Costruirsi un quad partendo da zero

[bandit]

A che ti riferisci? Alla coda a V? Perché la mia seconda versione è praticamente una configurazione ad "X". I quattro motori stanno (quasi) ai vertici di un quadrato. Cambia solo il modo in cui vengono tenuti. Quindi non dovrebbero esserci problemi.

[bronco bill]

Infatti sono più "creativo" sui frame perchè è la materia che mi è più congeniale
moooolto meno su elettronica e codici!!

Vai con la KK che ti seguo!!

[bronco bill]

Apro un 3d apposito in modo da raccogliere la mia esperienza e tutte le informazioni utili ai neofiti del quad come me ...

Partiamo dalla scelta dei componenti:
Visto che ho deciso di farmi un quad in grado di portare un certo "carico utile" ho sposato in pieno la configurazione sperimentata da Zott in questo post.

Compatibilmente con la disponiblità dei pezzi ho preso il seguente materiale da HOBBY KING:

* Elettronica *
- HobbyKing Multi-Rotor Control Board V2.1
- USBasp AVR Programming Device for ATMEL proc
- HobbyKing 30A BlueSeries Brushless Speed
- Turnigy HV SBEC 5A Switch Regulator (8-42V)
- OrangeRx R610 Spektrum DSM2 6Ch 2.4Ghz Receiver

* Propulsione *
- Turnigy L2215J-900 Brushless Motor (200w)
- GWS EP Propeller (DD-9050 229x127mm)

* Meccanica *
- Carbon Fiber Tube (hollow) 12x750mm
- HK450V2 Metal Tail Boom Holder

Come ricambio ho preso 1 Control board, 1 motore, 1 ESC, ed una Orange.

Compreso spedizione (senza spese doganali) ho speso circa 200€.
Qualcosina si poteva risparmiare prendendo degli ESC più economici da 20A (che non erano disponibili) eliminando il BEC (si può usare tranquillamente quello degli ESC) ed eliminando del tutto i tubi in carbonio e relativi holder avrei speso circa 40 euro in meno. Ma l'idea dei bracci tondi mi piace di più. Inoltre, a detta dei forumisti di HeliFreack che li montano sugli elicotteri, dovrebbero essere molto robusti.

Quindi con 150-200€ si può prendere tutto il materiale necessario alla costruzione.
Segnalo anche il telaio della THALON per chi non volesse imbattersi nella costruzione di uno amatoriale.

scusa, che batteria hai usato?

[bandit]

Beh ancora le devo usare ... . Io ho le batterie del mio elicottero sono Delle Turningy 2200mAh 40C ...

[bronco bill]

grazie.

volevo provare la configurazione sul eCalc

eCalc: xcopterCalc - Multi-Copter eMotor Calculator** (c) by Markus Mller

[biv2533]

Interessante e quindi? Modifica da sola il guadagno di un asse rispetto all'altro? Mi incuriosisce questa cosa, perché secondo me cambia poco o niente. O comunque in maniera da essere recuperata con i potenziometri.

Come gia' spiegato da piu' persone, le schede con i soli giroscopi possono essere montate anche decentrate.
Quindi nel tuo caso con un KK non hai problemi anche se non e' perfettamente nel centro.
Quelle con gli accelerometri invece devono essere montate centrali.

[bandit]

Si ma qui non si parla di metterlo leggermente spostato ma, come si vede dal disegno, decentrato di una decina di centimetri.
Spiegazioni non ne sono state date ... mi piacerebbe capire.

Io, leggendo qua e là, ho capito due cose (probabilmente sbaglio).

1. giroscopi ed accelerometri lavorano sugli stessi principi fisici. Ambedue lavorano su segnali elettrici (variazioni di capacità o di frequenza) che variano in funzione dello spostamento di masse sottoposte a forse apparenti (forza centrifuga, coriolis). La differenza è il modo in cui si interpretano (in maniera esclusivamente proporzionale o integrata) i segnali e gli algoritmi con cui si generano gli impulsi di reazione.

2. Mettendo un giroscopio (o accelerometro) decentrato rispetto ad un asse di rotazione si aumenta l'intensità del segnale rilevato dal sensore in quanto, le forze apparenti, a parità di angolo di rotazione, sono maggiori.

