Los drones son utilizados en muchas cosas como pudiste ver; además de servir como arma letal, también para vigilancia, reconocimiento, se usan en cosas un poco más simples en ámbitos recreacionales. Es por esto que se debe conocer cómo se encuentra conformado este aparato, cada componente y pieza del dron es esencial para su perfecto funcionamiento, para otorgarte una experiencia de vuelo remota; cómoda y segura.
Chasis
Este es el cuerpo o cuadro del dron; es lo que genera el soporte de todas las demás piezas; es decir la estructura central que puede ser de varias formas y por este, las características pueden variar, por la forma del chasis, tu dron puede ser cuadricóptero, hexacóptero, u octocóptero, (esto se refiere a la cantidad de rotores, o componentes que rotan como el motor o generador eléctrico de los drones) y también hace que varíe el tamaño del dron al tener un cuerpo o chasis de distintas dimensiones.
El chasis del dron generalmente está fabricado con tres diferentes tipos de materiales; los hay fabricados de fibra de carbono, estos chasis con este material son muy resistentes, pesados y entre todos los drones de diferentes materiales; los de fibra de carbono suelen ser los más costosos.
Otro tipo de material que se usa para la fabricación de los chasis de drones es fibra de vidrio; no tienen la resistencia de los de fibra de carbono, son más débiles pero gracias a esto, son más ligeros y evidentemente un poco más económicos.
El tercer material que se utiliza es el plástico; es el material que tienen los drones que generalmente son de iniciación, y más adquiridos porque de todos los drones fabricados con diferentes materiales; el de plástico es el más económico.
La ventaja de este material es que existen fabricantes que elaboran su propio chasis, y las piezas las realizan con impresión de tres dimensiones (3D). No cabe duda que si deseas adquirir un dron para iniciarte en reconocimiento, fotografía o documentales; la alternativa más económica serán los drones con chasis de plástico; estos son los más comunes para uso civil.
Mientras que el chasis de los drones profesionales; es normalmente de carbono, combinado de tubos y placas con elementos anti vibraciones y tornillería especial. Hay muchos tipos de drones, con diferentes precios y calidades; escoge el que mejor te convenga y el que más se ajuste a tu presupuesto
Motores
Los motores se encargan de hacer funcionar el dron; giran las hélices para que pueda volar, y pueden ser de distintos tamaños, velocidad y potencias, así como trifásicos o bifásicos; estos últimos son los que están en los modelos económicos y en los modelos de iniciación o de entrada; son motores de escobillas; mientras que los trifásicos, se encuentran en los modelos de mayor potencia y precisión, un poco más costosos y además estos no tienen escobillas. También hay drones con motores que giran en un mismo sentido, o diseñados para girar en el sentido horario o antihorario.
Estos motores transforman la energía eléctrica en movimiento circular que pasa a transmitirse a las hélices de los drones y causará un empuje que permitirá que tu dron alce el vuelo; y se desplace por los aires, con un conjunto perfectamente equilibrado se logrará un vuelo óptimo. Para esto, para brindarte una buena experiencia de vuelo con tu dron, el fabricante realiza; o debe realizar pruebas de ensayo para dotar al dron del motor según sea el peso, o número de motores, que se acoplen a las hélices diseñadas para él; por otra parte los controles de velocidad eléctricos forman parte del propulsor regulando la intensidad eléctrica y así los motores den una respuesta rápida y ágil.
Helices
Las hélices, como ya lo debes saber; porque hemos visto estas en los helicópteros; sino personalmente, al menos por fotos o en películas; son las que elevan a la aeronave; y en este caso, se encargar de elevar por los aires a tu dron; y al igual que los motores, pueden haber hélices de ambos sentidos de giro. Las de dos aspas son las más utilizadas; aunque también las hay de tres aspas que mejoran muchísimo la estabilidad del dron; pero consumen mayor energía. Estas aspas las de dos y tres son fabricadas de múltiples materiales como los de fibra de carbono; plástico o nilón.
