Komponen & Cara Kerja Drone Yang Perlu Diketahui
Drone adalah pesawat tanpa awak atau pesawat nir awak. Secara spesifik drone merupakan UAV (Unmanned Aerial Vehicle) atau kendaraan udara tanpa pilot.
Awalnya drone diciptakan untuk pengintaian. Kemudian untuk meningkatkan kualitas hidup manusia drone dikembangkan sesuai kebutuhan penggunaannya. Misalnya untuk penelitian. Cara kerja drone juga turut berkembang sesuai teknologi terbaru.
Mengetahui Cara Kerja Drone
Prinsip-prinsip aerial, turbulensi, elektrisitas, serta pengendali jarak jauh sangat penting dalam pembuatan, penggunaan, dan pengembangan drone saat ini.
Cara kerja drone tergantung pada jenis, model, dan tujuan pembuatan drone tersebut. Saat ini ada beberapa jenis dan model drone di dunia. Mulai dari tipe fixed wing drone hingga multicopter.
Dengan perbedaan tersebut, model drone yang didesain bisa berbeda dengan cara kerja yang mungkin saja sama, atau sebaliknya cara kerja yang berbeda meski memiliki desain yang sama.
Untuk mendukung prinsip kerja drone dan cara kerja drone, masing-masing model drone memiliki komponen utama dan komponen pendukung. Contohnya, drone untuk pertanian mungkin akan memiliki komponen utama yang sama, namun komponen pendukungnya berbeda dengan drone bawah air.
Ketika pilot atau sistem otonom memberi perintah pada drone, pengontrol penerbangan mengirimkan sinyal ke motor untuk memutar baling-baling. Kecepatan dan arah motor serta baling-baling diatur untuk mencapai gerakan yang diinginkan.
Sensor tersebut memberikan data ke pengontrol penerbangan, yang menggunakannya untuk menstabilkan drone di udara dan menyesuaikan pergerakannya.
Drone dapat dikendalikan secara manual menggunakan remote kontrol atau diprogram untuk terbang secara mandiri. Drone otonom menggunakan sensor dan instruksi yang telah diprogram untuk terbang ke lokasi tertentu, melakukan tugas seperti mengambil foto atau mengantarkan paket, dan kembali ke titik awalnya.
Gaya Yang Mempengaruhi Cara Kerja Drone
Saat drone bergerak di udara, berbagai gaya bekerja padanya. Gaya resultan akan menentukan pergerakannya. Ada kekuatan besar yang bertindak terhadap drone.
Gaya Berat
Karena massa drone, gaya massa benda selalu bekerja searah gravitasi. Semakin besar bobot drone, semakin besar pula tenaga yang dibutuhkan untuk mengangkat dan menggerakkan drone. Berat drone = massa drone × percepatan gravitasi.
Gaya Angkat
Gaya vertikal yang bekerja pada drone disebut gaya angkat, yang disebabkan oleh perbedaan tekanan di seluruh drone (dalam arah vertikal). Oleh karena itu, kecepatan, ukuran, dan bentuk bilah baling-baling menentukan besarnya gaya angkat. Untuk menciptakan gaya ini, keempat baling-baling dijalankan dengan kecepatan tinggi untuk mengangkat drone.
Gaya Dorongan
Gaya yang bekerja pada drone dalam arah geraknya disebut gaya dorong. Selama melayang, gaya dorongnya murni vertikal. Jika gaya dorongnya miring maka drone akan miring ke depan atau ke belakang.
Gaya ini penting untuk menggerakkan drone ke arah yang diinginkan dengan kecepatan yang sama. Untuk mendapatkan gerak yang diinginkan, dua baling-baling telah diberi kecepatan tinggi
Gaya Menyeret
Gaya yang bekerja pada drone dalam arah gerak yang berlawanan akibat hambatan udara disebut gaya hambat. Hal ini bisa saja disebabkan oleh perbedaan tekanan dan viskositas udara. Untuk mengurangi hambatan, dipilih bentuk drone yang aerodinamis.
