HomeElettronicaCostruire un drone: guida introduttiva e concetti

Costruire un drone: guida introduttiva e concetti

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Costruire un drone: guida introduttiva e concetti

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Se vuoi costruire un drone, ma ne sai meno di zero sei nel posto giusto. Leggendo questa guida imparerai la terminologia e le componenti che lo costituiscono (centralina, motori, eliche, telaio, gps, radiocomando, batterie e esc). Saprai abbinarli per poter costruire un drone per riprese aeree oppure un drone da racing.

Questo articolo é adatto te che ti sei sempre chiesto:

“Come si fa a costruire un drone?

oppure, vedendo qualcuno assemblarne uno:

“Figo! Vorrei farlo anche io!”

Scopriremo il come e il perché costruire un drone, evitando che tu possa sbagliare come il sottoscritto.

Premesse

Costruire un drone, per quanto divertente e spiegato in modo chiaro, richiede tempo e soprattutto volontà di apprendere cose nuove, di scoprire.

Devi anche sapere che il modellismo dinamico può creare dipendenza, portandoti a spendere centinaia di euro.

Tale spesa, a mio avviso, è più che giustificata dall’esperienza il divertimento che ne conseguono.

A tal proposito: i prezzi migliori li trovate su Banggood, uno store asiatico di riferimento per chi si appresta a costruire un drone.

Perché vuoi un drone?

Domanda scontata, ma parte tutto da qui.

Lo fai per divertirti facendo gare di velocità con i tuoi amici, oppure per fare foto o riprese aeree montando una videocamera? In tal caso: action cam (come l’ottima Yi 4k) o una mirrorless come la gx850?

A seconda di cosa vuoi fare, del tuo budget e del tuo tempo, ti consiglierò le componenti, spiegandotene prima il funzionamento.

Ognuna di questa build che andrò a proporti è pensata per farti risparmiare al massimo, conservando un certo grado di qualità. Sarai comunque libero di investire di più nelle componenti anche più “futili” in un secondo momento.

La guida sarà strutturata con caratteristiche generali per poi approfondire in paragrafi dedicati le seguenti tre tipologie di droni:

  1. mini e agile quadricottero (con o senza fpv di bassa qualità)
  2. quadricottero compatto per action cam
  3. esacottero/octacoptero per reflex (o carichi pesanti)

Componenti necessarie per costruire un drone

La centralina (o flight controller)

Se ogni uomo ha un cuore e un cervello, così ogni “uccello meccanico” ha bisogno di una centralina.

É ciò che permette di controllare l’elettronica a bordo e di farla rispondere in modo armonico ai nostri comandi, per garantendo una ottima esperienza di volo.

Quando costruimmo il nostro primo drone io e mio fratello Leonardo pensammo di non risparmiare su questo, perché era proprio la base di partenza sulla quale si sarebbe sviluppata l’intera architettura.

DJI Naza

Dopo una non breve ricerca su Internet capimmo che tra le varie cinesate da 5 euro, c’era qualche cosa che spiccava: DJI NAZA (versione lite). Dettagliate informazioni potete trovarle sul sito ufficiale.

Al tempo la DJI non era ancora così famosa come lo è ora (non aveva ancora fatto il Mavic Pro), ma già costava più delle altre marche, offrendo – su carta – una centralina in grado di guidare qualunque mezzo, pratica e semplice da configurare. Di fatto avemmo non poche difficoltà siccome, lo confesso, eravamo completamente a digiuno di “droni”.

La realtà è che la nostra centralina era difettosa. Più volte il nostro esacottero si ribaltò in aria, quasi stufo di volare, come per protesta. Fu alla ennesima caduta da 20-30 metri nel comune di Erdona (un nome una sicurezza) che decisi di prendere quel pezzetto di plastica rossa e di rispedirla a Satana, buttandola nello sciacquone del cesso di comprare una nuova centralina, più affidabile e che avesse meno limitazioni. Il naza lite, per quanto bello e figo, non permette cose che ora sembrano banali come il follow me e la telemetria trasmissione dei dati di volo a terra. O meglio: le permette con moduli di espansione da 100 e rotti euro. Peccato che di “rotto” non c’erano i soldi, ma altro.

APM 2.6 con Arducopter

Quasi casualmente mi imbattei in Ardupilot. È un software che permette di fare cose incredibili (come programmare trattori per la mietitura o guidare piccoli robot sommergibili). È open source e una delle tante centraline su cui può essere caricato e costa meno del Naza. Mi riferisco a APM 2.6 (o versioni più aggiornate).

APM monta la versione ufficiale di Ardupilot pensata per elicotteri e droni: Ardupilot. Questa pagina (pagina ufficiale di Arducopter) contiene l’universo (è però in inglese) e qui mi limiterò a dare una descrizione generale, riservandomi di approfondire con articoli dedicati.