Detto questo (che potrebbe essere parzialmente o del tutto sbagliato, se qualcuno potesse spiegarmi cosa succede ne sarei grato) probabilmente variando il guadagno dell'elettronica di lettura si compensa il decentramento lungo quell'asse.

Aggiungo un'altra cosa. Molti mettono i sensori al "centro" del modello. probabilmente si riesce a centrare bene sul piano XY (quello orizzontale) sicuramente non si centra il sensore sull'asse Z del modello (vedi la foto della KK che ha di suo il sensore dello YAW già decentrato rispetto all'asse Z della scheda). Inoltre, non è detto (anzi credo che non succeda mai) che il centro di rotazione del modello coincida con il baricentro o il centro della schedina ...
quindi anche se mettiamo la scheda in "posizione centrata" gli assi di rotazione non coincidono con gli assi dei sensori (giroscopi o accelerometri che siano).

Queste osservazioni le ho messe varie volte nel forum degli elicotteristi ma nessuno ancora mi ha dato una risposta confermando o smentendo quello che ho capito.

Secondo me l'unico motivo per mettere una scheda al centro del modello consiste nel fatto che, generalmente, è la posizione migliore in termini di ampiezza delle vibrazioni. Questo è intuitivo, nessuno va a mettere un sensore sulla coda dell'elicottero o sul braccio di un multicottero. Inoltre la posizione centrale è anche quella che permette di mettere in opera degli accorgimenti meccanici per smorzare le vibrazioni, visto lo spazio che si ha a disposizione.

[biv2533]

Ci sono tante cose nella vita che non si comprendono ma si accettano e comunque funzionano.
Non discuto sui tuoi 10cm, avrai inventato un quadricottero tutto particolare che nessuno qui sul forum ha mai visto...
Per la cronaca non sei il primo, ne' sarai l'ultimo a volersi inventare un multirotore diverso dagli altri, ovviamente sono tutti dei newbie.
Parti da cio' che e' gia' stato fatto giocaci un po' e dopo averlo compreso progetta qualcosa di migliore.

Maggiori approfondimenti dal solito san google qui:
digilander.libero.it/durino/Modellismo/Elicotteri/Giroscopi/NuoviGiro.htm
Giroscopio - Wikipedia
e ancora qui per gli accelerometri
Accelerometro - Wikipedia
ed in particolare qui
Accelerometro - Wikipedia
Buona lettura.

[bandit]

Caro biv, credo che ascolterò il tuo consiglio di partire da una struttura semplice. Però a me piace capire, almeno a grandi linee, quello con cui sto giocando e non solo in maniera empirica e ancora non ho avuto risposte precise su quello che ho scritto prima. Ti ringrazio dei link a wiki ma, specialmente quello che parla del giroscopio di Leonardo, non aiutano granché.
Meglio qualcosa di un po' più attuale tipo il giroscopio mems (credo che quelli della KK siano tutti a tecnologia mems, vedi immagine a pag 12) dove si vede che un giroscopio non fa altro che misurare delle accelerazioni.

Il disegno n.2 viene dal fatto che vorrei montare sotto la pancia una telecamera grandangolare con un campo di vista di 120° quindi anche i bracci a 90° potrebbero darmi fastidio. L'idea mi è venuta leggendo qui (AeroVironment Introduces Mini-Quadcopter Surveillance UAS).

Buona lettura.

[bandit]

Baricentro

Altre domande riguardanti il baricentro.
La batteria più vicina al piano di rotazione delle pale (oltre che per comodità) serve per spostare il baricentro in alto compensando l'abbassamento dovuto al peso del carico. Da simulazioni fatte su X-plane era emerso come un quad con il baricentro in posizione "neutra" volasse meglio rispetto ad uno con il baricentro basso. Ma quella era una realtà virtuale. Qualcuno esperto può dirmi come cambia cambia (e di quanto) il comportamento abbassando o alzando il baricentro?

