Aiuto nella costruzione

[exoDriver]

Salve a tutti,
di recente mi sto avvicinando al mondo dei droni, dove di conseguenza sto cercando di imparare e costruirne uno da me.
Essendo uno studente e un appassionato elettronico,ho in casa diversi microcontrollori e schede per il controllo radio. Quindi pensavo di utilizzare questi componenti per il controllo e pilotaggio del drone stesso, visto che hanno bassi tempi di risposta (non so se sia importante, ma nel dubbio preferisco specificarlo) e, io per primo, come primo modello stavo cercando di tenermi il più basso possibile con i prezzi, volendo giusto provare, e poi in futuro aggiornarlo con componenti apposite.
Il mio problema sorge dal fatto che non sto capendo esattamente come controllare l' ESC, nello specifico, non ho ancora capito che genere di segnale io gli debba fornire per controllare la velocità del motore, se PWM o altro (non pensando che possa essere un semplice on/off per il motore).
Eventualmente, se io comprassi una scheda dedicata, che dovrebbe chiamarsi flight controller, non ho capito se ha già il modulo radio a bordo e se sia programmabile come, ad esempio, Arduino.
Preferisco specificare che io non ci tengo al FPV, e di conseguenza non sarei interessato a videocamere e moduli radio appositi, dove anche da qui partono le mie domande e la preferenza a non comprare subito le schede apposite, vedendo che vi sono sempre collegate videocamere e moduli radio che non capisco se siano necessari o meno al funzionamento.

[gianni_BT]

Intanto dipende da che motori vuoi usare.
Se usi motori a spazzola, gli ESC non servono. Servono solo se usi motori brushless.
Le flight controllers ti semplificano tanto la vita non solo perche' ti danno l'uscita giusta verso il tipo di motore che vuoi usare ma, soprattutto, perche' regolano in automatico la velocita' dei vari motori in base alle variazioni di inclinazione del mezzo(tramite gli accelerometri) e ai comandi che arrivano dalla radio.
Normalmente le FC non integrano il modulo radio(che si chiama ricevente) ma possono ricevere segnali da una ricevente attraverso una serie di canali. Ne servono minimo 4(direzione avanti/indietro, direzione destra/sinistra,gas e rotazione) ma in genere ne serve qualcuno in piu' per funzioni come il riarmo dei motori, la selezione della modalita' di volo etc.
I canali possono essere predisposti dalla FC per essere pilotati dalla ricevente in vari modi: PWM(analogico con impulsi a ampiezza variabile) tramite 1 cavo per canale; PPM (sempre analogico ma con gli impulsi che sono inviati 1 dietro l'altro su un cavo solo); seriale(S-BUS, I-BUS etc dove il valore del canale e' inviato in forma numerica su un cavo solo). Quindi la FC deve essere accoppiata ad una ricevente con adeguato numero di canali: la ricevente si occupa dell'interfacciamento con la radio, di solito sulla frequenza 2.4GHz, utilizzando uno dei vari protocolli radio di mercato.Interpreta i comandi dagli stick e dagli switch predisposti sulla radio ad ognuno dei quali e' associato un canale e li mette a disposizione in uscita verso la FC in uno o piu' modalita'.
In base ai segnali sui canali la FC pilota i motori direttamente(se Brushed) o tramite ESC(se Brushless.

[gianni_BT]

