I nte rn a t io na l J o urna l o f   Rec o nfig ura ble a nd   E m bedd e d Sy s t em s   ( I J RE S)   Vo l.   9 ,   No .   3 No v em b er   2 0 2 0 ,   p p .   20 1 ~ 21 2   I SS N : 2 0 8 9 - 4 8 6 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ij r es . v 9 .i 3 . p p 20 1 - 21 2          201       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij r es.ia esco r e. co m   Q ua dco pter   ba se emerg ency   m ed ikit  deliv ery s y st e for    hill statio ns         C.   R.   B a la m urug a n 1 , S .   M .   Rev a t hy 2 P .   Vij a y a k um a r 3   1,   3 De p a rt m e n o E EE ,   Ka rp a g a m   Co ll e g e   o E n g i n e e rin g ,   In d ia   2 De p a rt m e n o ECE ,   Un i v e rsity   Co ll e g e   o f   En g i n e e rin g ,   In d ia       Art icl e   I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   12 ,   2 0 1 9   R ev is ed   J an   1 2 ,   2 0 20   Acc ep ted   Mar   1 9 ,   2 0 20       No w - a - d a y UA V’s   a re   m o re   c o m m o n   fo se a rc h ,   re sc u e   a n d   su rv e il lan c e .     A q u a d   c o p ter UAV   sy ste m   is p ro p o se d   t o   b e   u se d   fo a e rial  tran sp o rtatio n   o f   m e d ic i n e .   Qu a d c o p ter  h a a   d riv e   c h a ss is  h a v in g   a   p ro p e ll e r,   E S C,   m o to r ,   fra m e a n d   b a tt e ry .   Qu a d c o p ter  is  su p p o rted   wi th   G P S   to   k n o w   th e   e x a c p o siti o n .   T o   k n o t h e   e x a c lo c a ti o n   a n d   d e li v e rin g   m e d ici n e   t o   a c c id e n t   a re a ,   a n   a u d i o   a n d   v i d e o   s y ste m   is  u se d .   T h e   q u a d   fra m e   b u il t   fro m   q u a li t y   m a teria ls,  wh ich   a re   re in fo rc e d   a n d   m u c h   stro n g e r ,   th is  re d u c e a rm   b re a k a g e .   se t   o f   two   p las ti c   p r o p e ll e rs,  o n e   n o rm a a n d   o n e   p u sh e r   (re v e rse to   ro tate   a n d   li ft   u p   t h e   q u a d c o p ter.   Th e   b r u sh les o u t - r u n n e r   will   p ro v id e   m o re   p o we wit h   i ts  h ig h   e fficie n c y ,   l o n g   r u n   ti m e s.  Th e   E S C   in c lu d e p ro g ra m m a b le  m o to b r a k in g ,   so ft   sta rt  fo r   h e li c o p ters   a n d   p lan e s,   ti m in g ,   th r o tt le  i n p u ra n g e   a n d   l o w - v o lt a g e   c u t o ff.   L it h i u m - P o ly m e (Li - P o )   b a tt e ry   fo v e ry   li g h we ig h t,   sm a ll   siz e   a n d   d u ra b il it y   with o u l o sin g   c h a rg in g   c a p a c it y .   T h e   wh o le  q u a d c o p ter  p r o c e ss   c a n   b e   m o n it o re d   a n d   c o n tro ll e d   b y   a   re m o te  c o n tr o s y ste m ,   q u a d c o p ter  will   c a p tu re   t h e   li v e   v i d e o   a n d   c u rre n sta tu c a n   b e   se e n   v i su a li z e d   a n d   p r o v i d e in fo rm a ti o n   a b o u a ll   th e   o t h e e x a c c o n d it i o n   in   re a ti m e .   K ey w o r d s :   Ar d u in o     GPS    PW   Qu ad co p ter   W ir eles s   ca m er a   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   C .   R .   B ala m u r u g an ,     Dep ar tm en t o f   E E E ,   Kar p ag am   C o lleg o f   E n g in ee r in g ,   My ler ip alay am   Villag e,   Oth ak k al  Ma n d ap am   Po s t,  C o im b ato r -   6 4 1 0 3 2 ,   T am iln ad u ,   I n d i a .   E m ail: h o d . ee e@ k ce . ac . in       1.   I NT RO D UCT I O N   T h is   in v esti g atio n   is   in   t h e   f ield s   o f   E m b ed d ed   Sy s te m .   E m b ed d e d   Sy s tem   is   d ef in ed   as    th co m b in atio n   o f   Har d war e   an d   So f twar e,   to   p e r f o r m   p ar ticu lar   task   in   d ed icat ed   m an n er .   T h m ajo r   ar ea   o f     th is   p ap er   is   [ 1 r o b o tics .   T h im p lem e n tatio n   o f   th is   p ap er   is   to   tr an s p o r t h Me d icin to   th ac cid en tal  ar ea   as  s o o n   as   p o s s ib le.   I n   p r esen d a y s   th tr a n s p o r tatio n   o f   m e d icin b y   r o ad   is   v er y   d if f icu lt   due   to   th e   v eh icles  g et  s tu ck   i n   tr af f ic,   wh ile  a n   ac cid en o c cu r s   an d   th is   p r o h ib its   th d eli v er y   o f   em er g en cy   m ed icin to   th in j u r ed   p er s o n .   Fo r   th is   tr an s p o r tatio n   a n   U A is   em p lo y ed .   I n   UAV,   th co n tr o llin g   a n d   o p er atio n   o f   q u ad co p ter   is   u s u ally   d o n b y   u s in g   R F [ R ad io   Fre q u en cy ]   ci r cu its .   T h is   cir cu its   ar wid ely   u s ed   f o r   co n tr o an d   wo r k in g   ap p li ca tio n s   an d   ar also   r eliab le  o v er   r an g e.   T h R cir cu it  co n s is o f   tr a n s m itter   an d   r ec eiv er   w h ich   ar d e p en d en o f   ea ch   o th er .   All  th c o n tr o s ig n al  an d   c o m m an d s   ar s en v ia  wir eless   m ed iu m   in   b etwe en   tr a n s m itter   an d   r ec eiv er .   “Ne ce s s ities   ar th m o th er   o f   in v en tio n s ,   wh en ev e r   h u m an   b ein g   f i n d s   th n ee d   o f   s o m eth in g   it  w i ll  lead   to   a   wo n d e r f u in v en tio n .   Qu a d co p te r   is   o n o f   th wo n d er f u l   in v en tio n   i n   th f ield   o f   r o b o ti cs   [ 2 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 89 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 No v e m b er   2 0 2 0 :   20 1     21 2   202   Qu ad co p ter s   d if f er   f r o m   co n v en tio n al  h elico p ter s   wh ich   u s r o to r s   wh ich   ar e   ab le  to   v a r y   th p itch   o f   th eir   b lad es   d y n am ically   as   th ey   m o v e   ar o u n d   th e   r o t o r   h u b .   I n   t h ea r l y   d a y s   o f   f lig h t,   q u a d co p ter s   ( th en   r ef er r ed   t o   eith er   as  ' q u ad r o t o r s '   o r   ' h elico p ter s ' )   wer s ee n   as  p o s s ib le  s o lu tio n s   to   s o m o f   th p er s is ten t   p r o b lem s   in   v er tical  f lig h t;  to r q u e - in d u ce d   c o n tr o is s u es   [ 3 ]   ( as  well  as  ef f ici e n cy   is s u es  o r ig in atin g   f r o m   th e   tail  r o to r ,   wh ich   g en e r ates  n o   u s ef u lift)   ca n   b elim in ated   b y   c o u n ter - r o tatio n   an d   th e   r el ativ ely   s h o r t   b lad es  ar m u ch   ea s ier   to   co n s tr u ct.   n u m b er   o f   m an n ed   d esig n s   ap p ea r ed   in   th 1 9 2 0 s   an d   1 9 3 0 s .   T h ese  v eh icles  wer e   am o n g   th f i r s s u cc ess f u h ea v ier - th an - ai r   v er tical  t ak e - o f f   an d   lan d in g   ( VT OL )   v eh icles.  Ho wev er ,   ea r ly   p r o to ty p es  s u f f er e d   f r o m   p o o r   p er f o r m an ce ,   an d   latt er   p r o to ty p es  r eq u ir e d   to o   m u ch   p ilo wo r k   lo a d ,   d u to   p o o r   s tab ilit y   au g m en ta tio n   an d   lim ited   c o n tr o l a u th o r ity .     