I droni hanno “invaso” tutto il mondo e sul mercato sono disponibili una infinità di modelli adattabili a tutti gli usi e per le più svariate fasce di prezzo. Bambini, semplici appassionati e professionisti, tutti sembrano essere stati contagiati da una febbre che negli ultimi anni ha contagiato sempre più persone e che continuerà ad espandersi come un “virus” incontrollabile. D’altronde, le modalità in cui vengono impiegati sono estremamente variegate: fotografie e riprese, operazioni di soccorso, tutela del patrimonio ambientale, sicurezza, monitoraggio dell’ambiente, rilievi, consegne commerciali ecc.
E non è dato sapere cosa i droni ci riserveranno nel futuro. Probabilmente “magie” che in questo momento non possiamo neanche immaginare.
Dai mini-droni giocattolo di pochi centimetri acquistabili a poche decine di euro fino ai modelli di fascia alta che comportano un investimento non alla portata di tutti, ci sono, tuttavia, alcune componenti fondamentali che, per quanto ovviamente molto differenti in termini di qualità e resistenza, non possono mai mancare in un drone.
Vediamo quali sono:
Eliche (Propellers)
Le eliche vengono montate sui motori in numero variabile ed hanno forme e dimensioni diverse. In un quadricottero, due gireranno in senso orario e due in senso antiorario con la relativa inclinazione.
I materiali con cui sono realizzate influisce sensibilmente sulla resistenza e la qualità del volo. Si va da quelle in plastica (tipiche dei droni giocattolo o di fascia bassa) a quelle in fibra di carbonio che sono molto più resistenti ed affidabili ma, allo stesso tempo, più costose. Se sei un principiante il consiglio è di iniziare con eliche in plastica in quanto sono le componenti del drone più soggette a danneggiamenti. Se anche i piloti più esperti possono incappare in spiacevoli incidenti, si può ben immaginare come questo pericolo sia all’ordine del giorno per i piloti “provetti”. Perché, dunque, mandare in fumo un investimento economico non indifferente a causa dell’inesperienza?
Le due componenti essenziali di un’elica sono il mozzo (la parte centrale con un foro nel centro per essere inserita nell’albero motore) e le pale (la componente che genera la forza di trazione).
Al momento di scegliere un’elica per il nostro drone, gli aspetti da valutare sono essenzialmente 2:
Diametro: è la distanza tra gli estremi delle due o tre pale (la lunghezza dell’elica) e viene calcolato in pollici.
Pitch (o passo): è l’ inclinazione dell’elica rispetto al suo perno. Indica l’altezza della colonna d’aria spostata dalle eliche durante una rotazione completa da parte del motore. Le forme più comuni sono: a punta, a naso di toro e toro ibrido.
Quando si calcola lo spostamento della colonna d’aria è necessario, tuttavia, tenere in conto alcuni importanti fattori come, ad esempio, le condizioni climatiche ed il materiale compositivo dell’elica. Si tratta, dunque, di valori indicativi.
Telaio (frame)
Si potrebbe definire come lo scheletro per il corpo umano. Come per le eliche può essere realizzato in vari materiali (legno, plastica, alluminio o fibra di carbonio) che determineranno le prestazioni del velivolo.
Se il telaio dei droni di fascia bassa è generalmente in plastica, quelli della categorie superiori sono in fibra di carbonio, un composto che coniuga perfettamente leggerezza e robustezza. Il rovescio della medaglia è, però, il costo nettamente superiore.
Per calcolare la grandezza del telaio bisogna misurare la distanza tra i motori più estremi. Se un drone con un grande telaio si caratterizzerà per una maggiore stabilità durante le operazioni di volo, il peso che i motori dovranno reggere sarà inevitabilmente superiore e, di conseguenza, richiederà uno sforzo energetico più consistente ai motori.
Oggi sono in numero sempre crescente gli appassionati che decidono di costruire personalmente il telaio del proprio drone che può essere costituito da un unico pezzo sul quale verranno poi agganciate le varie componenti o da più parti da assemblare. Nel primo caso, sono in commercio un’infinità di telai già “pre-confezionati” da poter utilizzare negli ambiti più disparati.
Il telaio, come le eliche, è una delle componenti più esposte a danneggiamenti e se, dunque, non sei un pilota particolarmente esperto, il consiglio è di “munirti” di un telaio facile da riparare o che offre una vasta offerta di pezzi di ricambio a prezzi “abbordabili”
Solitamente le dimensioni del diametro più diffuse sono: 250 mm, 350 mm, 450 mm, 550/650 mm, 800/900/1000 mm.
Motori (Engines)
Sulla base del numero di motori, i droni possono essere divisi in: monocotteri, tricotteri, quadricotteri, esacotteri, octocotteri. Ogni motore- la cui potenza si calcola in KV- è collegato ad un’elica che girando permette al drone di sollevarsi in cielo.
Le tipologie di motori sul mercato oggi più diffuse sono:
Brushed (con spazzole): Tipici dei droni giocattolo e di fascia bassa. È costituito da un rotore rotore interno che ruota tra due magneti di polarità inversa (positivo e negativo) collegato ad un regolatore che stabilisce la velocità ed il senso di marcia. Se i “brushed” sono particolarmente economici, risultano allo stesso tempo poco efficienti: a causa dello sfregamento incessante delle spazzole con l’aumento della velocità, tendono a generare scintille e, quindi calore, con un dispendio considerevole di energia. E nei casi più estremi questo potrebbe portare a veri e propri incendi.