Baca juga: Membuat Drone Sendiri Dari Barang Bekas
Dinamika Fluida Aerodinamika
Dinamika fluida memainkan peran penting dalam menentukan gaya yang bekerja pada tubuh drone. Bentuk, ukuran, dan kecepatan baling-baling dan drone tergantung pada aerodinamika baling-baling atau baling-baling tersebut.
Pemodelan Computational Fluid Dynamics (CFD) membantu dinamika aliran udara di atas drone. Sementara Pemodelan CFD mesin turbo) sangat penting untuk menentukan jumlah daya dorong yang dihasilkan oleh baling-baling.
Komponen-Komponen Dalam Drone
 |
| Konfigurasi kerangka/frame drone berikut posisi motor dan baling-baling (sumber: mbengkelyuk) |
Dalam teknologi drone, kerangka atau frame atau bisa juga diistilahkan dengan rig adalah komponen utamanya. Khususnya quadcopter (drone 4-motor) punya desain seperti huruf "X" dan "+" pada ujung kerangka, yang akan menentukan kemana arah muka pengendalinya atau flight controller menghadap.
Ukuran drone sendiri harus menyesuaikan panjang diagonal kerangkanya. Itu sebabnya drone quadcopter lebih kecil ukurannya dibandingkan drone octacopter, karena desain kerangka quadcopter umumnya 450mm, 330mm, 250mm dan lebih kecil lagi sementara octacore panjang diagonal kerangkanya 550mm atau lebih.
Selain komponen utama, dalam drone quadcopter juga terdapat komponen-komponen pendukung. Berikut adalah komponen-komponen dalam drone.
Motor dan Baling-Baling
Agar drone bisa terbang maka komponen berikutnya yang paling dibutuhkan adalah motor dan baling-baling. Pada drone quadcopter terdapat 2 motor yang menggerakan baling-baling searah jarum jam sementara 2 motor lainnya menggerakan baling-baling berlawanan arah jarum jam.
Hal ini sesuai dengan hukum torsi pada ilmu fisika, dimana motor yang menggerakkan baling-baling searah jarum jam akan menghilangkan torsi yang ditimbulkan oleh pergerakan baling-baling yang berlawanan arah jam.
Demikian pula sebaliknya torsi yang ditimbulkan oleh pergerakan baling-baling searah jarum jam akan dihilangkan oleh pergerakan baling-baling yang berlawan arah jarum jam.
Pengendali Utama (Flight Controller)
Pengendali utama atau flight controller ini berbentuk seperti komputer mini yang dipasang pada drone. Pengendali ini berfungsi untuk mengumpulkan informasi arah, kecepatan, ketinggian, kemiringan dan sebagainya sehingga drone tetap pada kondisi stabil.
Semakin banyak sensor yang ditanam, semakin banyak informasi yang bisa diolah. Misalnya Accelerometer, Magnetometer, Gyroscope, Barometer, dan GPS.
Pengendali Kecepatan Elektronik
Pengendali kecepatan elektronik atau sering disingkat ESC (Electronic Speed Controller) berfungsi untuk menerjemahkan perintah dari Flight Controller, sehingga ketika pengendali utama memerintahkan agar 2 motor menggerakkan baling-baling lebih cepat dari yang lainnya maka ESC akan menerjemahkannya kemudian mengubah daya listrik.
Baterai
Baterai merupakan komponen penting, khususnya agar drone dapat terbang dan juga sebagai daya pada radio controller. Bila sebuah drone membutuhkan daya yang besar karena motor-motornya yang berdaya besar atau karena berat total drone besar, tentu saja diperlukan baterai dengan daya yang besar pula.
Radio Controller, Transmitter, Receiver
Untuk mengendalikan drone maka dibutuhkan sebuah pengendali jarak jauh menggunakan frekuensi radio (Radio Controller). Pengendali ini membutuhkan alat pemancar (transmitter) serta penerima (receiver). Pemancar selalu berada di tangan kita, sementara penerima terletak pada drone yang terhubung langsung dengan flight controller.
Prinsip Kerja Drone
Komponen dalam drone sangat mempengaruhi fungsi dan cara kerja drone itu sendiri. Dengan kata lain semua prinsip dan cara kerja drone bisa berjalan bila seluruh komponen tersebut ada dan berfungsi.