[biv2533]

Ciao,
ho lettto il documento che hai linkato, peraltro un po' vecchiotto, in questo campo 4 anni sono una eternita'. (comunque la camera sotto, la usano un pochino tutti qui e nel resto del mondo)

Per finire il discorso in maniera semplicistica, ma ne tentativo di farti ben comprendere.
I giroscopi misurano la velocita' angolare e la frequenza del cambio di assetto, il software cerca di correggere e contrastare questo spostamento.
I moderni giroscopi cercano anche di riportare il mezzo in posizione iniziale (funzione che si chiama Heading Hold o AVCS), ma questo per imprecisioni di lettura e altri problemi tecnici non sempre e' possibile e si verifica un fenomeno che si chiama drifting.
Per compensare e correggere questo comportamento su mezzi che devono essere particolarmente stabili, viene inserito anche un magnetometro.

GLi accelerometri vengono utilizzati come se fossero una bolla, una livella elettronica il cui scopo e' quello di determinare la posizione del velivolo rispetto al terreno, previa calibrazione.
Il classico esempio sono gli accelerometri montati sui tablet e sugli smarphone.

Per finire allo stato dell'arte un multirotore con solo i giroscopi vola bene, mentre con solo gli accelerometri.... non vola.

La posizione dei giroscopi, misurando la velocita' angolare puo' essere anche lontana dal baricentro, in effetti i girscopi sugli elicotteri potrebbero essere montati anche sulla coda e in tutti i casi per questioni logistiche non sono mai esattamente sull'asse di rotazione.
Non tutte le KK usano giroscopi MEMS che hanno caratterisctiche superiori, ma sempre giroscopi sono, forse con meno deriva termica.

Altre domande riguardanti il baricentro.

L'elettronica e il software di controllo sono in grado solitamente di compensare anche sbilanciamenti di baricentro.
Si vedono in rete multirotori che portano in giro 1 o 1,5Kg di una bottiglia sballonzolante senza particolari problemi.

Va da se pero' che un buon mezzo settato bene in partenza e con il baricentro ben piazzato volera' sicuramente meglio e non sottoporra' a sforzo solo alcuni motori/eliche e regolatori.

Potrai trovare sempre in rete configurazioni a "+" a "x" oppure a Y con motori sopra e sotto, a "+" o a "x" con i motori sotto, a forma di ragno, a forma di "T", insomma la fantasia in questo caso non ha limiti, ma piu' o meno, allo attuale, telai diversi da questi elencati sopra non se ne trovano.

E comunque tutti cercano di rispettare le basilari norme per un buon baricentro.
Recapitolando:
1) i 10cm dei giroscopi di distanza dal asse di rotazione, non cambiano la vita al tuo quad, se invece avessi degli accelerometri dovresti cercare di metterli nel centro.
2) Il baricentro e' importante.
3) L'elettronica andarebbe distanziata; quindi regolatori, lontano da ricevente e da centralina di controllo, ma le dimensioni purtroppo non lo consentono e quindi bisogna sottostare a dei compromessi.

Spero di averti chiarito alcuni dubbi, dove non sono arrivato, forse puo' aiutare google, dico forse, perche' a questo punto il tuo leggittimo quesito sui giroscopi forse non mi e' chiaro.
Saluti.

[bandit]

Grazie della risposta ... è un po' tutto noto visto che è più di un anno che smanetto con gli elicotteri e purtroppo google non aiuta oppure tanto, oppure non riesco ad usarlo. Credo sempre di più in un libro o su chi ha studiato e sperimentato certe cose.
Mi ricordo che qualcuno rimase meravigliato del fatto che montassi un gyro ruotato di 90°. Mi faceva comodo per i cablaggi. Funziona perfettamente visto che è un giro su singolo asse (Z) con la funzione HH, e si può mettere ruotato in qualsiasi modo.

Detto questo, sarà per deformazione professionale, ma per natura mi pace capire un po' come funzionano le cose. Di elettronica non ci capisco molto ed invidio tutti quelli che riescono a metterci le mani.

La domanda rimane. perché una piattaforma con gli accelerometri deve essere messa al centro? Secondo me il limite può essere il firmware o il fatto che le variazioni del guadagno sui vari canali non riescono a compensare l'incremento del segnale? Oppure come dicevo , prima il fatto che al centro le vibrazioni generalmente sono ridotte.

Magari preparo un quad con la possibilità di variare il posizionamento della scheda e cambiare l'inclinazione dei bracci e facciamo delle prove empiriche.

