγραφή τουριστικού τοπίου κ.λπ.
Τα drones γεωργικής φυτοπροστασίας βασίζονται σε πλακέτες κυκλωμάτων για τον έλεγχο του ακριβούς ψεκασμού φυτοφαρμάκων ή λιπασμάτων. Η πλακέτα κυκλώματος ελέγχου πτήσης προσαρμόζει τον ρυθμό ροής και τη γωνία ψεκασμού του ακροφυσίου με ακρίβεια βάσει της προκαθορισμένης διαδρομής και υψόμετρου, σε συνδυασμό με την ανάδραση της κατάστασης ανάπτυξης του εδάφους και της καλλιέργειας από τους αισθητήρες, για την επίτευξη αποτελεσματικών και ομοιόμορφων λειτουργιών φυτοπροστασίας. Αυτό όχι μόνο βελτιώνει την αποδοτικότητα της γεωργικής παραγωγής αλλά και μειώνει τη σπατάλη φυτοφαρμάκων και λιπασμάτων, προστατεύοντας το οικολογικό περιβάλλον.
Όσον αφορά τη διανομή εφοδιαστικής, η πλακέτα κυκλώματος drone συντονίζει τον σχεδιασμό διαδρομής πτήσης του drone, τις λειτουργίες φόρτωσης και εκφόρτωσης φορτίου. Επικοινωνώντας με επίγειους σταθμούς βάσης, τα drones μπορούν να παραδίδουν με ακρίβεια αγαθά σε καθορισμένες τοποθεσίες, να βελτιώσουν την αποτελεσματικότητα παράδοσης, να μειώσουν την κυκλοφοριακή συμφόρηση και να επιδείξουν σημαντικά πλεονεκτήματα, ειδικά σε απομακρυσμένες περιοχές ή μεταφορά υλικού έκτακτης ανάγκης.