Embolia Schizoide

Ok, il dado è tratto. Ho ordinato i componenti su Digikey e il PCB (da MDSRL, il mio preferito per le cose semplici), e pian piano abbozzerò il firmware.

Siccome sono un fautore dell'elettronica pret-a-porter, non ricontrollo gli schemi e metto online subito i gerber:




Premetto fin da subito che non c'è cosa al mondo che trovi fastidiosa come sbrogliare i PCB, quindi sicuramente questi gerber fanno schifo. Ma da qualche parte si dovrà pur iniziare.

Wow, questo è un signor UAV:

EZSTAR UAV

Metto online una prima versione di schemi e BOM:




Li ho buttati giù in poco tempo e senza verificarli bene, giusto per farmi un'idea della complessità del tutto; prima di fare il PCB dovrò ricontrollarli più attentamente.

Il peso complessivo dei componenti (senza PCB) si aggira sui 60 grammi, anche se in realtà le masse di molti componenti sono state buttate un po' lì ed è probabile che siano sovrastimate.

Tutto sommato credo che alla fine opterò per due pile al litio in serie, per alcuni motivi:

• Non è banale progettare uno step-up con tensione di ingresso da 1 a 3 V, tensione di uscita attorno ai 3.9 V e corrente fino a 1.8 A (questa è la massima corrente impulsiva richiesta dal modulo GSM, anche se mediamente consuma molto meno). Se fossi obbligato magari riuscirei a trovare un bel modo, ma al momento questa sfida non mi interessa.
  
• 4.8 VAh sono pochini, considerando i motori che si mangiano quasi 1W ciascuno, e se voglio far fare almeno qualche km al pallone dovranno stare accesi per parecchio tempo.
• Per essere una pila al litio, la CR123A ha una densità di energia abbastanza scarsa (circa 0.28 VAh/g).
  

Più sotto trovate una tabella dove ho messo un po' di pile che ho considerato. Credo che opterò per la prima voce, ossia due pile AA al litio di tipo T06/8AA8F. Con "appena" il doppio del peso di una CR123A, ottengo quasi il quadruplo di energia, inoltre parto da 7.2 V (scendendo probabilmente fino a 4-4.5 V) e quindi è relativamente facile progettare uno step-down adeguato. I motori li collegherò direttamente alla tensione di batteria, "chopperandoli" per evitare di sovraccaricarli.

Modello	Costruttore	Venditore	Codice	Energia (Ah)	Tensione (V)	Pulse current (A)	Peso (g)	Prezzo	Energia (VAh)	Densità di energia (VAh/g)
T06/8AA8F (2 in serie)	Crompton/Saft	Farnell	774005	2,45	7,2		34,8	16,48 €	17,64	0,51
LST14500 (2 in serie)	Saft	Farnell	1282764	2,45	7,2		34,8	22,54 €	17,64	0,51
SL360PT (2 in serie)	Tadiran	Farnell	1187263	2,4	7,2		36	13,08 €	17,28	0,48
U9VLX	Ultralife	Farnell	299390	1,2	9	0,4	36,4	10,48 €	10,8	0,30
CR-P2	Panasonic	Digikey	P099-ND	1,4	6		37	5,96 €	8,4	0,23
LS 14500C	Saft	Farnell	1282766	2,75	7,34		37	21,24 €	20,19	0,55
2CR5	Energizer	Digikey	N073-ND	1,5	6		39,5	10,19 €	9	0,23
LS17500CNA (2 in serie)	Saft	Farnell	1282754	3,6	7,2		43,8	24,40 €	25,92	0,59
T2AA/J	Crompton/Saft	Farnell	774030	2,2	6		57	24,80 €	13,2	0,23

Finalmente dopo un periodo nel quale se non traslocavo ero in trasferta, e se non ero in trasferta sistemavo la roba del trasloco o preparavo il materiale per la prossima trasferta , posso dedicare un po' di tempo all'UAV. Ho scoperchiato una gondola per vedere com'è fatta l'elettronica:





Non ci sono supporti rigidi (anche perché l'intera gondola è fatta di un sottile foglio di plastica sagomato a caldo); la scheda è fissata a un lato della parete con due viti. I fili che provengono dall'esterno (vano pile, switch, antenna e i tre motori) sono saldati direttamente sulla scheda. Minimalismo cinese.

