Uno de los pasos fundamentales en el proceso de diseño de un dron es la selección de los distintos dispositivos. Estos equipos determinarán las capacidades y funcionalidades del vehículo, por ejemplo, una cámara, un láser, un magnetómetro, etc. Pero no podemos ignorar la estructura de comunicaciones entre los distintos dispositivos y el autopiloto, pues una buena elección podrá facilitarnos el trabajo, aumentar la fiabilidad y optimizar los costes. Los campos de aplicación de los drones pueden ser tan amplios como dé nuestra mente de sí. Desde los usos militares hasta los más comerciales y civiles, es común que el dron lleve a bordo algún tipo de payload (carga de pago) para realizar alguna función específica para la cual está destinado.
Diferentes opciones de puertos de comunicación
PWM
Un puerto PWM permite usar una señal digital, por ejemplo una sinusoidal o una cuadrada, que proporciona el microcontrolador para controlar dispositivos como un servomotor. Según el ancho del pulso de la señal PWM, determinado por el “duty cicle”, podemos indicar parámetros como: dirección de giro, velocidad, posición… Este protocolo puede ser muy práctico para aplicaciones como: una compuerta que queremos abrir o cerrar en más o menos medida para soltar una carga, como puede ser semillas para una plantación o para fumigar una zona.
RS232, RS422, RS485
Pasando a puertos más complejos que un PWM, tenemos varias opciones para los drones. Los puertos serie, como son: RS232, RS422 y RS485, cada uno creado como mejora en cantidad de dispositivos permitidos conectados simultáneamente y en velocidad y distancia de transmisión. RS232 solo permite la conexión de 2 dispositivos, RS422 permite conexión unidireccional (en un sólo sentido) de 1 transmisor y hasta 10 receptores, y RS485 una conexión bidireccional semiduplex (en cualquier sentido pero sólo un dispositivo a la vez) si es de 2 hilos, o bidireccional full-duplex (en cualquier sentido y varios pueden transmitir a la vez) si es de 4 hilos con hasta 32 dispositivos.
UART
Un puerto que viene de la mano con el RS232 es el UART, son similares pero no son lo mismo. De hecho, se suele usar una interfaz RS232 junto con el UART para poder generar un mayor voltaje para las cargas de pago. El UART es un circuito electrónico que envía y recibe una secuencia de bits representada en la salida por un voltaje de 3.3V o 5V dependiendo del micro-controlador de nuestro dron. Para comunicaciones a larga distancia no es un método seguro, por eso se convierte a +12V para el valor lógico “0” y -12V para el “1” con un RS232. Una mayor oscilación en el voltaje hace nuestra comunicación más resistente a interferencias.
CAN
Al igual que el UART, nos proporciona la capa de enlace de datos al RS232 (la capa física), una alternativa es usar un bus CAN, que contiene estas dos capas. Al igual que el RS485, el CAN está basado en una estructura de varios nodos maestro/esclavo interconectados. Ambos ofrecen buena resistencia a interferencias, similar velocidad de transmisión y requisitos de cableado. La diferencia principal es la complejidad de la implementación del bus CAN en el micro-controlador, a cambio, la conexión entre la carga de pago y el dron es más fácil y es capaz de manejar fallos y colisiones.
I2C
Otro protocolo muy usado en los drones es el I2C. Sólo necesita dos pines de entrada/salida, lo cual hace que sea barato al ahorrar espacio, y una implementación software bastante simple. En cambio, es más lento y muy susceptible a interferencias, por lo que se suele usar para la conexión de cargas de pago o periféricos al controlador que no necesitan mucha velocidad de transmisión.
¿Cuál es el mejor?
Existen muchas más opciones y cada una con unas ventajas y unos inconvenientes, por eso, a la hora de elegir el protocolo más adecuado para conectar nuestra carga de pago a nuestro dron debemos tener en cuenta factores como:
- Cuántas cargas de pago queremos conectar.
- Uno o más dispositivos maestro.
- Complejidad de cableado y conexiones.
- Distancia y velocidad de transmisión.
- Resistencia a interferencias.
Conexión de dispositivos con el Autopiloto Veronte
El autopiloto está continuamente interactuando con los distintos dispositivos del UAV. Por ejemplo, si es una cámara, el autopiloto decidirá de manera autónoma cuándo tomar una foto, en qué tramo grabar un vídeo, etc. o lo hará de acuerdo a las indicaciones del piloto. Gracias al módulo de automatizaciones es posible configurar estas rutinas y controles de la carga de pago.
No olvidemos destacar que el Autopiloto Veronte incluye todo estos tipos de puertos de comunicación, convirtiéndolo en uno de los sistemas de control de drones más versátiles del mercado. Gracias a ello, se puede comunicar con prácticamente todas las cargas de pago y dispositivos existentes. Siempre aportando facilidad a la hora de configurar gracias a su software de control Veronte Pipe, permitiendo personalizar las comunicaciones sin necesidad de un software a medida.