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BETAFPV EXPRESS LRS 915/868 Mhz

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Betafpv è leader mondiale nello sviluppo di droni dedicati al volo FPV e alla produzione di componenti necessari al loro assemblaggio. 

Il loro motto è “Siamo BETAFPV, e siamo qui per rompere la vostra immaginazione!” e per farlo investono molto in innovazione, ricerca, sviluppo e qualità. Tutte qualità che si sposano perfettamente con il progetto “OpenSource” di ExpressLRS.

ExpressLRS (ELRS) è un progetto open source incentrato sullo sviluppo di un innovativo sistema di controllo radio (RC), progettato principalmente per aeromobili a pilotaggio remoto con visione in prima persona (FPV). ELRS mira a fornire il miglior collegamento possibile in termini di prestazioni, velocità di comunicazione, bassa latenza e soprattutto distanza. È disponibile una vasta gamma di hardware nelle frequenze di 868 Mhz 915 Mhz e 2,4 GHz.

 

Abbiamo testato per voi alcuni prodotti BETAFPV per darvi indicazioni utili sui vostri futuri acquisti.

BETAFPV EXPRESS LRS 915/868 Mhz

BETAFPV ELRS RICEVENTE NANO 915/868 Mhz

La confezione, che riceverete, presenta una bella scatola del classico bianco cangiante di BETAFPV. Al suo interno troverete:

  • Un modulo RX Nano;
  • Una antenna T a dipolo lineare attacco IPEX MHF (lunghezza collegamento 45mm; ampiezza 52mm)
  • 2 pezzi di guaina termorestringente trasparente per la protezione della ricevente;
  • 4 conduttori AWG 30 in silicone per la realizzazione del collegamento tra ricevente e scheda controllo volo (FC);
  • 1 connettore a 4 pin.

Il montaggio del modulo non costituisce alcun problema. Il connettore antenna e il connettore della scheda combaciano perfettamente. I pin si riescono a saldare agevolmente.

In mezzo a tanti pregi abbiamo forse un difetto. La lunghezza ridotta del cavo coassiale di collegamento antenna potrebbe dare problemi nel posizionarla soprattutto su droni da 7”. Ad oggi la tecnologia ELRS viene principalmente indicata per droni CineWhoop o Tinywhoop, in quanto si stanno diffondendo maggiormente le riceventi con antenna ceramica integrata o le FC che integrano l’antenna ELRS, quindi il cavo coassiale corto potrebbe essere idoneo. Nel caso specifico di questa nano RX Betafpv, invece, si hanno prestazioni migliori nel volo long range, di conseguenza la difficoltà di installazione su frame 7” potrebbe costituire un difetto non trascurabile e potrebbe essere necessario acquistare antenne di terze parti per ovviare al problema.   

Una nota di merito va, invece, alla presenza nella scatola della guaina trasparente termorestringente che potrete usare, una volta saldati i 4 conduttori AWG 30 e montata l’antenna, per proteggere il modulo da sporco, umidità e da possibili corto circuiti dovuti al contatto involontario con il frame in carbonio. 

 

IL COLLEGAMENTO

Nell’effettuare i collegamenti al vostro flight controller, come consuetudine, dovrete ricordarvi di collegare il vostro ingresso TX della ricevente all’uscita RX di una UART libera della vostra FC e viceversa collegare la vostra RX della ricevente all’ingresso TX della medesima UART libera della vostra FC (Collegamento Incrociato). Quando effettuate il collegamento, comunque, controllate sempre anche il diagramma della vostra FC in quanto alcuni modelli sono settati per supportare il collegamento diretto non incrociato. Il modulo deve essere alimentato a 5V dalla scheda FC. 

FC-EXPRESS RX

Terminato il montaggio potrete collegare la scheda FC alla porta USB del vostro PC per poi avviare il software Betaflight, o altro configuratore che utilizzate, e iniziare la configurazione. 

Fate attenzione perchè in alcune FC non tutte le porte UART sono attive con il collegamento USB e spesso occorre collegare anche la batteria. Individuata la numerazione della porta UART che avete utilizzato sulla vostra FC dovrete entrare nella sezione porte di Betaflight ed attivare il collegamento RX seriale mentre dovrete tenere disabilitato tutto il resto. 

Nella sezione configurazione o nella sezione ricevente, invece, dovrete ricordarvi di impostare il tipo ricevente seriale e il protocollo di comunicazione seriale CRSF.

BETA CONFIG EXPRESS

Terminate queste operazioni ricordate sempre di salvare e riavviare la FC.

Per ulteriori dettagli su come configurare un drone con Betaflight 4.2.x seguire questa guida.

 

Il CONFIGURATORE

Arrivati a questo punto sarete pronti per procedere all’installazione del configuratore ExpressLRS che potrete scaricare a questo link https://github.com/ExpressLRS/ExpressLRS-Configurator/

Da questo momento inizia la vera sfida. Tramite il configuratore avrete la possibilità di collegarvi o con USB o con WiFi. Nella realtà l’unico sistema che ho trovato percorribile è stato collegare la ricevente al computer tramite la rete WiFi generata dalla ricevente stessa. Questo perché, almeno nel mio caso, il protocollo passthrough, cioè il protocollo che sfrutta il collegamento seriale della FC, non ha funzionato.

Per il collegamento al configuratore tramite WiFi dovete collegare l’alimentazione della batteria o tramite USB collegato alla scheda FC. La ricevente si attiverà e il led blu lampeggerà lentamente in modo costante. In questa fase potete fare due operazioni. Collegare il configuratore tramite il WiFi o fare la procedura di BIND del modulo trasmettitore. Se volete fare il collegamento WiFi per aggiornare il firmware dovrete cercare da cellulare o da PC la rete “ExpressLRS RX” e collegarvi con la password di default “expresslrs”. Una volta connessi vi si aprirà in automatico questa pagina corrispondente all’indirizzo 10.0.0.1 

ERLS WIFI

Come indicato nell’immagine potrete scaricarvi l’ultimo firmware aggiornato e lo potrete andare a scrivere nel modulo ricevente attraverso la riga di UPLOAD.

