Guida per principianti a FPV Quadcopter Drone Racing: 16 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Se ti sei imbattuto in questo articolo, sei (si spera) interessato a questo nuovo fenomeno noto come volo FPV. Il mondo di FPV è un mondo pieno di possibilità e una volta superato il processo a volte frustrante di costruire/far volare un drone FPV per la prima volta, i vantaggi superano di gran lunga queste frustrazioni. Questo breve articolo porta il principiante attraverso gli aspetti principali del volo FPV e di un drone in generale e ti fornisce una buona base di conoscenze da cui puoi costruire (letteralmente …).

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su dronetrest.com e riposto qui con il permesso dell'autore (chi sono io!)

Passaggio 1: cos'è l'FPV?

Quindi, per prima cosa, FPV sta per First-Person-View. In breve, metti una videocamera su un drone volante, ricevi il feed live da questa videocamera tramite un paio di occhiali (o monitor) e fai volare il drone tramite questo feed live. FPV ti offre la possibilità di vedere il tuo mondo da una prospettiva a volo d'uccello: è un punto di osservazione completamente nuovo di cui non ne hai mai abbastanza! Oltre ad essere un vero pilota, questa è l'esperienza di volo più coinvolgente che incontrerai e non posso promuoverla di più. Ti senti come se fossi fisicamente all'interno del drone, come se fossi un uccello, che corre tra gli alberi e si esibisce e gira in aria… anche se, ovviamente, hai i piedi ben saldi a terra.

Esistono tre tipi principali di volo FPV; freestyle, racing e fotografia, ognuno dei quali è spiegato di seguito.

FPV FreestyleQuesto è il tipo di volo FPV che molto probabilmente avrai incontrato prima se hai visto un volo FPV su YouTube. Sta volando senza restrizioni su dove devi volare; puoi volare basso, puoi volare alto e puoi esplorare qualsiasi nuovo posto eccitante che trovi. Questa è l'arena in cui puoi eseguire acrobazie e capriole e stupire tutti gli spettatori con le tue abilità! I freestylist sono gli acrobati del mondo dei droni e non apprezzano essere trattenuti da cose come ippodromi, alberi o edifici… Il freestyle consiste nel trovare le linee migliori attraverso e intorno agli ostacoli mentre si lanciano alcuni salti mortali per apparire al meglio su YouTube video.

FPV Racing

Nessun premio per indovinare questo: è qui che un gruppo di piloti FPV si riunisce e gareggia con i propri droni. Ci sarà un percorso di gara di qualche tipo caratterizzato da un mix di ostacoli naturali e artificiali (ad esempio alberi, cancelli e bandiere). Vince chi arriva primo. Non si tratta necessariamente di velocità e potenza, ma mette davvero alla prova i tuoi riflessi e la tua manovrabilità. Qui è necessaria una grande precisione…

Fotografia aerea

Ancora una volta, questo è esattamente ciò che dice sulla scatola: questa è l'arte di scattare foto e video da quella prospettiva a volo d'uccello di cui abbiamo parlato prima. La tecnologia utilizzata nei droni ha consentito questo facile accesso ai cieli e così ora la gente comune come te e me può ammirare lo splendido scenario dall'alto. Il tipo di drone e l'attrezzatura utilizzata in questo tipo di volo sono molto diversi dal freestyle e dalle corse. Qui, il volo fluido e facile ha la precedenza sulla velocità e l'agilità poiché le riprese fluide sono essenziali. A tal fine, i gimbal della fotocamera vengono utilizzati su un drone per la fotografia aerea, insieme a una fotocamera HD di alta qualità per offrire video fluidi. Quindi questo è FPV che vola in poche parole. Hai un drone, ci attacchi una telecamera e lo fai volare guardando il feed dal vivo. Semplice. Ora, se sei interessato, passerò ad alcune delle parti più tecniche (ma non troppo tecniche!) di ciò che costituisce un drone.

