Οι κύριες αρμοδιότητες του υποσυστήματος Hardware Development (HWD) είναι η ανάπτυξη μετρητικών διατάξεων, η συλλογή και επεξεργασία δεδομένων πτήσης, η εφαρμογή ενός συστήματος τηλεμετρίας, καθώς και ο ηλεκτρικός εξοπλισμός των αεροχημάτων, όπως οι σερβοκινητήρες, οι μπαταρίες και τα ESCs (Electronic Speed Controllers).
Μετρητικές Διατάξεις
Η συλλογή δεδομένων πτήσης είναι ένα αναπόσπαστο κομμάτι της βελτιστοποίησης της σχεδίασης, καθώς μας επιτρέπει να εξετάσουμε τις επιδόσεις των αεροχημάτων κάτω από διαφορετικές συνθήκες. Οι πιο σημαντικές παράμετροι της πτήσης είναι η θέση, το υψόμετρο, η ταχύτητα, η πίεση και η επιτάχυνση. Το υποσύστημα είναι υπεύθυνο για την δημιουργία sensor boards, δηλαδή ηλεκτρονικών πλακετών που περιέχουν αισθητήρες, έναν μικροελεγκτή και διάφορα περιφερειακά. Οι αισθητήρες που διαλέγουμε σύμφωνα με τις απαιτήσεις του hardware (π.χ. απαιτούμενη τάση) και τις απαιτήσεις της εκάστοτε αποστολής μετράνε διάφορα φυσικά μεγέθη και τα μετατρέπουν σε ηλεκτρικά σήματα που μπορούν να διαβαστούν και να υποστούν επεξεργασία από έναν μικροελεγκτή. Τα δεδομένα αυτά αποθηκεύονται για ανάκτηση αργότερα. Τα μέλη του υποσυστήματος προγραμματίζουν τον μικροελεγκτή, συχνά χρησιμοποιώντας υπάρχουσες βιβλιοθήκες κώδικα, ενώ άλλες φορές αναπτύσσουν δικές τους για πιο αποδοτική αξιοποίηση των δεδομένων πτήσης.
Η πρώτη μετρητική διάταξη που έχει αναπτυχθεί κολλήθηκε πάνω σε πλακέτες πρωτοτυποποίησης. Το υποσύστημα έχει αναπτύξει και την μετρητική διάταξη SensorBoard v2.0, το οποίο είναι ένα design για τυπωμένη πλακέτα PCB (Printed Circuit Board). Περιλαμβάνει αισθητήρες σε chips, καθώς και έναν μικροελεγκτή AVR. Η επόμενη εκδοχή που σχεδιάζεται (SensorBoard v3.0) είναι παρόμοια, αλλά έχει μικροελεγκτή ARM και προγραμματίζεται με την χρήση βιβλιοθηκών STM32.
Συστήματα Τηλεμετρίας
Το υποσύστημα εφαρμόζει επίσης ένα σύστημα τηλεμετρίας. Δηλαδή, τα δεδομένα που μετρούνται στην πλακέτα όχι μόνο αποθηκεύονται, αλλά εκπέμπονται ζωντανά από το αερόχημα σε έναν σταθμό βάσης. Με αυτόν τον τρόπο έχουμε καλύτερη γνώση της κατάστασης του UAV ανά πάσα στιγμή κατά την διάρκεια της πτήσης.
Το σύστημα τηλεμετρίας περιλαμβάνει ένα LoRa module στην πλακέτα που βρίσκεται πάνω στο αερόχημα. Κατασκευάζεται επίσης ένας σταθμός βάσης (GCS – Ground Control Station), ο οποίος θα έχει ένα παρόμοιο LoRa module. Ταυτόχρονα αναπτύσσεται ένα Graphical User Interface (GUI) για καλύτερη οπτικοποίηση των δεδομένων πτήσης.
Σερβοκινητήρες, μπαταρίες, ESCs
Για τον έλεγχο του προσανατολισμού του UAV χρησιμοποιούνται επιφάνειες ελέγχου. Αυτές είναι επιφάνειες στις πτέρυγες και την ουρά του UAV, οι οποίες μπορούν να κινηθούν μέσω σερβοκινητήρων, δημιουργώντας έτσι διαφορές στην πίεση, οι οποίες προκαλούν αεροδυναμικές δυνάμεις που περιστρέφουν το αερόχημα γύρω από τους άξονες ελευθερίας του. Το Aeronautics Department συνήθως χρησιμοποιεί δύο ailerons, ένα elevator και ένα rudder. Οι σερβοκινητήρες που κινούν τις επιφάνειες αυτές επιλέγονται από το υποσύστημα Hardware Development, μετά από διεξαγωγή έρευνας σύμφωνα με την ροπή που απαιτείται, χρησιμοποιώντας online εργαλεία, αλλά και εργαλεία που έχουν αναπτυχθεί από την ομάδα.
Το υποσύστημα είναι επίσης υπεύθυνο για την επιλογή της μπαταρίας που τροφοδοτεί τον κινητήρα του εκάστοτε αεροχήματος. Λαμβάνονται υπόψη διάφορες παράμετροι, όπως η ονομαστική τάση, η χωρητικότητα, το ρεύμα αποφόρτισης, η μάζα και ο τύπος της μπαταρίας.
Τέλος, για τον έλεγχο της ταχύτητας του κινητήρα, χρησιμοποιούνται Electronic Speed Controllers (ESCs). Είναι αρμοδιότητα του υποσυστήματος Hardware Development να τα συνδέσει μαζί με τον κινητήρα και την μπαταρία του αεροχήματος.