Altre centraline meno costose

Pur avendo nel cassetto altre centraline più semplici e meno costose (che sono sicuro non sfigurerebbero davanti ad un Naza ballerino come quello che avevo io), non posso dire che sia la scelta ideale per progetti un minimo importanti per via delle maggiori capacità di informatica e elettronica richieste e soprattutto per le funzioni basic che offrono (molte consentono giusto di far volare un quadricottero di piccole dimensioni).

Non avendole direttamente provate, visto il costo e la relativa leggerezza di APM, mi sento di consigliare ad un dilettante Ardupilot in tutti i casi.

I motori

Se la centralina è il SNC, i motori sono i muscoli. Il numero e la tipologia dipendono strettamente da cosa avete risposto alla domanda che vi ho posto all’inizio (“perché vuoi un drone?“).

Iniziamo a dare alcuni concetti base.

Caratteristiche

Tutti i motori per un drone che non sia un giocattolo da 15 euro sono di tipo brushless.

Tutte le marche, tra le più famose o meno, potranno su carta avere una certa efficienza e una certa prestanza, ma la cosa importante da capire è che nessuno di questi potrà garantirti che non ci sia un guasto quando sei sopra un lago a oltre 100 metri di altezza. Ci sono i paracadute, certo, ma i più economici (a meno di auto-costruirsi anche questi, ma quindi non avete ancora garanzie) costano centinaia di euro.

Cosa significa “KV”

È un valore associato al motore (per es. 2200 kv, 900 kv, ecc…) ed indica quanti giri fa al minuto con un volt. Detto così non significa gran che. La cosa importante da ricordare è che se il valore è basso (sotto i 1000) allora è generalmente un motore che ha bisogno di pale più grandi e da questo deriva una maggiore potenza di spinta e quindi una maggiore efficienza energetica.

Alti kv sono associati a motori piccoli, associati a eliche piccole, per droni scattanti e agili. Bassi kv sono appannaggio invece di esacotteri/optacotteri con motori grossi e pale molto larghe, per carichi importanti.

Efficienza e spinta (trust)

Con ogni motore, se non è proprio cinesissimo, arrivano dichiarati dei valori ben precisi di spinta ed efficienza energetica. In genere tutto questo è racchiuso in una bella tabellina come queste qua sotto.

A parità di motore (in questo caso MN2206 2000kv) possono essere abbinati batterie (11.1 e 7.4 volt) ed eliche ( in inglese “propellers”, 6*2, 7*2,4, ecc…) diverse. È il produttore a fornire questi dati, in genere.

Queste tabelle in genere sono descritte dai produttori dei motori e quindi basta, se non avete ricevuto il foglietto con l’acquisto, fare una rapida ricerca in Google. Nel mio caso, giacché i motori sono non proprio di una marca molto nota (c’è comunque di molto peggio), ho faticato un poco a trovare questi dati, ma alla fine – nella didascalia di un video russo – ho trovato i test dei motori effettuati da un gentilissimo quanto sconosciuto appassionato di droni.

Questo è uno stralcio della lunga tabella che aveva stilato. Non avendo nulla d’altro e non avendo io la pazienza di testarli, mi fido ciecamente. La configurazione è inerente i Tarot 4006 (620 kv), eliche 13 x 5,5 e batteria a 4 celle. Sono riportati i valori di spinta, l’efficienza e gli ampere consumati alle diverse percentuali di throttle (manetta).

Non spaventatevi. Spiegherò più avanti meglio a cosa servono i valori di efficienza e di ampere.

Se dovete ricordarvi una cosa, ricordatevi che un motore “standard”, montato per esempio sui Phantom della DJI, ha 900 kv, è abbinato a eliche da 10/8 pollici ed è sufficiente per conservare una buona spinta e una buona agilità/portabilità.

Come potete immaginare i motori, soprattutto i primi due, sono di marche completamente sconosciute. Tarot RC invece gode di una migliore reputazione (anche se non è la più celebre ho sempre usato i suoi prodotti senza problemi). Il prezzo è scandalosamente ridicolo (motori “blasonati” costano anche 3 volte tanto).

Le eliche

Di diverse dimensioni (espresse in pollici) e con diverse quantità di pale (2/3/4). In genere è il motore a “dirvi” quali eliche usare (grazie appunto alle tabelline di efficienza!).

Generalità

Non ve l’ho detto prima quando spiegavo i motori, ma in un drone alcune eliche girano in senso orario (clockwise, CW) e altre in senso antiorario (counter clockwise, CCW). Questo serve per annullare la torsione a cui il mezzo sarebbe sollecitato.

Pieghevoli e non, sono disponibili diversi attacchi per poterle fissare (quindi occhio quando le si acquista!). Io ho buttato dei soldi proprio per questa banalità.

