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Caratteristiche dei motori per droni

23/10/2018

Tante sono le caratteristiche a cui bisogna prestare attenzione prima di effettuare l’acquisto di un drone, ad esempio il GPS, l’autonomia della batteria, il sistema di controllo, se è dotato di carrello e molto altro.

Ma per fare una scelta intelligente bisogna anche, e forse in primo luogo, saper scegliere il motore. La scelta dipende anche dallo scopo per cui usiamo il dispositivo: se è un drone da gara, per partecipare all’FPV racing quindi, le caratteristiche a cui bisogna prestare attenzione sono quelle volte a far guadagnare velocità massima.

Mentre, se lo scopo per cui usate il drone è quello di montarci su una action cam per fare riprese dall'alto, allora le prestazioni che state cercando sono diverse – per intenderci: avrete più bisogno di maggiore controllo e stabilità e, magari, di una fotocamera ad alta risoluzione in grado di fare filmati in HD.

Oggi, cercheremo di capire quali sono le caratteristiche dei motori brushed e brushless e anche quale motore comprare in base al peso e alle dimensioni del drone.

 

Caratteristiche dei motori per droni: con spazzole o senza spazzole?

In inglese sono chiamati Brushed, stiamo parlando dei motori a spazzole, i “classici” motori che vengono montati sui droni giocattolo per bambini, oppure quelli rtf (ready to fly), che vengono comprati dalle persone che semplicemente amano i droni e li fanno volare per hobby.

Il rotore interno è avvolto dal filo elettrico e ruota intorno a magneti con polarità opposta, quando il sistema viene alimentato dalla corrente elettrica, l’avvolgimento genera un campo magnetico che produce la rotazione del motore stesso e logicamente delle eliche a cui è collegato.

Questa tipologia di motore è molto economica poiché la loro efficienza è limitata proprio dalla presenza delle spazzole – le quali, a causa dei movimenti di rotazione, causano scintille e surriscaldamento e richiedono una costante manutenzione. Tuttavia, sono semplici da equipaggiare e sono molto prestanti nelle partenze da fermi, ovvero il decollo e l’atterraggio, e nel movimento verticale.

Anche Falcon Pro monta un motore brushed. Questo piccolo concentrato di tecnologia ha tutte le caratteristiche fondamentali per farci divertire: un controller con la possibilità di agganciare il cellulare, doppio sistema di controllo con l’APP da mobile e il controller, una fotocamera HD 720 fps, funzione auto-hovering e delle coloratissime luci a LED.

I motori brushless sono più adatti per i droni professionali, in quanto garantiscono un numero maggiore di ore di volo e consento un maggior risparmio energetico, rispetto a quelli della categoria precedente.

Il meccanismo di funzionamento è l’opposto dei motori a spazzola: i magneti sono fissati sul rotore, mentre gli avvolgimenti sono fissi e all’esterno. L’alimentazione elettrica degli avvolgimenti crea il campo magnetico necessario per fa ruotare le calamite del rotore, che sono fissate sul rotore stesso, generando in questo modo il movimento.

I poli magnetici sono tre, invece che due, e sono alimentati a coppia per dare corrente agli avvolgimenti. Grazie al regolatore (ESC), la posizione del rotore e la tensione vengono sincronizzati per assicurare un funzionamento corretto.

Quindi, questi motori sprecano meno energia, sono molto più potenti e hanno una capacità maggiore rispetto ai precedenti, richiedono un minor livello di manutenzione senza quasi dover trovare i ricambi del motore. Altra caratteristica è la rapidità e la precisione di risposta ai comandi del velivolo.

 

Caratteristiche dei motori per droni in base al peso e alle dimensioni

Il peso e le dimensioni dei vostri quadricotteri incidono enormemente sulla scelta del motore. Ed è necessario prestare molta attenzione al peso: in base ad esso dovete anche regolarvi per la dimensione delle eliche.

