Costruiamo insieme il nostro quadricottero
Preliminari
   Chi mi legge è perchè sta cercando informazioni per costruire il primo quadricottero.
   Io ho fatto così, sfogliando in rete e cercando di capire come poteva essere realizzato; ho visto numerosi video e mi sono entusiasmato, al punto da decidere subito la realizzazione.
   Ma da dove cominciare?
   Intanto devo prcisare che non ho inventato niente, ho solo scopiazzato cercando di applicare le mie idee costruttive; decisione, telaio in tubo quadro di alluminio, larghezza bracci da 40 a 50 cm.
   Mi sono recato al più vicino brico ed ho acquistato una barra di tubo quadro 10x10 ed una di trafilato ad U 10x10, (non si sa mai), viti e ammenicoli vari li ho disponibili come quasi tutti gli hobbysti.
   Ho deciso che il mio quadricottero sarà largo e lungo 44 cm da motore a motore dello stesso asse, quindi taglio i primi pezzi, ma........

Primo esempio di bracci in trafilato ad U 10x10mm, alleggeriti. Non ottimali.
Taglio tubi
   ...mi sono accorto che i miei motori hanno i fori di fissaggio superiori dal lato uscìta alberino e non sotto come molti altri, complicandomi il sistema di fissaggio.
   Ho così dovuto disegnare una (4) piastrine di supporto in vetronite e detrarre le misure dalla lunghezza dei bracci.
   Dal centro motore all'inizio dei bracci ci sono 2 cm, quindi ,appunto, ogni braccio sarà più corto di 2 cm. Taglio un primo braccio intero, lungo 40cm, quello principale, poi altri due lunghi 19,5 cm (19,5 + 19,5 + spessore tubo principale 1 cm = 40 cm).
   In un primo tempo ho utilizzato profilati ad U 10x10mm, sforacchiandoli per alleggerirli, ma il guadegno di peso era irrisorio e si sono rivelati deboli alla torsione, per cui ho optato per il tubo quadro senza fori, come hanno fatto tanti altri, (vantaggi della ricerca).
Motori e supporti motore in vetronite 1,6mm.( scusate la qualità della foto )
Crociera centrale
   Ora si tratta di unire insieme i bracci tagliati in precedenza , la soluzione più semplice è fare due piastre, una superiore ed una inferiore, avvitandola alla crociera dei tubi; le piastre possono essere in vetronite, facile da lavorare, o in lastra di alluminio; la forma è soggettiva, quadrate, rotonde, romboidadali, alleggerite o no. Io ho scelto la vetronite non ramata, avanzi di circuiti stampati mal riusciti, dando una forma a croce arrotondata e alleggerita, fissandola poi ai bracci dell'intelaiatura con due viti passanti da 2mm inox per ogni lato, come si vede dalla successiva brutta foto.
   Il tutto è apparso abbastanza rigido, grazie anche al braccio centrale intero.
   Alle estremità dei bracci, ho praticato i fori per le piastrine portamotore, fori per viti passanti da 2,5 / 3mm (2 per ogni piastrina), da fissare poi sul lato superire dei tubi quadri.

Crociera montata con due piastre. Visibili i supporti motore da fissare alle estremità dei bracci.
Lato inferiore crociera

    Visto che c'ero, con il laminato in mano, ho predisposto un supporto di ancoraggio per le connessione della batteria e alimentazione degli ESC.
   Dunque, si prende uno spezzone di laminato in vetronite ramata, circa 10x10cm, si fa un bel forellino al centro dove infilarci vite e dado ben stretti, va bene da 4 - 5 mm, con il dado dalla parte non ramata; si monta poi il gambo filettato nel mandrino di un trapano, meglio a colonna, ma anche manuale purchè fissato per bene al tavolo di lavoro; si avvicina poi il supporto piatto del trapano, interponendo una piccola tavoletta di legno, alla testa della vite al centro della piastra da lavorare, questo per evitare che durante la lavorazione la piastra ramata possa flettere eccessivamente.
   A questo punto si mette in moto il trapano, (attenti alle mani), la piastra ruoterà e con l'aiuto di una lima triangolare, oppure un attrezzo appuntito e affilato, appoggiando la mano al piatto del trapano, si cerca di incidere lentamente il rame della vetronite creando un solco che interrompe il rame, poi un altro ancora  ed un altro centrale, creando così due piste isolate dal centro.
   Allo stesso modo si può incidere il bordo esterno fino a tagliare completamente la vetronite. Ci resterà in mano un bel disco con due piste isolate in rame. Più larghe le piste, più corrente portano.