Tralasciando il legno che è usato negli aerei RC, per i multicotteri si usano eliche in plastica o in fibra di carbonio. Le prime sono poco costose e abbastanza resistenti. Le seconde sono per chi è fighetto e non sia accontenta. Essendo più flessibili e resistenti (in quasi 3 anni ho rotto una sola elica in fibra), sono anche meglio per quanto riguarda l’efficienza energetica. Contro: costano di più.

Lunghezza

Più sono grandi e più hanno bisogni di motori con basso kv e sono in grado però di generare spinta a parità energia. Eliche grandi migliorano davvero tanto il profilo di efficienza energetica (che affronteremo alla fine) però impediscono al vostro amico volante di eseguire manovre in agilità e totale disinvoltura.

Passo

Se avete letto fino a qui e siete stati attenti avrete sicuramente visto che le eliche sono indentificate da due numeri: il primo indica la lunghezza, mentre il secondo il passo, ovvero dopo quanti cm (immaginando possa avvitarsi come una vita compiendo un giro completo) si ritroverà nella posizione di partenza. Potrebbe sembrare un gran casino, ma vi basta sapere che più è alto questo valore e più muove aria e quindi energeticamente sarà efficiente.

A un passo corto corrisponde una minore spinta (le pale sono meno inclinate).

Riassumendo: eliche bipenne sono perfette per ottenere una ottima resa. Siccome è la vostra prima (e magari unica) costruzione vi consiglio di comprare semplici eliche in plastica che vi garantiscano una buona autonomia (quindi siano grandi), ma non troppo in modo che sia comunque trasportabile in uno zaino/valigia. Questo vale per la maggioranza di voi che, credo, è interessato a costruirsi una specie di Phantom.

Particolarità per chi vuole un mini drone: le pale qui sono spesso 3, se non 4; energeticamente meno efficienti consentono di tenere bassa la lunghezza dell’elica e pari la spinta (più pale spingono di più, ma al costo di maggiore corrente). Come regola generale: per ogni pala aggiuntiva potete calare di 1 pollice la lunghezza dell’elica per avere la stessa spinta.

Non ve l’ho detto prima per non spaventarvi, ma ogni elica – seppur nuova – deve essere necessariamente bilanciata per avere una migliore efficienza aerodinamica (meno vibrazioni). Solo questo necessiterebbe un articolo a sé quindi sappiate solo che esiste.

Il frame

Questo è in funzione dei motori e delle eliche che avete scelto di usare. Come potete immaginare se scegliete eliche grandi, con tanti motori, anche il telaio deve essere di conseguenza importante.

Ci sono alcune considerazioni da fare anche sul telaio.

I materiali

Vi sono diversi materiali che potete usare, ognuno con pregi e difetti. Vediamo molto sinteticamente i vantaggi e svantaggi di ognuno:

  • legno: facile da lavorare e relativamente poco costoso e leggero; purtroppo regge male gli urti
  • plastica: facile da lavorare, poco costosa e abbastanza leggera; all’urto vi è una concreta possibilità di rottura
  • alluminio: facile da lavorare, leggero, poco costoso; agli urti si piega senza spezzarsi e rimane deformato
  • fibra di vetro: difficile da lavorare, costosa, non proprio leggerissima; regge bene gli urti senza deformarsi
  • fibra di carbonio: leggerissima, difficile da lavorare (le polveri sono cancerogene), relativamente costosa, ma è forse il materiale più resistente agli urti.

Per il mio primo drone, perché io abbastanza esigente, scelsi un telaio in fibra di carbonio. Vedendo gli urti che ha preso devo esserne solo felice, ma sono consapevole che se uno avesse 150 euro di budget o meno, spenderne 80/100 nel telaio è sbagliato.

Per questo consiglio o di auto costruirselo in legno/alluminio oppure di prendere un telaio poco impegnativo a pochi euro in plastica di cui ci sono i pezzi di ricambio per pochi spicci. Questo perché il frame non è, soprattutto agli inizi, così indispensabile che sia perfetto. Diciamo che è la parte dove potete risparmiare di più. Piuttosto spendere di più nei motori o nell’altra componentistica.

Se avete i soldi e volete fare un investimento andate direttamente sul carbonio. Lasciate che la fibra di vetro sia usata solo per le barche.

Gli esc

Sono i regolatori elettronici di velocità (Electronic Speed Controller). Si interpongono tra centralina e motori. Ricevono l’alimentazione e la forniscono ai motori, secondo le esigenze mediate dal flight controller.

Il parametro importante da tenere in considerazione è il massimo amperaggio che riescono a gestire.

Siccome attraverso loro passa tanta corrente si scalderanno molto e questo è il motivo per cui in genere vengono disposti lungo i bracci del telaio, in prossimità dei motori, proprio sommersi dal flusso d’aria smosso dalle eliche.

Opto o esc?