Passaggio 2: come funziona un drone (multirotore)

Questa sarà una breve sezione sulla "scienza" dietro un drone. In primo luogo, un "drone" è tecnicamente qualcosa che può volare autonomamente, ma è diventato un termine generale per qualsiasi cosa elettronica che voli. Nell'hobby dell'FPV, usiamo spesso la parola quadricottero o "multirotore". Un multirotore è un veicolo con diversi "rotori", cioè motori e il più comune che vedrai nei cieli è un quadrirotore, un multirotore con 4 motori.

Quindi come si controlla un multirotore? Un multirotore ha 4 punti di controllo; rollio, beccheggio, imbardata e spinta. Se hai esperienza con aeroplani/elicotteri, saprai cosa sono, ma per quelli che non li hai, ecco un semplice esercizio per fare i conti con loro. Tieni la mano in alto, palmo a terra: la tua mano è ora il multirotore.

• Rotola: fai oscillare la mano da un lato all'altro: questo è il tuo rotolo.
• Pitch: inclina la mano su e giù: questo è il tuo pitch.
• Imbardata: tenendo il palmo rivolto verso il basso, ruota l'ha a sinistra e a destra: questa è la tua imbardata.
• Spinta/acceleratore: alza la mano e hai la spinta.

Usa questi 4 punti di controllo in tandem l'uno con l'altro per far andare il tuo multirotore in qualsiasi direzione tu voglia. Vola in modo simile a come fa un elicottero. Per andare avanti devi avere una combinazione di beccheggio e spinta..

Se vuoi avere un'idea del volo FPV senza il rischio di far schiantare un drone, un ottimo punto di partenza è con un simulatore di volo FPV.

L'FPV non è solo per i quadricotteri L'FPV che utilizza i quadricotteri è di gran lunga il modo più popolare per pilotare l'FPV, ma ci sono molti piloti ad ala fissa che collegano le telecamere ai velivoli radiocomandati più tradizionali. Ma in questa guida tratteremo le basi dell'FPV da una prospettiva quadrirotore poiché è ciò con cui la maggior parte delle persone inizia.

Passaggio 3: costruisci il tuo o acquista ready-to-fly?

Ora, ho dato a questa domanda una sezione a parte poiché è una domanda molto importante; costruirai il tuo quadricottero o acquisterai un quad FPV pronto per il volo (RTF) prefabbricato? Dirò subito che sono prevenuto alla costruzione: non solo è divertente, ma ottieni anche un grande senso di realizzazione quando fai volare il tuo quad in aria. Questo non vuol dire che l'acquisto di un kit RTF sia sbagliato: puoi trovare alcuni fantastici kit che funzioneranno in modo fantastico e sono sicuro che sarai soddisfatto della tua decisione.

Il nocciolo del problema per me è che ti schianti – molte, molte volte. Alcuni di questi incidenti non porteranno a nulla di disastroso e dovrai solo sostituire un puntello o due. Tuttavia, alcuni di questi incidenti (soprattutto quando inizi a farti coraggio!) provocheranno danni più gravi. Potrebbe essere necessario sostituire un motore, il trasmettitore video o il controller di volo del quad stesso. In queste situazioni, se non hai costruito la macchina da solo, non saprai necessariamente come ripararla. Potrebbe quindi essere necessario acquistare di nuovo un intero kit, che potrebbe diventare costoso molto rapidamente. Se lo hai costruito da zero, però, conosci i dettagli del quad e sarai quindi in grado di identificare il problema e risolverlo abbastanza facilmente.

Quindi il mio consiglio? Costruire. Se questo ti piace, ora andrò a elencare l'anatomia di un drone e puoi iniziare a costruire quella conoscenza del drone …

Passaggio 4: anatomia di un drone da corsa FPV

Quindi entriamo in alcuni dettagli su cosa costituisce un drone quadrirotore. Tutti i componenti principali di un tipico drone FPV sono mostrati nell'immagine sopra.

Un drone FPV può essere suddiviso in tre "parti" principali; il sistema di volo, il sistema di alimentazione e il sistema FPV.