Me d icin tr an s p o r tatio n   in   t h Per u v ia n   Am az o n   R ain f o r est  is   d if f icu lt  d u to   en v i r o n m en tal   h az ar d s   an d   lack   o f   p r o p e r   lan d   tr an s p o r tatio n   r o ad s ,   wh ich   l ea d s   to   in s u f f icien a n d   im p r o p er   h e alth   s er v ices   in   th is   ar ea .   I n   o r d e r   to   o v er co m t h ter r estrial  im p e d im en ts   m en tio n ed   a b o v a n d   r e m ed y   th is   s itu atio n ,     q u a d co p ter   UAV  s y s tem   is   p r o p o s ed   to   b e   u s ed   f o r   ae r ial  tr an s p o r tatio n   o f   m ed icin e.   T h is   p ap er   will  ex p lain   th e   m ec h a n ical,   el ec tr ical  an d   co n tr o d esig n   co n s id er atio n s   tak en   in to   ac c o u n f o r   th e   im p lem en tatio n   o f   th p r o p o s ed   s y s tem .   Qu ad co p ter   f r am e   m o d elin g   is   u s ef u to   an aly ze   th r eliab ilit y   o f   b o d y   f r am p ar an d   to   h elp   d eter m in th ty p e   o f   r o to r   a n d   p r o p eller   i n   o r d er   to   ass u r t h n ec ess ar y   f lig h t   ac ce ler atio n .   Qu ad c o p ter   f l i g h s tab ilit y   is   in f lu en ce d   b y   t h r esu ltin g   th r u s t,  b y   t h d is tan ce   b etwe en   ea ch   r o to r   p r o p eller   an d   also   b y   t h f r am r ig id ity th f r am e   h as  b ee n   d esig n ed   to   b as  lig h as  p o s s ib le,   m ea n wh ile  m ain tain in g   th s tr en g th   to   ca r r y   th l o ad .   So lid wo r k s   s o f t w ar h as  b ee n   u s ed   to   d esig n   an d   an aly ze   u s in g   Fin ite  E lem en An aly s is   ( FEA)   m eth o d   th q u ad co p ter   f r am e,   h av i n g   f o ld e d   s ize  o f   5 6 0   ( m m )   s q u ar e, also   a   4 0 6 x 1 2 7   ( m m )   p r o p eller   a n d   r o to r ' s   an g u lar   v elo city   an d   air   f lo w   p r o d u ce d   ar o u n d   th e   p r o p eller .   T h FEA  m e th o d   s h o wed   th at  th p r esen ce   o f   r o t atio n al  v elo cities  in   ea ch   p r o p eller   f lo f ield   will  s ig n if ican tly   af f ec t   th th r u s ef f icien cy   wh ich   ca n   ca u s f lig h in s tab ilit y   o r   b o d y   f r a m v ib r atio n .   Min e   d etec tio n   u s in g   s u r v eillan ce   d r o n is   m o d er n   co n ce p tu a l   p r o to ty p e ,   wh ich   h as  b ee n   d esig n ed   to   d etec t   lan d m in es.  L a n d m in es   wer p r im ar ily   u s ed   to   cr ea te   d ef en s i v an d   tactica b ar r ier s   d u r in g   th Seco n d   W o r ld   W ar .   T h ey   ar s till   v er y   m u ch   em p lo y ed   in   lar g q u a n titi es  in   co u n tr ies  s u ch   as  Af g h an is tan ,   Ko r ea .   l o o f   th ese  lan d   m in es  s till   g o   u n d etec ted ,   in cr ea s in g   th d ea t h   r ate  a n d   cr e atin g   h av o c   o n   th s u r r o u n d in g s .     T h p r o to t y p d e v elo p ed   h elp s   u s   to   d etec lan d m in u s in g   f ly in g   d r o n e .   T h p r o to ty p h as  q u ad   co p ter   wh ich   h as  m i n d etec to r   m o u n ted   o n   it.  T h is   u tili ze s   two   d if f e r en m o d es  o f   d etec tio n ,   wh ich   ar an   I R   ca m er an d   m etal  d etec to r .   T h ese  ar ex ten s iv ely   u s ed   in   aid in g   th is   wh o le  o p e r atio n .   T h lo ca tio n   o f   th e   m in ca n   b e   tr ac ed   b ac k   b y   t h GPS  an d   th d etec ted   lo ca tio n   ca n   b e   tr an s m itted   u s in g   th GSM  m o d u le.   T h er is   lo o f   u n tap p e d   p o t en tial  an d   s co p e   o f   im p r o v em en f o r   th is   p r o t o ty p i n   th f u tu r e.   r o to r c r af UAV  is   an y   f ly in g   m ac h in e   th at  p r o d u ce s   lift  f r o m   r o to r s   tu r n in g   in   p lan th at  is   n o r m ally   clo s to     th h o r izo n tal.   T h t a s k   o f   b u ild in g   r o to r cr a f UAV  p lat f o r m   f o r   ac ad em ic  r esear ch   m ay   b d au n tin g   if     th en o r m o u s   ch alle n g es  an d   co n s tr ain ts   ass o ciate d   with   th r esear ch   ar e   co n s id er e d .   I t   in v o lv es  d esig n   an d   co n s tr u ctio n   o f   th v eh icle,   an d   ca r ef u c o n s id er atio n   o f   f ac to r s   s u ch   as  h ar d war co m p o n e n ts   s elec tio n ,   lay o u d esig n ,   d esire d   r an g e   an d   p er f o r m a n ce   e v alu atio n ,   am o n g   o th e r s .   Alth o u g h ,   th er e   ex is s o m e   co m m er cial - of - th e - s h elf   ( C OT S)  p latf o r m s   s u ch   as  Dr ag an f ly ,   Mic r o d r o n e s   [ 4 ] ,   A r d u c o p ter ,   etc. ,   th at  ca n   b e   ea s ily   ad o p ted .     Ho wev er ,   it  is   d if f icu lt  to   f i n d   p latf o r m   t h at  ef f ec tiv ely   m ee ts   all  th in ten d ed   s tu d y   r eq u ir em en ts .   T h er ef o r e,   in   s u ch   s itu atio n ,   it  b ec o m es  n ec ess ar y   to   b u i ld   p latf o r m   th at  s u its   th r esear ch   o b jectiv es.    T h d esig n ,   co n s tr u ctio n   an d   k itti n g   o f   r o to r cr af t   UAV  co m p r is es  th f o llo win g   f i v k ey   s tep s ( i)   v ir tu a l   d esig n   en v ir o n m en s elec tio n   ( ii)  h ar d war co m p o n e n ts   s elec tio n   [ 5 ]   ( iii)  av io n ic  s y s tem   d esig n   an d   in teg r atio n   ( i v )   v e h icle  d esig n   an d   co n s tr u ctio n   ( v )   p er f o r m an ce   a n d   r eliab ilit y   e v alu atio n .   T h is   p a p er   p r esen ts   s y s tem atic  d esig n   m eth o d o l o g y   f o r   th c o n s tr u c tio n   o f   s m all - s ca le  r o to r c r af UAV  s y s tem .   Fo r   th d eliv er y   o f   m ed icin es,  a m b u lan ce s   ( f o u r   an d   two   wh ee l er s )   ar e   em p lo y ed   wh ich   m ay   g et  s tu c k   in   tr af f ic  wh en   an   ac cid en o cc u r s .   So   th tr an s p o r tatio n   o f   m ed ik it   is   d o n e   b y   th q u ad c o p ter   s y s tem   to   av o id   th e   h u m an   l o s s es.       2.   O VE RVI E W   T h UAV  in d u s tr y   h as  s ee n   in cr ea s ed   tech n o lo g ical  d ev el o p m en ts   in   r ec en y ea r s ,   th u s   cr ea tin g   m o r ac ce s s ib le  f ly in g   au to n o m o u s   v eh icles.  W ith   it,  co m p an ies  ar o u n d   th wo r ld   id en tifie d   co m m er cial   ap p licatio n s   f o r   s aid   tech n o l o g y ,   n am ely   as  lo w - co s tr a n s p o r tatio n   o f   lo w - weig h ca r g o   v eh icles.  C o m p an ies  s u ch   as  Go o g le,   Am az o n   a n d   DHL   h av d e v elo p ed   t h eir   o wn   p r o t o ty p es  with   th g o al  o f   cr ea tin g   co m m er ci a n etwo r k s   b ased   ar o u n d   UAV  tr an s p o r tatio n .   Oth er   co m p an ies  h av f o cu s ed   o n   m o r e   h u m an itar ian   ap p licatio n s .   T o   d e v elo p   c o m b in e   m e d icin d eliv e r y   s y s tem   u s in g   q u ad co p ter   with   a u d i o   v id eo   tr an s m itti n g   s y s tem   an d   g lo b al  p o s itio n in g   s y s tem .   