IL PAVONE

Nel precedente articolo ho parlato del funzionamento delle paratie a “farfalla”, in grado di variare la spinta nei 4 propulsori. In questo articolo tratteremo la gestione elettronica delle paratie e degli altri componenti della Delorean. 

La regolazione delle 4 paratie a farfalla (una per tubo) avviene grazie a “servomotori”, che possono ruotare con precisione fino a 180 gradi. I servomotori sono pilotati da una scheda programmabile che emette impulsi PWM, ossia segnali elettrici che in base alla loro durata definiscono l’angolo di rotazione.

La scheda di controllo scelta è la “ESP32”; si programma in C++ esattamente come “Arduino”, utilizzato per R2D2. 

A differenza di quest’ultimo l’“ESP32” è molto più veloce, inoltre incorpora un circuito WIFI  per connettersi a internet (per progetti IoT), oppure creare un suo piccolo server privato a cui computer o cellulari possono collegarsi. Comprende anche una scheda bluetooth per connettersi a cellulari. Una caratteristica importante di “Esp32” è il protocollo “ESP NOW” che permette collegarsi ad altre schede “ESP32” assorbendo pochissima energia e con un raggio di ricezione di circa 250 m. 

A differenza di R2D2 (che si pilotava con un app sul cellulare), voglio creare per il controllo della Delorean un telecomando fisico che ricordi quello utilizzato dal professor Brown durante il primo test del viaggio nel tempo in “Ritorno al futuro parte 1”.

Sia il radiocomando che la Delorean saranno stampati in 3d e comunicheranno con il protocollo “ESP NOW”.

Circuito giroscopico

Tornando alla Delorean, visto che la sua massa non è distribuita uniformemente, per bilanciarla in volo sarà necessario il circuito giroscopico “MPU6050” che rivela le variazioni di inclinazioni nei 3 assi. In questo modo una volta misurati i valori che il sensore registra quando la macchina è ferma a terra, si può scrivere un algoritmo che mantenga i valori di riferimento anche quando sarà in volo, cioè se la macchina tendesse a sbilanciarsi su un lato, Esp32 farà aprire le paratie in quel lato per creare la spinta necessaria per stabilizzarla.

Sensore di altitudine

Il giroscopio non è in grado di stabilizzare la Delorean anche sull’asse z; sarà necessario un ulteriore sensore detto “ToF”, in grado di definire la distanza da un ostacolo. Il principio di funzionamento è simile al sensore ultrasuoni usato nel progetto R2D2,ma molto più preciso e reattivo perché  utilizza un emettitore ottico (velocità luce=300 000 km/s), invece che acustico ( velocità suono=330 m/s).

Posizionando il sensore verso basso, quando la Delorean si alzerà in volo si potrà misurare la distanza dal suolo e si potrà programmare ESP32 per mantenere quella altitudine.  

Problema dell’alimentazione:

il motore principale funziona a 22V e assorbe di picco circa 68A. Le batterie che lo alimentano possono tenerlo in funzione per 8 minuti al 44% della potenza (dovrebbe essere sufficiente per far fluttuare la delorean). Durante il funzionamento la tensione scende velocemente a causa del consumo elevato.Se si connette tutta l’elettronica alla stessa batteria (con un circuito step-down per ridurre la tensione da 22V a 3.7V) c’è il rischio che il calo di potenza porti ad un “riavvio” di ESP32, cioè resetta i comandi che stava eseguendo (come succedeva con R2D2 quando passava da 2 piedi a 3 piedi, il momento in cui la richiesta energetica era più alta). 

La soluzione più semplice è quella di alimentare l’elettronica con una piccola batteria al litio a parte.