ProjectEMS M1: come costruire un Drone open source a lungo minutaggio di volo

ProjectEMS M1 - ProjectEMS

Qualche tempo fa sul nostro catalogo era possibile trovare una soluzione commerciale chiamata M1. Ora abbiamo deciso di rendere open source alcuni dettagli di questa soluzione commerciale. Noi crediamo nella condivisione, fin da quando ProjectEMS è stata fondata abbiamo sempre creduto nella condivisione libera. E anche oggi continuiamo su questa strada.
Molto importante specificare che quanto scritto qui di seguito è un contenuto per utenti esperti. Questo articolo non è adatto ai principianti. Prima di eseguire qualsiasi procedura descritta in questo articolo assicuratevi di adottare tutte le opportune misure di sicurezza.
Nell’articolo non faremo la classica lista componenti, non andremo nel dettaglio a riguardo delle classiche procedure base di assemblaggio e di setup dei multirotori. Invece parleremo delle peculiarità tecniche, di tutti quegli aspetto che possono essere di interesse per un utente avanzato e/o per un costruttore/assemblatore di Droni. Ne consegue che questo è un articolo avanzato e non una semplice guida all’assemblaggio.

Andiamo subito a vedere alcune peculiarità tecniche che possono stuzzicare l’interesse della maggior parte degli assemblatori di droni moderni.

Minutaggio di volo portato al massimo: batterie Li-Ion

Sanyo NCR1865 - ProjectEMS

Abituati ad usare le batterie Li-Po? Bene, sono un’ottima scelta in moltissimi casi. Ma con questo drone le cose sono un poco diverse. In questo caso andremo ad usare le Li-Ion.
Perché? Per svariati motivi, ma soprattutto perché a parità di peso riusciamo ad ottenere una durata, in termini di minuti effettivamente volati, maggiore rispetto che ad un pacco di Li-Po con lo stesso peso.

Le celle che abbiamo deciso di usare per M1 sono le seguenti:
Qui trovate il datasheet.
Dove acquistarle? Ecco qui il link di acquisto: http://amzn.to/2zz8jJS

Se avete visto il datasheet vi sarete accorti che queste sono celle che possono essere scaricate fino a 2,5V contro i 3,3V minimi delle Li-Po.
Ok, magari decidete di non scaricarle fino a 2,5V, magari decidete di scaricarle fino a 2,9V, come facevamo noi.
Va bene lo stesso, è giusto impostare dei margini “safe”. Noi prediligiamo le cose safe, infatti le scarichiamo fino a 2,9V per cella.
Quindi attenzione quando settate il Failsafe. Perché? Perché sarà evidentemente più basso rispetto a quello che settate normalmente per un pacco Li-Po con lo stesso numero di celle in serie.

C’è un accorgimento da applicare nei setting quando si associano Li-Ion e Arducopter: il PID voltage scaling.
Da 4,2V che è il voltaggio di carica massimo, a 2,9V c’è una bella differenza no?
Ecco perché viene in nostro aiuto il PID voltage scaling! Il nome dei due parametri da modificare sono:
MOT_THST_BAT_MAX
MOT_THST_BAT_MIN
Ulteriori info qui.
Tenete conto che, a volte, cambiando versione di ArduCopter, anche il parametro cambia nome. Informatevi di conseguenza!

Avrete sicuramente già notato che i C di scarica di queste batterie sono ridotti. Ed è per questo che diventa fondamentale cercare un’accoppiata batterie-ESC-motori che funzioni bene ad alto voltaggio, ma a basso amperaggio.
Ricapitoliamo, queste batterie hanno una “max discharge” di 10A.
Noi abbiamo visto che l’accoppiata Multistar 2312-460Kv HV 12 Pole – Batterie Li-Ion non è niente male.
Ma molto dipende da quanto peso dovete sollevare. Noi, a calcoli fatti, solleviamo circa 1,5 Kg (ovvero il peso al decollo del mezzo è di circa 1,5 Kg).

E per la carica?
Se avete un programma di carica specifico per le Li-Ion non è niente male l’idea di usarlo.
Altrimenti c’è chi semplicemente le carica con il programma per le Li-Po. La tensione finale di ciascuna cella è identica: 4,2V per cella.