T h is   s y s tem   ca n   d eliv er   th m ed icin f o r     th p eo p le  at  r is k   in   ac cid en tal  ar ea   an d   th p lace s   wh er t h m ed icin is   n o d eliv er ed   b y   r o ad way s   ( tr ib al   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4 8 6 4       Qu a d co p ter b a s ed   eme r g en cy   med ikit d elive r s yste fo r   h ill s ta tio n s   ( C .   R .   B a la mu r u g a n )   203   ar ea s ) .   T h s etu p   o f   t h is   q u a d co p ter   m o d el  is   em p h asized   with   th g y r o   a n d   ac ce ler o m eter   s en s o r   f o r   au to   co r r ec tin g   t h e   d ev iatio n   th at  o cc u r s   d u r in g   th e   f lig h t.  W ith o u u s in g   th e   o th er   co s tlier   f lig h co n tr o b o a r d s ,   ar d u in o   u n o   b o ar d   is   u s ed .   T o   k n o th e x ac p o s itio n   o f   th q u ad co p ter ,   GPS  s y s tem   is   f ix ed   in   q u a d co p te r   u s in g   GSM  tech n o lo g ies f o r   tr ac k in g   o v er   th we b .     T h is   p ap er   is   to   d esig n   q u a d co p ter   f o r   m ed icin e   d eliv er y   p u r p o s e.   T h is   p ap er   is   v er y   m u ch   u s ef u l   in   ac cid en tal  a r ea   f o r   f ir s aid   f o r   in ju r e d   p er s o n .   I is   m u ch   m o r e   u s ef u l   f o r   s av in g   h u m an   life   w h ich   is   at   r is k .   T h im p lem e n tatio n   o f   t h is   p ap er   is   d o n e   with   wir el ess   co n tr o lled   q u a d co p te r   with   v id eo   s u p p o r th at   co m p letely   co n tr o lled   with   wir eless   s y s tem . Qu ad co p ter s   d if f er   f r o m   co n v en tio n al  h e lico p ter s   wh ich   u s e   r o to r s   wh ich   ar e   ab le  to   v ar y   t h p itch   o f   th eir   b lad es d y n a m ically   as th ey   m o v a r o u n d   th e   r o to r   h u b .     I n   th e   ea r ly   d ay s   o f   f lig h t,  q u ad co p ter s   ( t h en   r ef er r e d   to   eit h er   as  ' q u ad r o to r s '   o r   ' h elico p t er s ' )   wer e   s ee n   as  p o s s ib le  s o lu tio n s   to   s o m o f   th p er s is ten p r o b lem s   in   v er tical  f lig h t,to r q u e - in d u ce d   co n tr o is s u es   ( as  well  as  ef f icien cy   is s u es  o r ig in atin g   f r o m   th tail  r o t o r ,   wh ich   g en er ates  n o   u s ef u lift )   ca n   b elim in ated   b y   co u n ter - r o tatio n   a n d   t h r e lativ ely   s h o r b la d es  ar m u ch   ea s ier   to   co n s tr u ct. n u m b er   o f   m an n ed   d esig n s   ap p ea r ed   i n   th 1 9 2 0 s   an d   1 9 3 0 s .   T h ese  v eh icles  wer am o n g   th e   f ir s s u cc ess f u h ea v i er - th an - air   v eh icles.  Ho wev er ,   ea r ly   p r o to ty p es  s u f f er ed   f r o m   p o o r   p er f o r m an c e,   an d   latter   p r o to ty p es  r e q u i r ed   to o   m u ch   p ilo wo r k   lo a d ,   d u e   to   p o o r   s tab ilit y   au g m en tatio n   an d   lim ited   c o n tr o a u th o r ity .   Qu a d co p te r s   ar d esig n ed   with   ex p an s io n   in   m in d .   T h f lat  an d   s y m m etr ical  f r am m a k es  it  ea s y   to   in co r p o r ate  m o r h ar d war o n to     th d esig n .   T h ey   h a v s elf - b al an cin g   a b ilit ies  th at  allo f o r   m in o r   f r am e   im b alan ce ,   wh ic h   en ab les  h ar d war e   to   b ad d ed   with o u t th co n ce r n   f o r   p er f ec t b ala n ce.       3.   B L O CK   DI AG RA M   B lo ck   d iag r am   o f   o v er all  s y s tem   h ar d war e   as  illu s tr ated   o n   Fig u r 1   a n d   Fig u r e   2   s h o t h C ir cu it  co n n ec tio n   d iag r am .     Wirele s s   T ra ns m it t er Fo r   co n tr o llin g   th q u ad c o p ter   a n d   to   p r o v id t h co n tr o s ig n al  f r o m     th u s er .       B a s Sta t io C o m pu t er : T o   r ec eiv th GPS s ig n al  an d   au d io   v id eo   s ig n als.     Wirele s s   Rec eiv er :   R ec eiv in g   th co n tr o l sig n al  f r o m   th tr a n s m itter   f o r   th c o n tr o l a cti o n   o f   UAV.     F lig ht  co ntr o ller:   T o   p r o d u ce   th co n tr o l sig n al  f o r   in cr ea s i n g   th v o ltag in   s tep   b y   s tep   m an n er .     E SC:   T o   v ar y   th v o ltag s u p p ly in g   to   th m o t o r .     M o t o r:   T o   p r o d u ce   th r o tatin g   f o r ce   f o r   u p lift  o f   th UAV.       Sens o rs:   T o   b alan ce   th q u ad co p ter .     G P S:   Dete r m in atio n   o f   ex ac p o s itio n   o f   t h q u a d co p ter   is   d o n e.     Audi o   a nd   v ideo :   Au d io   an d   v id eo   s ig n als  a r tr a n s m itted .       T ra ns m it t er           Fig u r e   1 .   B lo ck   d iag r am   o f   o v er all  s y s tem   h ar d war e       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 89 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 No v e m b er   2 0 2 0 :   20 1     21 2   204       Fig u r e   2 .   C ir cu it c o n n ec tio n   d iag r am       4.   H ARDWA R E   DE SCRI P T I O N   Fig u r e   3   d is p lay   th q u a d co p ter   f r am e.   T h f r am o f   th q u ad co p ter   p r o v id es  th p h y s ical  s tr u ctu r f o r   th e n tire   air cr a f t.  I jo in s   th m o to r s   to   th r est  o f   th air cr a f an d   h o u s es  all  o f   th e   o th er   co m p o n en ts .   T h f r am m u s b lar g e   en o u g h   to   allo all   f o u r   p r o p eller s   to   s p in   with o u co llis io n ,   b u t   m u s n o t   b t o o   lar g e   an d   th er ef o r e   to o   h ea v y   f o r   th m o t o r s .   I n   s elec tin g   q u ad c o p ter   b o d y   f r am e,   o n e   m u s r eg ar d   th to tal  weig h wh ich   will  b b o r n b y   q u ad c o p ter   s u ch   as  th weig h o f   elec tr o n ic,   f r am e ,   lan d in g   g ea r ,   r o t o r   a n d   s en s o r .   Fo r   th is   m o d el,   th e   s ize  was  d eter m in ed   f ir s tly   s o   th at  th e   t y p o f   r o to r   an pr o p eller   u s ed   ca n   b ca lcu lat ed   in   ter m s   o f   q u ad co p ter   ab il ity   to   ca r r y   weig h t.  T h f r am e   s h all  b s tr o n g   en o u g h   to   ca r r y   th c o m p o n e n ts   n ec ess ar y   to   ac co m p lis h   t h is   wo r k   an d   b ab le  to   with s tan d   th s tr ess   ca u s ed   d u r in g   lan d i n g .   Ma n y   q u ad co p ter   f r am es  ar e   av ailab le:  C F - 0 4 ,   Z MR1 8 0   C AR B ON  FIBER,  L I SAM  L S - 210,   HS2 5 0   C AR B ON  FIBE R ,   DI AT ONE   Q4 5 0   QUAD   FR AM E .   Am o n g   t h ese  f r am es  ea ch   p o s s ess es   its   o wn   ad v an tag es,  h er DI AT ONE   Q4 5 0   QUAD   FR AM E   is   s elec ted   f o r   its   b el o ad v an tag es:   T h is   f r am is   b u ilt  b y   h ig h   q u ali ty   a n d   u ltra - d u r ab le  m ater ia ls ,   b y   wh ich   th m ain   f r a m is   co n s tr u cted   i n   h ig h   q u ality   g lass   f ib er ,   wh il ar m s   ar co n s tr u cted   f r o m   u ltra - d u r ab le  p o ly am id e   n y l o n .   Qu a d co p ter   f r am es  ar r ein f o r ce d   an d   m u ch   s tr o n g er ,   th is   r ed u ce s   ar m   b r ea k ag e.   