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Tricotteri che passione

 

 

4 metri!Casella di testo:  
 
 
 
 
 
Casella di testo:  

 

 

Da quando ho iniziato con i multirotori, la ricerca della perfezione è sempre stata proporzionata alla semplicità costruttiva.

Nel precedente articolo sui multirotori vi avevo promesso la guida costruttiva di un tricottero per riprese video, non a caso ho scelto prima i quadricotteri. Molte persone che ho avviato verso i multirotori, quando mi vedevano volare con i tricotteri rimanevano affascinati dal volo: semplice, preciso e di facile comprensione dell’orientamento del modello (cosa non da poco per un multirotore).

Tutti volevano intraprendere la mia strada partendo dalla costruzione del tricottero come primo modello, ma io ho sempre consigliato di partire prima con i quadricotteri.

La spiegazione è semplice:

a livello costruttivo il tricottero si differenzia dai quadricotteri per la presenza di un servo di coda, in grado di orientare il motore posteriore a destra e sinistra per la rotazione dello yaw.

Questo dettaglio può risultare costruttivamente un po’ complicato come primo approccio, serve precisione dei movimenti ed una certa resistenza agli urti che, vi assicuro, il vostro primo multirotore prima o poi prenderà!

È un classico infatti che per i primi voli, se non si è esperti di volo con elicotteri, si avrà una tendenza a “cangurare”, tipicamente infatti ci vuole un po’ di esperienza con il controllo del gas e le prime volte gli atterraggi non saranno certo morbidi, con spiacevoli conseguenze per il servo.

Ecco perché ho preferito fare prima una guida sui quadricotteri e successivamente questa.

Il quadricottero è semplicissimo da costruire e molto robusto, se avete preso una certa dimestichezza con questo, è giunto il momento di passare ad un tricottero, fantastico per riprese video e soprattutto… r i p i e g a b i l e ! ! !

 

Tricottero ripiegabile per riprese video

Sì, avete capito bene, questo tricottero ha dimensioni importanti, con braccia da 50cm ed interasse motori di 90cm, permetterà riprese video morbide ed un’ottima visibilità nel pilotaggio, ma cosa più importante lo potrete ripiegare ed infilare in un tubo per il trasporto.

Nonostante le dimensioni risparmierete anche qualche decina di euro rispetto al quadricottero, perché avrete un motore ed un regolatore in meno, non risparmiate però sul servo di coda!

 

 

Funzionamento

Il tricottero è costituito da 3 braccia di uguale misura disposte a 120° formando una Y, alle estremità si trovano 3 motori, uno dei quali (il posteriore) è in grado di inclinarsi lateralmente tramite il comando di un servo, questo serve per far ruotare il modello sul piano orizzontale (yaw).

Le 3 braccia vengono tenute insieme da 2 lamine di vetronite disposte a sandwich.

Esattamente nel CG si trova la scheda di controllo, anche in questo caso useremo una comune kk con apposito firmware per tricottero.

Questa scheda ha 3 giroscopi che hanno il compito di stabilizzare l’assetto del modello, variando la velocità dei motori (per la rotazione sugli assi del cabra-picchia e alettoni), mentre per la rotazione sul piano orizzontale il motore di coda si inclina a destra e sinistra; un concetto molto simile a quello degli elicotteri, dove un servo varia il passo del rotore di coda facendo spostare la coda a destra e sinistra (yaw).

Al contrario di tutti i multirotori con numero di motori superiore a 3, il tricottero può usare eliche non controrotanti, perché l’inclinazione del motore di coda si occupa della gestione dell’anticoppia.

Nel caso voleste usare questo tricottero per riprese video di qualità vi consiglio però di mettere un’elica controrotante in uno dei 2 motori anteriori per diminuire una fastidiosa posizione inclinata nell’assetto di hovering.

Materiali

 

Come anticipato il cuore del modello è una scheda kk che potrete trovare da molti venditori di materiale modellistico anche in Italia, se invece avete tempo potete prenderla all’estero risparmiando un po’.

Fondamentale è il firmware installato su questa scheda, che dovrà essere specifico per tricotteri, le soluzioni sono diverse: o si acquista direttamente la scheda già programmata, oppure si prende anche l’apposito programmatore in modo da poter caricare il firmware che più si presta alle vostre esigenze.

Questo mondo infatti è in continua evoluzione e non passa giorno senza che ci siano novità o migliorie e nel corso del tempo la stabilità è stata migliorata grazie a fw più complessi.

