Che tu sia un principiante dei droni o che li voli da un po', devi esserti chiesto come funziona il telecomando dei droni. I telecomandi sono il motivo per cui puoi far volare il tuo drone a una distanza che va da pochi piedi a diverse miglia da te senza fare affidamento sui cavi. E sapere come funzionano ti aiuta a trarne il massimo.
Allora, come funzionano i controller dei droni?
Per dirla semplicemente, implica l'invio di un segnale da un trasmettitore nel controller a un ricevitore nel drone. Il controller di volo e l'ESC aiutano a interpretare ed eseguire questi segnali mantenendo un volo stabile.
I telecomandi inviano anche istruzioni su telecamere, sensori e qualsiasi altro carico utile trasportato dal drone.
Continua a leggere per saperne di più sul telecomando del drone.
Cos'è un controller di droni?
Un controller di droni è un dispositivo che consente a un pilota di droni di controllare un drone da terra in modalità wireless. I droni hanno altri controller, come l'ESC e il controller di volo. Ma in questo caso, ci riferiamo al dispositivo che il pilota del drone tiene quando controlla il drone.
A volte potresti vedere questo dispositivo indicato come radiocomando o RC. Alcuni potrebbero anche chiamarlo trasmettitore o telecomando.
Breve storia del radiocomando
Mentre i droni consumer hanno guadagnato popolarità abbastanza di recente, l'intero concetto di controllo radio risale al 19° secolo. Questo è stato il momento in cui l'idea di controllare a distanza i dispositivi per scopi militari è stata ampiamente perseguita.
Di conseguenza, i militari hanno inventato siluri, missili, barche, teletank e sistemi anti-jamming telecomandati. Questo per ridurre al minimo il rischio di perdere soldati in combattimento. I dispositivi radiocomandati sono stati ampiamente utilizzati sia nella prima che nella seconda guerra mondiale.
Nel corso degli anni, varie nazioni hanno perfezionato i loro sistemi RC rendendoli più piccoli, inventando transistor e persino consentendo loro di comunicare in più canali. Questi miglioramenti hanno permesso di utilizzare i sistemi RC nei modellini di aeromodelli negli anni '50.
Avanti veloce fino al 21° secolo, dove ogni produttore di radio produce sistemi RC che possono essere utilizzati su un'ampia gamma di dispositivi, tra cui macchinine, aeromodelli e droni.
Per coloro che vorrebbero costruire i propri droni, è possibile acquistare un sistema RC a partire da $ 30.
Come funzionano i controller dei droni
I controller dei droni funzionano inviando istruzioni a un drone tramite segnali radio. Per capire come funzionano, diamo un'occhiata alle parti principali e come funzionano tutte.
Trasmettitori di droni
I trasmettitori del drone si trovano sul controller del drone e sono il pezzo responsabile della conversione dei comandi del controller in segnali radio, che vengono poi inviati al drone.
Ricevitori di droni
I ricevitori sono antenne che ricevono i segnali dal controllore e li convertono in dati elettronici su cui il controllore di volo può agire.
Controller di volo
Questo componente funge da cervello del drone o dal sistema nervoso centrale. Dopo aver ricevuto le informazioni interpretate dal ricevitore, determina la potenza necessaria per eseguire le istruzioni inviate dal controllore.
Il controller di volo combina anche i dati dei sensori che rendono il drone consapevole di ciò che lo circonda.
Questi includono:
- Accelerometri – Questi sensori misurano la velocità di rotazione e determinano l'orientamento del drone determinando l'inclinazione e la velocità angolare.
- Magnetometri – Questi sensori aiutano un drone a orientarsi rispetto al nord magnetico.
- Giroscopi – I giroscopi misurano anche la velocità di rotazione, consentendo a un drone di rimanere stabile quando è in bilico o quando è in volo.
ESC (regolatore elettronico di velocità)
Dopo che il controllore di volo ha semplificato le istruzioni in tensione, ora spetta all'ESC eseguire questi comandi riducendo al minimo la potenza su alcuni motori e aumentando la potenza su altri motori a seconda del compito o della direzione che devi prendere dal drone.