• Il sistema di volo è costituito dalle parti che fanno volare il quadricottero, come i motori e il controller di volo.
• Il sistema di alimentazione è costituito dalle parti che forniscono energia elettrica al tuo drone come la batteria e la scheda di distribuzione dell'alimentazione.
• Il sistema FPV è costituito dalle parti utilizzate per il feed video, tra cui la fotocamera, il trasmettitore video e gli occhiali.

Discuteremo ciascuno di questi sistemi in modo più dettagliato nei prossimi passaggi

Passaggio 5: la cornice

Per prima cosa, i tre sistemi su un drone devono essere collegati a qualcosa, noto come telaio. Questo è lo scheletro del drone e fornisce non solo la forza del multirotore nel suo insieme, ma anche l'aspetto finale del drone. Ci sono così tanti stili e varianti differenti di telai multirotore là fuori, sarebbe impossibile contare ma tutti hanno le stesse caratteristiche generali. Tutti vogliono essere il più forti possibile ma anche il più leggeri possibile (dato che questa è ovviamente la combinazione migliore). Questo è il motivo per cui la fibra di carbonio viene spesso utilizzata poiché è generalmente resistente ma leggera.

Anche i frame sono classificati, ma la loro dimensione. Quando dico la dimensione di un telaio, intendo il passo che è la lunghezza diagonale (in mm) dal centro di un motore al centro del motore direttamente diagonale ad esso. La maggior parte dei telai FPV ha un passo di 220 mm e meno man mano che la tecnologia diventa più intelligente e più piccola.

Ulteriori letture: Guida completa all'acquisto di un telaio quadricottero FPV

Passaggio 6: il sistema di volo

Il sistema di volo contiene tutto ciò di cui il multirotore ha bisogno per volare. Ciò include il controller di volo, i motori, i controller elettronici di velocità (ESC), il ricevitore radio e le eliche.

Il modo in cui funziona il sistema di volo è il seguente:

• Il pilota muove gli stick sul controller R/C, questo viene inviato al ricevitore in modalità wireless
• Il ricevitore R/C invia i comandi dello stick del pilota al controllore di volo
• Il controllore di volo interpreta questi comandi e calcola a quale velocità ogni motore dovrebbe muoversi e invia questo segnale all'ESC
• L'ESC converte questo segnale in una tensione che invia al motore
• Il motore è ciò che produce la spinta per muovere effettivamente il drone

Questo processo avviene centinaia di volte al secondo. Diamo un'occhiata a ciascun componente in modo più dettagliato

Passaggio 7: il controller e il ricevitore R/C

Il radiocomando è il dispositivo che il pilota tiene in mano con due joystick che serve per far volare il drone. Il ricevitore radio è il piccolo dispositivo elettronico che viene installato sul drone (ed è collegato al controller di volo). Il controller invia segnali radio al ricevitore e il ricevitore invia quindi le informazioni al controller di volo. Ci sono molte opzioni quando si tratta di selezionare il controller e il ricevitore R/C. In questo momento le radio Frsky Taranis sono di gran lunga le più popolari nella comunità FPV.

Passaggio 8: il controllore di volo

Come suggerisce il nome, questo pezzo di equipaggiamento controlla il volo e quindi può essere pensato come il "cervello" del drone. Il controllore di volo prende i dati da due input e li usa per mantenere stabile il multirotore e dirigere il drone. Questi due input di dati provengono da sensori integrati sul controller di volo e dal pilota tramite il controller R/C. I sensori dicono al controllore di volo cose come l'orientamento e l'altitudine, e il pilota dice al controllore di volo in quale direzione vogliono che il multirotore vada.

A seconda di quanto in profondità vuoi andare, puoi anche mettere a punto e programmare il tuo controller di volo secondo le tue specifiche esatte, proprio come faresti con un'auto da corsa. In questo modo, puoi ottenere il meglio dal tuo drone.

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Guida all'acquisto del controller di volo FPV Racing

Passaggio 9: i regolatori elettronici di velocità (ESC)

Gli ESC sono i componenti che prendono i comandi dal controllore di volo e li traducono in potenza ai motori. L'ESC dice al motore di girare più velocemente o più lentamente seguendo le istruzioni del pilota. Ogni motore ha quindi un ESC dedicato poiché ogni motore si muove, in un dato momento, a una velocità diversa dagli altri.