Le istruzioni ed il programma di gestione dei vari firmware li trovate sul sito ufficiale  www.kkmulticopter.com  .

 

Per costruire il vostro tricottero serviranno poi:

-  2 lastre di vetronite 130mm x 100mm, spessore da 1,5-2mm;

-  3 listelli in tiglio o altro legno duro 10x10mm lunghi 50cm (per i principianti meglio usare tubetto in alluminio 10x10mm);

-  1 tavoletta di legno 190mm x 40mm spessore 4-5mm;

-  10 viti M3 x 16mm con rispettivi dadi;

-  3 motori peso compreso tra 40 e i 70g e dai 750 ai 1200 kv (consigliati keda 20-26M);

-  3 regolatori da 20-30 A, che abbiano la possibilità di essere programmati con l’apposita card (consigliati gli economici turnigy plus 25 A);

-  3 eliche 8 x 4,5 (morbide e colorate; con motori da 750kv si può arrivare alle 12 x 4,5);

-  card per programmare i regolatori;

-  cicalino per allarme lipo scarica;

-  lipo 3s 2000mA 30-40c;

-  1 connettore per batteria;

-  1 servo da 16g ingranaggi metallici con almeno 4kg di coppia;

-  3 prolunghe per servi da 20cm.

 

Costruzione

Vi dovete armare di:

-  1 trapano (possibilmente a colonna);

-  1 traforo;

-  alcune chiavi per viti M3;

-  molte fascette!

 Dato che il modello in questione è ripiegabile, la precisione è indispensabile per ottenere una perfetta geometria.

Il disegno allegato vi servirà come maschera di taglio e foratura per le lastre di vetronite.

Se osservate bene noterete che la sagoma va rispettata in linea di massima: si può usare una forma anche più squadrata e semplice, oppure più complessa come quella che ho fatto io con cnc.

L’importante è rispettare le forature.

Per mantenere le braccia in posizione le viti devono essere ben tensionate con frenafiletti e se possibile fissate con degli elastici o oring.

Questa precauzione serve perché le braccia non si chiudano in volo causando cadute rovinose, ma anche senza usare gli oring, in caso di caduta, spesso le braccia non si rovinano perchè ripiegandosi attutiscono l’impatto.

Passiamo adesso alle braccia: come specificato precedentemente sono in legno!

Vi chiederete: “Perché?”

Il motivo non è certo economico e neanche più di tanto per il peso, ma è una questione di vibrazioni.

Questo tricottero è destinato a fare video fantastici e quindi le vibrazioni devono essere assorbite il più possibile con legno nei punti critici.

Per non parlare della trasmissione video che ne gioverà con portate maggiori e minori interferenze.

Se però siete alle prime armi meglio usare braccia in alluminio, fino a gavetta finita.

La lunghezza delle braccia è stata fissata a 50cm per ottenere un modello di dimensioni importanti.

Spero non vi siate spaventati con la foto del tricottero-albero di natale da ben 4 metri, che al momento detiene un piccolo record.

Dato che i motori devono avere una distanza uguale, la lunghezza del braccio posteriore sarà data dal tipo di meccanismo usato per la rotazione del motore.

Le soluzioni sono tantissime e nulla vieta di scoprirne delle altre, io ne ho provate parecchie.

La classica è quella che utilizza una manina porta pale per elicottero, in questo caso la lunghezza del braccio dovrà essere ridotta tanto da mantenere sempre la distanza uguale tra i vari motori ed il centro.

Le foto dovrebbero aiutarvi più di ogni spiegazione.

La manina porta pale è composta da 3 cuscinetti che permettono un movimento fluido e preciso, fissati su un’alberino da 3mm che dovrà essere a sua volta fissato al listello di tiglio o alluminio.

Questa è l’unica parte difficile, io ho inserito nel legno una vite precedentemente forata da 3mm e con una vite di bloccaggio laterale.

La vite è assicurata con della colla cianocrilica molto liquida che, una volta assorbita dal legno, lo renderà resistentissimo; delle lamine di carbonio incollate sulle varie facciate faranno poi il resto della robustezza.

Il servo per comodità viene fissato sotto con la possibilità di cambiare la leva di comando per variare le corse.

Ricordate che bisogna stare leggeri nella costruzione del meccanismo, perché è molto a sbalzo rispetto al CG e quindi bisogna controbilanciare con le batterie.

La persona che più mi ha ispirato nel mio cammino di sperimentazione sui tricotteri si chiama David, sul suo sito rcexplorer.se trovate molte idee e bellissimi video girati con tricotteri e gopro.

