Quando si parla di droni al giorni di oggi si finisce sempre per sottolineare, per fortuna, come questi mezzi siano diventati sempre più alla mercè di chiunque, siano essi principianti oppure professionisti, per via di tutta una serie di spiccate peculiarità. Tra quali
- la facilità nel guidarli
- la semplicità nell’apprendere le funzioni più avanzate
- la sicurezza nella gestione del mezzo
- la durevolezza dei materiali
- la garanzia di resistenza nel tempo
- la sicurezza dell’utente nell’usarlo
Ma quando si parla di droni, in effetti, si parla di strumenti di estremo valore sul piano tecnologico e prodotti davvero avanzati. In tal senso ci viene da chiedere:
Ma come funziona un drone? Da quali componenti è formato? Come interagiscono l’una e l’altra?
Per rispondere a questa domanda, abbiamo stilato una semplice guida tra le varie parti del drone, per provare, appunto a capire oggi, con chiarezza, come funziona il drone.
Ecco come funziona il drone: analisi di tutte le sue componenti
Andiamo ad avventurarci tra i meandri delle componenti principali di un drone. Prima di tutto, domanda classica di apertura: cos’è un drone?
Un drone è un aeromobile a pilotaggio remoto o altrimenti detto APR. Si tratta cioè di un mezzo aereo basato sull’assenza del pilota umano a bordo. Il suo volo è gestito da un computer a bordo ovviamente
- o sotto il controllo remoto
- o di un navigatore o pilota.
Di base, dunque, la caratteristica chiave per capire cosa sia un drone è il fatto che il mezzo è gestito da un pilota umano che non si trova a bordo, ma che lo muove “in remoto” tramite comandi trasmessi al drone.
Del resto la parola drone è altrettanto un termine anglosassone con cui si cita il fuco, ovvero il maschio dell’ape, che come un quadricottero vola con un forte ronzio.
Secondo alcuni questa parola venne usata dagli inglesi nella seconda guerra mondiale per parlare degli oggetti volanti pilotati a distanzi e usati come bersagli per le esercitazioni militari.
Caratteristiche del drone, classificazioni e elementi base
I droni si dividono in due macro categorie:
- multirotori (multirotor)
- ala fissa (fixed wing)
Uno degli elementi principali del drone è il telaio.
Parlando di telaio del drone si cita ovviamente la struttura su cui le varie componenti sono montate. La forma di questa struttura cambia a seconda del numero dei rotori. Ovvero:
- un drone può avere quattro eliche (quadricottero)
- sei eliche (esacottero)
- ulteriori eliche.
I materiali con cui i telai sono fatti sono vari e spaziano dal legno, plastica, alluminio, carbonio. La scelta del materiale condiziona il drone in molte cose. In particolare:
- il volo del drone,
- il peso,
- la durata di volo
- la resistenza agli urti.
Come è fatto un drone, come funziona a cos’è il Flight Controller
Tra gli elementi cruciali per il funzionamento del drone c’è il Flight Controller. Ma che cosa è?
Nonostante non ci siano solo principianti in giro ma anche ottimi piloti di droni è comunque chiaro che difficilmente qualcuno sarà abbastanza bravo dal controllare in simultanea la velocità di rotazione dei 4 motori del quadricottero, per far sì che il drone abbia un volo stazionario.
A questo serve il Flight Controller (FC). Ovvero: ogni manovra inviata dal pilota con il radiocomando verrà letta dal FC, che impone la differente potenza da dare ai singoli motori per permettere la manovra richiesta.
In poche parole, ovvero, possiamo dire che
il flight controller è il cervello del drone, ovvero lo strumento che permette di elaborare tutti, ma proprio tutti i dati di volo in contemporanea. Di fatto funge da l’unità di controllo ed è, a tutti gli effetti, l’elemento che rende possibile al drone di portare avanti la missione per cui è concepito. Ovvero?
Ovvero se si tratta di un drone per gare FPV avrà un determinato FC che sarà diverso da un drone per riprese aeree e via discorrendo. Quindi il Flight Controller è di fatto la carta di identità del drone.
Molti di essi selezionano i dati ottenuti da vari sensori inter connessi tra loro, per poi elaborare calcoli e realizzare i movimenti. Tra questi sensori si ricordano:
- giroscopi,
- barometri,
- GPS
- sistemi di rilevamento degli ostacoli.
Come funziona il motore del drone e che cosa è il sistema ESC
Un drone non può funzionare naturalmente senza motore e senza la funzione Esc.
Quando si parla di motori e di Electronic Speed Control (ESC) bisogna fare molta attenzione. Come chiarito prima, il drone può avere vari motori, da cui cambia anche il suo nome.
- se sono 3 si chiama tricottero,
- se 4 invece quadricottero,
- se 6 invece esacottero,
- se 8 si definisce ottocottero.
I motori elettrici sui droni sono motori brushless ovvero “senza spazzole”: questo particolare tipo di motori agisce pertanto senza bisogno di contatti elettrici striscianti (ossia le “spazzole”) sull’albero motore. A che serve?
- A garantire meno resistenza meccanica,
- nessun rischio di scintille
- e minor peso.
A questo si aggiunge la funzione cruciale dell’Electronic Speed Control (ESC) che i motori brushless.
Sono questi sistemi che collegano il motore al Flight Controller: l’ESC riceve il comando dal flight controller e lo trasferisce ai motori. Questa piccola scheda elettronica consente quindi alle eliche, di girare in entrambi i sensi e a velocità variabili.
Altri elementi indispensabili per fare funzionare il drone
Ovviamente non possono mancare, in un drone le Eliche o Rotori. Si tratta di elementi distintivi che
Sono da montare sui motori del drone e ruotano a seconda alla potenza prodotta dal pilota tramite il radiocomando. in genere sono fatte in plastica o in fibra di carbonio, per caratteristiche ottimali di peso e sicurezza.
A questo si aggiungono anche:
- Para eliche (Propeller Guard): in genere sono fatte in plastica e sono molto leggere. Come si capisce, servono a proteggere il drone,
- Radiocomando (Transmitter). E’ con questo strumento che si pilota il drone e si possono impostare le opzioni di volo.
Diversi modelli di drone permettono l’uso dello smartphone o tablet in sostituzione del radiocomando per pilotare il drone; altri invece solo lo smartphone.
Frequenze usate dal drone, tipo di batteria per far funzionare il drone
Nel sistema classico di drone si parla di un radiocomando e un ricevitore che si collegano con il Flight Controller. Molto spesso la frequenza più utilizzata per questo tipo di radiocomandi è quella dei 2.4 GHz.
Quanto, invece, alla batteria, va detto che si parla di batterie Li-Po. Ovvero:
batterie a Polimeri di Ioni di Litio (Lithium-ion Polymer Batteries), sono state create per la prima volta in Russia sotto segreto militare. Dopo il crollo dell’Unione Sovietica la tecnologia nei primi anni ’90 è arrivata ovunque, e infine è stata messa commercio a partire dal 1996.
Questo tipo di tecnologia consente di far volare il drone con la potenza necessaria pur avendo un peso ridotto. Le batterie Li-Po sono infatti davvero leggerissime