Parti di un controller di droni
Di seguito sono elencate le parti principali di un controller per droni.
levetta destra
Questa è la levetta a destra ed è responsabile del Rotolare e Presentazione movimenti.
levetta sinistra
Questa è la levetta a sinistra e parallela alla levetta destra. È responsabile della imbardata e acceleratore .
Antenne
Questi sono i trasmettitori che inviano i segnali radio al drone.
Altre funzionalità
Di seguito sono riportate altre funzionalità che troverai nella maggior parte dei controller:
- Pulsanti di ritaglio – Questi pulsanti ti aiutano ad allineare un drone nel caso in cui inizi a spostarsi da un lato o sia instabile durante il volo.
- RTH (Ritorno a casa) – Troverai questo pulsante nella maggior parte dei controller e in varie posizioni. Viene utilizzato per "richiamare" il drone al punto di decollo o in un'altra posizione preimpostata in caso di emergenza.
- Pulsanti della fotocamera – Per i droni con fotocamera, puoi avviare la registrazione, scattare immagini fisse o controllare il gimbal utilizzando il controller.
Movimenti di base dei droni
Di seguito sono riportati i principali movimenti del drone e cosa succede quando spingi le levette del controller.
- Rotola – Questo è il movimento che consente al drone di spostarsi a destra o a sinistra lungo l'asse di rollio che va dalla parte anteriore del drone al retro del drone. Si ottiene spingendo la levetta destra a sinistra o a destra. Affinché un drone rotoli, l'ESC ridurrà la potenza dei motori su un lato del drone (sinistro o destro).
- Lancio – Questo movimento consente a un drone di accelerare in avanti o indietro lungo l'asse Pitch (X). Si ottiene spingendo la levetta destra in avanti o indietro. L'ESC riduce la potenza delle eliche posteriori e aumenta la potenza dei motori anteriori per farli ruotare più velocemente. Ecco perché la sezione anteriore del drone si inclina verso il basso quando il drone sta accelerando.
- Imbardata – Qui è dove il drone gira in senso orario lungo l'asse di imbardata che va dall'alto verso il basso del drone. Sul controller, spingi la levetta sinistra a sinistra oa destra. A tal fine, l'ESC riduce al minimo la potenza dei motori in uno schema diagonale.
- acceleratore – È qui che il drone aumenta o diminuisce di altitudine. In questo caso, tutti i motori ruotano alla stessa velocità. Più velocemente ruotano, più in alto si muove il drone.
Come i droni comunicano con il controller
Di seguito sono riportati i principali canali di comunicazione utilizzati nei droni e nei controller.
Frequenze radio
Questo è uno dei modi più comuni con cui i droni comunicano con i controller. Le radiofrequenze sono onde invisibili che fanno parte dello spettro elettromagnetico. Perché funzionino, devono esserci un trasmettitore e un ricevitore, che ho già descritto sopra.
Affinché un drone possa comunicare con un controller, devono essere tutti "sintonizzati" sulla stessa frequenza. Ma cosa succede se c'è un altro dispositivo nella stessa gamma e che utilizza la stessa frequenza? È qui che entra in gioco l'RFID.
L'RFID (Radio Frequency Identification) è un codice identificativo assegnato alla comunicazione tra un drone e un controller. E il drone risponderà solo ai segnali che contengono quello specifico RFID.
Le comunicazioni con i droni preferiscono frequenze più basse poiché possono operare a distanze più ampie, consentendo a un drone di allontanarsi ulteriormente dal controller. Tuttavia, se le frequenze sono troppo basse, avresti bisogno di antenne molto grandi. Quindi, per trovare un buon equilibrio, la maggior parte dei droni opera a frequenze comprese tra 800 e 900 MHz.
Wi-Fi
La maggior parte dei droni ora ha il Wi-Fi, in particolare quelli con un'app e una fotocamera. Il Wi-Fi consente di trasmettere in streaming le riprese da un drone in tempo reale, dando vita a uno degli hobby più ricercati nel mondo dei droni, le corse FPV.