Assemblare il pacco batteria?
Ebbe si, la il pacco batteria finale è un assemblato. Compriamo le singole celle e dopo assembliamo il pacco finale.
Per fare questo serve una certa esperienza nella saldatura, non fatelo se non avete esperienza. Vogliamo ricordare come le celle delle batterie, se maneggiate in modo errato, possono prendere fuoco, oppure, peggio: esplodere.
Tutto il contenuto di questo articolo è per utenti esperti: se non avete la dovuta esperienza NON provate a riprodurre la presente soluzione.
Sulla rete, su Google, su YouTube è possibile trovare moltissime guide a questo riguardo. Il nostro consiglio è quello di documentarsi cercando e studiando proprio quest’ultime.

Un esempio di test di endurance a mezzo sovraccaricato
Qualche tempo fa abbiamo deciso di sovraccaricare il nostro mezzo M1. Abbiamo deciso di aggiungere alcuni optional e di portarlo a 1,8 Kg, contro i classici 1,5Kg con i quali volavamo di solito. Ecco il risultato!

Antenna tracker

Massimizzare il range restando entro i limiti permessi per le frequenza radio? No problem, viene in nostro aiuto l’Antenna Tracker.
Cos’è l’Antenna Tracker? È proprio quello che sembra: un piccolo “robot” che punterà sempre le antenne nella direzione del drone così da massimizzare il nostro range.
Proseguo e vado nel dettaglio così da permettervi di capire meglio cosa intendo.

Prima di tutto facciamo riferimento alle pagine della Wiki, eccole:
Link 1
Link 2
Aprite il link, provate a navigare sulla Wiki ufficiale. Perché? Perché in questo modo potete rendervi conto dell’effettiva utilità, ma anche dell’effettiva semplicità di costruzione dell’Antenna Tracker.

Bene, come potete vedere dalla Wiki, per gli utenti esperti, cimentarsi nella costruzione di un’Antenna Tracker non è poi cosa così complessa.

Quindi abbiamo appena visto: come massimizzare la durata (minuti di volo) e come massimizzare il range. E tutto in maniera Open e riproducibile da qualsiasi costruttore esperto.

Telemetria via Bluetooth, per i più pigri che non vogliono collegare il cavetto USB

Se tutto ciò che riguarda l’antenna tracker non vi interessa e volete puntare alla comodità potete creare una scatoletta per la telemetria bluetooth. Ne abbiamo già parlato in un articolo, sempre su questo blog.
Uno degli accorgimenti più interessanti è che la scatola che contiene la telemetria ed il Bluetooth, volendo, potrebbe contenere anche un EAchine ROTG01. Così da avere una scatola dedicata a telemetria + video.
…se non sapete cos’è un EAchine ROTG01 ecco un video che ve lo spiega!

Utilizzate l’autotune! Solo per firmware APM:Copter3.3 e successivi

Indipendentemente dal peso del vostro mezzo, indipendentemente dalla scelta delle eliche-motori-esc-batterie ricordatevi che se usate APM:Copter c’è la funzione di AutoTune che verrà in vostro aiuto.
Ovvero, vi permetterà, fin dai primi voli, di trovare i settaggi PID più opportuni per avere un multirotore estremamente stabile ed allo stesso tempo reattivo!
NB: per ottenere risultati ottimali consigliamo sempre di installare una board 32-bit e di utilizzare l’ultima versione di APM:Copter stabile. NON consigliamo affatto le board 8-bit e i firmware relativi ad esse.

Ulteriori info sull’autotune qui.

È bene specificare che quando i KV dei motori sono bassi, quando le eliche sono particolarmente larghe, quando il frame è particolarmente grande, le impostazioni standard dell’autotune non sono sempre quelle adatte per trovare il miglior setting di volo.
Quello che vogliamo dire è che sebbene l’autotune sia estremamente efficace, ci sono delle situazioni dove bisogna variare correttamente i suoi parametri per ottenere il massimo dei risultati.
…se vuoi sapere di più ti consigliamo il nostro corso di APM:Copter Online: un corso online usufruibile ovunque, in qualsiasi momento!

 

Button Corso APM Copter Online - ProjectEMS