Desenvolvimento de um VeÃculo AÃ©reo NÃ£o-Tripulado - LARA ...

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3.5.8 Sonares Mesmo com um excelente conjunto de sensores inerciais e um receptor de GPS de precisão, a aeronave ainda deve saber a sua distância em relação ao solo para realizar com confiabilidade operações de pouso e decolagem. Esse tipo de medida pode ser realizada através de sensores ópticos (laser rangefinders ou infravermelhos) ou através de sonares. Entre os sensores de baixo custo capazes de realizar esse tipo de medida, os sonares se destacam pois tem o menor custo, preço, e o maior alcance e precisão. Existem vários fabricantes de sonares no mercado, porém, o LARA já contava com alguns módulos da MaxBotix, que foram reaproveitados nesse projeto. Esses módulos, além de serem extremamente pequenos e leves, tem uma resolução de aproximadamente 2,5 cm, e fornecerem saídas analógicas e digitais. Nesse caso, o módulo utilizado foi o MaxBotix LV-MaxSonar-EZ4 (MB1040, Figura 3.14), cujas informações mais importantes estão na Tabela 3.14, retiradas de [33]. Parâmetro Valor Tipo de sensor Sonar Saída Analógica e Digital (Serial, Pulse Width) Faixa de Operação 6 a 254 polegadas (0,15 a 6,45 m) Resolução 1 polegada (2,54 cm) Frequência do sonar 42 kHz Frequência de atualização das medidas 20 Hz Tabela 3.14: Especificações do sonar MaxBotix LV-MaxSonar-EZ4 Figura 3.14: Sonar MaxBotix LV-MaxSonar-EZ4 A fim de aumentar a confiabilidade da medida, dois desses sonares foram utilizados, o que exigiu a instalação de um circuito de sincronismo, mostrado em 3.35. 3.5.9 Temperatura do ar externo Outro sensor importante para aumentar a precisão das medidas do tubo de Pitot e do altímetro é a temperatura do ar externo a aeronave. Essa medida é utilizada para estimar a densidade do ar na atmosfera. 38
Para essa medida, a decisão foi de utilizar o tradicional National Semiconductor LM35 [34]. Ele fornece uma precisão de 1 grau, e opera de 0 a 50 o C com uma alimentação de 5 V. Ele também já vem calibrado da fabrica. Além das especificações serem apropriadas para o projeto, esse sensor pode ser facilmente adquirido no mercado de Brasília. 3.5.10 Câmera Um outro instrumento importante para o voo é uma câmera de vídeo, a fim de registrar em primeira mão o voo do ponto de vista da aeronave. Além da possibilidade de gerar vídeos impressionantes para demonstrações, a informação visual pode ser utilizada para aferir a estimativa de atitude e posição da aeronave. O mais interessante seria utilizar uma câmera capaz de ser conectada ao sistema embarcado, para eventualmente adicionar a informação visual ao estimador de estados. Porém, essa possibilidade foi descartada devido a limitações na placa de expansão utilizada (Gumstix Pinto-TH) e alguns problemas de software. Assim, a fim de permitir a análise do voo offline e para gerar vídeos de demonstração, uma pequena câmera foi adquirida. O principal critério para escolha dessa câmera foi o peso e o custo, além da operação de forma independente de qualquer outro sistema da aeronave. A câmera escolhida foi a câmera conhecida como 808 #16, fabricada por um fornecedor sem nome na China. Essas câmeras são famosas na comunidade de entusiastas de veículos aéreos não-tripulados pelo baixo custo e excelentes resultados. 3.5.11 Link de comunicação Atendendo os requisitos do projeto, um módulo de comunicação sem fio foi adicionado ao projeto para permitir operação no solo e obtenção de dados de telemetria durante o voo. A forma mais simples de se realizar um link de comunicação é utilizar um par de módulos fabricados para operarem em conjunto, e preferencialmente de forma serial. Os módulos mais facilmente encontrados no mercado são os que utilizam o protocolo ZigBee. Dessa forma, uma pesquisa foi feita para encontrar os módulos com o maior alcance - principal limitação desse sistema de comunicação. A escolha mais interessante foi utilizar um módulo XBee-PRO, fabricado pela Digi (Figura 3.15). Esses módulos são da família de Drop-in Networking Solutions, que facilita ao máximo a configuração e o funcionamento desses módulos. O modelo específico escolhido foi o XBP09- DPWIT-156, cuja especificações estão na Tabela 3.15, retiradas de [35]. 39
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