A d d itio n al  ad v an ta g is ,   m ain f r am e   b o tto m   p late  is   p r o v id e d   f o r   t h p lace   f o r   m o u n tin g   ca m er a s   o r   o th er   ac ce s s o r ies.  Als o ,   i h as  in teg r ated   PC B   co n n ec tio n s   f o r   s o l d er in g   E SC s   an d   co lo r ed   ar m s   f o r   th id en tific atio n ,   o r i en tatio n   o f   th e   q u ad co p ter   wh ile  f ly in g .   Pre   t h r e ad ed   b r ass   s leev es  f o r   all  o f   th f r am b o lts .   T h e   weig h an d   s ize  o f   th e   f r am is   2 9 5   g r am s   an d   4 5 0   m m   r esp ec tiv ely .           Fig u r e   3 .   Qu a d co p ter   f r am e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4 8 6 4       Qu a d co p ter b a s ed   eme r g en cy   med ikit d elive r s yste fo r   h ill s ta tio n s   ( C .   R .   B a la mu r u g a n )   205   b r u s h less   elec tr ic  m o to r   is   a n   elec tr ic  m o to r   d r i v en   b y   an   elec tr ical  in p u t,  wh ich   lack s   a n y   f o r m   o f   co m mut ato r   o r   s lip   r i n g .   T h e   m o to r   r e q u ir es  s o m e   f o r m   o f   alter n atin g   cu r r en t   to   tu r n ,   eith er   f r o m   a n   AC   s u p p ly ,   o r   an   elec tr o n ic  ci r cu it.  b r u s h less   DC   elec tr ic  m o to r   c o n tain s   s y n c h r o n o u s   m o to r   a n d   i n teg r ated   p o wer   elec tr o n ics   th at  o p er at th m o to r   f r o m   d ir e ct   cu r r en s u p p l y .   "p e r m an en t - m ag n et  s y n ch r o n o u s   m o to r ( PMSM)   o r   " p er m a n e n t - m ag n et  m o to r ( PMM )   is   s y n ch r o n o u s   m o t o r   th at  u s es  p er m an en m ag n ets  r ath er   th an   win d in g s   in   th r o to r .   E lectr o n ic  ex citatio n   co n tr o with   in teg r ated   p o wer   i n v er ter   an d   r e c tif ier ,   s en s o r ,   an d   in v er ter   elec tr o n i cs  is   r eq u ir ed   f o r   p r ac tical  o p er atio n .   Fo r m - f ac to r s   f o r   th e   PMSMs   ar eith er   ax ial  f lu x ,   r a d ial  f lu x ,   tr a n s v e r s f lu x ,   o r   f lu x   s witch in g   d e p en d in g   o n   th a r r an g em en o f   co m p o n en ts ,   with   ea ch   to p o lo g y   h a v in g   d if f e r e n t   tr a d eo f f s   am o n g   ef f icien c y ,   s ize,   weig h t,   an d   o p er atin g   s p ee d .   Als o   in   th ax ial  f lu x   o r   r ad ial  f lu x   f o r m - f ac to r ,   o th er   b r u s h less   m o to r s   ar th b r u s h less   wo u n d - r o t o r   d o u b ly - f e d   s y n ch r o n o u s   m o t o r   s y s tem   a n d   th m a g n etic  r el u ctan ce ,   wh ich   r eq u i r elec tr o n i c   ex c itatio n   co n tr o f o r   p r ac tical  o p er atio n ,   an d   th a s y n ch r o n o u s   in d u ctio n   m o t o r s ,   wh ich   is   with   o r   with o u elec tr o n ic  ex citatio n   co n tr o d e p en d in g   o n   th a p p licatio n .   C o n v en tio n al  m eth o d s   o f   elec tr o n ic  AC   ex citatio n   co n tr o o f   elec tr ic  m o to r s ,   s u ch   as  v o lt/ f r eq u en cy   co n tr o l,  wer a v ailab le  p r io r   to   t h 1 9 5 0 s   with   at  le ast  m er cu r y   v ap o r   th y r atr o n s   s witch in g   d ev ices a n d   m o d e r n   ag s tate  o f   ar t c o n tr o l ( o r   Field   Or ien ted   C o n tr o l)   b ec am av ailab le   in   th e   late  1 9 6 0 s .   Per m an en t   m ag n et  m o to r s   h av e   b ee n   in   e x is t e n ce   s in ce   th e   in tr o d u ctio n   o f   elec tr ic   m o to r s   m o r th an   o n e - h u n d r ed   y ea r s   ag o .     Fo r   th s elec tio n   o f   m o to r s   two   co n s id er atio n s   ar to   b d o n e:  ( i) .   Qu ad co p ter   p la n n ed   to t al  weig h t an d   ( ii)  Size  o f   f r a m e.   T o tal   weig h ts   in clu d es  th f r am e,   m o to r ,   E SC ,   p r o p e lle r ,   f lig h t   co n tr o b o ar d   an d   p ay lo ad   weig h ts .   B y   k n o win g   th ese  th in g s ,   we   ca n   r o u g h l y   ca lcu late  h o m u ch   th r u s th m o to r s   n ee d   to   d eliv er   to   lift  th q u ad c o p ter   i n   th air .   g en er al  r u le  is   th at  it  s h o u ld   at  least  b ab le  to   p r o v id t wice   as  m u ch   th r u s t h an   th weig h o f     th q u ad .   T h is   is   th b ar m in im u m   to   e n s u r s tab le   co p ter   th at  is   ea s y   to   co n tr o d u r in g   h o v er in g .     I f   th th r u s p r o v id ed   b y   th m o to r s   ar t o o   litt le,   th q u ad   wo u ld   n o r esp o n d   well  to   co n tr o l,  it  m ig h ev e n   h av d if f icu lties   t o   ta k o f f .   F o r   th f ast  f ly in g ,   th th r u s t:   weig h r atio   is   to   b 3 :1 .   B r u s h l ess   m o to r s   in   R C   is   in d icate d   b y   4 - d ig it  n u m b er     AABB .   “AA ”  th s tato r   wid th ,   an d   “BB ”  th s tato r   h eig h t.   B asically ,     th wid er   an d   taller   th e   m o to r   is   th m o r e   to r q u e   ca n   b g en e r ate.   KV  is   an o th er   im p o r ta n t   p ar am eter ,   it’s  th e   th eo r etica in cr ea s o f   m o t o r   R PM  ( r o tatio n   p er   m in u te)   wh en   v o ltag g o   u p   b y   1   v o lt  with o u lo ad .   B u o n ce   p r o p eller   is   m o u n ted   o n   th m o to r ,   th R PM  wo n b th at  h ig h   d u to   r esis tan ce .   Hig h e r   KV  m o to r s   wo u ld   attem p to   s p in   th e   p r o p eller   f aster ,   b u t   lo wer   KV  m o t o r s   n o r m ally   g en er ate  h ig h er   t o r q u e.   T h at’ s   wh y     th lar g er   p r o p s   ar p air e d   with   lo KV  m o to r s ,   an d   s m aller   p r o p s   with   h ig h   KV  m o to r s .   I t’ s   im p o r tan to   f in d   b ala n ce   b etwe en   R PM  an d   to r q u e   wh e n   ch o o s in g   m o to r   an d   p r o p eller .   B y   p air i n g   h ig h   KV  m o to r s   with   ex ce s s iv ely   lar g p r o p ell er s ,   th m o to r   will  attem p to   s p in   it  f ast  lik th ey   wo u ld   d o   with   s m aller   p r o p s ,   an d   th e r ef o r d r awin g   to o   m u ch   cu r r en t   an d   g en e r atin g   to o   m u ch   h ea t.  E v en tu ally   i c o u ld   b u r n   o u t h m o to r   d u to   o v er h ea t a n d   s h o r ts   in   m o to r   co ils .   Fig u r e   4   s h o ws th b r u s h less   o u t r u n n er   m o to r .   On   m o to r s   s o m etim es  s ee   s o m eth in g   lik e   “1 2 N1 4 P”.   T h n u m b er   b ef o r e   th letter   m ea n s     th n u m b e r   o f   elec tr o m a g en ts   in   s tato r ,   an d   th n u m b er   b e f o r m ea n s   th n u m b er   o f   p er m an en m ag n ets  in   th m o to r .   M o s m o to r s   h av e   th s am 1 2 N1 4 co n f ig u r a tio n ,   s o m lo wer   KV  m o to r s   wo u ld   h av m o r e   elec tr o m ag n ets  an d   p er m an en m ag n ets  to   h elp   in c r ea s to r q u m o r ef f icien tly   ( a n d   th u s   m o r ex p en s iv e) .   W h ile  i t’ s   g o o d   to   k n o w h at  th is   is ,   it’s  n o an   ess en tial  p iece   o f   in f o r m atio n   wh en   p ick in g   m o to r s .     