Potete risparmiare qualche soldo (che non fa mai male) se siete furbi e scegliete degli opto al posto degli esc. Sono identici, con l’unica eccezione di un cavetto che normalmente alimenta la centralina. Aspettate. Fatemi ri-spiegare.

Gli esc, normalmente, supponendone 4 (sono sempre uno per ciascun motore), hanno 3 cavi che escono verso il motore, due in entrata dalla batteria e un pin con 3 contatti che li congiunge alla centralina. Solo da questo dato potete capire quanto dannatamente siano di collegamento tra tutte le altre strutture. Io vi consiglio degli opto per il semplice fatto che, normalmente, uno dei 3 pin che li collega alla centralina viene staccato, mentre solo 1 rimane.

Comprando 4 esc usereste effettivamente solo uno di essi per alimentare la centralina. Alcune addirittura hanno una loro propria alimentazione, quindi…opto!

Le batterie e caricabatterie

Le classiche batterie per modellismo dinamico sono in polimeri di litio (Li-Po). Hanno una buona densità energetica e facilità di utilizzo.

Cella come unità fondamentale

Sono costituite dall’unità fondamentale che è detta “cella“. Questa ha voltaggio standard medio di 3,7 V (massimo 4,2, minimo senza scassarsi 3,5 circa). A seconda dei motori che avete ci sono batterie da una fino a 10 e più celle. In generale vale la regola che: più i motori sono grossi e più è alto il numero di celle e più avete il portafoglio colmo di soldi.

Una build “da poveracci” vedrà un drone con motori minuscoli, molto piccino e con 1-2 celle. una cosa “media” 3-4 e da ricconi invece anche 6-8. Questo era per farvi un’idea generale.

La nomenclatura vuole che si usi il suffisso “s” per il numero di celle messe in serie e “p” per quelle in parallelo. Una batteria 4s1p significa che è fatta da 4 celle in serie (= in fila!). 3s2p invece indica 3 celle messe in fila indiana collegate in parallelo ad altre 3 celle disposte in modo identico.

Mettere le celle in serie aumenta il voltaggio, in parallelo la capacità.

Il caricatore

Ogni batteria va ricaricata tramite un apposito caricatore. No: non potete usare quello del vostro cellulare, dove comprarne uno apposta. Su Amazon potete trovarne una vasta scelta. 

Tra quello cinese da 25 euro e quello super duper da 150 vi è essenzialmente un mero discorso di potenza. Più è grosso e più batterie potrai caricare contemporaneamente. Attenzione a non pensare che più potente è e minore è il tempo di ricarica. Come vedremo ora infatti è importante solamente fornire ad ogni batteria il giusto amperaggio per evitare di accorciagli la vita.

Il concetto dei “C”

Senza approfondire troppo la questione va detto quanto meno che la si definisce come “1 C” il rapporto 1:1 tra la quantità in ampere che scarica o carica una batteria e la sua capacità nominale.

Per esempio se una batteria ha 2000 mah (2 Ah) di capacità totale e la stiamo caricando con una corrente in ingresso (settando il caricatore) di 2 ampere significa che è caricata a 1 C. Analogamente se la carichiamo con la metà degli ampere si ha una carica a 0,5 C, del doppio invece è 2 C e così via.

Il concetto vale anche per la scarica. Quando su una batteria è riportato 10 C significa che questa è in grado di erogare al massimo e con costanza 10 volte il suo amperaggio. Alcune hanno anche un valore relativo al picco di pochi secondi che supportano.

È buona regola non caricare/scaricare la batteria oltre gli 1-2 C. Se ora immaginate che il discorso vale anche per il vostro cellulare, potete immaginare come sia maltrattata la povera batteria…

Riflessione particolare sulle batterie

Ci sono guide intere che vi parlano della batterie e di come queste siano le migliori. Pochi vi parleranno invece di cosa si verificherà in pratica nella vostra vita da neo-costruttori di droni. Per questo ci sono io.

Spenderete 50 euro (per dire un prezzo medio) in batterie, con garanzia limitata a 30 giorni o 6 mesi (se vi va bene). Appena sbaglierete a caricare la batteria oppure per una botta oppure se è semplicemente cinese… si danneggierà una cella.

“Nessun problema, la cambio per 5 euro!”

penserete voi poveri sprovveduti! E invece no!

Ben impacchettate e rigonfie, riuscirete a mala pena a salvarvi le mani nell’ipotetico successo nell’apertura di una batteria ai polimeri di litio. Sarete costretti a buttare tutto e a spendere altri 50 euro con la sicurezza che potrebbero andare in mazza lo stesso.

Qualcuno più avveduto di me forse starà pensando che sia io l’incompetente. In parte ha ragione, perché all’inizio non sapevo nulla, mentre ora so che per conservarle devono essere caricate in un determinato modo. Così come caricate e scaricate lentamente e mai oltre il 20-80% (limite inferiore e superiore). Perbenismo.