Secara ringkas, prinsip kerja drone adalah mengubah energi mekanik menjadi energi gerak.
Konfigurasi komponen berikut prinsip kerja serta cara kerja drone terlihat pada gambar berikut ini:
 |
| Urutan Cara Kerja Drone Berikut Komponen Untuk Menerbangkan Drone (sumber :mbengkelyuk) |
Prinsip dan cara kerja drone sangat tergantung pada rotor yang terpasang di bodinya serta interaksinya dengan aliran udara dan tekanan udara. Rotor akan membuat dorongan untuk menerbangkannya.
Sebuah quadcopter memiliki empat baling-baling di empat sudut bingkai. Untuk setiap baling-baling, kecepatan dan arah putaran dikontrol secara independen untuk keseimbangan dan pergerakan drone.
Dalam quadrotor tradisional, keempat rotor ditempatkan pada jarak yang sama satu sama lain. Untuk menjaga keseimbangan sistem, sepasang rotor berputar searah jarum jam dan pasangan lainnya berputar berlawanan arah jarum jam.
Untuk bergerak ke atas (hover), semua rotor harus bekerja dengan kecepatan tinggi. Dengan mengubah kecepatan rotor, drone dapat digerakkan maju, mundur, dan menyamping.
Dinamika Fluida memainkan peran penting dalam desain dan pengembangan pesawat terbang dan drone. Diperlukan gaya ke atas dalam jumlah yang cukup untuk mengangkat kendaraan melawan gravitasi yang disebut Lift. Sementara gaya yang diciptakan untuk menggerakkan kendaraan atau benda disebut gaya dorong. Gaya-gaya ini dapat dipelajari dengan menggunakan hukum kinematik aliran fluida.
Ketika udara mengalir di atas aerofoil dan tekanan, gaya kental dan gaya hambat bekerja pada profil. Gaya berbanding lurus dengan kecepatan udara masuk.
Tekanan fluida yang tinggi di bagian bawah dan tekanan rendah di bagian atas baling-baling menyebabkan adanya gaya ke atas yang disebut gaya angkat. Gaya ini bertanggung jawab untuk mengangkat beban pesawat terbang atau drone. Besarnya gaya angkat tergantung pada sudut kemiringan aerofoil atau propeller.
Jenis Jenis Gerakan Drone
Pergerakan drone diklasifikasikan menjadi empat jenis berdasarkan hubungan gerak antara empat propeler.
- Throttle. Jika keempat baling-baling berjalan dengan kecepatan normal, maka drone akan bergerak ke bawah. Jika keempat baling-baling berjalan dengan kecepatan lebih tinggi, maka drone akan bergerak ke atas. Ini disebut melayangnya drone.
- Pitch. Pergerakan drone pada sumbu lateral (maju atau mundur) disebut gerakan pitching. Jika dua baling-baling belakang berjalan dengan kecepatan tinggi, maka drone akan bergerak maju. Jika dua baling-baling depan melaju dengan kecepatan tinggi, maka drone akan bergerak ke arah belakang.
- Roll. Pergerakan drone terhadap sumbu memanjang disebut gerak rolling. Jika dua baling-baling kanan melaju dengan kecepatan tinggi, maka drone akan bergerak ke arah kiri. Jika dua baling-baling kiri melaju dengan kecepatan tinggi, maka drone akan bergerak ke arah kanan.
- Yaw. perputaran kepala drone terhadap sumbu vertikal (kiri atau kanan) disebut gerakan Menguap. Jika dua baling-baling diagonal kanan melaju dengan kecepatan tinggi, maka drone akan berputar berlawanan arah jarum jam. Jika dua baling-baling diagonal kiri melaju dengan kecepatan tinggi, maka drone akan berputar searah jarum jam.
Video cara kerja baling-baling drone kalau disimulasikan lewat komputer seperti berikut ini:
Baca juga: Cara Menerbangkan Drone Bagi Pemula.
Nah, itulah Cara Kerja Drone yang perlu sobat ketahui. Selamat mencoba.
Teknoplug.com
Suka Teknologi