Estas hélices de los drones usados por civiles; debería usar protectores de propulsión, estos evitarán accidentes; especialmente si lo vas a usar dentro de tu casa o cerca de las personas; y otra recomendación para esta pieza del dron es que siempre tengas un repuesto; o verifiques antes de salir, que no se encuentren las aspas dañadas o dobladas.
Placa Controladora de Vuelo
Esta placa es el ordenador que ocupa tu lugar a bordo del dron, si fuera un avión, el piloto en lugar de serlo tú, lo es la placa controladora de vuelo; que además de realizar las funciones mencionadas es la encargada de recibir las órdenes que envías desde el suelo con el remoto, mando de control o emisora; procesa y da las órdenes precisas para que el dron mantenga su estabilidad durante el vuelo, transmitiéndole a cada motor las ordenes que le va dando el piloto desde tierra.
El consejo para esta parte del dron; es que has de saber que existen muchas en el mercado; distintos precios, muchas calidades, pero la ideal será aquella que se adapte a tus necesidades; y por supuesto a las situaciones como, intensidad de viento; porque para un viento fuerte, la placa controladora debe responder rápidamente, aunque esta situación convertirá a tu dron, en un dron nervioso cuando esté en presencia de un viento ligero
Sensores
Los drones ejecutan su plan de vuelo gracias a múltiples sensores; cumplen la función de adquirir datos para que posteriormente puedan ser procesados y analizados con la ayuda de un software. Es importante esta parte del dron, aún más que el aparato de vuelo en sí; si lo que se quiere es recopilar información y monitorear cualquier cosa mediante percepción remota o teledetección; que te permite obtener información sin estar en contacto físico con lo que quieres captar.
Hay dos tipos de sensores; los sensores activos y los sensores pasivos; los primeros son los que generan la radiación que miden emitiendo un pulso y registrando el rebote. Este tipo de sensor activo es especial para los levantamientos topográficos, y por su volumen y tamaño son equipos que utilizan las plataformas o drones grandes con fines comerciales.
Por otra parte; los sensores pasivos son aquellos que reflejan la radiación emitida desde el objeto, como ejemplo de estos sensores pasivos se pueden mencionar las cámaras fotográficas, video cámaras, cámaras infrarrojas, y cámaras térmicas. Son de tamaño reducido y consumen muy poca energía y estas las colocan en los drones pequeños de uso civil.
Es importante acotar que el ojo humano percibe muchas cosas pero no puede percibir los rayos ultravioletas ni el infrarrojo, no obstante, gracias a una cámara multiespectral; diseñada especialmente para los drones, esto es posible; posee cinco lentes, cada uno para una banda de espectro de luz especifico, un lente de captura de color rojo, otro lente para capturar el color verde; otro para el color azul, otro para capturar el infrarrojo cercano NIR y el lente central captura imágenes RGB compuestas.
Además de estas cámaras; los drones tienen otros sensores esenciales, tales como, GPS, acelerómetro, altímetro, giroscopio y una brújula; de los cuales te hablaré más adelante, cada uno por separado, ya que estos sensores son muy importantes para tu dron y debes conocerlos muy bien.
Brujula
El dron tiene una brújula electrónica, o magnetómetro independiente de la controladora de vuelo; alejada de la batería, de cables de distribución y de los reguladores de velocidad ESC, que causan interferencias molestas. La corriente continua que va circulando por los cables de distribución, es tanta, que genera un gran campo magnético que puede dañar el magnetómetro, ocasionando un problema como desviación de la orientación o movimientos en espiral. Con esta brújula, (que con el campo magnético de la tierra, más la información de declinación que proporciona el GPS) se sabrá siempre donde está el norte.
El controlador de velocidad electrónico también es llamado regulador de velocidad, variadores, o conocido por sus siglas en inglés ESC (Electronic Speed Control). Son los que se encargan de hacer que giren los motores del dron a la velocidad necesaria, la capacidad es medida en los ¨A¨ amperios, que es capaz de gestionar por lo que también dependerán de la batería así como de los motores que tu dron tenga.
