DISEÑO, ENSAMBLADO Y APLICACIONES PARA EL ESTUDIO CLIMATICO AMBIENTAL DE UN DRONE CON SENSORES DE CONTROL

DISEÑO, ENSAMBLADO Y APLICACIONES PARA EL ESTUDIO CLIMATICO AMBIENTAL DE UN DRONE CON SENSORES DE CONTROL

Resumen

Un vehículo aéreo no tripulado (VANT), UAV (Unmanned Aerial Vehicle) o comúnmente drone nota es una aeronave que vuela sin tripulación. Un VANT es un vehículo sin tripulación reutilizable, capaz de mantener de manera autónoma un nivel de vuelo controlado y sostenido, y propulsado por un motor de explosión, eléctrico, o de reacción.

El diseño de los VANT tiene una amplia variedad de formas, tamaños, configuraciones y características. Históricamente surgen como aviones pilotados remotamente (en español: drones), aumentando a diario el empleo del control autónomo de los VANT.

Existen dos variantes: los controlados desde una ubicación remota, y aquellos de vuelo autónomo a partir de planes de vuelo pre programados a través de automatización dinámica.

Introducción

El sector del parque industrial en la ciudad de Arequipa, no tiene un control adecuado en la eliminación de algunos de sus residuos gaseosos medioambientales, por lo cual genera una contaminación al aire en ciertos puntos de la región. Por lo tanto se quiere implementar un sistema de sensores en un drone, que sea eficiente en el control de las emanaciones gaseosas en ciertos puntos específicos de la ciudad.

Cuerpo

Los primeros intentos serios de crear VANT o UAV, denominación extendida en el campo militar, tal y como hoy los conocemos, comienzan durante el desarrollo de la I Guerra Mundial, entre los años 1914 y 1918.

El pionero en aviación francés Etienne Oehmichen comprobó que era posible la construcción del cuadricoptero 1 con la fabricación del Oehmichen No.2 en 1922. Dicha aeronave es el primer antecedente histórico de un cuadricóptero práctico. En la actualidad, los cuadricópteros son comúnmente diseñados para ser vehículos aéreos no tripulados; por lo tanto, son de menor tamaño y pueden ser conducidos en interiores y exteriores. Los avances en tecnologías de semiconductores y MEMs3 han hecho posible el desarrollo de pequeñas IMUs4 , ´útiles para estimar la orientación del vehículo aéreo en el espacio tridimensional. Dichas IMUs ya son incorporadas en las tarjetas de circuito impreso de los controladores a bordo de los vehículos.

El laboratorio de General Robotics, Automation, Sensing and Perception (GRASP) de la universidad de Pensilvania, donde se estudia los quadcopters que son capaces de realizar tareas cooperativas. Respecto al objetivo planteado en este trabajo, disponer de esta capacidad optimizaría el tiempo que necesitarían los quadcopters para realizar la vigilancia de un área delimitada. Otras universidad como ETH en Zürich, desarrollan algoritmos de control capaces de realizar maniobras complicadas de vuelo, como evasión de obstáculos en espacios reducidos o maniobras acrobáticas.

SECUENCIA DEL DISEÑO Y ENSAMBLADO

• Se procedió a disponer de todos los sensores y módulo WI – Fi en la placa agujerad, sujetándolo con la soldadura de estaño
• una vez dispuestas y soldados todos los componentes se procedió a programar el PIC por medio del lenguaje de programación C ++ y LUA.
• instalados todos los componentes en la placa agujerada se procedió a conectar todo la placa en la batería del drone.

Materiales, equipos e instrumentación

Materiales:

• un drone, en este caso se utilizó el modelo: CX – 35  marca Cheerson.
• un micro controlador PIC modelo PIC16F88
• sensor de humedad y temperatura modelo: DHT11        
• sensor de CO (monóxido de carbono) modelo MQ7
• un barómetro modelo BMP180
• una placa agujerada de 5 cm x 5 cm
• módulo WI - FI, modelo ESP – 8266
• un teléfono celular con sistema operativo Android
• resistencias de  15 kὨ
• condensadores de 10 μF
• reguladores de voltaje modelo: 7805 y LM 1117

Equipos:

• Equipo de soldadura de estaño sin plomo (soldering).
• Un voltímetro.
• Destornilladores de precisión y multipuntas.

Aplicación experimental

Pruebas experimentales del equipo y programación

Se realizó las pruebas en el área de ingenierías U.N.S.A

Se tomaron 4 puntos en la ciudad de Arequipa para la realización de las muestras:

Modelización y representación de resultados

...