Anello centrale sottostante la crociera, per saldatura cavi batteria e ESC
Predisposizione carrello
   Fregatura!!  Il carrello andava predisposto prima di fissare le piastre della crociera, ma siccome io sono furbo.... mi sono dimenticato e l'ho fatto dopo.
   Innanzitutto si tratta di decidere se fare il quadricottero in configurazione a croce (+) oppure a X. Nel primo caso il sistema da me utilizzato si presta in un modo solo, 4 gambe, nel secondo caso può essere lo stesso oppure con carrello tipo elicottero, che però non ho ancora ultimato.
   Il concetto comunque è uguale: si tratta di preparare 4 blocchettini di legno duro lunghi circa 20mm e di 7,5 per lato di sezione quadra, da infilare nel tubo quadro ad una distanza di circa 11 cm dalle esremità.
   Marcare sul tubo, con un pennarello, un segno a 11 cm dalla estremità superiore e uno a 10,5 cm sotto. Forare ai segni marcati con una punta piccola, 1,5 - 2mm, senza passare da parte a parte, poi con la stessa punta, con trapano portatile, ripassare i fori tenendo il trapano inclinato passando da parte a parte cercando di unire i fori precedentemente fatti. Quando la punta esce dall'altro lato ripassare il foro con punta da 3.
   Ora tagliamo da un tondino di carbonio o fibra di vetro da 3 mm, 4 spezzoni da 10-13cm (saranno le nostre gambe) ed infiliamoli dal sotto fino a rasare il foro superiore. Una goccia di ciano bloccherà il tutto, controlliamo prima il parallelismo delle gambe dello stesso asse ed eventualmente regoliamo il foro giocandoci dentro con la punta da trapano.
   Alle estremità delle gambe potremo poi montare 4 palline da ping-pong, per entrambe le versioni, oppure allestire un carrello, molto semlice, solo per la versione a X, che descriverò più avanti.
Particolari per costruzione carrello.
Particolare foratura carrello.
Foratura finale in diagonale per gambe carrello.
Gambe carrello
Gambe carrello montate, in attesa di definizione tipo carrello.
La pallina rossa indica il fronte avanti del quadricottero, in configurazione plus (+), nella versione a X saranno sostituite da correntini tipo sci.
Carrello realizzato con tondino in carbonio da 3mm e palline ping-pong
Elettronica di bordo
   Prima di passare al montaggio motori e regolatori, dobbiamo decidere che tipo di elettronica di controllo utilizzare.
   Personalmente, ammetto la mia scarsa conoscienza, non ho voluto impegnarmi all'acquisto di costose schede tuttofare, ma sentito parlare di "Arduino", mi sono documentato, leggendo vari forum e blog e, casualmente, vedendo un video di collaudo di Pasquale Adobbato, l'ho contattato e gentilmente mi ha dato delle info molto interessanti che mi hanno convinto a scegliere Arduino come cuore del mio velivolo.
   Si trattava ora, una volta reperiti gli schemi elettrici, che si trovano molteplici in rete, costruire la shield ottimizzata per l'uso specifico.
   A fare circuiti stampati, tutti rigorosamente manufatti, non me la cavo male, ne ho quindi progettati tre tipi, dal più semplice al più complesso, e della misura che mi andava bene.
   Il primo, di forma circolare diametro 90mm, contiene il circuito Arduino nano , montato su zoccolo rimovibile, il circuito di allarme batteria bassa con la ripetizione di potenza esterna, per poter esserci collegata una catena led ben visibile dall'esterno, i vari connettori a pettine per la ricevente, i regolatori ESC, il BEC.  connettore a 4 poli per Motion e Nunchuk.  Connettori per il montaggio dei servi per una eventuale videocamera autolivellante. Saldature da fare non ce ne sono.