È qui che indossi occhiali simili a quelli della realtà virtuale e fai volare il tuo drone come se fossi nella sua "cabina di pilotaggio". A differenza delle frequenze radio, il Wi-Fi funziona su frequenze comprese tra 2,4 GHz e 5,8 GHz . Quelle sono frequenze molto alte. Ecco perché il Wi-Fi funziona meglio a distanze più brevi.
Sistema di posizione globale (GPS)
Il GPS ha notevolmente migliorato la navigazione dei droni. Lo fa migliorando la stabilizzazione, abilitando il ritorno a casa e identificando le zone vietate al volo.
Quindi, come comunicano i droni con i controller tramite GPS? Invii direttamente le coordinate al drone e il GPS del drone seguirà queste coordinate.
Alcuni droni sono progettati per non decollare in zone vietate al volo, ma la comunicazione su queste zone proviene in realtà dall'app del drone. Al giorno d'oggi, è anche possibile selezionare i waypoint sotto forma di coordinate e il drone li seguirà autonomamente. Questa è un'applicazione comune nel campo del rilevamento del territorio in cui è necessario acquisire immagini aeree di un luogo.
Collegamento satellitare
Questo è un metodo di comunicazione più sofisticato ed è applicabile solo a droni militari come i droni Hawk o Predator. La comunicazione attraverso i satelliti consente ai militari di controllare i propri droni mentre si trovano a migliaia di chilometri di distanza. Tuttavia, devono comunque disporre di una stazione a terra nell'area in cui opera il drone per coordinare il decollo e l'atterraggio.
Completamente autonomo
Questo aspetto è ancora in fase di sviluppo, ma sta già vedendo alcune applicazioni nei settori ispettivi e militari. Tradizionalmente, un pilota ha un controller per inviare segnali a un drone. Ma per i droni completamente autonomi, puoi assegnare loro un'area di interesse e loro voleranno in queste aree, raccoglieranno dati, determineranno il percorso migliore, eviteranno ostacoli e torneranno al punto di decollo da soli.
Perché i controller di droni sono unici nel mondo degli aerei RC
Di seguito sono riportati alcuni motivi per cui i controller di droni si distinguono.
L'abbreviazione "RC"
Come accennato in precedenza, mentre il radiocomando è in circolazione da più di un secolo, i modellini di aeromodelli e veicoli RC esistono solo dagli anni '50. Quando l'abbreviazione RC è stata coniata per la prima volta, significava Radio Controlled, ma quando si parla di droni, spesso si riferisce a Remote Controlled.
Indipendentemente da ciò, si riferisce a come un drone può essere controllato a distanza. La tecnologia RC utilizzata negli UAV è anche più sofisticata rispetto ad altri modelli di dispositivi.
Numero di rotori
Un'altra differenza significativa è il numero di rotori. La maggior parte degli aerei RC ha un solo rotore, il che lo rende facile da controllare poiché tutto ciò che devi fare è controllare la velocità del rotore e l'angolo delle loro eliche per manovrare.
D'altra parte, i droni sono disponibili in quattro o più rotori. E il controller deve controllare tutti e quattro i rotori per assicurarsi che il drone manovri come dovrebbe. I controllori di volo e l'ESC consentono al controllore di controllare la velocità di ciascun rotore senza interferire con le operazioni del drone. Immagina quanto sarebbe frenetico se dovessi controllare manualmente la velocità di ciascun rotore.
Risoluzione dei problemi
Se il tuo drone non si connette al controller, di seguito sono riportati alcuni possibili motivi e modi per risolvere questo problema.
Lo stai sbagliando
Se non riesci a collegare il tuo drone al controller, è probabile che tu stia sbagliando. Ogni drone ha istruzioni su come farlo, quindi assicurati di controllarle e seguirle rigorosamente durante la configurazione del tuo drone.
Livelli batteria bassi
Un altro problema che potrebbe causare problemi di connessione è il livello di batteria basso sul controller, sul drone o su entrambi. È importante controllare i livelli della batteria di tutti i tuoi dispositivi prima di far volare il tuo drone.