Un capitolo a parte e' dato della ritrasmissione a terra delle immagini video riprese dal quadricottero o allo scopo di pilotarlo(FPV, peraltro vietato all'aperto e in spazi non controllati dalla normativa vigente) o semplicemente per vedere cosa si sta riprendendo.
Questo aspetto non e' normalmente coperto dalle FC(a meno di casi molto particolari che costituiscono comunque una eccezione).
Il sistema e' costituito da una telecamera, un trasmettitore (VTX) , un ricevitore a terra e un sistema di visualizzazione.
Il sistema piu' semplice in linea teorica e' quello della trasmissione Wifi(telecamera con trasmettitore WiFi e telefono a terra. E' semplice ma con 2 grosse controindicazioni: la prima e' quella della distanza limitata(normalmente non oltre poche decine di metri); la seconda e' l'utilizzo della frequenza 2.4GHz che puo' interferire con il telecomando radio utilizzato per il pilotaggio.
La soluzione piu' diffusa e' quella di avere una trasmissione analogica sulla frequenza 5.8GHz che consente di arrivare senza problemi alle massime distanze consentite dalla normativa(200mt di distanza e 70 mt di altezza).
Quindi allo scopo serve una telecamera(dedicata a FPV o normale action cam), un trasmettitore VTX a 5.8GHZ (che puo' essere integrato nelle telecamere AIO "all in one") e relativa antenna, un ricevitore a terra 5.8Ghz e un monitor(analogico o, vedremo, telefono).
Esistono molti tipi di VTX che si distinguono per il numero di canali(il minimo e' 32 ma ora si arriva tranquillamente a 48, 70 e piu', tutti distribuiti attorno alla frequenza base 5.8GHz), per la potenza (in Italia la massima potenza ammissibile sul 5.8GHz e' 25mW, ma esistono VTX con potenze selezionabili su valori sia maggiori che minori di questo), per la capacita' di trasmettere sia audio che video o solo video e, infine, per la capacita' o meno di fornire una tensione di 5V per alimentare la telecamera.
A terra si puo' scegliere tra ricevitori con monitor integrato, ricevitori senza monitor con uscita video analogica per monitor separato o ricevitori tipo OTG che ricevono il segnale analogico 5.8GHz e lo convertono in un segnale digitale per la porta USB del telefono(che deve supportare lo standard OTG).I ricevitori possono essere ad antenna singola o di tipo "diversity", ovvero con la possibilita' di montare 2 antenne eventualmente di tipo diverso con commutazione automatica del segnale su quella con ricezione migliore.
Da ultimo 2 parole sulle antenne. Le piu' diffuse ed economiche sono quelle a stilo a polarizzazione lineare. Costano poco , sono omnidirezionali, ma hanno il difetto di attenuare il segnale quando trasmittente e ricevente non sono tra loro parallele con il segnale che va quasi ad annullarsi quando sono tra loro perpendicolari. Il diversity e' una soluzione, in quanto si possono montare 2 antenne a stilo tra loro perpendicolari per cui, comunque si muova quella sulla VTX, c'e' almeno un segnale discreto.
L'alternativa sono le antenne a polarizzazione circolare(Cloverleaf, a pagoda etc.). Sono anche loro omnidirezionali, ma il loro tipo di polarizzazione consente una trasmissione decente qualunque sia la posizione relativa tra le antenne.Ne esistono a polarizzazione destra (RHCP) o sinistra(LHCP): TX e RX devono avere polarizzazioni uguali.
Ci sono infine le antenne direzionali di vario tipo che aumentano la distanza ma sono appunto direzionali, ovvero ricevono solo se la TX e' entro un angolo sempre piu' stretto quanto piu' la distanza massima aumenta. Vengono di solito usate per trasmissioni a distanze superiori ai limiti citati consentiti dall'utilizzo hobbistico.
Tutto il sistema di trasmissione a terra delle immagini e' fuori dal controllo della FC. Le FC di ultima generazione integrano sempre piu' spesso la capacita' di inviare a terra alcuni parametri(potenza del segnale RSSI, valore di tensione della batteria, tempo di volo e, se dotato di opportuni sensori, distanza , altezza etc.). In alcuni casi e quasi solo per interfaccia con riceventi di tipo seriale - Bus, i dati vengono inviati su canali ausiliari non usati per i comandi e quindi direttamente alla radio che deve essere in grado di riceverli e mostrarli sul suo display. Piu' diffuso ormai e' il sistema OSD che sempre piu' spesso arriva integrato nella FC: questo sistema permette di miscelare i dati di telemetria con quelli del segnale video della VTX e inviare quindi i dati a terra che si sovrappongono all'immagine video. Le FC meno costose di solito non hanno OSD integrato: in tal caso ci si appoggia a sistemi OSD separati cui la FC invia i dati in digitale tramite una delle sue UART.