Il tipo e le dimensioni dell'ESC adatto al tuo drone dipendono dal sistema di alimentazione che stai utilizzando e dai motori che stai utilizzando.

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Cosa considerare quando si acquista un ESC per il multirotore

Passaggio 10: i motori

I motori sono la forza motrice del multirotore e forniscono la spinta (insieme alle eliche). La cosa più importante da sapere in termini di motori per droni FPV è come vengono classificati i motori.

Hai molti motori diversi di molte dimensioni diverse, ma cosa significano? Bene, prendiamo come esempio il motore ChaosFPV CF2205 2300Kv PRO. Questo è un motore 2205 con un valore KV di 2300KV. Il numero 2205 si riferisce alle dimensioni del motore; il motore ha un diametro di 22 mm e ha un'altezza dello statore di 5 mm. Più alto è il motore (maggiore altezza dello statore), più velocemente può reagire, mentre i motori di diametro maggiore forniscono più coppia e potenza, ma reagiscono più lentamente. Il valore KV è definito come i giri al minuto (RPM), per volt. In genere, i motori a KV più bassi vengono utilizzati al meglio con eliche più grandi.

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Passaggio 11: le eliche

Le eliche sono attaccate ai motori e forniscono la spinta necessaria. Ci sono molti diversi tipi di eliche sul mercato, dalle tradizionali eliche a 2 pale alle eliche a 5 pale. Ancora una volta, le eliche sono denominate in modo standard, ad es. 5x3x3. Questo significa semplicemente che hai un'elica da 5 pollici con un passo di 3 pollici e ci sono 3 pale.

Passaggio 12: il sistema di alimentazione

Il sistema di alimentazione di un drone comprende le parti che forniscono energia e indirizzano l'alimentazione a tutta l'elettronica. In un tipico quadricottero FPV ci sono solo due componenti, una scheda di distribuzione dell'alimentazione (PDB) e la batteria.

La scheda di distribuzione dell'alimentazione PDB prende semplicemente l'alimentazione dalla batteria e la distribuisce alle relative fonti. Nella forma più semplice, è una scheda separata alla quale si collega la batteria e alla quale si collegano gli altri componenti del sistema di volo (come gli ESC). A volte un PDB includerà anche alcuni regolatori di tensione che emetteranno un'uscita costante di 5 V o 12 V per alimentare alcuni dei tuoi altri dispositivi elettronici. Scoprirai anche che i controller di volo hanno anche un PDB integrato, il che significa che colleghi la batteria (e gli ESC) direttamente al controller di volo. Per saperne di più dai un'occhiata

La batteria

Ora arriviamo al componente che fornisce l'alimentazione al tuo multirotore: la batteria. I droni sono generalmente alimentati da batterie ai polimeri di litio (LiPo) che consistono in diverse "celle". Ogni cella contiene una tensione di 3,7 V e aggiungendo più celle, aggiungi più tensione. Ad esempio, una batteria con 3 celle (indicata come 3S) mantiene una tensione di 11,1 V. Come accennato nella sezione "Motori", la velocità di rotazione del motore è direttamente correlata alla tensione fornita. Quindi, per far girare il motore più velocemente, hai bisogno di più tensione. Tuttavia, sfortunatamente, non puoi semplicemente colpire una batteria di 10 celle sul tuo drone per farlo andare più veloce: c'è sempre un buon equilibrio tra peso e potenza quando scegli la batteria giusta per te.

Ulteriori letture: Batterie LiPo – Come scegliere la migliore batteria per il tuo drone.

Passaggio 13: il sistema FPV

Il sistema FPV è costituito da una telecamera, un trasmettitore video che trasmette il feed video ai tuoi occhiali video a terra. Per comprendere il sistema FPV, l'analogia più semplice è pensare a come funziona la televisione in quanto è praticamente la stessa cosa, solo su una scala molto più piccola. Il tuo drone ha una videocamera che cattura un video. Questo segnale viene inviato a un trasmettitore video, che trasmette un segnale in modalità wireless (come farebbe uno studio televisivo). Gli occhiali FPV sul tuo quadricottero sono come un televisore che capterà il segnale. Ma per essere precisi, il ricevitore video raccoglierà il segnale e lo visualizzerà sullo schermo all'interno degli occhiali. La maggior parte degli occhiali FPV ha un ricevitore video integrato o ha la possibilità di collegarne uno tramite un alloggiamento per moduli.

