Este documento describe el diseño de un cuadricóptero autónomo controlado por un microcontrolador. Funciona mediante cuatro motores que controlan la inclinación y rotación del aparato. Se utilizarán sensores de inclinación, orientación y altitud, cuyos datos se usarán en un controlador PID analógico para regular la velocidad de los motores y mantener la posición programada. El microcontrolador PIC16F84 programará la posición deseada.

2. Modelo a construir: Quadrocoptero Diseno mas simple y estable de un helicoptero Originalmente disenado como modelo de radio control. Objetivo: Disenar este modelo para que funcione de manera autonoma mediante movimientos programados en un microcontrolador.

3. Principio de funcionamiento: Las helices montadas en la estructura en forma de cruz proporcionan un empuje ascendente al aparato. Los motores de las helices A y C crean una fuerza contraria a la rotacion de las helices. Para contrarrestarla, los motores D y B giran en sentido contrario, cancelando el momento de giro creado y manteniendo estable el aparato.

4. Como se controla: Para mover el aparato en cualquier direccion, se reduce la velocidad del motor que apunta a la direccion hacia donde se quiere desplazar. Esto hara que la estructura se incline y avance hacia esa direccion. La rotacion sobre su propio eje es igualmente sencilla. Se aprovecha el torque generado por los motores al girar reduciendo la velocidad de algun par de motores, ya sean A y C o B y D, dependiendo del sentido de giro deseado.

5. Problemas a resolver: Para lograr que el aparato sea estable en el aire, es necesario sensar en todo momento sus niveles de inclinacion, orientacion y altitud para que el circuito de control tome acciones correctivas. Como todo el control de la estructura esta basado simplemente en la velocidad de giro de los motores, el circuito de control constara de uno o varios reguladores de velocidad que tomen como entrada los datos de los sensores de nivel, orientacion y altitud.

6. Sensores a utilizar: Inclinacion Orientacion Honeywell HMC1052L Sensor magnetico que entrega una salida de voltaje proporcional a la direccion del campo magnetico terrestre. Altura Motorola MPX4115A Sensor de presion absoluta con compensacion de temperatura para aplicaciones en altimetros y barometros. IDG 300 EVALUATION BOARD Sensor de inclinacion de dos ejes. Produce una salida de voltaje proporcional a la inclinacion en cada eje.

7. Tipo de control y funcionamiento: La velocidad de los motores sera controlada por uno o varios circuitos de control PID analogicos , cuyo set point dependera de los valores programados en un microcontrolador PIC16F84 . El circuito de control mantendra siempre al sensor indicando la magnitud que se programo previamente en el microcontrolador, lo que significa que se podra programar la inclinacion, orientacion y elevacion deseadas en el aparato.

8. Conocimientos necesarios: FISICA GENERAL Estabilizacion y distribucion correcta del peso del aparato. ELECTRONICA ANALOGICA Implementacion de circuitos con amplificadores operacionales y control de velocidad en motores de corriente directa. ELECTRONICA DIGITAL Programacion de microcontroladores. TEORIA DE CONTROL Implementacion y sintonizacion del controlador PID analogico.