Of je nu nieuw bent met drones of er al een tijdje mee vliegt, je moet je hebben afgevraagd hoe de afstandsbediening van een drone werkt. Afstandsbedieningen zijn de reden dat u uw drone op een afstand van enkele meters tot enkele kilometers van u kunt laten vliegen zonder afhankelijk te zijn van kabels. En als u weet hoe ze werken, kunt u er het beste uit halen.
Dus, hoe werken drone-controllers?
Om het simpel te zeggen, het gaat om het verzenden van een signaal van een zender in de controller naar een ontvanger in de drone. De vluchtcontroller en ESC helpen bij het interpreteren en uitvoeren van deze signalen terwijl een stabiele vlucht behouden blijft.
Afstandsbedieningen sturen ook instructies met betrekking tot camera's, sensoren en andere nuttige lading die de drone vervoert.
Blijf lezen voor meer informatie over drone-afstandsbedieningen.
Wat is een drone-controller?
Een dronecontroller is een apparaat waarmee een dronepiloot een drone vanaf de grond draadloos kan besturen. Drones hebben andere controllers, zoals de ESC en de flight controller. Maar in dit geval hebben we het over het apparaat dat de dronepiloot vasthoudt bij het besturen van de drone.
Soms wordt dit apparaat een radiocontroller of RC genoemd. Sommigen noemen het ook wel een zender of een afstandsbediening.
Een korte geschiedenis van radiobesturing
Terwijl consumentendrones vrij recent aan populariteit wonnen, is het hele concept van Radiobesturing dateert uit de 19e eeuw. Dit was het moment waarop het idee om apparaten voor militaire doeleinden op afstand te bedienen uitgebreid werd nagestreefd.
Als gevolg hiervan vond het leger op afstand bestuurbare torpedo's, raketten, boten, teletanks en anti-jamming-systemen uit. Dit was om het risico van het verliezen van soldaten in de strijd te minimaliseren. Radiografisch bestuurbare apparaten werden zowel in WO I als WO II veel gebruikt.
In de loop der jaren hebben verschillende landen hun RC-systemen verfijnd door ze kleiner te maken, transistors uit te vinden en ze zelfs in staat te stellen via verschillende kanalen te communiceren. Deze verbeteringen maakten het in de jaren 50 mogelijk om RC-systemen in modelvliegtuigen te gebruiken.
Snel vooruit naar de 21e eeuw, waar elke radiofabrikant RC-systemen produceert die op een breed scala aan apparaten kunnen worden gebruikt, waaronder speelgoedauto's, modelvliegtuigen en drones.
Voor degenen die graag hun eigen drones willen bouwen, kun je een RC-systeem kopen voor slechts $ 30.
Hoe drone-controllers werken
Dronecontrollers werken door via radiosignalen instructies naar een drone te sturen. Laten we eens kijken naar de belangrijkste onderdelen en hoe ze allemaal werken om te begrijpen hoe ze werken.
Drone-zenders
De drone-zenders bevinden zich op de drone-controller en zijn het onderdeel dat verantwoordelijk is voor het omzetten van de commando's van de controller in radiosignalen, die vervolgens naar de drone worden verzonden.
Drone-ontvangers
De ontvangers zijn antennes die de signalen van de controller ontvangen en omzetten in elektronische data waarop de flight controller kan reageren.
Vliegcontroller
Dit onderdeel fungeert als het brein van de drone of het centrale zenuwstelsel. Na ontvangst van de geïnterpreteerde informatie van de ontvanger, bepaalt deze het vermogen dat nodig is om de instructies uit te voeren die door de controller worden verzonden.
Ook combineert de flight controller data van sensoren die de drone bewust maken van zijn omgeving.
Deze omvatten:
- Versnellingsmeters – Deze sensoren meten de rotatiesnelheid en bepalen de oriëntatie van de drone door de kantel- en hoeksnelheid te bepalen.
- Magnetometers – Deze sensoren helpen een drone zich te oriënteren ten opzichte van het magnetische noorden.
- Gyroscopen – Gyroscopen meten ook de rotatiesnelheid, waardoor een drone stabiel kan blijven tijdens het zweven of tijdens de vlucht.
