Контроль параметрів  системи електрозабезпечення мультикоптерних дронів

Анатолій  Приступа; Євгеній  Ятченко; Анатолій  Ревко; Тетяна  Кулько

doi:10.25140/2411-5363-2025-4(42)-354-364

Автор(и)

Анатолій Приступа Національний університет «Чернігівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0001-9412-2698
Євгеній Ятченко Національний університет «Чернігівська політехніка», Україна https://orcid.org/0009-0000-5900-0572
Анатолій Ревко Національний університет «Чернігівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0001-6818-2961
Тетяна Кулько Національний університет «Чернігівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0003-2734-5300

DOI:

https://doi.org/10.25140/2411-5363-2025-4(42)-354-364

Ключові слова:

безпілотний літальний апарат; система електрозабезпечення; моніторинг параметрів; датчик

Анотація

У роботі розглянуто питання розробки апаратного забезпечення системи контролю параметрів електрозабезпечення мультикоптерних безпілотних літальних апаратів. Проаналізовано підходи до вимірювання струму в силових колах, зокрема порівняно датчики на ефекті Холла та шунтові резистори. Обґрунтовано вибір елементної бази для поканального моніторингу параметрів чотирьох двигунів мультикоптера: датчиків струму ACS758 на ефекті Холла та прецизійних моніторів напруги INA226 з інтерфейсом I²C. Запропоновано модульну архітектуру системи моніторингу на базі одноплатного комп'ютера NVIDIA Jetson Nano з інтеграцією з польотним контролером Pixhawk 6C через протокол MAVLink. Розроблено схему організації шини I²C для підключення вимірювальних модулів. Результати дослідження можуть бути використані при розробці систем діагностики та контролю балансу навантаження безпілотних літальних апаратів.

Посилання

UAV applications for monitoring and management of civil infrastructures. (2025). Infra-structures, 10(5), 106. https://doi.org/10.3390/infrastructures10050106.

Drone wars: Developments in drone swarm technology. (2025, January 21). Defense Se-curity Monitor. https://dsm.forecastinternational.com/2025/01/21/drone-wars-developments-in-drone-swarm-technology.

Zhao, T., Zhang, Y., Wang, M., Feng, W., Cao, S., & Wang, G. (2025). A critical review on the battery system reliability of drone systems. Drones, 9(8), 539. https://doi.org/10.3390/drones9080539.

Alrayes, F. S., Alotaibi, S. S., Alghamdi, K. K., Alqahtani, F., & Hamza, M. A. (2023). A machine learning-based battery management system for state-of-charge prediction and state-of-health estimation for unmanned aerial vehicles. Journal of Energy Storage, 66, 107380. https://doi.org/10.1016/j.est.2023.107380.

Cao, X., & Liu, L. (2025). A multi-timescale method for state of charge estimation for lithium-ion batteries in electric UAVs based on battery model and data-driven fusion. Drones, 9(4), 247. https://doi.org/10.3390/drones9040247.

Kulkarni, C., Hogge, E., & Quach, C. (2018). Remaining flying time prediction imple-menting battery prognostics framework for electric UAV's (Report No. 20180004466). NASA Technical Reports Server. https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20180004466/downloads/20180004466.pdf.

How does a drone battery management system work. (2024). Grepow Blog. https://www.grepow.com/blog/what-is-a-drone-battery-management-system.html.

FPV drones and military use. (2025). Drone Industry Insights. https://droneii.com/military-fpv-drones.

Liang, O. (2025). Using LiPo batteries for FPV drones: Beginner's guide. Oscar Liang Blog. https://oscarliang.com/lipo-battery-guide/

Luo, H., Wang, Y., Feng, Y.-H., Fan, X.-Y., Han, X., & Wang, P.-F. (2022). Lithium-ion batteries under low-temperature environment: Challenges and prospects. Materials, 15(22), 8166. https://doi.org/10.3390/ma15228166.

Li, N., Liu, X., Yu, B., Li, L., Xu, J., & Tan, Q. (2021). Study on the environmental adaptability of lithium-ion battery powered UAV under extreme temperature conditions. Energy, 217, 119374. https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.119481.

Luan, Z., Qin, Y., Hu, B., Zhao, W., & Wang, C. (2023). Estimation of state of charge for hybrid unmanned aerial vehicle Li-ion power battery for considering rapid temperature change. Journal of Energy Storage, 55(Part C), 105718. https://doi.org/10.1016/j.est.2022.106479.

Allegro MicroSystems. (2024). Comparing parameters of shunt-based and hall current sensing (Application Note AN296301). https://www.allegromicro.com/-/media/files/application-notes/an296301_shunt-vs-hall.pdf.

Osmani, K., & Schulz, D. (2024). Comprehensive investigation of unmanned aerial ve-hicles (UAVs): An in-depth analysis of avionics systems. Sensors, 24(10), 3064. https://doi.org/ 10.3390/s24103064.

Koubâa, A., Allouch, A., Alajlan, M., Javed, Y., Belghith, A., & Khalgui, M. (2019). Micro air vehicle link (MAVLink) in a nutshell: A survey. IEEE Access, 7, 87658–87680. https://doi.org/10.1109/ ACCESS.2019.2924410.

Allouch, A., Cheikhrouhou, O., Koubâa, A., Khalgui, M., & Abbes, T. (2019). MAVSec: Securing the MAVLink protocol for Ardupilot/PX4 unmanned aerial systems. In Pro-ceedings of the 2019 15th International Wireless Communications & Mobile Computing Confer-ence (IWCMC) (pp. 621–628). IEEE. https://doi.org/10.1109/IWCMC.2019.8766667.

Fronza, I., Corral, L., & Pastorelli, M. (2017). Monitoring multicopters energy consump-tion. In Proceedings of the ACM Conference on Computer Science in Cars Symposium (CSCS'17). ACM. https://doi.org/10.1145/3131726.3131730.

Texas Instruments. (2015). INA226: High-side or low-side measurement, bi-directional current and power monitor with I2C compatible interface [Datasheet]. https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina226.pdf.

Allegro MicroSystems. (2020). ACS758xCB: Thermally enhanced, fully integrated, hall-effect-based linear current sensor IC with 100 µΩ current conductor [Datasheet]. https://www.allegromicro.com/~/media/Files/Datasheets/ACS758-Datasheet.ashx.

Wang, J., Yuan, Z., Wu, Z., & Gao, C. (2024). Strong electromagnetic interference and protection in UAVs. Electronics, 13(2), 393. https://doi.org/10.3390/electronics13020393.

Texas Instruments. (2019). TCA9548A: Low-voltage 8-channel I2C switch with reset [Datasheet]. https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tca9548a.pdf.

Texas Instruments. (2018). ADS111x: Ultra-small, low-power, I2C-compatible, 860-SPS, 16-bit ADCs with internal reference, oscillator, and programmable comparator [Datasheet]. https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads1115.pdf.