I f   th m o to r   d r aws  h ig h   cu r r en t,  th b atter y   is   ab le  to   s u p p ly   f o r   th at,   if   n o t h en   th e   b atter y   d is ch ar g is   af f ec ted .   C   r atin g s   ar t o   b c o n s id er ed   f o r   th b atter y   ca p ac i ty .     M o t o Sp ec if ica t io ns   1 .   KV  ( r p m / v o lt):  1 4 0 0     2 .   T h r u s t ( g /s ) : 1 2 6 5 /4     3 .   E f f icien c y : 8 0   4 .   E f f icien c y   cu r r en t: 4 - 1 0 ( >7 5 %)    5 .   C u r r en t Cap ac ity : 1 2 A/6 0 s     6 .   No   L o a d   cu r r en t @   1 0 V:  0 . 5   7 .   W o r k in g   v o ltag r an g e:  7 -   12v    8 .   Sh af D iam et er : 3 . 1 7 m m         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 89 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 No v e m b er   2 0 2 0 :   20 1     21 2   206       Fig u r 4 .   B r u s h less   o u t r u n n er   m o to r       B asically ,   th d if f er en ce   o f   C W   an d   C C W   m o to r   is   th p r o p   s h af th r ea d   r o tatio n .   T h in ten tio n   is   to   u s 2   C W   m o to r s   an d   2   C C W   m o to r s   o n   q u ad ,   s o   th a wh en   th m o t o r s   s p in ,   all  f o u r   p r o p   n u ts   l o ck   th em s elv es  d o wn .   T h ey   ar t o   b e   id en tical  m o to r s   ex ce p t h p r o p   s h a f th r ea d .   T h p r e f er en ce   to   g et   all  m o to r s   o f   th s am th r ea d s   s o   th er is   n o   c o n f u s io n   wit h   th d if f er en p r o p   n u ts .   Pro p eller s   ex is in   d if f er en t   len g th   an d   p itch .   T h len g th   o f   p r o p e ller   is   th e   d iam eter   o f   a   d is th e   p r o p   m ak es  wh en   it’s  s p in n in g .   Pit ch   ca n   b d ef in ed   as  th tr av el  d is tan ce   o f   o n s in g le  p r o p   r o tatio n .   I t’ s   s o m etim es  ca lled   p itch   len g th   to o .   T h lar g e r   th p r o p   ( eith er   in cr ea s in g   d iam eter ,   o r   p itch   o r   b o t h ) ,   th h ar d e r   it s   g o in g   to   s p in .   Pro p eller s   g en er ate  th r u s b y   s p in n in g   a n d   m o v in g   air .   T h m o r air   it  m o v es,  th m o r t h r u s it  g en er ates.  B y   in cr ea s in g   eith er   p r o p   len g th   o r   p itch ,   it  g iv es  m o r e   th r u s an d   lead s   to   h ig h er   cu r r e n d r aw.   E f f ec tiv el y   it  in cr ea s e s   th e   s u r f ac ar ea   a n d   d r a g ,   s o   m o r air   ca n   b m o v ed   an d   m o r p o wer   is   r e q u i r ed   to   s p in   it.  I n   n u ts h ell,   lar g er   p r o p eller   o r   h i g h er   p itch   len g th   will in cr ea s e   y o u r   air cr af t’ s   s p ee d   b u t a ls o   u s m o r p o wer .     p r o p   with   s m aller   d iam eter   o r   p itch   ca n   s p in   f ast er   ( h ig h er   R PM) ,   b ec a u s th m o to r   d o esn t   n ee d   to   wo r k   as  h ar d   to   s p in   it   s o   it  p u lls   less   cu r r en t.  T h ey   t en d   to   r u n   s m o o t h er   an d   f ee ls   m o r r esp o n s iv to   th s tick s .   T h f aster   ch a n g o f   R PM  d u to   less   in er tia  h elp s   s tab ilit y   o f   th q u a d co p te r .     h ig h e r   p itch   p r o p eller   m o v es  g r ea ter   am o u n o f   air ,   wh ic h   m ig h c r ea te  tu r b u len ce   a n d   ca u s m o r e   p r o p   wash .   Pro p s   s p in   s lo wer   a n d   y o u   m ig h t   f in d   th e   lack   o f   “sn ap p y   f ee lin g .   B u it   g en er ate s   m o r e   th r u s a n d   h ig h er   to p   s p ee d   i n   th e   ex p e n s o f   h ig h er   cu r r en t   d r a w.   T h m o r e   s u r f ac e   ar ea ,   th m o r e   air   th e   p r o p eller   ca n   m o v a n d   th u s   g e n er ate  m o r th r u s t.  B u t h d o wn s id is   h ig h e r   c u r r en t   d r aw,   m o r d r ag   an d   d r o p   in   p o wer   ef f icien cy .   Fig u r e   5   d is p lay s   th p r o p eller s .   T h s h ap o f   p r o p eller   p lay s   b ig   r o l i n   p er f o r m a n ce   b ec au s it’s  clo s ely   r elate d   to   s u r f ac ar ea .   T h e   m o s d is tin ctiv d if f er en ce   wo u ld   p r o b ab l y   b th tip   o f   th e   p r o p s p o in ty   n o s e,   b u ll  n o s ( B N)   an d   Hy b r id   b u lln o s ( H B N) .   HB h as  m o r s u r f ac e   ar ea   th an   p o in t y   n o s e,   wh ile  B h as  ev en   m o r s u r f ac a r ea   th an   t h HB N.   Po in ty   tip   p r o p s   ar th m o s ef f icien o f   th e   th r ee ,   h o wev er   it  p u lls   th least  th r u s t.  T h o th er   two   p r o p s   ca n   g iv m o r p o wer   in   th co s o f   m o r e   cu r r en d r aw.   T h s h ap o f   t h tip   also   ch an g es  h o th p r o p   in ter ac ts   with   air f lo w   wh en   s p in n in g ,   p r o p s   with   s m o o th /r o u n d   ed g es  p er f o r m   m o r ef f icien tly   th an   b lu n t/s q u ar tip   p r o p s .   On   ev e r y   q u ad co p ter ,   th er e   ar two   C W   ( clo ck wis e)   an d   t wo   C C W   ( co u n ter - clo ck wis e)   p r o p eller s .   C W   an d   C C W   p r o p s   ar s u p p o s ed   to   r o tate  at  th o p p o s ite  d ir ec t io n   to   g en er ate  th r u s t,  as  well  as  h av in g   o p p o s in g   y aw  m o tio n   th at  ca n ce l   ea ch   o th er   o u t in   f lig h t.             Fig u r 5 .   Pro p eller s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4 8 6 4       Qu a d co p ter b a s ed   eme r g en cy   med ikit d elive r s yste fo r   h ill s ta tio n s   ( C .   R .   B a la mu r u g a n )   207   T ab le  1 .   Pro p eller s   s p ec if icatio n s   F r a me  s i z e   P r o p e l l e r   si z e   M o t o r   si z e   KV   F r a me  s i z e   1 5 0 mm   o r   s mal l e r   3   o r   sm a l l e r   1 3 0 6   o r   sm a l l e r   3 0 0 0 K V   o r   h i g h e r   1 5 0 mm   o r   s mal l e r   1 8 0 mm   4”   1 8 0 6   2 6 0 0 k v   1 8 0 mm   2 1 0 mm   5”   2 2 0 4 - 2 2 0 6   2 3 0 0 - 2 6 0 0 k v   2 1 0 mm   2 5 0 mm   6”   2 2 0 4 - 2 2 0 8   2 0 0 0 - 2 3 0 0 k v   2 5 0 mm   3 5 0 mm   7”   2 2 0 8   1 6 0 0 k v   3 5 0 mm   4 5 0 mm   8 , 9 , 1 0   2 2 1 2   o r   l a r g e r   1 0 0 0   o r   sma l l e r   4 5 0 mm       An   elec tr o n ic  s p ee d   c o n tr o l   o r   E S C   is   an   elec tr o n ic  cir c u it  with   th p u r p o s to   v ar y   an   elec tr ic   m o to r ' s   s p ee d ,   its   d ir ec tio n   an d   p o s s ib ly   also   to   ac as  a   d y n am ic  b r ak e.   E SC s   ar o f ten   u s ed   o n   elec tr ically   p o wer ed   r ad io - c o n tr o lled   m o d els,  with   th v ar iety   m o s o f te n   u s ed   f o r   b r u s h l e s s   m o to r s   ess en tially   p r o v id i n g   an   elec tr o n ically   g e n er ated   th r ee - p h ase  elec tr ic   p o we r   lo w   v o ltag s o u r ce   o f   en er g y   f o r   t h m o t o r .   An   E SC   ca n   b s tan d - alo n u n it  w h ich   p lu g s   in to   t h r ec eiv er ' s   th r o ttle  co n tr o ch a n n el  o r   in co r p o r ated   in t o     th r ec eiv e r   its el f ,   as  is   t h ca s in   m o s to y - g r ad e   R /C   v eh icles.  