Infatti, se il peso non viene calcolato nel giusto modo, il vostro drone non potrà nemmeno prendere quota. Dunque non è questione di tecnologia ma di calcolo e dimensioni. Generalmente, una volta calcolato il peso, il motore deve essere in grado di dare il doppio della spinta al drone, in un rapporto peso/potenza che è 2:1. Logicamente, per i droni da gara che devono essere veloci questo rapporto può essere favorevole per la spinta fino ad arrivare a un rapporto 8:1, ma in questo caso il controllo e il pilotaggio del drone stesso diventano molto più complicati.

Grande o piccolo che sia è il peso che conta, anche per le regolamentazioni dell’ENAC (prestate attenzione perché sopra i 300 grammi cambia la tipologia di attestato da conseguire), anche se il peso può consentire una maggiore resistenza al vento, nel senso che la prima folata non può portarvelo via (per i più appassionati: esistono anche dei droni che consentono il ritorno automatico alla postazione d’origine).

Per avere, a sommi capi, un’idea della componentistica che va montata sul drone passeremo in rassegna tutte le caratteristiche e le funzioni dei componenti da montare sul telaio che incidono sul peso finale del drone.

Tutti i componenti contribuiscono ad appesantire il vostro drone, e tra questi troviamo:

  • Telaio: è lo scheletro del vostro drone. La dimensione di questa struttura fatta in metallo deve essere ponderata in modo molto tecnico, deve supportare tutto il peso caricato ed essere resistente ma leggero allo stesso tempo.
  • Batterie: è l’unico grande difetto dei droni in circolazione, in quanto l’autonomia arriva solo fino ai 40 minuti di volo. Tra l’altro, dalla batteria dipendono anche le eliche e la camera. Per guadagnare, comunque, due o tre minuti d volo, ricarica la tua batteria tramite caricabatterie e porta USB poco prima di effettuare il volo così da non perdere la carica. Inoltre, se non necessario, stacca la videocamera: queste sono due tecniche che consentono di risparmiare batteria. A parte la portata della batteria, sceglietene una con un buon compromesso tra peso e MAH.
  • Flight controller: è il computer di bordo che registra i dati di volo, unito poi al sistema sia hardware che software è in grado di “orchestrare” il drone.
  • Sistema di controllo a distanza: è costituito da un radiocomando e ricevitore che si interfaccia con il Flight controller ed è responsabile del raggio di distanza del drone. Inoltre, grazie al formato con il Wi-Fi, è la componente che vi permette di vedere fisicamente le immagini sul display.

Il peso può essere comunque alleggerito togliendo tutti quegli accessori che sono inutili al fine della prestazione stessa e le cui funzioni non vanno a potenziare le performance. I sensori e le luci al led, ad esempio: se siete dei piloti professionisti e dovete svolgere delle missioni in condizioni critiche, allora sceglieteli leggere, ma se è un puro sfizio, allora sono le prime cose da evitare! Anche la scelta della telecamera deve essere effettuata basandosi su questi canoni.

Tuttavia, se preferite un drone per le riprese aeree allora non potete risparmiare i grammi per il “camera mount” che è il dispositivo sul quale viene montata la camera. Questo piccolo apparecchio consente l’assorbimento delle vibrazioni in modo che al video e alle foto non venga data una visione troppo mossa. Il gimbal, o camera mount, è dotato di caratteristiche diverse in base al numero di assi (2 o 3): solo con quello a tre assi viene consentito il controllo dei movimenti verticali e orizzontali. Comunque, il gimbal è collegato al giroscopio che regola in modo automatico l’inclinazione del supporto aumentando in questo modo la stabilizzazione.

In conclusione, anche per i droni e il motore è una questione di equilibri: la giusta combinazione tra motore, dimensioni ed elica deve far in modo che il vostro drone sia efficiente, che vi consenta i tempi di volo corretti e che l’esperienza di volo sia piacevole. Non cercate un motore che sia semplicemente potente, ma calibrate la potenza in base alla operazioni (riprese con la fotocamera, acrobazie o gare) che volete far compiere al drone. Prestate sempre attenzione al rumore dei motori: a breve, infatti, anche questo aspetto verrà regolamentato con leggi ad hoc – dato l’inquinamento acustico che sta raggiungendo livelli troppo elevati.



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