Hay dos tipos de sensores; los sensores activos y los sensores pasivos; los primeros son los que generan la radiación que miden emitiendo un pulso y registrando el rebote. Este tipo de sensor activo es especial para los levantamientos topográficos, y por su volumen y tamaño son equipos que utilizan las plataformas o drones grandes con fines comerciales.
Por otra parte; los sensores pasivos son aquellos que reflejan la radiación emitida desde el objeto, como ejemplo de estos sensores pasivos se pueden mencionar las cámaras fotográficas, video cámaras, cámaras infrarrojas, y cámaras térmicas. Son de tamaño reducido y consumen muy poca energía y estas las colocan en los drones pequeños de uso civil.
Es importante acotar que el ojo humano percibe muchas cosas pero no puede percibir los rayos ultravioletas ni el infrarrojo, no obstante, gracias a una cámara multiespectral; diseñada especialmente para los drones, esto es posible; posee cinco lentes, cada uno para una banda de espectro de luz especifico, un lente de captura de color rojo, otro lente para capturar el color verde; otro para el color azul, otro para capturar el infrarrojo cercano NIR y el lente central captura imágenes RGB compuestas.
Además de estas cámaras; los drones tienen otros sensores esenciales, tales como, GPS, acelerómetro, altímetro, giroscopio y una brújula; de los cuales te hablaré más adelante, cada uno por separado, ya que estos sensores son muy importantes para tu dron y debes conocerlos muy bien.
GPS
Los GPS integrados en los drones cumplen las mismas funciones que los GPS en los automóviles, o en cualquier otro aparato; pero este incluye algunas características más; sirven para añadir los datos de ubicación en la telemetría; además los datos de velocidad y los datos sobre la altitud; y si tienes un dron más avanzado; con una placa controladora de vuelo que incluye la opción de vuelo programado, sirve para que esta función se cumpla con éxito; mantiene guardada la posición estática o despegue para que tu dron vuelva a su punto de partida en caso de que se le vaya agotando la batería; o en caso de algún desastre, esta funcionalidad del GPS hará que tu dron sea el mensajero y regrese a su ubicación inicial.
Por sus siglas, GPS significa Sistema de Posicionamiento global; conjuntamente con el magnetómetro, el GPS proporciona información como la latitud; longitud, y la elevación, además también puede proporcionarte la información sobre el tiempo en todas las condiciones climáticas, de cualquier lugar del mundo, siempre y cuando haya una línea de visión sin obstáculos para los satélites GPS pueden ser cuatro o más.
Es un requisito muy importante que deben poseer los drones para obtener toda esta información, desde los drones profesionales, hasta los drones de uso civil, sin estos, el uso de estos aparatos sería muy limitado, ya que con el GPS los drones pueden navegar largas distancias, ir y volver a su punto de partida, grabar ubicaciones específicas, y otorgar datos sobre su posicionamiento.
El acelerómetro es un sensor que va a medir la aceleración estática, y también la aceleración dinámica; la primera en el eje vertical, como la gravedad; y la segunda, en el eje horizontal, en el plano XY.
Estos sensores son utilizados para determinar la posición y la orientación del dron durante el vuelo; digamos que, como el controlador de un Nintendo Wii; estos pequeños acelerómetros de silicio mantienen el control del vuelo; los MEMS detectan de varias formas el movimiento, es un tipo de tecnología, que puede detectar un micro movimiento de estructuras pequeñas, que se encuentran incrustada en un circuito integrado.
Cuando estos se mueven, cambia la cantidad de corriente eléctrica que se mueve por la estructura e indica un cambio de posición con respecto a la gravedad. Además de esto, también es utilizada otra tecnología para la detección térmica, esta ofrece varias ventajas; y detecta los cambios en el movimiento de las moléculas de gas; las cuales, son las que pasan por un circuito integrado pequeño.
Y es por la sensibilidad de este; que su papel fundamental, es estabilizar las cámaras de a bordo, para que obtengas una excelente calidad de imagen.