[paolo1957]

1. giroscopi ed accelerometri lavorano sugli stessi principi fisici. Ambedue lavorano su segnali elettrici (variazioni di capacità o di frequenza) che variano in funzione dello spostamento di masse sottoposte a forse apparenti (forza centrifuga, coriolis). La differenza è il modo in cui si interpretano (in maniera esclusivamente proporzionale o integrata) i segnali e gli algoritmi con cui si generano gli impulsi di reazione.

Vero ma in parte. I gyro usano lo stesso materiale piezo sottoposto
ad oscillazione (elettromeccanica) e quindi ad accelerazione.
Da qui la possibilità di sfruttare Coriolis ad ogni movimento (accelerazione)
ulteriore misurato attraverso delle capacità.
Negli accelerometri il materiale piezo viene “solo” schiacciato da
microscopiche masse che gli fanno generare un segnale a causa
appunto dell’effetto piezoelettrico.

2. Mettendo un giroscopio (o accelerometro) decentrato rispetto ad un asse di rotazione si aumenta l'intensità del segnale rilevato dal sensore in quanto, le forze apparenti, a parità di angolo di rotazione, sono maggiori.
Detto questo (che potrebbe essere parzialmente o del tutto sbagliato, se qualcuno potesse spiegarmi cosa succede ne sarei grato) probabilmente variando il guadagno dell'elettronica di lettura si compensa il decentramento lungo quell'asse.

Aggiungo un'altra cosa. Molti mettono i sensori al "centro" del modello. probabilmente si riesce a centrare bene sul piano XY (quello orizzontale) sicuramente non si centra il sensore sull'asse Z del modello (vedi la foto della KK che ha di suo il sensore dello YAW già decentrato rispetto all'asse Z della scheda). Inoltre, non è detto (anzi credo che non succeda mai) che il centro di rotazione del modello coincida con il baricentro o il centro della schedina ...
quindi anche se mettiamo la scheda in "posizione centrata" gli assi di rotazione non coincidono con gli assi dei sensori (giroscopi o accelerometri che siano).

La cosa è più complicata.
Se i sensori sono al di fuori degli assi reali ovvero di controllo del volo, e
giustamente non è detto che coincidano con quello di gravità ma
ci sono di certo vicini (!), occorre che il sw ne tenga conto.
Da qui alle trasformate di Eulero e alle matrici è un attimo, ma sarebbe inutile.
Diciamo che ogni scostamento dal centro di controllo (intersezione degli assi)
comporta una variazione dei segnali che potrebbe essere nociva.
Diciamo anche però che ben difficilmente qualcuno mette i gyro sparpagliati
a caso e distanze dell’ordine del 5% della lunghezza del modello rispetto
agli assi sono poco significative. Pensa che i sensori piezo sono
assai più “rumorosi” di questo errore.

[bandit]

Grazie Paolo! In che senso nociva? Segnale troppo intenso? In questo caso si può intervenire con il guadagno? anche i mems sono rumorosi?

[paolo1957]

Grazie Paolo! In che senso nociva? Segnale troppo intenso? In questo caso si può intervenire con il guadagno? anche i mems sono rumorosi?

Nociva nel senso che le indicazioni devono essere traslate per ritrovare lo zero.
Qui il discorso è lungo.
Per i gyro grosso modo se montati sugli assi le indicazioni non variano molto.
Se non lo sono lo scarto è basso.
Per gli accelerometri, indispensabili oramai per un velivolo decente, le cose cambiano.
Pensa ad un accelerometro sul piano Z messo in coda ad un monocottero.
Risentirebbe non solo dei G gravitazionali ma anche delle manovre.
In pratica una cabrata (valore iniziale G=1) verrebbe presa per un
dato di G << 1 facendolo salire bruscamente per un attimo.
Chiaro?

I MEMS sono validi solo per le bande d’uso e quindi per tanti altri fattori
troppo complicati da spiegare qui.
Il rumore è alto anche per loro: ho un progetto (costoso) abbandonato
proprio per questo.
E ti assicuro che erano i migliori gyro della Analog Devices in commercio.
Impossibile cambiarli, dato il livello di costo del prodotto, con i laser, che
vanno per la maggiore, assai più puliti.
Non ti fare illusioni, sono sempre dei piezo: magari meglio filtrati e filtrabili….

P.S.
Ora basta perché in genere qui su B.R. dopo un paio di post del
genere si rumoreggia.