Il prossimo passo è buttare giù gli schemi e sbrogliare una scheda in modo che possa entrare qui dentro. Per ridurre i costi riutilizzerò materiale che ho già a disposizione e, almeno in questa prima fase, manterrò tutto più semplice possibile:

• Indicativamente lascerei la stessa pila usata attualmente (CR123A). È piccola, abbastanza leggera, ha un'energia non disprezzabile (1600 mAh), ma soprattutto mi permette di sfruttare l'alloggiamento già presente sulla gondola. Unico problema è che la pila è a 3V, mentre generalmente i moduli GSM/GPRS (incluso il mio) richiedono 3.3 V minimi e 3.9 V tipici. Devo ancora decidere se mettere due di queste pile in serie (o una pila da 6V tipo la 2CR5) e poi usare un alimentatore step-down, o se metterne solo una e usare uno step-up; devo ancora fare i conti riguardo al consumo.
  
• Come modulo GPS, ho in casa svariati moduli LEA-4x della uBlox e probabilmente userò quelli. Vedrò se mettere un'antenna patch (con prestazioni migliori, ma relativamente pesante) oppure un'antenna GPS a chip, che però non ho mai usato e non so quanto sia disdicevole in termini di prestazioni.
• Come modulo GPRS ho in casa un MG3006 della ZTE e userò quello. Non è sicuramente il più piccolo, e non ha nemmeno il connettore per la SIM integrato, ma dovrebbe starci senza grossi problemi.
• Per la bussola elettronica ho degli schemi già pronti per il HMC1052, ma non so se nel frattempo sia uscito qualcosa di meglio o più adatto, dovrò riguardarci.
• Come processore userò con ogni probabilità un piccolo MSP430, scegliendo fra quelli che ho in magazzino.
• Varie ed eventuali

 

Nooo! Mentre gonfiavo il dirigibile, il bocchettone fornito assieme alla bombola d'elio (fatto apposta per gonfiare palloncini, ma perfettamente compatibile anche con la valvola del dirigibile) si è scollato, e gran parte dell'elio è andata persa! L'elio rimanente non è sufficiente per tirare su la gondola, come questa immagine mostra tristemente:


Dovrò quindi comprare un'altra bombola (mannaggia...). Nel frattempo comunque, facendo procedere il dirigibile "a balzelloni", ho potuto verificare quanto siano inefficaci i motori. Anche al chiuso prima di produrre una velocità sufficiente sono necessari vari secondi di spinta. Il pallone sarà alla totale mercè di qualsiasi folata di vento.
Come prima cosa, proverò a cambiare le eliche:


I motori (sebbene così piccoli) sembrano piuttosto potenti, in grado di movimentare ventole da ben più CFM.

Non sono morto, siamo nel mezzo di un trasloco e quindi preferisco attendere di essermi sistemato prima di iniziare gli esperimenti. Nel frattempo ho recuperato anche l'elio:



Questa è la bombola da 30 palloncini, quella da "3 kg"; vedremo.

Finalmente ho tutto! Il mitologico telecomando:



Alette direzionali e "zavorre":



La gondola da attaccare sotto al pallone:



E ovviamente il pallone, che fotograferò una volta gonfiato.

La gondola si alimenta con una pila CR123A da 3V; i motori della gondola assorbono circa 300 mA ciascuno. Spingono più di quanto pensassi, ma il flusso d'aria generato è comunque molto debole. Vedremo.

Il prossimo aggiornamento a quando avrò l'elio. Magari per risparmiare mi porto dietro il pallone e me lo faccio gonfiare in negozio, sperando che poi entri nel baule dell'auto.

Piccolo aggiornamento. Il pacco è arrivato da una settimana:



Ma purtroppo non ho ancora potuto fare niente, in quanto nella scatola era assente il telecomando (acc...). Per i miei scopi il telecomando non sarebbe strettamente indispensabile, ma prima di partire con l'elettronica custom vorrei fare qualche prova per sincerarmi quali siano le effettive capacità "aeree" dell'oggetto.

Ora sto aspettando che il venditore eBay mi risolva la cosa.