Por sus siglas, GPS significa Sistema de Posicionamiento global; conjuntamente con el magnetómetro, el GPS proporciona información como la latitud; longitud, y la elevación, además también puede proporcionarte la información sobre el tiempo en todas las condiciones climáticas, de cualquier lugar del mundo, siempre y cuando haya una línea de visión sin obstáculos para los satélites GPS pueden ser cuatro o más.
Es un requisito muy importante que deben poseer los drones para obtener toda esta información, desde los drones profesionales, hasta los drones de uso civil, sin estos, el uso de estos aparatos sería muy limitado, ya que con el GPS los drones pueden navegar largas distancias, ir y volver a su punto de partida, grabar ubicaciones específicas, y otorgar datos sobre su posicionamiento.
Acelerometro
Estos sensores son utilizados para determinar la posición y la orientación del dron durante el vuelo; digamos que, como el controlador de un Nintendo Wii; estos pequeños acelerómetros de silicio mantienen el control del vuelo; los MEMS detectan de varias formas el movimiento, es un tipo de tecnología, que puede detectar un micro movimiento de estructuras pequeñas, que se encuentran incrustada en un circuito integrado.
Cuando estos se mueven, cambia la cantidad de corriente eléctrica que se mueve por la estructura e indica un cambio de posición con respecto a la gravedad. Además de esto, también es utilizada otra tecnología para la detección térmica, esta ofrece varias ventajas; y detecta los cambios en el movimiento de las moléculas de gas; las cuales, son las que pasan por un circuito integrado pequeño.
Y es por la sensibilidad de este; que su papel fundamental, es estabilizar las cámaras de a bordo, para que obtengas una excelente calidad de imagen.
Altimetro
El altímetro es un sensor que contienen los drones, para regular automáticamente la altura del vuelo, lo que te permitirá realizar grabaciones con alturas estables; que no disminuyan ni aumenten durante la grabación; podrás con tu control de distancia, hacer avanzar a tu dron, hacerlo girar, e incluso retrocederlo a tu antojo; sin que este pierda la estabilidad y gracias al altímetro, mantendrá la altura del vuelo que escogiste para tu mejor toma fotográfica o filmográfica.
Giroscopio
Otro sensor es el giroscopio, encargado de medir los ángulos de ubicación del dron; cuando este se encuentra en el aire, generalmente este sensor, se ubica en la misma unidad, en la que se encuentra el acelerómetro de tres ejes; así trabajan en conjunto, por una parte el acelerómetro calculará la posición, mientras que por otra, el giroscopio calculará el ángulo en el que se encuentra.
Brujula
El dron tiene una brújula electrónica, o magnetómetro independiente de la controladora de vuelo; alejada de la batería, de cables de distribución y de los reguladores de velocidad ESC, que causan interferencias molestas. La corriente continua que va circulando por los cables de distribución, es tanta, que genera un gran campo magnético que puede dañar el magnetómetro, ocasionando un problema como desviación de la orientación o movimientos en espiral. Con esta brújula, (que con el campo magnético de la tierra, más la información de declinación que proporciona el GPS) se sabrá siempre donde está el norte.
Para evitar las interferencia, te recomiendo montar el magnetómetro en una posición superpuesta o elevada, que se encuentre lo más alejado posible de los objetos metálicos por el que circule corriente.
Telemetria OSD
Las iniciales OSD en inglés significan “On Screen Display” o visualización en pantalla, es un dispositivo del dron bastante útil para los pilotos por pantalla o gafas, este dispositivo facilita información de tipo de nivel de batería, la corriente de los motores, la cobertura, la velocidad; la altitud y las coordenadas del GPS. Se presenta en forma de tablero de pcb y te permite monitorear el estado del dron en tiempo real, durante el vuelo.
Lo que el OSD te proporcionará es lo siguiente:
Lo que el OSD te proporcionará es lo siguiente:
- Minutero: te mostrará el tiempo del vuelo de tu dron, desde el segundo que despega, y también el tiempo de encendido.
