Справочник

Одноплатный компьютер на борту: питание, тепло и интерфейсы

Плата, которая на столе работает сутками, в фюзеляже уходит в троттлинг за восемь минут.

Питание — первая причина отказов

Бортовая сеть дрона — это не лабораторный источник. При резком газе напряжение проседает, при сбросе — выбрасывается вверх. Одноплатный компьютер на такое не рассчитан: он просто перезагружается, и полётное задание обрывается.

Между силовой шиной и вычислителем ставят отдельный стабилизатор с запасом по току не меньше двукратного от пикового потребления платы, а на его входе — конденсатор, гасящий выбросы.

Второй момент — пусковой ток. В момент включения плата потребляет заметно больше номинала, и слабый стабилизатор уходит в защиту, из-за чего система циклически перезагружается.

Класс платыТиповое потреблениеПикЧто ставить по питанию
Микроконтроллерный модуль0,1–0,5 Вт1 Втлюбой стабилизатор
Одноплатный ARM начального уровня2–5 Вт8 ВтBEC 5 В на 3 А
Плата с ускорителем10–25 Вт35 ВтDC-DC на 5–8 А с фильтром
Модуль класса Jetson Orin7–60 Вт по моделина 20–30 % выше режимаотдельный преобразователь и радиатор

Тепло в замкнутом объёме

Паспортное потребление указано для открытого стенда с обдувом. В закрытом фюзеляже тот же модуль нагревается до порога троттлинга за считанные минуты и дальше работает вполсилы.

Радиатор без потока воздуха отводит немного. Работающее решение — тепловой контакт корпуса платы с элементом конструкции, который обдувается снаружи, либо принудительный обдув от отдельного вентилятора.

Проверяют не на столе, а в собранном аппарате под реальной нагрузкой: запускают вычислительную задачу и смотрят температуру и частоту процессора через полчаса.

Связь с полётным контроллером

Стандартная связка — MAVLink поверх UART. Просто, надёжно, поддерживается всеми прошивками; скорость ограничена, но для телеметрии и команд её достаточно.

Уровни логики. Полётные контроллеры работают на 3,3 В, часть плат — тоже, но не все. Прямое соединение 5-вольтового выхода с 3,3-вольтовым входом выводит порт из строя.

Общая земля обязательна, а вот питание по общему проводу лучше развести: земляная петля через силовой провод приносит помеху в видеотракт и в датчики.

Накопитель и файловая система

Карта памяти в качестве системного диска — самая частая причина «плата перестала загружаться». Внезапное обесточивание в момент записи повреждает файловую систему.

Решения два: перевести корневую систему в режим только для чтения, а запись вести в отдельный раздел, либо поставить промышленный накопитель с защитой от потери питания.

Журналы и видео пишут крупными блоками на отдельный носитель. Мелкая непрерывная запись в системный раздел изнашивает его в разы быстрее.

Бортовые вычислители в каталоге

Позиции каталога, к которым относится всё сказанное выше.

Разделы каталога по теме

Рядом по теме