So m e   R /C   m an u f ac tu r er s   th at   in s tall  p r o p r ietar y   h o b b y - g r a d elec t r o n ics  in   th eir   e n tr y - lev el  v eh icles,  v ess els  o r   air cr af u s o n b o ar d   elec tr o n ics   th at  co m b in t h two   o n   s in g le  cir cu it b o ar d .     R eg a r d less   o f   th ty p u s ed ,   an   E SC   in ter p r ets  co n tr o in f o r m atio n   n o as  m ec h an ical  m o tio n   as  wo u ld   b th e   ca s o f   a   s er v o ,   b u t   r ath er   in   way   th at   v ar ie s   th s witch in g   r ate  o f   a   n etw o r k   o f   f ield   ef f ec t   tr an s is to r s ,   o r   FET s .   T h r a p id   s witch in g   o f   th e   tr an s i s to r s   is   wh at  ca u s es  th m o to r   its elf   to   em it  its   ch ar ac ter is tic  h ig h - p itch e d   wh in e,   esp ec ially   n o ticea b le  at  lo wer   s p ee d s .   I also   allo ws  m u ch   s m o o th er   a n d   m o r p r ec is v ar iatio n   o f   m o to r   s p ee d   in   f a r   m o r e f f icien m an n er   th a n   th e   m ec h an ical  ty p e   with   a   r esi s tiv co il  an d   m o v in g   ar m   o n ce   in   c o m m o n   u s e.   M o s m o d er n   E SC s   in co r p o r ate  a   b atter y   elim in at o r   cir cu it  ( o r   B E C )   to   r eg u late  v o ltag f o r   th r ec ei v er ,   r em o v i n g   th n ee d   f o r   s ep a r ate  r ec ei v er   b atter ies.  B E C s   ar u s u ally   eith er   lin ea r   o r   s witch ed   m o d e.   E SC s ,   in   b r o ad er   s en s e,   a r PW co n t r o ller s   f o r   elec tr ic   m o to r s .   T h E SC   g en er ally   ac ce p ts   n o m in al  5 0   Hz  PW s er v o   in p u t sig n al  wh o s p u ls wid th   v ar ies f r o m   1   m s   to   2   m s .   W h en   s u p p lied   with   1   m s   wid th   p u ls at  5 0   Hz,   th E S C   r esp o n d s   b y   tu r n in g   o f f   th m o t o r   attac h ed   to   its   o u tp u t.  1 . 5   m s   p u ls e - wid th   in p u t sig n al  d r i v es th m o to r   at  ap p r o x im ately   h alf - s p ee d .   W h e n   p r esen ted   with   2 . 0   m s   in p u s ig n al,   th e   m o to r   r u n s   at  f u ll  s p ee d .   E SC   s y s tem s   f o r   b r u s h e d   m o to r s   ar v e r y   d if f er en b y   d esig n as  r esu l b r u s h ed   E SC 's  ar n o co m p atib le  with   b r u s h less   m o to r s .   B r u s h less   E S C   s y s tem s   b asical ly   cr ea te  tr i - p h ase  AC   p o wer   o u tp u t o f   lim ited   v o ltag f r o m   an   o n b o ar d   DC   p o wer   in p u t,  to   r u n   b r u s h less   m o to r s   b y   s en d i n g   a   s eq u e n ce   o f   AC   s ig n als  g en er ated   f r o m   t h E SC ' s   cir cu itry ,   e m p lo y i n g   a   v er y   lo im p e d an ce   f o r   r o tatio n .   B r u s h less   m o t o r s ,   o t h er wi s ca lled   o u t - r u n n er s   o r   i n - r u n n er s   d ep e n d in g   o n   th eir   p h y s ical  co n f ig u r atio n ,   h av b ec o m e   v er y   p o p u lar   with   "e lectr o f lig h t"   r ad io - co n tr o ae r o - m o d eli n g   h o b b y is ts   b ec au s e   o f   t h eir   ef f i cien cy ,   p o wer ,   lo n g ev ity   a n d   lig h weig h t   in   c o m p ar is o n   to   t r ad itio n al  b r u s h e d   m o to r s .   B r u s h less   AC   m o to r   co n tr o ller s   ar m u ch   m o r co m p licated   th an   b r u s h ed   m o to r   c o n tr o ller s .     T h co r r ec p h ase  v ar ies  with   th m o to r   r o tatio n ,   wh i ch   is   to   b e   tak en   in to   ac c o u n b y     th E SC . Usu ally ,   b ac k   E MF  f r o m   th m o t o r   is   u s ed   to   d etec th is   r o tatio n ,   b u v ar iatio n s   ex is th at  u s m ag n etic  ( Hall  E f f ec t)   o r   o p t ical  d etec to r s .   C o m p u ter - p r o g r am m ab le   [ 6 ,   7 ]   s p ee d   co n tr o ls   g en er ally   h av e   u s er - s p ec if ied   o p tio n s   w h ich   al lo s ettin g   lo v o ltag e   c u t - o f f   lim its ,   tim in g ,   ac ce ler atio n ,   b r ak in g   a n d   d ir ec tio n   o f   r o tatio n .   R ev er s in g   th m o to r ' s   d ir ec tio n   m ay   al s o   b ac co m p lis h ed   b y   s witch in g   an y   two   o f   th e   th r ee   lead s   f r o m   th E SC   to   t h m o to r .   E lectr o n ic  Sp ee d   C o n tr o ller s   ( E SC )   ar an   ess en tial  co m p o n en o f   m o d er n   q u a d co p ter s   ( a n d   all  m u ltiro to r s )   th at  o f f er   h ig h   p o wer ,   h ig h   f r eq u en cy ,   h ig h   r es o lu tio n   3 - p h ase  AC   p o wer   to   th e   m o to r s   in   a n   ex tr em ely   co m p ac t m in iatu r p a c k ag e.   T h ese  cr a f d ep e n d   en tir ely   o n   th v ar iab l e   s p ee d   o f   th e   m o to r s   d r iv in g   t h p r o p eller s .   T h is   wid e   v ar ia tio n   an d   f in e   R PM  co n tr o i n   m o to r /p r o p   s p ee d   g iv es a ll o f   th c o n tr o n ec ess ar y   f o r   q u ad co p ter   ( an d   all  m u ltiro to r s )   to   f ly .     Heig h is   d eter m in e d   b y   th e   am o u n o f   p o we r   to   all  f o u r   m o to r s .   Fo r war d   m o tio n   i s   ac h iev e d     b y   d r iv in g   th e   af t   ( b ac k )   p r o p s   f aster   th an   th e   f o r war d   p r o p s .   Sid ewa y s   m o tio n   is   ac h iev ed   b y   r u n n in g   th e   lef o r   r ig h p r o p s   f aster .   'R u d d er '   m o v em en ts   ( y aw) ,   ( tu r n i n g   lef o r   r ig h t)   ar ag ain   ac h ie v ed   b y   s lo win g   o r   s p ee d in g   in d iv i d u al  m o to r s   -   an d   th is   co n tr o is   r elian o n   th f ac th at  two   o f   th r o to r s   r o tate  clo ck wis e   wh ile  th o th er   two   r o tate  c o u n ter clo c k wis s o   th at,   ag ain ,   s lo win g   o r   s p ee d i n g   in d i v id u al  m o to r s   ( an d   p r o p s )   will  p r o d u ce   a   ch an g in   attitu d e   in   t h cr a f t.  Qu a d c o p te r s   ar e   a   r ap id ly   g r o win g   h o b b y   s u b ject  b u t   also   p r o v id ae r ial  m o u n ts   f o r   v id e o   ca m e r as  f o r   s p o r ts   co v er a g e,   ag r icu ltu r al  r esear ch ,   in s p ec tio n   o f   elec tr ical  p y lo n s   an d   h is to r ic  e x p lo r atio n .   Fig u r e   6   s h o ws th e   E lectr o n ic  s p ee d   c o n tr o ller .   Qu ad co p ter   E SC s   u s u ally   ca n   u s f aster   u p d ate  r ate  c o m p ar ed   to   th s tan d ar d   5 0   Hz  s ig n al  u s ed   in   m o s t   o th er   R C   ap p licatio n s .   PW s ig n als  u p   to   4 0 0   Hz  ca n   b e   u s ed   in   s o m ca s es,  an d   o t h er   c o n tr o o p tio n s   ca n   in cr ea s th is   r ate  ev en   h ig h er .   Als o ,   s o m s o f twar d elay s ,   s u ch   a s   lo w - p ass   f ilter s ,   ar r em o v ed   in   o r d er   to   im p r o v c o n tr o l la ten cy .   Fig u r e   7   d is p lay s   th e   Ar d u in b o ar d .   