Gimball cosa sono e come funzionano

La funzione principale di una gimball è stabilizzare meccanicamente una videocamera…

le prime Gimball non avevano neanche una centralina, utilizzavano semplici servi che venivano comandati con il radiocomando per cambiare il punto di vista della videocamera (o fotocamera), in effetti ancora oggi se l’ intenzione è di fare solo foto, questa soluzione va ancora bene; ad esempio è necessario effettuare delle foto di un campo esattamente sotto al drone, si comanda il servo con il radiocomando per portare la visuale della fotocamera al punto desiderato e scattare. In realtà questo tipo di sistema neanche si potrebbe definire gimball, ma comunque per chi ha fatto per tanti anni aeromodellismo, erano le prime cose che si cominciavano a ‘inventare’.

Successivamente qualcuno riuscì a sviluppare dei sistemi di stabilizzazione utilizzando i giroscopi che già esistevano per gli elicotteri…. (io li ho utilizzati per ‘progettare’ i primi droni…. le centraline ancora non esistevano. Subito dopo ecco che cominciavano ad uscire in commercio le prime centraline per i droni (inizialmente con 3 giroscopi miniaturizzati) e tempo dopo anche per le gimball… per mia esperienza direi che tutto sommato il sistema è simile, ma varia a seconda della complessità.

Le prime gimball con centralina comandavano dei servi per stabilizzare la videocamera durante il volo, ma qui la limitazione era la velocità e la fluidità dei servi, dovevano essere molto veloci, piccoli e quindi costosi per avere un risultato decente…. a sopperire il problema è stato l’ utilizzo dei motori brushless (motori ormai largamente diffusi che hanno la particolarità di essere privi di spazzole quindi in un certo senso senza manutenzione…quasi eterni). Questi hanno tempi di risposta molto bassi, decimi di secondo e oltre.

Parliamo di quest’ultimi ormai largamente utilizzati e di diversa fattura e costi.

Ne esistono a un asse, due assi, 3 assi…. non stiamo giocando carte, semplicemente si identifica lo spostamento della gimball.

Per spiegare meglio queste ‘ assi ‘, è necessario prima che vi parli di pitch, roll, e yaw

  • pitch : l’ inclinazionein un aereo quando il muso va verso giù (picchiata) e verso su (cabrata) nel drone la stessa cosa, ma se scrivevo su e giù la questione sembra diversa… nel drone inclinando in avanti si muoverà per la direzione scelta, se si inclina indietro, andrà dalla parte opposta, ma in ogni caso non modificherà la quota al contrario di un aereo…. spero di esser stato chiaro.
  • roll : il rollio… in pratica rimanendo sullo stesso asse, un aereo può capovolgersi rimanendo sempre sulla stessa ruota … immaginate un aereo da caccia che abbassa un ala da sx e poi lo fa a dx e magari fa un giro completo andando sempre dritto…. sul drone è diverso, il rollio farà procedere (‘scivolare’)  verso sinistra o destra senza cambiare quota, ma rimanendo sullo stesso asse.
  • yaw : l’imbardata… su un aereo immaginate di usare solo il timone di coda e girate a dx e sx, il ‘muso’ punterà a dx o sx cambiando direzione, ma non quota… nel drone è praticamente la stessa cosa, ma se in hovering (in volo stazionario fisso ad una certa altezza) girerà su se stesso verso sx o dx a seconda di come state dando il comando.

Tutte queste spiegazioni valgono anche per gli elicotteri che ovviamente si comportano come i droni anche se sono più difficili da controllare.

Perfetto, spiegato questo, posso passare agli assi delle gimball:

  • un asse: si avrà la stabilizzazione solo del pitch, quindi con la videocamera in posizione, se si inclina in avanti o indietro il drone, la gimball tramite la propria centralina elettronica attiverà il suo unico motore brushless spostando il supporto in maniera contraria, mantenendo l’asse invariata… in questa maniera se stiamo registrando, anche spostandoci velocemente (avanti e indietro) non noteremo nessuno scossone, l’ orizzonte rimarrà invariato.  Se però cominciamo a girare (yaw) o andare a dx e sx (roll),  si noterà lo scatto del filmato verso una direzione o l’altra..
  • due assi: qui avremo la stabilizzazione del pitch (inclinazione) e del roll (rollio); perciò avremo due motori che ovviamente funzioneranno contemporaneamente per mantenere ‘fermo’ il punto di vista della videocamera. In questo caso ‘scivolare’ a dx e sx o andare avanti e indietro non comporterà problemi al filmato, l’orizzonte risulterà ‘fermo’. In questo caso però non possiamo ‘girare la testa’ (yaw – imbardata) o meglio, se lo dobbiamo fare, è indispensabile rimanere in hovering ed effettuare una manovra molto lenta.
  • tre assi: come avrete capito, ora i motori sono 3 e si trovano sul pitch, sul roll e sullo yaw. Quest’ ultimo però si comporta diversamente dagli altri due; mentre quello del pitch e del roll ‘guardano’ sempre avanti e mantengono l’ orizzonte andando all’opposto della direzione scelta, il motore sullo yaw (imbardata) seguirà la stessa direzione che darete al drone… Immaginate di stare fermi in hovering, se cominciate a ‘ruotare’ a sx, il motorino sull’ asse dello yaw andrà anch’ esso verso sx, ma a una velocità inferiore rispetto a quella che darete voi al drone (seguirà la direzione presa lentamente) in modo tale da non far venire mossa la ripresa…  se non avete capito basta che facciate una prova con uno smartphone e provate a filmare attorno a voi, se girate troppo velocemente, chi guarderà la ripresa non capirà niente; basterà ruotare lentamente è tutto sarà chiaro.

In commercio ci sono tante marche e varianti diverse che si differenziano per materiali e motori più o meno performanti. Questo comporta anche una notevole differenza di prezzo.In caso esistono anche kit fai da te dove puoi scegliere struttura, motori e centralina.

Alcuni droni ‘pronti al volo come ad esempio il DJI Phantom 3 (acquistato quando uscito e rivenduto dopo un anno; avevo fatto anche una recensione su un mio vecchio sito che ora non c’è più) o il DJI Phantom 4 ecc. , non c’ è necessità di pensare alla gimball perchè la montano di serie con una propria videocamera che però purtroppo non si può scollegare magari per fare un volo sportivo senza….  Di fatto la maggior parte di gente che conosco che ha un drone,  non ha dei trascorsi  nell’aeromodellismo come me, e non gli viene neanche in mente di cimentarsi in un ‘vero’ volo sportivo… questo è un altro discorso è un giorno vi scriverò qualcosa al riguardo dato che molti credono che volare con un drone sia una passeggiata…. provate senza sensori e gps….

Bene, spero di aver spiegato bene tutto…. tenete presente che questo articolo l’ ho scritto interamente senza guardare, leggere e/o scopiazzare su internet (perciò magari è pieno di errori…. 😉 ); è tutto frutto di quella poca esperienza che ho acquisito sul ‘campo’. Attualmente mi sono rimesso a ‘progettare/costruire’ qualche piccolo drone cercando di farlo più leggero e più performante possibile…. vi terrò informati.

Per qualsiasi domanda o consiglio, non esitate a contattarmi anche su facebook.

Vi ringrazio per l’attenzione.