La verità è che il primo pacco batterie, di una marca con una buona reputazione (Multistar), ordinata da Hobbyking (sito ritenuto il top per prezzi e qualità), non funzionava nemmeno al primo test! Mio errore a non testarla subito ma dopo 35 giorni che mi era arrivata, esattamente dopo il decadimento della garanzia. Le batterie conservate al 60-70% di carica, in condizioni ideali, stanno per 6 mesi dopo i quali vanno controllate ancora.

Acquistammo allora due batterie cinesi da ebay, coperte da una garanzia incredibilmente lunga di 2 anni (nessuna batteria al mondo di qualunque oggetto è garantita per così tanto tempo!). Allo stesso tempo acquistammo altre due batterie al grafene, ancora da Hobbyking. Arrivate in una mega confezione dal costo spropositato durarono si e no 7-8 mesi prima che durate un normale ciclo di carica a 0.5 C si gonfiarono. Riuscimmo a salvare 3 delle 4 celle di cui erano costituite.

Morale della favola? Abbiamo speso forse 200 euro in batterie di prim’ordine e ora funzionano solo quelle cinesi da 30 anche se potrebbero lasciarci da un momento all’altro.

Li-Po o Li-Ion?

Quello che consiglio è di fare due calcoli e capire se potete usare le batterie agli ioni di litio (Li-Ion), le 18650. Una di queste equivale a una cella. I vantaggi sono molti tra cui:

  • maggiore densità energetica (= avete più energia per voli più lunghi)
  • se si rompe una cella sostituite solo quella cella
  • potete usare batterie come Dio comanda: le Panasonic NCR18650B

Stimo Panasonic per le batterie che produce che sono di gran lunga le migliori che possiate voi trovare la fuori, nel mondo. Per metterle in serie/parallelo potete usare quelle con le linguette e saldarle, oppure gli involucri in plastica già predisposti.

Ma perché se sono così vantaggiose pochi le usano? Per le seguenti ragioni:

  • costo iniziale elevato (5-10 euro a cella). Se fate i calcoli e siete sfortunati come me capite in ogni caso che questo problema non c’è, anzi. Qui potete
  • in genere forniscono solo 2 C di scarica massima (su batterie di 3400 mAh significa massimo 6.8 Ah di picco), contro i 20-30 delle li-po. Quelle al grafene – sempre Li-Po – arrivano anche a 100 (qui sta un loro principale vantaggio).

Come calcolare se potete o meno usare le li-ion? Basta sapere quanti ampere massimo assorbono i vostri motori (questo dipende anche dalle eliche accorpate) e dividerlo per gli ampere massimi che la vostra particolare 18650 può erogare (alcune infatti arrivano anche a 3C). Il calcolo lo avete già fatto quando avete scelto gli esc.

Nel mio caso particolare ogni motore assorbe massimo 16 A. Siccome è un esacottero ha un assorbimento massimo di 96 Ah. Notate bene che questo calcolo lo dovete fare anche se usate le li-po, per assicurarsi che voi abbiate abbastanza corrente. In questo modo apprezzate la differenza di prezzo che c’è tra una 5000 mAh a 10C (insufficiente siccome massimo scarica 50 Ah) e una analoga da 20C (che arriva fino a 100 Ah).

96Ah in uscita sarebbero garantiti da 14 batterie li-ion da 3,4 Ah di capacità e scarica massima di 2 C. Peccato che in questo modo, messe in parallelo, costituirebbero una batteria da 1 cella enorme (1s14p). Siccome i motori che ho usato lavorano a 4s avrei bisogno di fare una 4s14p… ovvero avrei bisogno di ben 56 ncr18650b! Sono quasi 300 euro! Senza calcolare il peso: 49 grammi a cella (trascurando i cavi ecc) vorrebbe dire quasi 3kg di batteria. Un po’ troppo per quello che potrei sollevare, ma lo approfondiremo in seguito.

Un piccolo stratagemma potrebbe consistere nel progettare il pacco batterie in modo che eroghi corrente solo per un 70% della manetta, consentendo comunque maneggevolezza, ma sforzando di più le batterie e rinunciando a fare accelerazioni. Ricordo che in quel modo era possibile, investendo circa 130 euro, realizzare questo sogno. Di fatto, nonostante le tabelle già scritte, momentaneamente mancano i fondi.

Nota bene: il massimo amperaggio di una 18650 è di 3400 mah. Diffidate dalle batterie cinesi che dicono addiritura di avere una capacità di 10000 mah! Pure truffe!

Finte batterie da 5000 mAh che, almeno in questo universo, non possono fisicamente esistere. Qui su Amazon il fenomeno è relativamente circoscritto (anche se quelle che vedete sono delle vere e proprie truffe), mentre su altri siti hanno pure ottime recensioni…. mai sentito parlare di fake reviews?