Torneremo a parlare di lui più avanti, nel frattempo illustrerò un ingegnoso sistema che ha usato per il meccanismo dello yaw.

Si tratta di utilizzare una cerniera comunemente usata per i carrelli sterzanti degli aeromodelli: a differenza del primo sistema il servo viene fissato direttamente al motore, con meno possibilità di regolazione, ma è molto più semplice da realizzare.

 

In questo caso la lunghezza del braccio rimane invariata.

I motori devono essere fissati all’estremità ad almeno 25-30mm dal centro dell’albero motore per proteggerli in caso di cadute.

Il fissaggio dei motori deve essere fatto nel più semplice ma efficace modo possibile, evitando di forare il braccio per non indebolirlo (io consiglio di usare delle comodissime fascette oppure un sistema a morsetto).

Nel lato di fissaggio al frame il braccio andrà forato da 3mm ad una distanza di 20mm (dopo aver fatto il foro ricordate di impregnare di ciano liquida il legno attorno al foro per irrobustirlo).

A questo punto assemblate il tutto con le viti e del buon frenafiletti.

Eseguite i cablaggi fissando la scheda esattamente nel CG con la freccia rivolta verso il senso di marcia, collegate una ricevente sui canali di ingresso della kk ed uscite con le prolunghe servi verso i 3 regolatori ed il servo.

Le alimentazioni dei regolatori devono essere collegate in parallelo mentre il positivo 5v del connettore degli esc deve essere eliminato da 2 dei 3 regolatori per non entrare in conflitto.

 A questo punto dovrete programmare ogni singolo regolatore con le impostazioni illustrate nella seguente immagine:

Descrizione: Macintosh HD:Users:michelepraga:Pictures:tricopter66.jpg

Fondamentale, anche se strano, il tipo di celle che dovrete impostare.

NI-xx infatti esclude il taglio delle lipo  in caso di bassa tensione: questo salverà il vostro tricottero da molte cadute accidentali dovute al taglio del singolo regolatore.

Se i regolatori tagliassero tutti contemporaneamente e lentamente non sarebbe grave, ma fidatevi se vi dico che uno solo alla volta taglierà se non usate le impostazioni che vi ho indicato, con le conseguenze che potete immaginare.

Ovviamente, se il valore di tensione scenderà troppo, rovinerete le lipo per questo vi ho scritto di collegare un cicalino di allarme.

Fatto questo dovrete “istruire” ogni singolo regolatore perché usino tutti la stessa rampa di gas adatta alla vostra trasmittente.

Questa procedura sarà la scheda di controllo a farla (come indicato sul manuale kk ).

Preparate un programma aereo sulla tx con un solo servo per gli alettoni.

Accendete la tx mettendo il gas al massimo, impostate il trim dello yaw a 0 ed alimentate la scheda.

A questo punto, dopo una serie di lampeggi della scheda, udirete un suono di conferma dei regolatori; riportate il gas a 0, attendete la conferma sonora dei regolatori e scollegate l’alimentazione.

 Ora iniziamo con i test al banco per verificare se tutto corrisponde.

Controllate che tutti i potenziometri della scheda siano a metà (50%), accendete la radio ed alimentate il vostro tricottero mantenendolo fermo per i primi secondi… ovviamente le eliche non le dovete ancora montare!!!

A seconda del fw installato servirà armare la scheda: si tratta di una procedura di sicurezza per evitare partenze accidentali dei motori.

Dovete mettere il gas al minimo e, muovendo lo yaw (timone, direzionale), armare o disarmare la scheda (il led acceso indicherà che la scheda è armata).

Una volta armata la scheda aumentando il gas i motori devono partire tutti nello stesso istante e con il verso di rotazione indicato nel manuale, se così non fosse dovete invertire 2 dei 3 fili che vanno dal regolatore al motore incriminato.

Se avete saldato i fili, li dovete dissaldare, mentre se avete usato i connettori risulterà più facile (le saldature rimangono comunque molto più affidabili e le consiglio: le vibrazioni potrebbero infatti creare dei falsi contatti molto pericolosi).

Ora prendete il tricottero saldamente in mano, mettete i motori al minimo e iniziate a scuotere nelle varie direzioni il modello.

A questo punto, se inclinate indietro il tricottero i motori anteriori devono rallentare e quello posteriore aumentare; inclinandolo verso sinistra, quello di destra deve diminuire mentre quello di sinistra aumenterà.