ESC (elektronische snelheidsregelaar)
Nadat de vluchtcontroller de instructies heeft vereenvoudigd tot spanning, is het nu aan de ESC om deze opdrachten uit te voeren door het vermogen op sommige motoren te minimaliseren en het vermogen op andere motoren te vergroten, afhankelijk van de taak of richting waarin de drone moet gaan.
Delen van een drone-controller
Hieronder staan de belangrijkste onderdelen van een drone-controller.
Rechter stick
Dit is de stick aan de rechterkant, en het is verantwoordelijk voor Roll en Pitch bewegingen.
Linker joystick
Dit is de stick aan de linkerkant en evenwijdig aan de rechter joystick. Het is verantwoordelijk voor yaw en gashendel .
Antennes
Dit zijn de zenders die de radiosignalen naar de drone sturen.
Andere functies
Hieronder vindt u meer functies die u in de meeste controllers aantreft:
- Knoppen bijsnijden – Met deze knoppen kun je een drone uitlijnen voor het geval hij naar één kant begint te drijven of instabiel is tijdens de vlucht.
- RTH (Terug naar huis) – Je vindt deze knop in de meeste controllers en op verschillende locaties. Het wordt gebruikt om de drone terug te "bellen" naar het startpunt of een andere vooraf ingestelde locatie als er een noodgeval is.
- Cameraknoppen – Voor drones met camera's kun je beginnen met opnemen, stilstaande beelden maken of de gimbal bedienen met de controller.
Basisbewegingen van drones
Hieronder staan de belangrijkste bewegingen van de drone en wat er gebeurt als je op de joysticks van de controller drukt.
- Rollen – Dit is de beweging waarmee de drone naar rechts of links kan bewegen langs de rolas die van de voorkant van de drone naar de achterkant van de drone loopt. Dit doe je door de rechter joystick naar links of rechts te duwen. Om een drone te laten rollen, vermindert de ESC het vermogen van de motoren aan één kant van de drone (links of rechts).
- Pitch – Door deze beweging kan een drone vooruit of achteruit langs de Pitch (X) -as versnellen. Dit wordt bereikt door de rechter joystick naar voren of naar achteren te duwen. De ESC vermindert het vermogen van de achterste propellers en verhoogt het vermogen van de voorste motoren om ze sneller te laten draaien. Daarom kantelt het voorste gedeelte van de drone naar beneden wanneer de drone naar voren snelt.
- Yaw – Dit is waar de drone met de klok mee draait langs de Yaw-as die van de bovenkant naar de onderkant van de drone loopt. Op de controller duw je de linker joystick naar links of rechts. Om dit te bereiken minimaliseert de ESC het vermogen van de motoren in een diagonaal patroon.
- Gashendel – Dit is waar de drone in hoogte toeneemt of afneemt. In dit geval draaien alle motoren met dezelfde snelheid. Hoe sneller ze draaien, hoe hoger de drone beweegt.
Hoe drones communiceren met de controller
Hieronder staan de belangrijkste communicatiekanalen die worden gebruikt in drones en controllers.
Radiofrequenties
Dit is een van de meest voorkomende manieren waarop drones communiceren met controllers. Radiofrequenties zijn onzichtbare golven die deel uitmaken van het elektromagnetische spectrum. Om ze te laten werken, moeten er een zender en een ontvanger zijn, die ik hierboven al heb beschreven.
Om een drone te laten communiceren met een controller, moeten ze allemaal op dezelfde frequentie worden 'afgestemd'. Maar wat gebeurt er als er een ander apparaat in hetzelfde bereik is en dezelfde frequentie gebruikt? Dat is waar de RFID binnenkomt.
De RFID (Radio Frequency Identification) is een identificatiecode die wordt toegekend aan de communicatie tussen een drone en een controller. En de drone reageert alleen op signalen die die specifieke RFID bevatten.
Drone-communicatie geeft de voorkeur aan lagere frequenties, omdat ze op grotere afstanden kunnen werken, waardoor een drone verder van de controller kan bewegen. Als de frequenties echter te laag zijn, heb je zeer grote antennes nodig. Dus, om een goede balans te vinden, de meeste drones werken in frequenties van 800 tot 900 MHz.
Wi-Fi
De meeste drones hebben nu wifi, vooral die met een app en een camera. Wi-Fi maakt het mogelijk om de beelden van een drone in realtime te streamen, waardoor een van de meest gewilde hobby's in de dronewereld, FPV-racen, geboren wordt.