- Voltaje de la batería: la lectura de voltaje la información esencial al volar por lo que se sabe cuándo debes aterrizar tu dron, cuando el voltaje cae a 3.5v por celda.
- Corriente: el OSD te proporciona información en tu monitor o gafas sobre la cantidad de corriente que se extrae de la batería Lipo del dron y la capacidad total que es utilizada. Algo más que bueno, necesario.
- RSSI: Esta es la indicación de la intensidad de la señal del radio, se muestra en el OSD como porcentaje, cuanto más se aleja es más débil la señal y así podrás volver gracias a esta información que este dispositivo te permite ver. El RSSI lo produce el receptor de radio, y este generalmente esta en formato PWM, entonces, debido a esto te recomiendo un convertidor digital a analógico, como un filtro de paso bajo; también cabe mencionar que solo algunos OSD te permiten configurar alarmas para alertar cuando los valores que definas son alanzados; por ejemplo el nivel de voltaje de la batería, o la intensidad de la señal de radio es demasiada baja, entre otras configuraciones personales.
Transmisor de Video
El Transmisor FPV de los drones, es el encargado de enviar las imágenes por la cámara a través del aire; para así brindarte la experiencia de pilotar un dron un poco más real, tal como si estuvieras a bordo, este es un emisor FPV y se encuentra conectado a la cámara FPV y a la fuente de alimentación; como por ejemplo la batería que alimenta al dron. Mientras que el receptor de video, es el que se encarga de recibir la señal de vídeo que envía el transmisor FPV desde el dron.
Como consejo o recomendación; te puedo decir es que te asegures de comprar un dron, que tanto el emisor FPV como el Receptor FPV, trabajen en la misma frecuencia; es decir TX Y RX deben ser compatibles. Debes saber que los receptores FPV más usados, son los que tienen ocho canales diferentes, y se alimentan a 12 voltios, los más comprados los que tienen incorporados las salidas RCA de audio y video.
Reculadores de Velocidad
El controlador de velocidad electrónico también es llamado regulador de velocidad, variadores, o conocido por sus siglas en inglés ESC (Electronic Speed Control). Son los que se encargan de hacer que giren los motores del dron a la velocidad necesaria, la capacidad es medida en los ¨A¨ amperios, que es capaz de gestionar por lo que también dependerán de la batería así como de los motores que tu dron tenga.
En otras palabras, un controlador de velocidad electrónico, es el circuito eléctrico que se encarga de variar la velocidad del motor, así mismo, variará su dirección y también podría actuar como un freno dinámico; este ESC, convierte la energía de la batería de CC en trifásica CA, para impulsar a los motores sin escobillas.
Mi recomendación en cuanto a los controladores de velocidad electrónicos es que para escoger el ESC correcto debes ante todo determinar el consumo de corriente máximo de las especificaciones de los motores; luego añadirás un margen de seguridad del diez por ciento para así buscar los controladores de velocidad electrónicos clasificados por lo menos a esa cantidad de corriente determinada; debes también, comprobar que el ESC que hayas elegido esté acorde para el numero correcto de células de la batería que generalmente son 3 células o 11 voltios; y asegúrate de que no sea muy pesado.
Mi recomendación en cuanto a los controladores de velocidad electrónicos es que para escoger el ESC correcto debes ante todo determinar el consumo de corriente máximo de las especificaciones de los motores; luego añadirás un margen de seguridad del diez por ciento para así buscar los controladores de velocidad electrónicos clasificados por lo menos a esa cantidad de corriente determinada; debes también, comprobar que el ESC que hayas elegido esté acorde para el numero correcto de células de la batería que generalmente son 3 células o 11 voltios; y asegúrate de que no sea muy pesado.
Gimbal
El gimbal, es el elemento móvil que estabiliza y une la cámara al dron; la mantiene nivelada en todas las condiciones del vuelo; además la diriges desde la tierra con tu control a distancia; según sea la necesidad. Los gimbales los hay de dos o tres ejes, es decir, los que tienen movimientos para estabilizar las imágenes en vertical y horizontal nada más y los que estabilizan en horizontal, vertical y además de manera lateral.