Se fino ad ora tutto procede bene siete a buon punto, mentre, se le reazioni del modello dovessero risultare opposte a quanto descritto, significa che uno o più giroscopi sono inversi.

Se per esempio muovendolo sinistra e destra i motori anziché smorzare l’oscillazione tendono ad accentuarla, significa che il giroscopio degli alettoni risulta invertito.

A questo punto mettete il potenziometro del roll a zero, accendete la trasmittente, alimentate la scheda .

Il led dovrebbe lampeggiare velocemente 10 volte,  sulla trasmittente muoverete lo stick corrispondente al canale da invertire, in questo caso gli alettoni, il led dovrà lampeggiare continuamente per confermare la selezione.

Adesso il giroscopio risulterà invertito, non vi resta che riportare il potenziometro al 50%.

Ricontrollate per sicurezza che tutto coincida, ripetendo la prova dello scuotimento.

 Ok il gioco è fatto, potete montare le eliche (nel giusto senso),

l’operazione di test va ora ripetuta facendo molto più attenzione, usate un abbigliamento protettivo, occhiali compresi.

In questo caso tenete il tricottero molto più saldamente e lentamente portate il gas al 25%, poi inclinatelo nei diversi assi, verificando che il modello contrasti i vostri movimenti, se tutto vi sembra corretto verificate anche l’asse dello Yaw (coda-direzionale-timone), ruotandolo su se stesso.

Quest’ultimo risulterà più facile da verificare rispetto al quadricottero perché il movimento del motore nelle varie direzioni ci darà la giusta indicazione.

Prima di provare a fare un po’ di hovering dovete ridurre le corse ed impostare un buon differenziale sulla vostra tx, 50% di riduzione di corsa su alettoni e cabra-picchia, con 30-40% di esponenziale.

 Fissaggio videocamera

Ho volutamente tenuto per ultimo questo argomento perché merita di essere seguito con più attenzione.

Per ottenere un video di qualità è necessario eliminare il più possibile le vibrazioni e per farlo il bilanciamento delle eliche è fondamentale ma non sufficiente.

Io ci ho messo un anno per trovare delle soluzioni ottimali per smorzare le vibrazioni.

La videocamera può essere fissata con spugne, molle, elastici, ecc.. ma non risolverete molto perché spesso la massa della videocamera non è sufficiente ad assorbire le vibrazioni e quindi le amplificherà.

È per questo che molti scelgono di fissare la videocamera alle batterie per aumentare la massa separata dal resto del modello.

A questo serve la tavoletta da 130mm (può essere anche più lunga), che verrà usata per fissare le lipo con apposito velcro adesivo e fascetta di sicurezza.

Bisognerà fissare anche la staffa di montaggio della videocamera: in questo caso sarà la gopro, un’ottima videocamera in hd con fantastiche prestazioni ed angoli di visione di oltre 170°, in grado di realizzare video favolosi da guardare anche su tv di grandi dimensioni.

L’angolo di visione così ampio spesso su molti multirotori può dar fastidio perché fa entrare nell’inquadratura le eliche del modello disturbando le riprese.

Sul tricottero invece non esiste questo problema perché l’angolo dei motori anteriori è molto ampio: ecco perché il tricottero si presta meglio alle riprese video.

L’insieme di tavoletta, videocamera, batteria deve essere isolato dal resto del modello con materiali in grado di smorzare le vibrazioni; io ho scelto di usare degli oring (comunemente usati nei fissaggi salva elica) fissati con comuni fascette, oppure potete procurarvi degli isolatori in gomma che hanno inserti filettati M3 comunemente chiamati silent block .

 

La posizione delle batterie varierà in base al peso della videocamera; ovviamente senza videocamera le batterie dovranno essere portate il più avanti possibile per mantenere il CG nella posizione indicata.

 Adesso siete pronti per i primi voli, che ovviamente non dovrete fare con la videocamera sopra!

Alimentate il modello, controllate ancora che tutto sia a posto, armate la scheda portando lo stick del direzionale tutto da una parte (destra o sinistra a seconda del fw e della direzione del giroscopio), date gas lentamente e… vi accorgerete che le eliche tocchano l’erba!

Sì infatti, per mantenere il modello sollevato dal terreno quanto basta perché le batterie non tocchino per terra, servono dei sistemi leggeri e che non vengano influenzati dal vento.

Io mi sono inventato questo espediente:

non vi dico quanti carrelli di atterraggio mi sono fatto anche con cnc, ma questo sistema è il più economico, resistente ed efficace mai visto.