   Il secondo tipo, simile al primo, non ha la ripetizione dell'allarme batteria, controllo camera ecc. ed il terzo, più piccolo, 4,5 x 9,5 cm, striminzito e senza tanti fronzoli, senza led ed allarmi vari, è molto più adatto a tricottero e comunque a piccoli modelli tenuti sempre sotto controllo visivo.
   Personalmente ho utilizzato la prima versione, completa.
Varie versione degli sheld montati, per Arduino nano.
Montaggio preliminare elettronica di bordo.
   L'elettronica di bordo, necessariamente deve essere isolata meccanicamente da vibrazini e colpi, e più ancora il pacchetto Motion e NK. A tale scopo ho utilizzato parti recuperate da lettori cd, anche nuovi ma inutili, dai quali si possono recuperare una moltitudine di particolari utili, (sarà oggetto di un prossimo articolo), in sostanza ho utilizzato i 4 gommini in silicone con le relative colonnine a perno filettato, questi sono molto elastici e ben isolati meccanicamente.
   Si tratta ora di posizionare il disco della shield, al centro della crociera, orientandola nel giusto senso di marcia, e marcare i 4 fori da fare in corrispondenza dei gommini e dei 4 bracci di alluminio, dove andranno avvitate le colonnine tenendo il circuito sollevato e ammortizzato.
   Una volta marcati i punti di fissaggio, forare con punta da 2mm per montaggio delle colonnine. Montare la shield ed accertarsi che sia tutto corretto.
Gommini distanziali e relative colonnine con punta filettata.
Assemblaggio motion +
   Nella elettronica di bordo sono compresi il MOTION Plus Wii ed il Nunchuk, questi vanno disassemblati dei propri fili, tagliato il Nunchuk eliminando il joystik, rifatte le connessioni tra i due e assemblati uno sull'altro interponendo uno strato di gomma morbida, ottima quella della Hitec per avvolgere le riceventi.
   Il tutto va poi compattato con termoretraibile e fissato alla sheld con biadesivo spesso.
   I due componenti citati sono alcuni particolari degli accessori della consolle di gioco Wii, questi sono reperibili a basso costo in rete, anche del tipo compatibile. Si tratta di toglierli dal proprio guscio in plastica eliminando fili e spine residue.
Motion e NK disassemblati e adattati.
   Altro esempio di Motion plus e NK.
Motion e NK pronti per l'assemblaggio a pacchetto.
   Il motion plus e il nunchuk assemblati a pacchetto e pronti con il termoretraibile.
   Gli schemi dei collegamenti, da effettuare con delicatezza e saldatore piccolo a punta fine, si trovano numerosissimi in rete da diversi autori.
   A richiesta posso postare i relativi link.
Da sopra, motion, gomma, nunchuk, gomma + strato depron, pronti per scaldare il termoretraibile.
Motori
   Torniamo al discorso motori iniziato in un precedente paragrafo, stabilito e provato il sistema di fissaggio ai bracci in tubo quadro, dobbiamo predisporre il collegamento con i regolatori ESC; esistono varie possibilità: l'uso di morsetti "mammuth", la saldatura diretta, le spine singole dorate oppure un connettore reversibile a tre poli.
   Io ho optato per l'ultima soluzione, (l'idea l'ho vista in foto da un altro costruttore), è una soluzione semplice, pratica ed economica; procuriamoci una coppia di strip, solitamente 40 poli, maschio e femmina, passo 2,54mm, sezioniamo con un tronchesino 4 coppie a 3 contatti di questi connettori e saldiamo i maschi ai tre fili di ogni motore, isoliamo bene la saldatura con un tubetto di plastica, meglio se termoretraibile.