T h Ar d u in o   Un o   is   m icr o co n t r o ller   b o ar d   b ased   o n   th e   AT m eg a3 2 8 .   I h as  1 4   d ig ital  in p u t/o u tp u p in s   ( o f   wh ich   6   ca n   b u s ed   as  PW M   o u tp u ts ) ,   6   an a l o g   in p u ts ,   a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 89 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 No v e m b er   2 0 2 0 :   20 1     21 2   208   1 6   MH cr y s tal  o s cillato r ,   USB   co n n ec tio n ,   p o wer   jac k ,   an   I C SP   h ea d er ,   a n d   r es et  b u tto n .   Fig u r e   s h o ws  th PIN   d iag r am   o f   I C   AT m eg a3 2 8 P.  I co n tain s   ev er y th in g   n ee d ed   to   s u p p o r t   th m icr o c o n tr o ller ,   s im p ly   co n n ec it  t o   c o m p u ter   with   USB   ca b le  o r   p o w er   it  with   AC - to - DC   ad ap te r   o r   b atter y   to   g et   s tar ted .   T h Un o   d if f er s   f r o m   all  p r ec ed in g   b o ar d s   in   th at  it  d o es  n o u s th e   FTDI   USB - to - s er ial  d r iv er   c h ip .   I n s tead ,   it f ea tu r es th Atm eg a 8 U2   p r o g r am m e d   as a   USB - to - s er ial  co n v er ter .             Fig u r 6 .   E lectr o n ic  s p ee d   c o n tr o ller     Fig u r e   7 .   Ar d u in o   b o a r d           Fig u r e   8 .   Pin   d iag r am       T h is   m in wir eless   s p y   ca m er T r an s m itter   an d   R ec eiv e r   s et  co m es  with   ev er y th in g   y o u   n ee d     f o r ,   s p y   an d   s u r v eillan ce   r ig h o u o f   th b o x !   Yo u   g et  t in y   1 /3   in ch   C MO wi r eless   ca m er tr an s m itter     th at  ca p tu r es   b o th   v i d eo   a n d   a u d io .   I ca n   b p o wer ed   f r o m   9 b atter y   o r   n o r m al  wall  s o ck et.   Plu s   y o u   also   g et  wir eless   lo n g   r an g e   r ec e iv er   wh ich   ca n   o u tp u t   th t r an s m itted   ca m er im a g er y   to   an y   s tan d ar d   T V   with   A co n n ec to r s .   I t’ s   p o wer ed   f r o m   n o r m al  wall  s o ck et  an d   co m es  with   h ig h   p o wer   an ten n f o r   b ette r   r ec ep tio n   q u ality .   Fig u r e   9   d is p lay   th wir eless   ca m er a.           Fig u r e   9 .   W ir eless   ca m er a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4 8 6 4       Qu a d co p ter b a s ed   eme r g en cy   med ikit d elive r s yste fo r   h ill s ta tio n s   ( C .   R .   B a la mu r u g a n )   209   L et’ s   s ay   y o u   wan to   k n o wh at  g ets  s aid   in   th e   b o a r d r o o m   wh e n   th e   co m p a n y   d ir e ct o r s   m ee ev er y   m o n th .   Simp ly   attac h   a   9 b atter y   to   th wir eless   ca m er tr an s m itter   an d   p lace   it  i n   in   co n s p icu o u s   co r n er   o f   th e   b o ar d r o o m   with   th le n s   aim ed   at  wh er t h ac tio n   will  b e .   Me an w h ile,   p u y o u r s elf   a n o th er   r o o m   with   th e   wir el e s s   r ec eiv er   h o o k e d   u p   to   s m al T V.   E v er y th i n g   th at  g ets  s aid   an d   d o n e   in     th b o ar d r o o m   g ets  tr an s m itted   to   y o u r   d is p lay   m o n ito r .   An d   ev en   in   th u n lik ely   ev en th at  th ey   s p o t     th ca m er a,   y o u   d o n ca r e - with   its   lo w,   lo p r ice  tag .   Sev er al  ty p es  o f   v eh i cle  tr ac k in g   d e v ices  ex is t.  T y p ically   th e y   ar e   class if ied   a s   "p ass iv e"   an d   "a ctiv e" .   "Pass iv e"   d ev ices  s to r GPS  lo ca ti o n ,   s p ee d ,   h ea d in g   an d   s o m etim es  tr ig g er   ev en s u ch   as  k ey   o n /o f f ,   d o o r   o p en /cl o s ed .   On ce   th v eh icle  r etu r n s   to   a   p r ed eter m in e d   p o i n t ,   th d ev i ce   is   r em o v ed   an d   t h d ata  d o wn lo ad ed   to   c o m p u ter   f o r   ev alu atio n .   Pas s iv e   s y s tem s   in clu d au to   d o wn lo ad   ty p th at  tr an s f er   d ata  v ia  wir eless   d o wn lo ad .   "Ac tiv e"   d ev ices  also   co llect  th s am in f o r m atio n   b u u s u ally   tr an s m it  th d ata  in   n ea r - r ea l - tim v ia  ce llu lar   o r   s ate llit n etwo r k s   to   a   co m p u ter   o r   d ata  ce n ter   f o r   ev alu atio n .   Ma n y   m o d er n   v e h icle  tr ac k in g   d ev ices  co m b i n b o th   ac tiv an d   p ass iv tr ac k in g   ab ilit ies  wh e n   ce llu lar   n etwo r k   is   av ailab le  an d   tr ac k in g   d ev ice  is   co n n ec ted   it  tr an s m i t d ata  to   a   s e r v er w h en   a   n etw o r k   is   n o av aila b le  th d ev ice   s to r es  d ata  in   in ter n al   m em o r y   an d   will  tr an s m it  s to r ed   d ata  to   th e   s er v er   later   wh en   th n etwo r k   b ec o m es a v ailab le  ag ain .   Fig u r e   1 0   s h o ws th GPS s y s tem .   Ma jo r   co n s titu en ts   o f   th e   GPS - b ased   t r ac k in g   ar e:    a.   GPS  tr ac k in g T h d ev ice  f its   in to   th v eh icle  a n d   ca p tu r es   th GPS  lo ca tio n   in f o r m atio n   ap ar t   f r o m   o th er   v eh icle  in f o r m atio n   at   r eg u lar   in ter v als  to   ce n tr al  s er v er .   Oth er   v eh icle  in f o r m atio n   ca n   in clu d f u el  am o u n t,  e n g in t em p er atu r e,   alt i tu d e ,   r ev er s g eo co d i n g ,   d o o r   o p en /clo s e,   t ir p r ess u r e,   cu o f f   f u el,   tu r n   o f f   i g n itio n ,   tu r n   o n   h ea d lig h t,  t u r n   o n   tai llig h t,  b atter y   s tatu s ,   GSM  ar ea   co d e/ce ll   co d d ec o d e d ,   n u m b er   o f   GPS  s atell ites   in   v iew,   g lass   o p en /clo s e,   f u el  am o u n t,  em e r g en cy   b u t t o n   s tatu s ,   cu m u la tiv id lin g ,   co m p u ted   o d o m eter ,   en g in R PM,   th r o ttle  p o s itio n ,   GPR s tatu s   an d   lo t   m o r e.   C ap ab ilit y   o f   th ese  d e v ices  ac tu ally   d ec id th f in al  ca p ab ilit y   o f   t h wh o le  t r ac k i n g   s y s tem m o s v eh icle  tr ac k in g   s y s tem s ,   in   ad d itio n   to   p r o v id i n g   th v eh icle' s   lo ca tio n   d ata,   f ea t u r wid e   r an g o f   co m m u n icatio n   p o r ts   th at  ca n   b u s ed   to   in teg r ate  o th er   o n   b o a r d   s y s tem s ,   allo win g   to   ch ec k   th eir   s tatu s   an d   co n tr o l o r   a u to m ate  th eir   o p e r atio n .     b.   GPS  tr ac k in g   s er v er T h tr ac k in g   s er v er   h as  th r ee   r e s p o n s ib ilit ies:   r ec eiv in g   d ata  f r o m   th GPS  tr ac k in g   u n it,  s ec u r ely   s to r in g   it,  an d   s er v in g   th is   in f o r m atio n   o n   d em an d   to   th u s er .   c.   User   in ter f ac e:  T h UI   d eter m in es  h o o n will  b ab le  to   a cc ess   in f o r m atio n ,   v iew  v eh icle  d ata,   an d   elicit  im p o r tan d etai l s   f r o m   it.GT 0 2   is   ex q u is ite  an d   p o wer f u GPS/ GSM /GP R v eh i cle  tr ac k er ,   f o cu s in g   o n   th f ea tu r es  o f   v eh icles.  