La radio e la ricevente

All’inizio usavamo una trasmittente radio di seconda mano, ma siccome tremolante nei trim e negli stick abbiamo optato per comprarne una nuova, relativamente semplice.

Le radio hanno essenzialmente una classificazione in base ai canali che possono usare, ovvero a “quanti comandi possono impartire”. Considerate che “andare a destra e sinistra” occupa un canale. “In alto e in basso” un altro ancora e così via. Quattro vi serviranno solo per i movimenti base. Se volete avere uno switch per cambiare le modalità di volo “acrobatico”/ “return to home” / “con gps” ve ne servirà un quinto.

In generale una radio a 6 canali va bene, anche per diversi droni (sono programmabili e tengono i dati i memoria). Queste della Flysky sono un ottimo compromesso tra qualità e costo.

Senza scendere in ulteriori dettagli in questa già sbrodolosa guida, aggiungo che la portata della radio dipende dalla frequenza e dalla potenza della trasmittente che terrete in mano (il radiocomando). Per legge in Italia la potenza è limitata a 25 mw, quindi la differenza sta nelle frequenze (433 mh, 2,4 gh, 5 gh, ecc…). Sempre a rigor di normativa: il drone non può decollare più di 70 metri e essere distante da voi di 200. Anche se in FPV (con gli occhialini per intenderci) avreste bisogno sempre che qualcuno lo osservi a vista.

Capite bene che qualunque radio “a caso” che vi garantisca 1-2 km di portata è già probabilmente sufficiente per il 99% delle manovre che effettuerete (anche illegalmente).

Il gimbal (lo stabilizzatore video)

Essenziale se volete usare le riprese aeree che filmerete, inutile se volete fare fpv puro con un mini drone.

Dai più economici bumper in gomma che smorzano solo parziali oscillazioni, a quelli con motori “brushless” su 2 o 3 assi. Per action cam questi partono da 50 e arrivano anche a oltre 300 euro. Siccome la verità sta nel mezzo io consiglio quello della Tarot RC (a 2 assi viene circa 50-60 euro, mentre a 3 – Tarot T4 3D – viene 100). Qui il link al prodotto dal sito ufficiale.

Se volete stabilizzare una reflex la Tarot RC ha un buon stabilizzatore a circa 500 euro (che sono comunque briciole rispetto a quello che altre marche vi fanno pagare); si chiama Tarot 5D.

Tenete presente che se volete avere un feedback in vivo di ciò che stat riprendendo vi servità una ulteriore trasmittente video e una ricevente che invece terrete a terra. Il wi-fi generato non basta neanche se piangete in cinese. Potete sempre “riprendere a caso” (l’ho fatto, ma non è il massimo).

Gps

Componente necessario per poter volare in tranquillità. Permette infatti al multicottero di rimanere nel punto preciso di volo anche in seguito agli spostamenti del vento.

Consigliato in tutte le occasioni e vi si può forse rinunciare in quella dedicata alla fpv.

Le build specifiche

Senza scendere in tecnicismi iper-mega ecco alcune dritte e consigli per avere un’idea su cosa orientarsi e quale è il budget minimo (io ragiono sempre all’insegna del risparmio, senza rinunciare comunque ad un minimo di qualità).

Piccolo drone per fpv

Essenzialmente è per divertirsi. Deve costare poco per necessità e avere un diametro massimo di circa 20 cm. Ci sono ottimi telai in fibra di carbonio che fanno al caso vostro. Abbinati ad una piccola telecamerina per FPV, magari con occhiali eh, vi permetteranno di divertirvi con pochissimo.

Motori a circa 2200 kv con eliche a 3 o addirittura 4 penne, alimentato da batterie al massimo a 3 celle ad alto C.

Il vantaggio nell’assemblarlo piuttosto che prendere un giocattolo è che questo scatta molto più velocemente, ha una durabilità maggiore e al primo schianto… lo saprete riparare.

Budget circa 100-150 euro. Ci sono kit che tralasciano ben poco a un prezzo irrisorio.

Quadricottero compatto per action cam

Questo è forse “lo sweet point” sul quale vale la pena soffermarsi di più. Vi servirà una bella action cam, ma allo stesso tempo che costi poco. Lasciate stare quelle che trovate nei mercatini perché sono di bassa qualità e le pagate pure care. Se volete prenderle non spendete più di 30-40 euro. Se la avete già siete a cavallo (magari avete una gopro o una Yi o un’altra che abbia un minimo di grazia).

Queste vanno montate su uno stabilizzatore (se volte fare le cose bene) almeno a 2 assi brushless. Consiglio quello della Tarot T4 3D per l’elevato rapporto qualità/prezzo.

