Los drones, con su flexibilidad única y potentes funciones, se utilizan ampliamente en muchos campos como la fotografía, la topografía, la protección de cultivos agrícolas, la logística y la distribución. En el complejo sistema de drones, la placa de circuito es sin duda uno de los componentes centrales más críticos, ya que conecta y coordina varios componentes para garantizar el funcionamiento estable y eficiente del drone.
Tipos y características de placas de circuitos para drones.
Existen varios tipos de placas de circuitos para drones, clasificados por material. Las placas de circuito rígido están hechas de material de resina epoxi reforzada con fibra de vidrio, que tiene un excelente aislamiento eléctrico y alta resistencia mecánica. Pueden soportar vibraciones y ciertos impactos externos durante el vuelo del dron, asegurando un funcionamiento estable del circuito. Se utilizan comúnmente en placas base de drones de ala fija y en placas portadoras para algunos componentes electrónicos. Las placas de circuitos flexibles están hechas de películas de poliimida o poliéster como materia prima, que tienen una alta flexibilidad y se pueden doblar y plegar libremente. Esta característica los hace significativamente ventajosos en drones multirotor, ya que pueden conectar de manera flexible el motor del drone y el sistema de control de vuelo, cumplir con los complejos requisitos de cableado del diseño espacial compacto del drone y reducir el peso del fuselaje, mejorando así el rendimiento del vuelo. La combinación de placas de circuitos rígidas y flexibles combina los puntos fuertes de ambos. La zona rígida está equipada con chips centrales que requieren una alta estabilidad, mientras que la parte flexible logra una conexión flexible y un diseño optimizado. Se utiliza ampliamente en drones-de alta gama, especialmente en drones de grado industrial que requieren una confiabilidad y utilización del espacio extremadamente altas.
Clasificada por capas, la estructura de un solo panel es simple y rentable-y se utiliza en algunos drones de juguete de nivel básico-o funcionalmente básicos para lograr funciones simples de control del motor y transmisión de señales. Ambos lados del panel dual tienen líneas de lámina de cobre conectadas a través de vías metalizadas, lo que mejora en gran medida la flexibilidad del cableado y cumple con los requisitos del diseño de circuitos de complejidad media. Se utiliza comúnmente en drones de consumo y realiza tareas de interacción de señales entre los sistemas de control de vuelo y varios sensores. Los tableros multicapa se componen de tres o más capas de capas conductoras y aislantes apiladas alternativamente. Con el enriquecimiento continuo de las funciones de los drones y la mejora continua de los requisitos de rendimiento, la aplicación de placas multicapa en drones de alta-gama se está generalizando cada vez más. Por ejemplo, en los drones topográficos profesionales, las placas multi-capas pueden conectar estrechamente módulos GPS de alta-precisión, chips complejos de adquisición y procesamiento de imágenes y procesadores de control de vuelo de alto-rendimiento para lograr una interacción de alta-velocidad y un procesamiento preciso de datos masivos, lo que garantiza que el dron pueda realizar tareas topográficas con precisión.
Puntos de diseño de la placa de circuito de drones.
El diseño de placas de circuitos para drones enfrenta muchos desafíos. En primer lugar, existe una limitación de espacio. El cuerpo del dron tiene un espacio limitado y la placa de circuito debe estar altamente integrada en un espacio estrecho. Esto requiere que los diseñadores planifiquen con precisión la posición de cada chip, condensador y resistencia al diseñar los componentes, y que maximicen el ahorro de espacio mediante el uso de componentes electrónicos microempaquetados y métodos de cableado compactos. Al mismo tiempo, es necesario garantizar que la ruta de transmisión de la señal entre cada componente sea la más corta, reduciendo la interferencia y la atenuación de la señal.
En segundo lugar, no se puede ignorar la cuestión de la disipación del calor. Durante el vuelo de un dron, el funcionamiento continuo de los componentes electrónicos de la placa de circuito genera una gran cantidad de calor, especialmente en condiciones de funcionamiento de carga elevada. Si el calor no se puede disipar de manera oportuna, afectará gravemente el rendimiento de los componentes e incluso provocará daños en los mismos. Por lo tanto, al diseñar una placa de circuito, es necesario planificar razonablemente la ruta de disipación de calor, utilizar materiales con buen rendimiento de disipación de calor, como sustratos metálicos, y diseñar estructuras de disipación de calor eficientes, como agregar disipadores de calor, optimizar conductos de aire, etc., para garantizar que la placa de circuito funcione de manera estable a una temperatura adecuada.
Además, el diseño de confiabilidad es crucial. Los drones suelen encontrarse en entornos de vuelo complejos, enfrentándose a diversos factores como vibraciones, impactos, temperaturas altas y bajas y cambios de humedad. La placa de circuito debe tener una confiabilidad extremadamente alta para garantizar que el dron pueda volar normalmente en diversas condiciones adversas.
Escenarios de aplicación de placas de circuito de drones.
En el campo de la fotografía aérea, las placas de circuitos de los drones desempeñan un papel crucial. Al controlar con precisión la velocidad del motor y la actitud de vuelo, el dron puede flotar de manera estable y moverse con flexibilidad, y su cámara de alta-definición captura imágenes de alta-calidad. El módulo de procesamiento de señales de imagen en la placa de circuito procesa y transmite las imágenes capturadas por la cámara en tiempo real, asegurando que los fotógrafos puedan obtener imágenes claras de manera oportuna, brindando perspectivas únicas para la creación de cine y televisión, grabación de paisajes turísticos, etc.
Los drones de protección de cultivos agrícolas dependen de placas de circuitos para controlar la pulverización precisa de pesticidas o fertilizantes. La placa de circuito de control de vuelo ajusta el caudal y el ángulo de pulverización de la boquilla con precisión en función de la ruta y la altitud preestablecidas, combinado con la información del terreno y el estado de crecimiento de los cultivos procedente de los sensores, para lograr operaciones de protección de plantas eficientes y uniformes. Esto no sólo mejora la eficiencia de la producción agrícola sino que también reduce el desperdicio de pesticidas y fertilizantes, protegiendo el medio ambiente ecológico.
En términos de distribución logística, la placa de circuito del dron coordina la planificación de la ruta de vuelo y las operaciones de carga y descarga del dron. Al comunicarse con las estaciones base terrestres, los drones pueden entregar mercancías con precisión a ubicaciones designadas, mejorar la eficiencia de la entrega, aliviar la congestión del tráfico y demostrar ventajas significativas, especialmente en áreas remotas o en el transporte de materiales de emergencia.