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Aprile 2, 2019 Commenti (0) Guide e Tutorial, Ingegneria Elettronica, Tech Tempo di Lettura: 8'

Il mondo dei droni

I Droni

Benvenuti in questo nuovo articolo di E-nsight, oggi parleremo di un argomento estremamente attuale, il mondo dei droni.

Nell’ immaginario collettivo un drone è un oggetto radiocomandato volante. Spesso vengono associati a giocattoli, tra poco vedremo che non è sempre vero.

Lo scopo di questo articolo è fornire informazioni sia dal punto di vista elettronico, quindi della componentistica, sia dal punto di vista delle regolamentazioni, concludendo con una panoramica dei tantissimi impieghi che se ne vengono fatti.

 

Quindi cos’è un drone?

Art 1: Da regolamento ciò che noi chiamiamo comunemente “drone” è in realtà un aeromobile, ovvero una macchina destinata al trasporto di persone o cose. E’ una definizione ancora generica ma già capiamo che legalmente possono essere equiparati ad aerei.

Scendiamo nel dettaglio, tra gli aeromobili troviamo i SAPR  (sistemi aeromobili a pilotaggio remoto) e gli aeromodelli.

Art 1.3 e 1.4: I SAPR sono  mezzi aerei a pilotaggio remoto impiegati o destinati all’impiego in operazioni specializzate o in attività scientifiche, gli aeromodelli possono essere utilizzati esclusivamente per impiego ricreazionale e sportivo, non sono dotati di equipaggiamenti che ne permettano un volo autonomo,  vengono inoltre definite le condizioni del loro utilizzo e per lo spazio aereo.

Le operazioni specializzate sono attività che prevedono l’effettuazione, con un SAPR, di un servizio a titolo oneroso o meno, quale ad esempio: riprese cinematografiche, televisive e servizi fotografici, sorveglianza del territorio o di impianti, monitoraggio ambientale, impieghi agricoli, fotogrammetria, pubblicità, addestramento.

Che impieghi trovano?

Come già accennato nel regolamento gli impieghi sono i più disparati, analizziamo i più comuni:

Riprese cinematografiche o  televisive: è abbastanza immediata la spiegazione, ma perchè un drone e non un elicottero? Principalmente perchè un drone costa meno e si ottengono risultati anche migliori. Esistono droni con due radiocomandi in modo che il pilota si concentri solo sulla guida e l’altro solo sulle riprese.

Sorveglianza del territorio: è un ambito molto vasto, spazia da impieghi di polizia al controllo di eventuali incendi da parte dei vigili del fuoco per arrivare a sorveglianza geologica prevenendo ,ad esempio, danni da alluvioni e frane o sorvegliando vulcani in attività. Anche gli impieghi civili sono innumerevoli, dalla semplice ispezione dei tetti alla realizzazione di modelli 3D di facciate di edifici arrivando addirittura a rilevare perdite nei riscaldamenti.

Agricoltura di precisione: è una tecnica molto innovativa che prevede nell’ equipaggiare il drone con una termocamera o ad infrarossi che mostrano quando la salute delle coltivazioni e in alcuni casi quando è tempo di raccolta.

Fotogrammetria: è una tecnica estremamente tecnologica che consiste nell’ ottenere immagini di un oggetto da ogni angolazione così da riuscire a ricostruire un modello 3D estremamente dettagliato. Può essere svolta manualmente o in automatico. Ovviamente lasciando al drone il controllo otterremo risultati migliori in quanto riesce a regolare tutti i parametri (angolo, inclinazione, altitudine) meglio di come potrebbe fare un uomo.

Impieghi di emergenza: i vigili del fuoco ne usano alcuni equipaggiati con un modulo che, lanciato sulle fiamme, le estingue diminuendo il rischio di vittime e dando la possibilità di raggiungere zone altrimenti difficilmente accessibili. Sono molto utili anche nella ricerca di dispersi, anche in questi casi aiutati molto dalle termocamere.

Quali sono le marche principali

Negli anni  molte case hanno iniziato a produrre droni, le principali sono: DJI, Parrot, Yuneec, Xiaomi.

La Parrot è una casa francese che oltre a produrre accessori bluetooth per automobili si è avventurata in questo mondo da vari anni realizzando numerosi modelli.

Yuneec è una casa cinese che si occupa di aeronautica dal 1999, anno in cui è stata fondata. Vanta numerosi modelli alcuni anche mirati ad un utilizzo molto professionale.

Sulla casa Dji vanno dette due parole in più a causa della sua storia, fondata da Frank Wang. Dopo aver conseguito una laurea all’ Università di scienze e tecnologie di Hong Kong, Wang ottenne un finanziamento per sviluppare il suo prototipo. L’anno seguente (2006) nacque la Dji. La qualità, l’affidabilità e l’elevata tecnologia dei loro droni hanno reso questa casa in poco più di un decennio la prima al mondo nel campo dei droni.

Xiaomi è una casa produttrice cinese tuttofare. Recentemente sono approdati i primi smartphone  in Europa diffondendosi per il loro rapporto qualità prezzo molto buono. Principalmente si è diffuso il Mi drone che ha caratteristiche molto interessanti.

Come è fatto un drone?

Andiamo ora ad analizzare per ora in modo generale l’interno di un drone. Dal punto di vista della componentistica fondamentale troviamo:

Centralina: è il cervello del drone, contiene l’ IMU, il barometro e il magnetometro. Il primo (inertial measurement unit) è composta da: giroscopi, accelerometri e barometri. I giroscopi rilevano la rotazioni sui 3 assi, gli accelerometri rilevano le accelerazioni sui 3 assi, infine il magnetometro rileva imbardate e virate. Il barometro infine permette, attraverso la misurazione della pressione atmosferica, di mantenere l’altitudine.

Motori: Due girano in senso orario e due in senso antiorario. Li troviamo brushed (con spazzola interna) o brushless (senza spazzola). Il vantaggio dei secondi è che non avendo le spazzole si genera meno attrito quindi meno rischi di rottura.

ESC: Molto importanti per il corretto funzionamento del drone sono gli electronic speed control che regolano l’afflusso di corrente ai motori. Troppa corrente fa girare troppo velocemente i motori distruggendoli, troppa poca  non li sfrutta al massimo, quindi è importante dimensionarli correttamente.

Batteria: la parte più pesante del drone è proprio la batteria. Ne troviamo di tanti tipi: 1S, 2S, 3S, 4S che indica quante celle sono collegate in serie; 3000mah, 4000mah, 5000mah in cui viene indicata la capacità delle celle. C’è un ultimo parametro che è la C ovvero la velocità di scarica

Ricevente e trasmittente: La ricevente è un modulo installato sul drone che va in input nella centralina ed è grazie ad essa che i nostri comandi arrivano al drone. Ovviamente la trasmittente è la radio del pilota che controlla il drone.

Eliche: sono molto importanti per il corretto funzionamento del drone. Il loro compito è quello di generare portanza. Si possono trovare di ogni tipo, per questo va fatta molta attenzione al corretto dimensionamento.

Tra i componenti opzionali troviamo:

Gimbal: è un elemento molto delicato e tecnologico. Spesso è un giunto cardanico che mantiene orizzontale la videocamera quando il drone si inclina nelle varie direzioni.

 

Nei prossimi articoli approfondiremo gli aspetti già trattati  ed ne esploreremo di nuovi. Arriveremo a dare una visione completa a 360° di questo settore in rapidissima espansione. Continuate a seguirci!

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