Si tratta di un tubetto per aria compressa (o per micro irrigazione) diametro 8-10mm, forato alle estremità per fissarlo con fascette dopo averlo piegato quanto basta per ricavare un’altezza adeguata.

Resistente leggero, ma elastico quanto basta.

Adesso siete veramente pronti per volare, nei primi hovering noterete una differenza sostanziale rispetto al quadricottero:

la capacità di ruotare sul piano orizzontale (yaw) molto più velocemente; infatti il motore che si inclina è molto più efficiente come sistema rispetto alla variazione della coppia che viene usata sugli altri multirotori.

Questo vi farà sentire più a vostro agio nel volato perché assomiglia di più ad un elicottero, quindi anche con dimensioni importanti come il nostro tricottero, sarete in grado di pilotare con precisione; contrariamente con un quadricottero da 1m la rotazione sarebbe troppo lenta, lo dimostra il fatto che ho costruito un tricottero da ben 4m, con nessuna difficoltà di pilotaggio.

L’autonomia dipenderà principalmente dal peso del modello: in linea di massima questi modelli consumano circa 180W ogni kg di peso; il giusto abbinamento di eliche-motori può far guadagnare parecchi minuti di volo.

Per calcolare le giuste configurazioni esistono dei calcolatori online come questo: http://www.ecalc.ch/xcoptercalc_e.htm .

Normalmente con la configurazione che vi ho illustrato, lipo 3s 2200mA (senza videocamera), il tempo di volo è di 5-7 minuti (in sicurezza), rimanendo sotto il kg di peso; con motori keda 20-20l ed eliche 10x4,5, di videocamere gopro complete di guscio ne potrete caricare a bordo anche 4!!

Questo dovrebbe farvi comprendere le enormi capacità di questi tricotteri, la versatilità delle configurazioni vi permette: di caricare batterie più capienti o videocamere di buone prestazioni, addirittura configurazioni idro per poter fare riprese dall’acqua senza rischiare di veder affondare il modello, inoltre la navigazione in acqua è ben controllabile.

 

tanto la gopro è completamente stagna (al contrario dell’elettronica che avete sul modello) e la potrete immergere in acqua per poi decollare creando video e foto molto particolari.

 Riprese video

Purtroppo per fare delle buone riprese video non basta solo un buon pilota o un modello stabile, serve la giusta fantasia ed un tocco artistico gestito anche da una buona elaborazione video.

Da questo si deduce che mettere insieme tutte queste cose è quasi impossibile. La moda del momento è usare i multirotori per fare riprese video o foto e spesso mi arrivano richieste da fotografi professionisti, architetti, cameramen, ecc.. con nessuna conoscenza di pilotaggio… difficilmente questi avranno un modello settato e pilotato a dovere.

Altrettanto difficile è trovare un buon aeromodellista che, per quanto bravo nel pilotaggio e messa a punto, riesca a cogliere le giuste inquadrature.

 “Se qualcuno mi avesse detto un paio di anni fa che avrei volato con un triangolo di legno ed una videocamera legata sopra, per riprendere tigri, alligatori e serpenti, mi sarei messo a ridere.”

Queste sono le parole di David dopo aver girato un fantastico video in una riserva naturale (il video lo trovate sul suo sito web)… tanto per rendere l’idea di quello che si può fare con un tricottero!!!

Ovviamente molti dei video vengono girati in FPV (first person view): in pratica le immagini registrate vengono anche inviate a terra al pilota tramite trasmettitori video, per avere la reale percezione delle riprese fatte.

Se si utilizzano appositi occhiali lcd la sensazione è quella di trovarsi a bordo del modello: ovviamente bisogna usare le giuste precauzioni, facendosi aiutare possibilmente da altre persone nel pilotaggio e non allontanandosi più di tanto, anche perché si devono solo realizzare dei buoni video e non dei record di distanza!

 Tricottero – videocamera – fpv

Questi tre elementi insieme possono essere utilissimi in molte altre occasioni: dalla ricerca di persone scomparse alle calamità naturali, come ad esempio il controllo degli incendi, per non parlare di quello che possono farci militari e forze dell’ordine.

Il mio sogno è realizzare e pilotare modelli appositamente studiati per questi scopi.

Sperando che anche voi ne facciate buon uso.

 Mi piacerebbe soffermarmi sull’argomento riprese video, ma credo sia meglio descriverlo separatamente, ricordo comunque che i video e le foto vanno fatti nel pieno rispetto della sicurezza e della privacy.

Buoni voli a tutti.