De onderdelen van een cameradrone

Foto hierboven: Branding, © Wiebe de Jager

dronefotografieDit is het eerste deel van hoofdstuk 1 uit het boek van de maand oktober Focus op Fotografie: Dronefotografie van Wiebe de Jager. Het behandelt de verschillende onderdelen waaruit een drone kan bestaan. Je leest over de Gimbal, de motor, de camera, de propellers enzovoort. Het aansluitende deel van dit hoofdstuk kun je in een volgende blogpost lezen. (H.F.)

Wat voor drone je ook aanschaft, een aantal onderdelen zul je bij ieder systeem aantreffen. In dit hoofdstuk worden de onderdelen benoemd die tezamen een cameradronesysteem vormen. Met die informatie is het eenvoudiger om te kunnen bepalen wat voor soort systeem het beste bij je past.

Eerst een wellicht teleurstellende mededeling: verwacht niet dat je de spiegelreflex- of compactcamera die jemisschien al hebt, zomaar onder iedere drone kunt hangen. Elke gram telt bij onbemande luchtvaartuigen dus het is van groot belang dat de camera/lenscombinatie zo min mogelijk weegt. Daarbij komt dat beschikbare cameraophangingen (zogeheten gimbals, hier lees je dadelijk meer over) maar voor een beperkt aantal camera’s beschikbaar zijn. Dat betekent dat je ofwel gebonden bent aan drones met lichtgewicht camera’s (al dan niet kant en klaar meegeleverd), ofwel terecht komt in een categorie van drones die vele duizenden euro’s kosten en die je kunt uitrusten met een zwaardere compact- of spiegelreflexcamera.

Veel mensen die met dronefotografie aan de slag gaan kiezen daarom voor een ready to fly drone die compleet met camera wordt geleverd. Deze modellen zijn in korte tijd zeer populair geworden. Bij dergelijke drones zijn de camera’s zo licht mogelijk gehouden en bovendien naadloos geïntegreerd met de ophanging en de afstandsbediening. In de opsomming hieronder wordt uitgegaan van zo’n systeem.

Een schematische tekening van een ready to fly cameradrone. Bron: DJI.
Een schematische tekening van een ready to fly cameradrone. Bron: DJI.

De drone zelf

Body
Dit onderdeel vormt de basis van de gehele drone. Alle onderdelen die nodig zijn om je cameradrone te laten vliegen en functioneren worden in, op of aan de body of het frame bevestigd. Soms wordt het omhulsel weggelaten om gewicht te besparen, waardoor er alleen een frame te zien is. Kant-en-klare consumentendrones zijn meestal wat aantrekkelijker vormgegeven, doordat daarin de elektronica is weggewerkt in een kunststof behuizing.

Propellers
Zowel de voortstuwing als de lift zijn een gevolg van het snel ronddraaien van de propellers, tot wel 5.000 omwentelingen per minuut. Propellers zijn er in allerlei soorten, maten en materialen. Kunststof propellers zijn vrij flexibel. Propellers van koolstofvezel zijn veel stugger. De vliegprestaties zijn sterk afhankelijk van de gebruikte motoren en propellers.

Motoren
De propellers worden aangedreven door elektrische motoren, die aangestuurd worden door de vluchtcomputer. Van alle elektronica in een drone zijn het de motoren die de meeste energie gebruiken, tot wel 80% van de capaciteit van de batterij. De stroomtoevoer naar de motoren wordt geregeld door elektronische snelheidsregelaars, ook wel aangeduid als electronic speed controllers (ESCs).

Vluchtcomputer
(Niet zichtbaar op de tekening hierboven) Dit is het brein van de drone. Deze computer zet bedieningssignalen van de piloot die via de antenne binnenkomen, om in instructies voor de ESCs die de draaisnelheid van de motoren regelen. Daarbij houdt de computer rekening met de positie en oriëntatie van de drone. Mocht je van plan zijn om zelf een multirotor te bouwen, dan is het goed om te weten dat vluchtcomputers ook los te koop zijn. Vaak kunnen deze computers overweg met configuraties met vier, zes of acht motoren.
Een belangrijk onderdeel van de vluchtcomputer is de inertial measurement unit (IMU). Aan de hand van gegevens van gyroscopen, elektronisch kompas, GPS en versnellingsmeters berekent de IMU vele keren per seconde wat de oriëntatie en vliegrichting van je drone is.

GPS/kompas
(Niet zichtbaar op de tekening) Dankzij deze sensoren weet de drone zijn locatie en oriëntatie. Om goed te functioneren heeft de GPS het signaal van minstens zeven satellieten nodig. Dat betekent dat je goed zicht op de hemel nodig hebt, obstakels zoals gebouwen of bomen kunnen het signaal blokkeren. Het is wel mogelijk om te vliegen zonder GPS (sommige drones hebben helemaal geen GPS aan boord), maar dan wordt er meer controle gevraagd van de piloot. Het elektronische kompas moet om de zoveel tijd gekalibreerd worden, zeker nadat je een flink stuk hebt gereisd met je drone. De procedure hiervoor is per drone anders; raadpleeg de handleiding.

Gimbal
De gimbal is misschien wel het meest complexe stukje mechatronica van een cameradrone: het is een elektronisch gestabiliseerde cameraophanging die het schommelen of schuinhangen van de drone compenseert, waardoor je zeer stabiele filmbeelden kunt maken. Ook voor fotografie is een gimbal van belang: je kunt de camera draaien en/of kantelen en de horizon blijft netjes recht, zelfs als de drone schuin hangt.

Detailopname van een gimbal. Een delicaat stukje mechatronica! Bron: DJI.
Detailopname van een gimbal. Een delicaat stukje mechatronica! Bron: DJI.

Sommige gimbals compenseren alleen pitch en roll. Deze hebben dan een 2D-aanduiding. Uitgebreidere 3D-gimbals kunnen ook yaw-bewegingen teniet doen. Het voordeel van zo’n gimbal is dat je camera altijd op hetzelfde punt gericht blijft, ongeacht de bewegingen van de drone (binnen bepaalde grenzen natuurlijk).
Pitch, roll en yaw.
Pitch, roll en yaw.

Camera
Dit is het onderdeel waar we natuurlijk extra in geïnteresseerd zijn. De camera bepaalt voor een belangrijk deel de kwaliteit van je foto’s en de creatieve mogelijkheden die je hebt. Sommige drones worden compleet geleverd met camera, dat heeft als voordeel dat de set als één geheel samenwerkt en je snel van start kunt gaan. Bij andere drones moet je nog een losse camera kopen. Bij lichtere drones zijn vooral de robuuste action cams van GoPro populair. Bij de wat zwaardere drones heb je meer keuzemogelijkheden en kun je zelfs spiegelreflexcamera’s gebruiken.

Voor meer informatie over het boek en extra tips ga je naar de site van het handboek. Die vind je HIER.

Geef een reactie

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.