Annons
Bild: 
Johan Jarnestad

Tekniksprången som fick drönaren att flyga

Publicerad:

2015-04-08

Små, lättmanövrerade drönare med flera uppåtriktade propellrar som har en fast bladvinkel är ingen ny uppfinning. Men den var länge omöjlig att förverkliga. För att hålla en så pass lätt och labil flygfarkost upprätt krävs elmotorer som klarar blixtsnabba och exakta förändringar av varvtalet, och en elektronik som känner av drönarens vinkel mot jorden. Vikten och priset har under lång tid varit starkt begränsande. Men nu fylls luften av surrande så kallade multikoptrar.

Här är tekniksprången som gjort det möjligt.


Bild: 
Johan Jarnestad

1 Den borstlösa elmotorn

Genom att låta magneterna rotera runt spolen går det att få ut betydligt mer kraft i relation till vikten än i en traditionell elmotor, där spolen roterar runt magneterna. Det beror dels på att det då inte behövs några borstar för strömöverföring till rotorn (som orsakar friktion), dels på att magneten är gjord av det lätta materialet neodym. Den borstlösa elmotorn slog igenom i mitten av 1980-talet, då tillverkningen av neodym-magneter blivit industriell.


Bild: 
Johan Jarnestad

2 Rörelsesensorn

Mikroelektromekaniska sensorer som mäter vinkeln mot jordens gravitation och reagerar på acceleration och rotation ger signaler till flygdatorn så att plattformen kan hållas upprätt.

För tio år sedan kostade de cirka 5 000 kronor – i dag är priset en hundralapp, tack vare massproduktionen som kom med den smarta telefonens intåg.

 


Bild: 
Johan Jarnestad

3 Flygdatorn

En mikroprocessor tolkar signalerna från rörelsesensorn och GPS-mottagaren och skapar motrörelser för att balansera multirotorn genom att ändra varvtalet på en eller flera motorer. Datamängden som behandlas är enorm, och beräkningarna måste ske blixtsnabbt, annars hamnar multirotorn i självsvängning och kan krascha. Mikroprocessorn blev tillräckligt lätt, kraftfull och billig för uppgiften i början av 2000-talet.

 


Bild: 
Johan Jarnestad

4 GPS-mottagaren

Pentagon startade sitt GPS-program i början av 1970-talet. De första kommersiella mottagarna började säljas 1981 och vägde 25 kilo, och kostade nästan en miljon kronor. Dagens mikromottagare kostar cirka 200 kronor och väger några tiotals gram – inklusive antenn. Flygdatorn använder GPS-signalen för att hålla multirotorn stilla trots blåst och turbulens, och för att flyga förprogrammerade rutter.

 


Bild: 
Johan Jarnestad

5 Litiumjonbatteriet

År 1991 hade forskarna lyckats tämja det ytterst reaktiva ämnet litium så pass att företaget Sony skulle våga lansera världens första återuppladdningsbara litiumjonbatteri för massproduktion. Batteriet kan lagra ungefär dubbelt så mycket elenergi per viktenhet som de nickelbaserade ackumulatorerna, som dominerade marknaden på den tiden.

Du har just läst en artikel från tidskriften Forskning & Framsteg. Prenumerera här.

Kommentera:

Dela artikeln:

TIDNINGEN FÖR DIG SOM ÄR NYFIKEN PÅ ALLVAR
10 nummer 779 kr
2 nummer 99 kr
Du vet väl att du kan läsa Forskning & Framsteg i din läsplatta? Ladda ned appen från App Store eller Google Play. (Läsplatteutgåvan ingår i alla prenumerationer.)

Lägg till kommentar