Este soporte giratorio, va a girar alrededor de los ejes x, y, y z para que tu dron se mantenga estable las imágenes de las cámaras u otros sensores. La recomendación para esta parte de tu dron es que si no posees un gimbal, no importará que tu cámara sea la mejor; porque no te brindará la misma calidad que te brindan con el gimbal, eso es seguro.
Camara FPD
Este nombre se refiere a las iniciales en inglés “First Person View” lo que significa Vista en Primera Persona; la cámara incluida en el dron te ofrecerá una experiencia casi real, cuando estés sobrevolando el aparato, la vista en primera persona te hará sentir que vuelas.
Bueno, para que esta experiencia sea placentera realmente debes asegurarte de que tu dron contenga una cámara FVP de buena calidad, y no te debes olvidar del gimbal, y de utilizar un software para eliminar el ojo de pez.
Bateria
Las baterías de los drones vienen a ser lo que los carbohidratos para nosotros; nos aportan las energías necesarias para realizar nuestras tareas sin sentirnos agotados, las baterías o también llamadas Lipo, debido a los materiales que la componen; polímeros de litio, son de varios tamaños y de varios voltajes por la diferente cantidad de celdas que utilizan al fabricarlas; es decir las 2S de 7.4v, las 3S de 11,2v, las de 4S de 14,9 voltios; al margen del voltaje será la capacidad de descarga medida en “C” siendo lo habitual 25 C.
Estas baterías de polímero de litio deben ser con la mayor tensión posible, para así reducir la corriente necesaria y obtener una gran eficiencia de tu dron. La dificultad está en la electrónica de los controladores de motor y los propios motores; ya que son pocos los motores capacitados para trabajar por encima de 4; y por esto sus precios se disparan. Los multicópteros de uso civil, lo normal es trabajar en el rango de 3S o 4S porque la electrónica y motores tienen un precio razonable.
Emisora y Reseptora RC
Las baterías de los drones vienen a ser lo que los carbohidratos para nosotros; nos aportan las energías necesarias para realizar nuestras tareas sin sentirnos agotados, las baterías o también llamadas Lipo, debido a los materiales que la componen; polímeros de litio, son de varios tamaños y de varios voltajes por la diferente cantidad de celdas que utilizan al fabricarlas; es decir las 2S de 7.4v, las 3S de 11,2v, las de 4S de 14,9 voltios; al margen del voltaje será la capacidad de descarga medida en “C” siendo lo habitual 25 C.
Estas baterías de polímero de litio deben ser con la mayor tensión posible, para así reducir la corriente necesaria y obtener una gran eficiencia de tu dron. La dificultad está en la electrónica de los controladores de motor y los propios motores; ya que son pocos los motores capacitados para trabajar por encima de 4; y por esto sus precios se disparan. Los multicópteros de uso civil, lo normal es trabajar en el rango de 3S o 4S porque la electrónica y motores tienen un precio razonable.
Tren de Aterrizaje
Los drones necesitan de trenes de aterrizaje al estilo de los helicópteros; mientras que hay otros que aterrizan con facilidad sobre su cuerpo. La mayoría de los drones tienen trenes de aterrizajes fijos, y esto lamentablemente es un problema al momento de capturar imágenes de visión completa de 360° porque se cuela en la imagen que capturas y daña tu foto perfecta. Lo bueno es que hay drones con trenes de aterrizaje retractiles, que te van a proporcionar la mejor calidad en las grabaciones, sin que aparezcan las patas, o parte del tren de aterrizaje.
Si ves la publicidad de los drones mientras aterrizan, te harán creer que cualquiera puede tener un aterrizaje suave y perfecto; pero la realidad es que estos aterrizajes suelen ser ásperos y un aterrizaje brusco dañará los componentes internos de tu dron; claro, o digo con esto que sea imposible aterrizar al estilo de los videos publicitarios, todo está en la práctica.
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