Hier draag je een VR-achtige bril en vlieg je met je drone alsof je in zijn 'cockpit' zit. In tegenstelling tot radiofrequenties werkt Wi-Fi in frequenties van 2,4 GHz tot 5,8 GHz . Dat zijn hele hoge frequenties. Daarom werkt wifi het beste op kortere afstanden.
Globaal Positiesysteem (GPS)
GPS heeft de drone-navigatie aanzienlijk verbeterd. Het doet dit door de stabilisatie te verbeteren, Return To Home mogelijk te maken en No-Fly-zones te identificeren.
Dus, hoe communiceren drones met controllers via GPS? Je stuurt de coördinaten direct naar de drone en de GPS van de drone volgt deze coördinaten.
Sommige drones zijn ontworpen om niet op te stijgen in No-Fly-zones, maar de communicatie over deze zones komt eigenlijk uit de app van de drone. Tegenwoordig is het zelfs mogelijk om waypoints te selecteren in de vorm van coördinaten, en de drone zal ze autonoom volgen. Dit is een veelgebruikte toepassing op het gebied van landmeetkunde waarbij u luchtfoto's van een plaats moet maken.
Satellietverbinding
Dit is een meer geavanceerde communicatiemethode en is alleen van toepassing op militaire drones zoals de Hawk- of de Predator-drones. Communicatie via satellieten stelt het leger in staat hun drones te besturen terwijl ze duizenden kilometers verwijderd zijn. Ze hebben echter nog steeds een grondstation nodig in het gebied dat de drone opereert om het opstijgen en landen te coördineren.
Volledig autonoom
Dit aspect is nog in ontwikkeling, maar ziet al enkele toepassingen in de inspectie- en militaire sector. Traditioneel heeft een piloot een controller om signalen naar een drone te sturen. Maar voor volledig autonome drones kun je ze een interessegebied geven, en ze zullen in deze gebieden vliegen, gegevens verzamelen, de beste route bepalen, obstakels vermijden en zelfstandig terugvliegen naar het startpunt.
Waarom drone-controllers uniek zijn in de RC-vliegtuigwereld
Hieronder staan enkele redenen waarom drone-controllers opvallen.
De afkorting "RC"
Zoals eerder vermeld, bestaat radiobesturing al meer dan een eeuw, maar RC-modelvliegtuigen en voertuigen bestaan pas sinds de jaren vijftig. Toen de afkorting RC voor het eerst werd bedacht, betekende het Radio Controlled, maar als het om drones gaat, verwijst het vaak naar Remote Controlled.
Hoe dan ook, het verwijst naar hoe een drone op afstand kan worden bestuurd. De RC-technologie die in UAV's wordt gebruikt, is ook geavanceerder dan andere modelapparaten.
Aantal rotors
Een ander belangrijk verschil is het aantal rotoren. De meeste RC-vliegtuigen hebben maar één rotor, waardoor ze gemakkelijk te besturen zijn, omdat je alleen de snelheid van de rotor en de hoek van hun propellers hoeft te regelen om te manoeuvreren.
Aan de andere kant komen drones in vier rotors of meer. En de controller moet alle vier de rotors besturen om ervoor te zorgen dat de drone manoeuvreert zoals het hoort. De vluchtcontrollers en ESC maken het voor de controller mogelijk om de snelheid van elke rotor te regelen zonder de operaties van de drone te verstoren. Stel je voor hoe hectisch het zou zijn als je de snelheid van elke rotor handmatig zou moeten regelen.
Problemen oplossen
Als je drone geen verbinding kan maken met de controller, staan hieronder enkele mogelijke redenen en manieren om dit probleem op te lossen.
Je doet het verkeerd
Als je je drone niet kunt verbinden met de controller, is de kans groot dat je het verkeerd doet. Elke drone heeft instructies over hoe je dit moet doen, dus zorg ervoor dat je ze controleert en volg ze strikt op bij het opzetten van je drone.
Lage batterijniveaus
Een ander probleem dat verbindingsproblemen kan veroorzaken, is een laag batterijniveau op de controller, op de drone of beide. Het is belangrijk om de batterijniveaus van al je apparaten te controleren voordat je met je drone gaat vliegen.