Assicurati di utilizzare l'ultima versione del firmware
I produttori di droni rilasciano spesso aggiornamenti del firmware per droni, controller e app. Questi aggiornamenti spesso risolvono eventuali problemi sottostanti, ma possono anche interferire con la connessione tra un drone e un controller se non utilizzano tutti la stessa versione. Un altro modo per risolverlo sarebbe disinstallare l'app drone e installarla di nuovo.
Interferenza del segnale
Se stai cercando di volare in aree con interferenze elettromagnetiche, potrebbe ostacolare la connessione tra il controller e il drone. Se il tuo drone si connette al controller e decolla, rischi di perderlo poiché potresti perdere la connessione quando il drone è in volo.
Stai volando troppo lontano dal controller
Se dopo aver collegato correttamente il tuo drone al controller e dopo aver volato per un po' di tempo, ricevi un messaggio di errore che indica che sei fuori portata, o il filmato perde qualità o si ferma, potresti volare troppo lontano.
Ogni drone ha il suo limite. Alcuni possono volare a pochi metri dal controller, ma altri possono volare fino a 6 miglia, a seconda del tipo di comunicazione con cui hai a che fare. Tuttavia, le normative nella maggior parte delle regioni richiedono di volare all'interno della Visual Line of Sight (VLOS). Quindi, tieni sempre in vista il tuo drone ed evita di volare oltre il limite del drone.
Richiedi assistenza tecnica
Se nessuno dei suggerimenti di cui sopra aiuta, contatta il team tecnico del produttore del drone o fai una domanda nei forum. Molto probabilmente ti imbatterai in un membro che ha riscontrato un problema simile e sa come risolverlo.
Notevoli progressi nel controllo remoto dei droni
Di seguito sono riportati alcuni progressi tecnologici a cui prestare attenzione.
OcuSync
OcuSync è il sistema di trasmissione all'avanguardia di DJI che fornisce alcune delle gittate più lunghe nel mondo dei droni. Di seguito è riportato come OcuSync è avanzato nel corso degli anni.
- OcuSync 1.0 – Questa versione è stata utilizzata in tutti i droni Mavic rilasciati prima del Mavic 2. Questi includono Mavic Pro e Mavic Pro Platinum. È stato progettato per trasmettere una qualità video 1080p per la trasmissione a corto raggio e 720p per la trasmissione a lungo raggio e ha una portata fino a 7 km (4,3 miglia). In condizioni ottimali, OcuSync scaricherà video a 40 Mb/s.
- OcuSync 2.0 – Questa versione è arrivata con il Mavic 2 nel 2018 ed esiste nella maggior parte dei droni rilasciati successivamente. È arrivato come un miglioramento a 1.0 poiché trasmette 1080p sia su trasmissioni a lungo raggio che a corto raggio. Un altro miglioramento è che OcuSync 2.0 passa automaticamente tra 5,8 e 2,4 GHz. Questo lo rende perfetto per le aree con molte fonti di interferenza.
- OcuSync 3.0 – Questa è l'ultima versione e utilizza un sistema di trasmissione video completamente nuovo che utilizza 4 antenne invece di 2 come nella versione 2.0. DJI ha anche migliorato il sistema di trasmissione video, consentendogli di trasmettere video HD da un raggio di 7,5 miglia (12 KM).
Controller intelligenti
Questi sono controller progettati per funzionare con diversi droni. Un buon esempio è lo Smart Controller di DJI, un controller avanzato che contiene uno schermo da 5,5 pollici, il sistema di trasmissione OcuSync 2.0, un'autonomia fino a 10 KM e funzionalità dell'app integrate.
Puoi utilizzare l'app DJI Go or Fly o scaricare altre app di terze parti. Meglio ancora, ha una funzione DJI Go Share che ti consente di trasmettere le tue foto direttamente ai canali dei social media.
Il DJI Smart Controller combina le funzionalità di uno smartphone o tablet e un controller standard. Ma è anche migliorato per renderlo più durevole e affidabile rispetto a uno smartphone standard.