La batteria va bene lipo a 3/4 celle. Meglio piccole e molte che una sola grossa (così se si sfascia la buttate e perdete poco). Per il discorso autonomia è meglio avere 3 batterie da 10 minuti l’una piuttosto che una da 30. Il drone sarà più piccino e avrete anche bisogno di un caricatore meno potente per caricare a 1C le batterie.

Motori generalmente a 900kv con eliche da un minimo di 8 a un massimo di 10 inch. Il tutto montato su un telaio da al massimo 30-40 cm con l’unico criterio che più piccolo è meglio riuscite a trasportarlo. Se lo costruite o lo trovate pieghevole è il top. Io consiglio piuttosto eliche un po’ più piccole e qualche minuto di autonomia in meno se potete però avere un telaio che si infili in uno zaino. Se non si infila poi diventa più scomodo di quello che credete (parlo per esperienza).

Se avete già la action cam potete cavarvela con una spesa iniziale di 150-250 euro.

Finalmente ho trovato il tempo per scrivere un articolo dedicato all’assemblaggio di un quadricottero economico ed efficiente. Potete trovarla qui: Quadricottero fai da te economico: ecco come.

Esacottero/optacoptero per reflex o carichi pesanti

Budget di 300-500 euro per portarsi a casa un coso che farete fatica a trasportare in macchina (a meno di non avere già una valigia apposita per il frame).

Stiamo parlando infatti di telai compresi da un minimo di 650 mm fino a 1 metro.  Motori con basso kv (inferiori ai 700 vanno bene) in grado di funzionare almeno con batterie da 4 celle. Consigliati almeno 6 (meglio ancora 8) per avere maggiore riserva in caso di guasto o comunque avere più spinta in caso di carichi maggiori.

Eliche almeno da 12 pollici. Questi droni necessitano di un bel stabilizzatore, gimbal, per potere avere un senso. In effetti il prezzo è contenuto finché si usa un modello per action cam, mentre come potete ben capire si sfiorano i 800-1000 per il semplice fatto che 400-500 sono per il Tarot 5D.

Strumenti utili

eCalc

Per calcolare, almeno in linea teorica, se le componenti che avete scelto sono decenti vi rimando a questo unico e inimitabile sito. Fondamentale per chi è alle prime armi: eCalc per multirotori. È gratuito, ma vi consiglio di spendere 0,99 euro per avere l’intero parco di componenti (aggiornate costantemente) in modo che il calcolo risulti quanto più accurato possibile. Effettuato l’acquisto avete tempo 1 anno per usufruire del programma che altrimenti sarebbe limitato a qualche componente.

Calcolatore di efficienza

Il concetto di base è che dovete alleggerire il vostro drone il possibile (batterie escluse). Il peso totale invece deve essere quanto più possibile pari alla somma della spinta generata dai motori al 60% della manetta. La differenza tra il peso di tutto il drone (batterie escluse) e il trust totale è da riempire di batterie.

Ci sono formule per calcolare il tempo di volo, ma questo potete anche direttamente testarlo voi. Sappiate che i valori riprtati da tutti i venditori sono riferiti al drone in hovering in condizioni ideali (quindi senza un alito di vento).

In conclusione

So di aver parlato tanto e aver approfondito poco dove magari sarebbe servito. Vi prometto però che verranno pubblicati altri articoli di approfondimento.

Se avete trovato questo pappardellone utile fatemelo sapere nei commenti, ma soprattutto… fateci sapere voi quale è l’argomento su cui vorreste avere più approfondimenti!

Ranieri
Ranierihttps://www.ranierisdesk.com/
Mi chiamo Ranieri Domenico Cornaggia, sono laureato in medicina e mi piace la tecnologia, il fitness e gli scacchi. Amo gli animali e le sfide!

Commenti

  1. Salve. Vorrei porle una domanda che c’entra poco e niente (o quasi) con l’argomento drone fai da te ma che quasi sicuramente potrà saperne la risposta. La domanda è: è possibile sostituire la videocamera già in dotazione ad un drone non fai da te con un’altra di altro tipo (ergonomicamente permettendo ovviamente), avendo reale compatibilità col dispositivo di accoppiamento in utilizzo?

    • Ciao Giuseppe!
      mmm domanda interessante che cade a fagiuolo con l’argommento! Dipende dal modello che hai in mente di modificare. In generale, se è un drone giocattolo ti sconsiglierei la pratica giacché spesso sono tarati per avere 5-10 min di autonomia, nonché una certa capacità di alzarsi da terra, giusto con il loro peso. Detto ciò, tutto è possibile, ma:
      1) non dovrebbe alterarsi eccessivamente il baricentro
      2) dovresti armarti di santa pazienza (premettendo che sia anche compatibile come dici tu)
      3) ne vale la pena?

      Qualitativamente parlando, se vuoi farci dei video che siano buoni, dovresti come minimo montarci una actioncamera/aggeggio che costicchia e pesuccia. Se invevce pensi di poter cambiare con 30-50 euro una videocamera che fa pietà/si è rotta, forse potresti riuscire. Sottolineo però il peso. Anche 50-100g possono ammazzarti le prestazioni di volo.