Zorg ervoor dat u de nieuwste firmwareversie gebruikt
Dronefabrikanten brengen vaak firmware-updates uit voor drones, controllers en apps. Deze updates lossen vaak onderliggende problemen op, maar ze kunnen ook de verbinding tussen een drone en een controller verstoren als ze niet allemaal dezelfde versie gebruiken. Een andere manier om het op te lossen is door de drone-app te verwijderen en opnieuw te installeren.
Signaalinterferentie
Als je probeert te vliegen in gebieden met elektromagnetische interferentie, kan dit de verbinding tussen de controller en de drone belemmeren. Als je drone verbinding maakt met de controller en opstijgt, loop je het risico deze te verliezen, omdat je de verbinding kunt verliezen wanneer de drone vliegt.
Je vliegt te ver weg van de controller
Als je, nadat je je drone met succes hebt aangesloten op de controller, en na een tijdje vliegen een foutmelding krijgt dat je buiten bereik bent, of als de videobeelden kwaliteit verliezen of stoppen, vlieg je mogelijk te ver.
Elke drone heeft zijn limiet. Sommige kunnen een paar meter van de controller vliegen, maar sommige kunnen wel 6 mijl vliegen, afhankelijk van het type communicatie waarmee u te maken hebt. De regelgeving in de meeste regio's vereist echter dat u binnen de Visual Line of Sight (VLOS) vliegt. Houd uw drone dus altijd in het zicht en vlieg niet voorbij de limiet van de drone.
Technische hulp zoeken
Als geen van de bovenstaande tips helpt, neem dan contact op met het technische team van de dronefabrikant of stel een vraag in forums. U zult hoogstwaarschijnlijk een lid tegenkomen dat een soortgelijk probleem heeft gehad en weet hoe dit op te lossen.
Opmerkelijke verbeteringen in drone-afstandsbediening
Hieronder vindt u enkele technische ontwikkelingen waar u op moet letten.
OcuSync
OcuSync is het ultramoderne transmissiesysteem van DJI dat enkele van de langste reikwijdtes in de drone-wereld biedt. Hieronder ziet u hoe OcuSync zich door de jaren heen heeft ontwikkeld.
- OcuSync 1.0 – Deze versie werd gebruikt in alle Mavic-drones die vóór de Mavic 2 waren uitgebracht. Deze omvatten de Mavic Pro en Mavic Pro Platinum. Het is ontworpen om 1080p-videokwaliteit te verzenden voor transmissie op korte afstand en 720p voor transmissie over lange afstand, en het heeft een bereik tot 7 km (7 km). In optimale omstandigheden downloadt OcuSync video's met een snelheid van 40 Mb/s.
- OcuSync 2.0 – Deze versie kwam in 2018 met de Mavic 2 en bestaat in de meeste drones die daarna zijn uitgebracht. Het kwam als een verbetering tot 1.0 omdat het 1080p verzendt op zowel lange- als korte-afstandstransmissies. Een andere verbetering is dat de OcuSync 2.0 automatisch schakelt tussen 5,8 en 2,4 GHz. Dit maakt hem perfect voor gebieden met veel storingsbronnen.
- OcuSync 3.0 - Dit is de nieuwste versie en het maakt gebruik van een geheel nieuw videotransmissiesysteem dat 4 antennes gebruikt in plaats van 2 zoals in de 2.0-versie. DJI heeft ook het videotransmissiesysteem verbeterd, waardoor het HD-video's kan verzenden met een bereik tot 12 KM.
Slimme controllers
Dit zijn controllers die zijn ontworpen om met meerdere drones te werken. Een goed voorbeeld is DJI's Smart Controller, een geavanceerde controller met een scherm van 5,5 inch, het OcuSync 2.0-transmissiesysteem, een bereik tot 10 KM en ingebouwde app-mogelijkheden.
U kunt de DJI Go- of Fly-app gebruiken of andere apps van derden downloaden. Beter nog, het heeft een DJI Go Share-functie waarmee je je foto's rechtstreeks naar sociale-mediakanalen kunt streamen.
De DJI Smart Controller combineert de functionaliteiten van een smartphone of tablet en een standaard controller. Maar het is ook verbeterd om het duurzamer en betrouwbaarder te maken dan een standaard smartphone.
