Ma che cos’è un drone?

Ma che cos’è un drone?

10 Maggio 2015 0 Di Admin A.

Con il termine drone facciamo riferimento a tutti quei dispositivi in grado di librarsi nel cielo, ma esistono anche tipologie di droni chiamati “terrestri” proprio perché possono muoversi unicamente sul suolo. Ma cominciamo a capire meglio cos’è un drone distinguendoli per tipo.

 

Attualmente in commercio esiste una grande varietà di droni, adatti ad ogni esigenza, e soprattutto ad ogni tasca!

 

Ecco cos'è un drone!

 

 

Cos’è un drone multirotore?

 

Esistono diverse tipologie di droni radiocomandati:

 

•   Multirotori (o multicotteri)

•   Aerei/Jet

•   Elicotteri

 

In questo articolo analizzeremo i multirotori, così chiamati per il vario numero di rotori di cui possono essere equipaggiati.

 

 

Ecco cos'è un drone "multirotore"!

 

I multirotori si distinguono dalle altre tipologie per la loro stabilità e versatilità.

Ad oggi vengono usati in tantissimi ambiti, tra cui la fotografia, l’aerofotogrammeria e la ricerca di superstiti.

 

 

 

 

 

I multirotori vengono in genere categorizzati in base al numero di eliche (e quindi di rotori) che dispongono:

 

•    Tricotteri (tre rotori)

•    Quadricotteri (quattro rotori)

•    Esacotteri (sei rotori)

•    Ottacotteri (otto rotori)

 

 

Componenti di un multirotore

 

Per capire bene cos’è un drone, iniziamo con l’elencare le parti che costituiscono un multirotore, considerando che si tratti di un Quadricottero.

 

 

Frame:

 

La struttura che sostiene tutte le parti di un drone e gli dona il suo aspetto, nel linguaggio del modellismo, è chiamata “frame“.

Tuttavia questa non è la sua unica funzionalità.

 

 

Frame di un drone

 

 

Tra le caratteristiche di un buon frame vi è sicuramente la leggerezza.

 

E’ un fattore importantissimo in quanto l’autonomia di volo di un drone è dettata al 90% da questo. Un peso più elevato equivale ad un maggiore sforzo da parte dei motori nella fase di distacco dal suolo, e dunque, ad una maggiore potenza assorbita.

 

 

Altra peculiarità del frame è la sua robustezza e la capacità di attutire le vibrazioni.

 

Come vedremo a breve, le vibrazioni costituiscono un vero e proprio problema per quanto riguarda la stabilità del nostro dispositivo. Un frame robusto garantirà, almeno in parte, l’incolumità dell’elettronica a bordo del drone.

 

 

    Flight Board:

 

La flight board, chiamata anche “scheda di volo”, rappresenta il cuore del multirotore.

Cos’è un drone senza la sua flight board? Niente. Senza di essa sarebbe impossibile pensare di radiocomandare un dispositivo in grado di volare.

 

In commercio ne esistono di tantissimi tipi con una grande varietà di funzionalità e prezzi.

 

Esistono anche schede già pronte all’uso che bisogna solamente montare a bordo del frame. Altre che permettono di ottimizzare alcuni parametri di volo a proprio piacimento, adatte ad una fascia di utenti più esperti in materia di modellismo e programmazione.

 

La funzione della scheda di volo è principalmente quella di gestire e stabilizzare il volo del multirotore.

 

 

Flight Board

 

 

Come?

 

La scheda di controllo può essere dotata di molti sensori, tra cui principalmente accelerometro, giroscopio e magnetometro.

 

Questi forniscono al processore a bordo della scheda i dati relativi ad inclinazione, accelerazione e direzione, rispetto al nord magnetico del drone.

 

Con questi dati il processore elabora poi dei segnali di uscita per effettuare eventuali correzioni di quota, attraverso l’accelerazione o decelerazione dei motori. Tutto ciò, ripetuto migliaia e migliaia di volte in un secondo, garantisce la stabilità del mezzo.

 

Le flight board effettuano le manovre che ordiniamo attraverso il radiocomando e in genere sono dotate di altre funzionalità, alcune implementabili anche tramite un GPS.

 

 

Esc, motori ed eliche:

 

Come dicevamo, la flight board genera dei segnali di uscita che sono in grado di modificare la velocità di rotazione dei motori.

Per fare ciò, sono necessari gli “Esc“.

 

 

esc per drone

 

 

Questi componenti fungono da ‘interfaccia’ tra scheda di controllo e motori.

 

I motori dei modelli radiocomandati sono di tipo brushless, ovvero senza spazzole e alimentati a corrente continua.

 

Ovviamente una flight board che si alimenta con soli 5v, non può certamente gestire i 12v e i circa 3-4 Ampère (dipende fortemente dai rotori) provenienti dalla batteria, che servono a far muovere i rotori.

 

E’ dunque necessario l’Esc, chiamato anche “regolatore“: in grado di assegnare, in base al segnale ricevuto dalla scheda di controllo, la giusta potenza ai vari motori.

 

 


Vi sono poi le eliche (propeller), che una volta montate sui motori, garantiscono il volo del drone.

 

Esistono in commercio svariati tipi di eliche: da quelle in plastica, a quelle in fibra di carbonio (per il discorso della leggerezza) e addirittura quelle in legno.

 

Eliche di un drone

 

Le eliche in genere prima di essere pronte al volo vanno equilibrate:

 

– Quelle di buona fattura non necessitano di grossi accorgimenti e forniscono un ottimo rendimento senza il bisogno di correzioni.

 

 

Batteria

 

Ultimo ma non meno importante componente, è la batteria: quella che andrà ad alimentare tutta l’elettronica descritta finora (flight board, esc e motori).

 


In un prossimo articolo affronteremo il problema del dimensionamento della batteria e in genere dell’elettronica di potenza di un drone, per adesso ci limitiamo a fornirne una descrizione funzionale.


 

Esistono varie tipologie di batterie che prendono il nome in base alla loro composizione chimica: Lipo, Nihm, Life ecc ecc.

 

Tipicamente vengono usate le Lipo, ovvero polimeri di litio, la loro capacità (che può essere calcolata anche tramite tools che si trovano online) varia dai 1200 ai 5000 mA circa.

 

 

Batteria per drone

 

 

Le caratteristiche di una buona batteria sono principalmente:

 

•  il peso, che non deve essere eccessivo per la carica che offre;

•  la costante di scarica, parametro indicato con la lettera “C” ( es. 25C, 15C ecc).

 


NOTA BENE: le batterie utilizzate per questi dispositivi non possono essere caricate con i normali caricabatterie, necessitano di un apparato appositamente studiato per la loro carica.


 

Assemblare un drone

 

Ora che sappiamo cos’è un drone e com’è fatto, parliamo di assemblaggio.

Assemblare un drone non è tanto semplice e richiede oltre a tanta pazienza, anche delle conoscenze, almeno basilari, di elettronica e di programmazione.

 

Pertanto, se non volete cimentarvi in ardue imprese, il commercio offre una vasta gamma di dispositivi già pronti al volo, per tutte le tasche.

 


drone

 

 

 

Se invece amate le sfide e volete mettervi alla prova, potete cimentarvi nella realizzazione del vostro drone, seguendo passo per passo la nostra guida.