   In fase di collaudo sarà semplice cambiare il senso di rotazione del motore semplicemente ruotando la spina di connessione di 180°.
Motore con i fili saldati ai terminali strip.
Regolatori ESC
   La scelta dei regolatori ESC è importante; questi devono essere programmabili per poter escludere il freno ed avere la possibilità di un arresto SOFT quando la tensione di batteria arriva alla soglia di blocco, altrimenti faremo un bel buco per terra.
   La mia scelta è andata sul modello SS18 della Turnigy, appunto con queste caratteristiche.
  Anche sui fili che vanno al motore salderemo le spinette a tre poli, femmina, effettuando una buona saldatura, poi isolata con tubetto termoretraibile.
Applicazione delle spine tripolari su regolatori e motori.
Carrello
    Riprendiamo il discorso carrello, per la versione PLUS (+) l'abbiamo già visto, poi ogniuno elabora le proprie soluzioni, per la versione a X io l'ho risolta così:  procuriamoci una fila di morsetti mammuth per sezione 6mm2, fori passanti da circa 4mm, togliendo le viti estraiamone 4 pezzi, avremo così in mano quattro cilindretti di ottone con due viti laterali e un foro tra le due.
   Procuriamoci 4 spezzoni di tondino di acciaio da 2,5 - 3mm lunghi 30cm, il tondino può anche essere di alluminio da 3,5-4mm, ottimi i ferri per maglieria, una estremità di questi la incurviamo o pieghiamo, con l'aiuto di una piccola morsa, fino a creare un leggero sollevamento della punta tipo sci.
   Fatto questo, infiliamo in ogni ferro due morsetti visti in precedenza, allentando le viti. Ora posizioniamo i ferri sotto le gambe del carrello fatte in precedenza al posto delle palline da ping-pong, allineandole nel verso di marcia del velivolo ai due lati con le punte sollevate in avanti.
   Le estremità delle gambe devono entrare parzialmente nei fori centrali dei morsetti, prendere delle misure e allineare gli (sci) uno pari all'altro e con le punte parallele, stringiamo un poco le viti dei morsetti in modo cge si blocchi il tutto.
   Fatto questo, togliamo una vite per volta dai morsetti e tagliamola quanto basta perchè la vite, una volta stretta abbia la testa a filo col morsetto, è una questione puramente estetica.
   Adesso prepariamo un pò di resina, togliamo le gambe del carrello dai morsetti e attraverso il foro centrale versiamo un pò di resina nei morsetti, che colerà all'interno; riposizioniamo le gambe (naturalmente già montate alla struttura dei bracci) nei fori dei morsetti, mettiamo un peso sopra il telaio del nostro quadricottero e andiamo a preparare qualche altro particolare finchè la resina sciughi.
   Una volta essicata potremo rifinire con altra resina sopra e dentro i morsetti fino a formare un malloppetto ovoidale, se volete mettete anche qualche filo di rowing attorcigliato.
   La struttura così fatta pare abbastanza robusta pur mantenendo un peso accettabile.
   SE QUALCUNO HA DA FARE CRITICHE O SUGGERIMENTI SARO' LIETO DI PRENDERNE ATTO PER MIGLIORARE.

potete contattarmi:  italo.crestani@alice.it    Grazie.


N.B.  A breve sarà disponibile il circuito stampato della shield versione completa, il kit di montaggio con tutti i componenti e la shield montata. Appena pronto lo comunico in questa pagina.

Quadricottero finito in attesa di collaudo.
Realizzazioni
Una bella realizzazione di un lettore, Davide Z., che ha ben interpretato i concetti esposti. I miei complimenti
Allestimento meccanico di Davide Z. in configurazione +. Bel lavoro.

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