Brushless (senza spazzole): Sono certamente i più comuni nei droni professionali e semi-professionali e non hanno contatti elettrici striscianti sull’albero rotore. Rispetto ai brushed spiccano per minore resistenza meccanica, peso inferiore, potenza superiore, celerità nel rispondere ai comandi, rischio estremamente limitato di generare scintille al crescere della velocità. Per poter funzionare hanno bisogno di un componente aggiuntivo chiamato Electronic Speed Controller (ESC)
ESC: Electronic Speed Control
Unisce i motori brushless al Flight Controller permettendo ai motori di muoversi in senso orario ed antiorario e con diverse velocità fornendo loro l’energia necessaria. Dato che non hanno contatti striscianti il compito di alimentare i motori viene svolto, appunto, da questo componente tramite una serie di fili che sono generalmente 3 ( positivo, negativo, segnale).
FC (Fligh Controller) o Scheda Madre
Processa i dati di volo e si occupa di mantenere il drone nella posizione di equilibrio più costante possibile sulla base del processamento di una serie di dati inviati dai sensori elaborandoli in tempo reale. Sul mercato sono disponibili schede di controllo che variano per qualità e prezzo. Affinché possa funzionare la FC deve interfacciarsi con l’unità IMU.
IMU
L’Inertial Measurement Unit è formata da un insieme di componenti elettriche essenziali per garantire il buon funzionamento del drone. Le principali sono: GPS (trasmette in tempo reale i dati sul punto esatto in cui si trova il multicottero e permette, inoltre, di fissare dei punti esatti lungo i quali farlo passare realizzando così un percorso prestabilito), Giroscopio (gestisce la velocità delle eliche diminuendola o accelerandola per garantire un assetto stabile), Barometro (valuta i cambiamenti della pressione atmosferica al variare della quota suggerendo l’altezza esatta rispetto al livello del mare. In questo modo, dunque, il drone mantiene una quota costante), Bussola: consente al drone- sulla base del magnetismo terreste- di mantenerne l’orientamento corretto.
Batteria Li-Po
Le Li-Po(Lithium-ion Polymer Batteries) sono Batterie ai Polimeri di Litio e si tratta, indubbiamente, della tipologia attualmente più diffusa sul mercato. Il loro punto di forza, rispetto alle batterie tradizionali risiede, sostanzialmente, nella particolare leggerezza e versatilità. Sono in grado, infatti, di immagazzinare una quantità notevole di energia in pochissimo spazio e per questo non hanno bisogno di nessun contenitore metallico.
Ciò le rende facilmente “sagomabili” per adattarle ai più svariati usi. Uno dei campi di applicazione dove stanno riscuotendo un successo senza precedenti è, ad esempio, quello della telefonia mobile. Il peso estremamente leggero, poi, richiede ai motori uno sforzo decisamente inferiore per sollevare il velivolo. Sul mercato sono disponibili batterie dal diverso peso che incidono ovviamente sull’autonomia del volo e sulla potenza massima generata. Maggior peso significa più “sacrifici” per il motore. L’ideale è, dunque, riuscire a trovare un giusto compromesso.
Se finora abbiamo parlato delle qualità delle Li-Po, c’è un elemento molto importante che deve essere tenuto in debita considerazione da qualsiasi pilota che intenda pianificare una ricognizione di volo: la durata estremamente limitata.
Le batterie più potenti, infatti, non raggiungono i 30 minuti di autonomia. Se ci spostiamo su modelli di fascia media il tempo quasi si dimezza (15/20), mentre nei droni giocattolo o comunque di qualità bassa oscilla tra i 5 ed i 7 minuti.
Se, dunque, l’obiettivo è effettuare voli di lunga durata è sempre bene portare con sé alcune batterie di scorta in modo tale da poter sostituire immediatamente quella scarica e ripartire senza problemi.
Ci sono, tuttavia, alcuni piccoli segreti che possono aiutare a ridurre al minimo gli sprechi di energia permettendo la massima resa possibile:
Rimuovi la fotocamera/videocamera se non strettamente necessario: se non intendi effettuare foto o riprese si tratterebbe di un inutile peso che, ovviamente, causerebbe un maggior dispendio di energetico
Valuta attentamente le condizioni climatiche: pioggia o vento incidono significativamente sulle prestazioni del drone. Quindi in questo caso, se non è strettamente necessario meglio rinviare ad un altro momento.
Non far scaricare completamente la batteria: A differenza delle vecchie batterie, ricaricala quando è completamente esausta potrebbe danneggiarla e non poco. L’ideale è rifornirla solo quando il livello di energia dal 40% in giù.
Proteggila dalla fonti di calore: Temperature superiori ai 35 gradi oltre incidere sulle prestazioni potrebbero causarne un rapido deterioramento. Quindi è sempre bene custodirla in posti poco luminosi o in ogni caso lontano dai raggi diretti del sole.
Caricala solo alcune a poche ore dal suo utilizzo: Le Lipo tendono a scaricare molto rapidamente l’energia immagazzinata. Meglio, dunque, provvedere a rifornirla a ridosso del volo pianificato.
Per saperne di più su come preservare le batterie Li-Po e minimizzare il rischio infiammabilità, ti consigliamo di leggere questo breve articolo.
Sistema di controllo a distanza
Il sistema di controllo è costituito da un “radiocomando” trasmettitore (controller) e da un ricevitore apposito che “dialoga” con il Flight Controller. Sul mercato sono oggi presenti un’infinita di modelli pilotabili sia con il “classico” radiocomando che dallo smartphone scaricando sul telefonino una apposita App sviluppata dall’azienda produttrice.
Se non sei ancora particolarmente esperto si consiglia di partire con un sistema radio che abbia almeno 5 canali in modo tale da avere la possibilità di imparare ad apprendere i comandi essenziali (Roll, Pitch, Yaw e Throttle). Fortunatamente è possibile acquistare radiocomandi di discreto livello a partire da circa 50 euro. Una volta apprese le funzioni base si può poi passare a sistemi di controllo più sviluppati e con più canali.