La fotocamera FPV

La telecamera FPV è forse il componente più importante di qualsiasi drone FPV in quanto è l'attrezzatura attraverso la quale vieni trasportato sulla tua piattaforma FPV. Le telecamere FPV sono nate come telecamere CCTV, ma con l'avanzare dell'hobby molti produttori stanno realizzando telecamere personalizzate appositamente progettate per FPV. Ciò significa che le telecamere FPV sono progettate per avere la latenza più bassa possibile (il tempo necessario per acquisire un fotogramma e inviarlo a te). La maggior parte delle telecamere FPV NON fornisce un'uscita HD, tuttavia, poiché ciò aumenta la latenza del feed, il che è disastroso per il volo FPV. Quando viaggi a 80mph+, ogni millisecondo di latenza fa la differenza.

Passaggio 14: il trasmettitore video (VTX)

Senza un trasmettitore video collegato alla fotocamera, la fotocamera è completamente inutile. Questo è il componente che trasmette il feed video dalla videocamera in modalità wireless ai tuoi occhiali FPV a terra.

I VTX FPV sono disponibili in una gamma di dimensioni, potenze e caratteristiche, ma sono principalmente classificati in base alla loro potenza di trasmissione (in milliwatt, mW). Le due potenze principali sono i trasmettitori da 25 mW e 200 mW: 200 mW sono i più comuni tra i voli FPV.

Dovresti anche notare che ci sono alcune regole su quanta potenza puoi usare con il tuo trasmettitore FPV. All'interno dell'UE, la potenza massima che puoi utilizzare legalmente è di 25 mW. Se si desidera utilizzare una potenza di trasmissione maggiore su questo, sarà necessario ottenere l'autorizzazione per farlo.

Ulteriori letture: tutto ciò che devi sapere sui trasmettitori video FPV

Guida dell'antenna FPV

Passaggio 15: gli occhiali FPV

Puoi visualizzare il feed video in diretta dal tuo drone con gli occhiali FPG. Tecnicamente un ricevitore video riceve il segnale e lo schermo all'interno della maschera lo visualizza. Ma al giorno d'oggi è integrato un ricevitore FPV o si aggancia a quasi tutti gli occhiali FPV, quindi di solito lo consideriamo una cosa sola.

Il feed video in diretta viene visualizzato su un piccolo schermo all'interno degli occhiali e, proprio come la realtà virtuale, vedi ciò che vede la telecamera e sei trasportato nei cieli! Proprio come con ogni altro componente nella costruzione multirotore, ci sono molti diversi tipi, stili e marche di occhiali FPV. Se hai i fondi, puoi optare per una coppia davvero di fascia alta con una qualità dello schermo brillante, doppi ricevitori per una migliore ricezione e funzioni speciali come la capacità del DVR (il che significa che puoi registrare ciò che vedi). Tuttavia, puoi anche mettere le mani su un paio di occhiali molto solidi per non così tanti soldi che faranno il lavoro splendidamente per un principiante.

Ulteriori letture:Guida all'acquisto di occhiali FPV

Passaggio 16: in sintesi

Il volo FPV è quindi solo l'atto di far volare il tuo drone FPV con una fotocamera collegata mentre guardi il filmato dal vivo e pilota il tuo drone di conseguenza. Puoi partecipare a questa attività da solo (sebbene se sei un principiante, si consiglia di uscire con un pilota esperto) o in gruppo. Puoi impostare il tuo percorso di gara e gareggiare l'uno contro l'altro per vedere chi è il pilota FPV definitivo. Ti dà una visione completamente diversa del mondo che ti circonda e ti permette di sviluppare una nuova abilità mentre ti immergi in una grande esperienza.