Attualmente, i droni compatibili con il DJI Smart Controller includono:
- DJI Mini 2
- Mavic Air 2
- Mavic 2 e Mavic 2 Enterprise Series
- Phantom 4 Pro V2.0
BVLOS (Beyond Visual Line Of Sight) in volo
Come accennato in precedenza, la maggior parte delle regioni richiede ai piloti di droni di pilotare i propri droni all'interno della loro linea di vista. Ma questo limita il modo in cui i droni possono essere utilizzati, specialmente in applicazioni come la consegna di cibo e le ispezioni industriali. Tuttavia, negli ultimi tempi, la maggior parte dei produttori di droni e delle parti interessate ha aperto la strada a BVLOS per espandere l'ambito in cui i droni possono essere utilizzati.
Allora come funzionerebbe?
Il pilota farebbe affidamento su sensori, dati di telemetria e navigazione GPS per sapere dove si trova il drone e navigarlo. Volare BVLOS richiede più abilità rispetto a VLOS.
Di seguito sono riportati alcuni dei vantaggi che BLVOS ha rispetto a VLOS;
- È più sicuro – Nelle aree in cui un pilota di droni deve volare in aree pericolose, come zone di incendio e fughe di gas, sarebbe pericoloso per un pilota entrare nell'area e pilotare VLOS. Ma BVLOS lo rende più sicuro poiché il pilota può posizionarsi a miglia di distanza a una distanza di sicurezza e riuscire comunque a sorvolare l'area.
- È più economico – Nelle aree in cui i droni non possono pilotare BVLOS, devono utilizzare elicotteri costosi e non flessibili. Ma i droni progettati per pilotare BVLOS hanno tempi di volo più lunghi, il che significa che potrebbero sorvolare la stessa area più volte senza costare quanto un elicottero.
- I dati sono più accurati – I droni possono volare a quote molto basse, consentendo loro di acquisire immagini ad alta risoluzione da cui gli utenti possono ricavare più dati rispetto all'utilizzo di aerei con equipaggio.
Sfortunatamente, ci sono ancora troppe restrizioni contro BVLOS, specialmente negli Stati Uniti. Devi richiedere diverse esenzioni e non vi è alcuna garanzia che ti sarà permesso di volare. Ma le leggi sui droni sono ancora in evoluzione in tutto il mondo, quindi possiamo aspettarci che BVLOS sarà presto consentito.
Domande frequenti
Puoi collegare qualsiasi telecomando a un drone?
Non proprio. Nella maggior parte dei casi, i controller dei droni non sono intercambiabili . Ad esempio, non puoi utilizzare un telecomando Autel per controllare un drone DJI. Ma ci sono alcuni casi in cui i droni della stessa serie possono utilizzare lo stesso controller, come Mini 2 e Mavic Air 2. Esistono anche controller progettati per controllare diversi droni, come lo Smart Controller di DJI e l'Autel Smart Controller.
Puoi controllare un drone con uno smartphone?
Si, puoi. La maggior parte dei droni è dotata di app che ti consentono di controllare la fotocamera, il gimbal, il decollo e l'atterraggio e alcune modalità di volo intelligenti utilizzando uno smartphone insieme a un controller.
Alcuni droni, come il Tello, sono progettati per essere pilotati rigorosamente con uno smartphone senza utilizzare un controller separato.
Esiste un'app per droni universale?
Non proprio. Le app per droni sono progettate per funzionare con un modello e una marca di droni specifici. Non puoi scambiarli. Tuttavia, ci sono app come Litchi, DroneDeploy e RainBow che funzionano con la maggior parte dei droni e possono essere utilizzate per estendere la funzionalità di un drone. Ma non tutti i droni sono compatibili con queste app.
Puoi acquistare un telecomando?
Si, puoi. Se il tuo controller è danneggiato, si è perso o hai intenzione di costruire il tuo drone, puoi acquistare un controller. È sempre consigliabile ottenere il controller dal produttore del drone per evitare di invalidare la garanzia.
Quando costruisci un drone, puoi trovare controller di droni di terze parti, ma costruirne uno tuo è ancora un'opzione. Il tipo di drone che hai determina il controller del drone che desideri utilizzare. Quindi, inizia acquistando un drone di alta qualità.
Riferimenti:
La storia del radiocomando
Foto di William Bayreuther