Momenteel zijn de drones die compatibel zijn met de DJI Smart Controller:
- DJI Mini 2
- Mavic Air 2
- Mavic 2 en Mavic 2 Enterprise-serie
- Phantom 4 Pro V2.0
BVLOS (Beyond Visual Line Of Sight) vliegen
Zoals eerder vermeld, vereisen de meeste regio's dat dronepiloten hun drones binnen hun gezichtslijn vliegen. Maar dit beperkt het gebruik van drones, vooral in toepassingen zoals voedselbezorging en industriële inspecties. De laatste tijd hebben de meeste dronefabrikanten en belanghebbenden echter pionierswerk verricht met BVLOS om de reikwijdte waarin drones kunnen worden gebruikt uit te breiden.
Dus hoe zou het werken?
De piloot zou vertrouwen op sensoren, telemetriegegevens en GPS-navigatie om te weten waar de drone zich bevindt en erdoor te navigeren. Vliegen met BVLOS heeft meer vaardigheden nodig dan met VLOS.
Hieronder staan enkele van de voordelen die BLVOS heeft ten opzichte van VLOS;
- Het is veiliger – In gebieden waar een dronepiloot in gevaarlijke gebieden moet vliegen, zoals brandzones en gaslekken, zou het gevaarlijk zijn voor een piloot om het gebied binnen te komen en met VLOS te vliegen. Maar BVLOS maakt het veiliger, omdat de piloot zich kilometers ver op veilige afstand kan positioneren en toch over het gebied kan vliegen.
- Het is goedkoper – In gebieden waar drones geen BVLOS mogen vliegen, moeten ze helikopters gebruiken die duur en niet flexibel zijn. Maar drones die zijn ontworpen om met BVLOS te vliegen, hebben langere vluchttijden, wat betekent dat ze meerdere keren over hetzelfde gebied kunnen vliegen zonder zoveel te kosten als een helikopter.
- De gegevens zijn nauwkeuriger – Drones kunnen op zeer lage hoogte vliegen, waardoor ze beelden met een hoge resolutie kunnen maken waaruit gebruikers meer gegevens kunnen halen in vergelijking met het gebruik van bemande vliegtuigen.
Helaas zijn er nog te veel beperkingen tegen BVLOS, vooral in de VS. U moet meerdere ontheffingen aanvragen en er is geen garantie dat u mag vliegen. Maar de wetten op drones evolueren wereldwijd nog steeds, dus we kunnen verwachten dat BVLOS binnenkort wordt toegestaan.
Veelgestelde vragen
Kun je elke afstandsbediening op een drone aansluiten?
Niet echt. In de meeste gevallen zijn drone-controllers niet uitwisselbaar . Je kunt bijvoorbeeld geen Autel-afstandsbediening gebruiken om een DJI-drone te besturen. Maar er zijn gevallen waarin drones binnen dezelfde serie dezelfde controller kunnen gebruiken, zoals de Mini 2 en Mavic Air 2. Er zijn ook controllers ontworpen om meerdere drones te besturen, zoals DJI's Smart Controller en de Autel Smart Controller.
Kun je een drone besturen met een smartphone?
Ja, dat kan. De meeste drones worden geleverd met apps waarmee je de camera, gimbal, opstijgen en landen kunt bedienen, en enkele intelligente vluchtmodi met een smartphone in combinatie met een controller.
Sommige drones, zoals de Tello, zijn ontworpen om strikt met een smartphone te vliegen zonder een aparte controller te gebruiken.
Is er een universele drone-app?
Niet echt. Drone-apps zijn ontworpen om te werken met een specifiek dronemodel en merk. Je kunt ze niet verwisselen. Er zijn echter apps zoals Litchi, DroneDeploy en RainBow die met de meeste drones werken en kunnen worden gebruikt om de functionaliteit van een drone uit te breiden. Maar niet alle drones zijn compatibel met deze apps.
Kun je een afstandsbediening kopen?
Ja, dat kan. Als je controller beschadigd is, kwijt is geraakt of als je van plan bent om je eigen drone te bouwen, kun je een controller kopen. Het is altijd raadzaam om de controller van de dronefabrikant te halen om te voorkomen dat de garantie vervalt.
Bij het bouwen van een drone kun je drone-controllers van derden vinden, maar je eigen drone bouwen is nog steeds een optie. Het type drone dat je hebt bepaalt de dronecontroller die je wilt gebruiken. Begin dus met het aanschaffen van een drone van hoge kwaliteit.
Referenties:
De geschiedenis van radiobesturing
Foto door William Bayreuther