W ith   th ch ar ac ter is ti cs  o f   f r ee   m ain ten an ce   an d   s tr o n g   s ig n a l   s tr en g th ,   it  is   u ltra - th in   an d   ea s y   to   in s tall.  T h b u ilt - in   h ig h - s en s itiv ity   SiR F   I I I   GP ch ip   an d   an ten n g r an GT 0 2   t h ab ili ty   o f   q u ick   p o s itio n in g   e v en   in   th e   m etr o p o litan   ar ea s .   T h u s er   ca n   ch ec k   its   p o s itio n   an d   r o u te  t h r o u g h   n etwo r k   o r   m o b ile.   GT 0 2   ac tiv ates  in tellig en wo r k in g   m eth o d ,   wh ich   en ab les  r em o te  co n t r o an d   m o n ito r   p r eser v atio n   with o u an y   o p e r atio n   af ter   in s tallatio n .     I t is d ef in itely   m ain ten a n ce   f r ee   in tellig en t p o s itio n in g   ter m in al.           Fig u r e   1 0 .   GPS s y s tem       R ad io   co n tr o l ( o f te n   ab b r e v iated   to   R /C   o r   s im p ly   R C   s h o wn   in   Fig u r e   11 )   is   th u s o f   r a d io   s ig n als  t o   r em o tely   c o n tr o d ev ice.   R ad io   co n tr o is   u s ed   f o r   c o n tr o o f   m o d el  v eh icles  f r o m   h an d - h eld   r a d io   tr an s m itter .   I n d u s tr ial,   m ilit ar y ,   an d   s cien tific   r esear c h   o r g a n izatio n s   m ak u s o f   r ad io - c o n tr o lled   v eh icles  as   well.   R em o te  co n tr o m ilit ar y   ap p lica t io n s   ar ty p ically   n o r ad io   c o n tr o in   th d ir ec s en s e,   d ir ec tly   o p er atin g   f lig h co n t r o s u r f ac es  an d   p r o p u ls io n   p o wer   s ettin g s ,   b u in s tead   tak th f o r m   o f   in s tr u ctio n s   s en t   to   co m p letely   au to n o m o u s ,   co m p u ter ized   au to m atic  p ilo t.   I n s tead   o f   "tu r n   lef t"  s ig n al  th at  i s   ap p lied   u n til  th air cr af is   f l y in g   i n   th r ig h d ir ec tio n ,   th s y s tem   s en d s   s in g le  in s tr u ctio n   th at  s ay s   "f ly   to   th is   p o in t".   So m o f   th m o s o u ts tan d in g   ex am p les  o f   r em o te  r a d io   co n tr o o f   v eh icle  ar th Ma r s   E x p lo r atio n   R o v e r s u ch   as So jo u r n e r .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 89 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 No v e m b er   2 0 2 0 :   20 1     21 2   210   T h f ir s g en er al   u s o f   r ad i o   co n tr o s y s tem s   in   m o d els  s tar ted   in   th e   ea r ly   1 9 5 0 s   with   s in g le - ch an n el  s elf - b u ilt  eq u ip m en t;   co m m er cial   eq u ip m en ca m e   later .   T h e   ad v en o f   tr a n s is t o r s   g r ea tly   r ed u ce d     th b atter y   r e q u ir em en ts ,   s in ce   th c u r r e n r e q u ir em en ts   at   lo v o ltag wer e   g r ea tly   r e d u ce d   an d   th e   h ig h   v o ltag b atter y   was  elim in ated .   I n   b o th   tu b an d   ea r ly   t r an s is to r   s ets  th m o d el ' s   co n tr o s u r f ac es  wer e   u s u ally   o p e r ated   b y   a n   elec tr o m ag n etic  escap em e n co n tr o llin g   th s to r e d   en e r g y   in   a   r u b b er - b an d   lo o p ,   allo win g   s im p le  o n /o f f   r u d d er   co n tr o ( r ig h t,  lef t,  an d   n eu tr al)   an d   s o m etim es  o th er   f u n ct io n s   s u ch   as  m o to r   s p ee d .   C r y s tal - co n tr o lled   s u p er - h eter o d y n r ec eiv er s   with   b etter   s elec tiv ity   an d   s tab ilit y   m ad co n tr o l   eq u ip m en m o r c a p ab le  an d   at  lo wer   co s t.  Mu lti - ch an n el  d ev elo p m e n ts   wer o f   p ar ticu lar   u s to   air cr af t,   wh ich   r ea lly   n ee d e d   m in im u m   o f   th r ee   c o n tr o d im en s io n s   ( y aw,   p itch   an d   m o to r   s p e ed ) ,   as  o p p o s ed   to   b o ats,  wh ich   r eq u ir ed   o n ly   t wo   o r   o n e.   As  th elec tr o n ics  r ev o lu t i o n   to o k   o f f ,   s in g l e - s ig n al  ch an n el  cir cu it   d esig n   b ec am r ed u n d an t,  a n d   in s tead   r a d io s   p r o v id ed   p r o p o r tio n ally   c o d ed   s ig n al  s tr ea m s   wh ich   a   s er v o m ec h an is m   co u ld   in ter p r et,   u s in g   p u ls e - p o s itio n   m o d u latio n   ( PP M) .   Mo r e   r ec en tl y ,   h i g h - e n d   h o b b y   s y s tem s   u s in g   P u l s e - co d m o d u lati o n   ( PC M)   f ea tu r es  h av e   co m o n   th m ar k et  th at  p r o v id co m p u ter ize d   d ig ital  b it - s tr ea m   s ig n al   to   t h r ec eiv in g   d e v ice,   in s tead   o f   th ea r lier   PP en co d in g   ty p e.   Ho wev e r ,   e v en   with   th is   co d in g ,   l o s s   o f   tr a n s m is s io n   d u r in g   f lig h t   h as  b e c o m m o r c o m m o n ,   i n   p a r b ec au s o f   th e   ev e r   m o r wir eless   s o ciety .   So m m o r m o d e r n   FM - s ig n al  r ec eiv er s   th at  s til u s "P PM"  en co d in g   in s tead   ca n ,   th an k s   to   th u s o f   m o r a d v an ce d   c o m p u ter   ch i p s   in   th e m ,   b m ad to   lo ck   o n t o   an d   u s th in d iv id u al   s ig n a l   ch ar ac ter is tics   o f   p a r ticu lar   PP M - ty p R C   tr an s m itter 's  em is s io n s   alo n e,   with o u n ee d in g   s p ec ial  "c o d e"   tr an s m itted   alo n g   wit h   th co n tr o in f o r m atio n   as  PC en co d in g   h as  alwa y s   r eq u ir ed .   Fig u r e   12  d is p lay   th co m p lete  p r o t o ty p an d   Fig u r e   1 3   s h o ws t h b ase  s tatio n .   I n   th e ar ly   2 1 s ce n tu r y ,   2 . 4   g ig a h er tz  s p r ea d   s p ec tr u m   R C   co n tr o s y s tem s   h av b ec o m in cr ea s in g ly   u tili ze d   in   c o n tr o o f   m o d el  v eh icles  an d   air cr a f t.  No w,   th ese  2 . 4   GHz   s y s tem s   ar b ein g   m a d e   b y   m o s r ad io   m an u f ac t u r er s .   T h ese  r ad io   s y s t em s   r an g f r o m   co u p le  th o u s an d   d o llar s ,   a ll  th way   d o wn   to   u n d er   US$ 3 0   f o r   s o m e.   So m e   m an u f ac tu r e r s   ev en   o f f er   co n v er s io n   k its   f o r   o ld er   d ig ital  7 2   MH r ec eiv er s   an d   r ad io s .   As  th em er g in g   m u ltit u d o f   2 . 4   GHz   b a n d   s p r ea d   s p ec tr u m   R C   s y s tem s   u s u ally   u s a   "f r eq u en c y - ag ile"  m o d o f   o p er atio n s ,   lik FHSS   th at  d o   n o s tay   o n   o n s et  f r eq u en cy   an y   lo n g e r   wh ile  in   u s e,   th o ld er   "e x clu s iv u s e"   p r o v is io n s   at  m o d el  f ly in g   s ites   n ee d ed   f o r   VHF - b an d   R C   co n tr o s y s tem s 's   f r eq u e n cy   co n t r o l,  f o r   VHF - b an d   R C   s y s te m s   th at  o n ly   u s ed   o n s et   f r eq u e n cy   u n less   s e r v iced   to   ch an g it,   ar n o t a s   m an d ato r y   as b ef o r e .             Fig u r 1 1 .   R C   tr an s m itter   an d   r ec eiv er     Fig u r 1 2 .   Har d war s n ap s h o t   ( Qu ad ac o p ter )           Fig u r e   13 .   B ase  s tatio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.