      Però ora sono curioso, che avevi in mente? 😂

      • Innanzi tutto la ringrazio per la gentilissima risposta. E niente, praticamente ho acquistato un drone che non credo sia giocattolo ma che sicuramente non è nemmeno il drone dei droni, ad un prezzo basso, che non è affatto male da pilotare ma ha una videocamera che fa ridere o piangere (dipende dal carattere della persona), non tanto come qualità dell’immagine, quanto quella del framerate. In poche parole la registrazione risulta scattosa o non fluida. Allora mi son chiesto: da cosa dipende? Dal wifi del mio telefono o proprio dalla videocamera? Quindi ho chiesto ad un amico, che fa il tecnico elettricista di mestiere e mi ha risposto che il wifi non c’entra nulla. Allora mi son chiesto: e se sostituisco la videocamera con un’altra (di qualsiasi tipo, anche non da drone!)? Per esempio quella di un telefonino.. 😂 , presumendo che sia saldata nella scheda stampata, perché sinceramente a riguardo sono alquanto ignorante. Su questo non mi ha saputo rispondere, non avendo mai operato al caso. Allora nel dubbio, tra reale fattibilità e delirio ho voluto chiedere ad un’esperto. Tutto quì. Nel frattempo ho trovato una mezza soluzione, che mi ha allontanato dall’idea di smontare il drone e che è stata quella di utilizzare un’app differente da quella ‘di fabbrica’, che registra con risoluzione minore ma a vantaggio di un framerate maggiore. Chiedo scusa per la risposta forse un po troppo lunga. La ringrazio ancora. Saluti. Giuseppe.

  2. Ciao ho acquistato i pezzi per montare un drone qualche anno fa, ma non ho ancora trovato le informazioni giuste per assemblarlo.. Non è che potresti aiutarmi tu?
    Ho il kit naza m lite con gps, telaio quadricottero in carbonio, esc emax 4in1,radio at9s e motori emax cf2822 con relative eliche in carbonio..
    Non so come collegare il tutto e se devo utilizzare lo stesso la scheda di distribuzione dell’energia..
    Grazi emille

    • Ciao Mattia,
      come prima cosa puoi iniziare a collegare le varie componenti tra di loro. Potrei cogliere la palla al balzo e cercare di pubblicare per questo lunedì un articolo al riguardo. Probabilmente hai già cercato, ma posso magari elencarti qualche immagine di riferimento:

      Se non ricordo male, il Naza lite ha una unità che lo alimenta (detta BEC), quindi non serve che un esc lo faccia. Questo significa che devi staccare ogni cavo rosso che connette l’esc alla centralina.

      Dalla batteria, oltre al collegamento che va al BEC del NAZA, devi fare uscire anche un cavo che va alla piastra di distribuzione della corrente per i motori.

      Mi rendo conto che un commento così sia poco esplicativo, ma rimango disponibile per ulteriori chiarimenti e mi impegno a fare un articolo più dettagliato, magari dove sono riassunti e spiegati proprio questi schemi.
      Devo giusto finire anche io un piccolo drone, un f330. Ce la faremo!
      Ranieri

  3. Ciao, complimenti per la guida. Anche io mi accingo a costruire il primo drone e vorrei qualche consiglio. Mi piacerebbe installare il gps e fare in modo da avere il decollo e l’atterraggio automatico, inoltre vorrei visualizzare/registrare i video con il telefonino tramite wi-fi. Di quali materiali ho bisogno da implementare sulla APM? Ti ringrazio tantissimo

    • Ciao!

      APM è controllabile da telefono tramite l’app gratuita “Tower” . Insieme al modulo GPS è possibile:
      – fare l’atterraggio e il decollo automatico
      – impostare dei way-points in modo che il drone esegua un volo in completa autonomia
      – usare la funzione follow me.

      L’app Tower, oltre a integrare i dati della centralina grazie al kit per telemetria senza fili, ti permette anche di visualizzare un segnale video.
      Ti confesso che, avendo avuto fino a pochi mesi fa un telefono del Paleocele, non ho eseguito la procedura (ho sempre fatto tutto da PC), però dovrebbe essere una cosa piuttosto semplice.

      Seguendo questa discussione, idealmentente ciò che ti serve é:
      – un kit di trasmissione video che prenda il segnale e lo veicoli a una ricevente con attacco USB
      – il kit per la telemetria per APM senza fili
      – un cavo sdoppiatore OTG

      Grazie a quest ultimo tu dovresti essere in grado di ricevere sia i la telemetria che il segnale video sul telefono.

      So che non é una risposta dettagliata come speravi, ma magari ti può indirizzare sulla strada giusta.
      Rimango disponibile per altre domande!

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