Il processo di upgrade del firmware della ricevente è molto importante perché, all’atto della spedizione da Betafpv, la ricevente vi sarà consegnata con firmware 1.0.0. Per un corretto BIND con la trasmittente, invece, vi converrà fare l’upgrade alla versione firmware più recente, la 2.5.0 alla data di pubblicazione di questo articolo.

Uno degli aspetti pratici del sistema ELRS è sicuramente poter rendere più snella la procedura di BIND attraverso l’impiego di una “Binding Phrase”. La binding phrase non è una password ma è un codice alfanumerico che viene sovrascritto all’interno del firmware della vostra ricevente e della vostra trasmittente. Questo codice rende univoco il bind tra il vostro drone e il vostro radiocomando creando quindi un collegamento più stabile e meno soggetto ad altre interferenze soprattutto se state volando in compagnia di altri piloti. La Binding Phrase è comoda anche se dovete associare diversi droni allo stesso radiocomando e volete evitare di fare la procedura manuale tutte le volte. Attenzione però che, se avrete registrato una Binding Phrase nel radiocomando e non la inserite anche nel firmware della ricevente, non riuscirete a fare il bind tra i due apparati. Per resettare la binding Phrase è necessario riscrivere il firmware sulla ricevente e sul modulo trasmittente.

Per creare un firmware custom con la vostra Binding Phrase dovrete usare il configuratore ELRS. Vi basterà scegliere la versione di firmware e il target, nel nostro caso BETAFPV 900MHz – BETAFPV 900 RX, nel nostro caso impostare anche il dominio di connessione, regulator domain, su EU_868, impostare la nostra Binding Phrase e lanciare il comando di Build. 

ERLS CONF 1

Il processo di Build potrebbe durare qualche minuto quindi non vi preoccupate. Al termine vi si aprirà una cartella del PC dove troverete il file di firmware da scrivere nella ricevente. Per scrivere il nuovo firmware vi basterà alimentare la ricevente, collegarvi in WiFi e, nella pagina browser che si aprirà, selezionare prima il file firmware appena generato e poi premere il tasto UPDATE. 

ERLS CONF 2

Come accennato già in precedenza nell’articolo, io non ho usato l’operazione diretta di Build and Flash perché su Windows 11 ho avuto problemi con il collegamento USB legati probabilmente ai driver seriali.

 

PROCEDURA DI BIND RX TX

Per la procedura di BIND del modulo ricevente con la trasmittente ho trovato completamente inutili le indicazioni presenti sulla guida rapida. Una volta alimentata la ricevente da USB tramite la FC questa si avvia già in modalità BIND, infatti vedrete il led blu lampeggiare lentamente, e vi basterà solo utilizzare la procedura, tramite apposita applicazione, eseguendo il file “elrsV2.lua” sul vostro radiocomando OpenTX. 

Il dettaglio della procedura vi sarà più chiaro leggendo il prossimo paragrafo dedicato alla trasmittente BETAFPV NANO TX.

 

BETAFPV ELRS TRASMITTENTE NANO 915/868 Mhz

Anche la confezione della trasmittente si presenta bene nel suo colore bianco. 

All’interno della confezione troverete:

  • Un modulo TX Nano per alloggiamento trasmettitori nano (passo 18mm);
  • Una antenna tipo Moxon Diamond e una antenna semi direzionale lineare con attacco SMA-KE;
  • Una prolunga con attacchi SMA e MMCX coassiale per il collegamento dell’antenna diamond;

Per poter usare il modulo dovrete predisporre il radiocomando con lo slot esterno adeguato ai moduli NANO. Il modulo sarà alimentato a 5V quindi, se come nel mio caso usate un radiocomando con una batteria Li Ion da 3,7V, dovrete controllare che il supporto esterno sia dotato di modulo boost step up ma direi che ad oggi tutti i radiocomandi OpenTX sono già equipaggiati per montare moduli esterni a 5V.

La trasmittente NANO è poco ingombrante ed esteticamente bella da vedersi. Il guscio esterno è di plastica bianca e argento. L’involucro non è dotato di prese d’aria e il modulo non è dotato di sistemi di raffreddamento quindi aspettatevi che si scaldi facilmente soprattutto se usate elevate potenze di trasmissione. 

L’uso dell’antenna Diamond vi garantirà sicuramente una portata di segnale maggiore ma, dovendo usare il cavetto adattatore coassiale, vi risulterà meno pratico impugnare la radio, soprattutto se avete le form factor tipo Joypad, e potrà anche capitarvi di danneggiare l’adattatore stesso. L’antenna lineare vi garantirà quindi un uso più sicuro e agevole mantenendo comunque una buona connessione col drone.

Venendo all’installazione del modulo, quando andrete a collegare la trasmittente sul supporto esterno NANO (o detto anche supporto lite su radiocomandi Frsky Taranis X-Lite, Frsky Taranis X9D Lite, TBS Tango 2) fate attenzione al diagramma dei collegamenti seguendo l’immagine riportata qua di seguito.

DIAGRAMMA TX NANO EXPRESS

CONFIGURAZIONE DEL RADIOCOMANDO E AGGIORNAMENTO

Una volta collegato il modulo dovrete entrare nel menù di configurazione del modello radio ed abilitare l’uso del modulo esterno in modalità CRSF.  Annotatevi sempre il numero di ricevente che impostate perché sarà memorizzato dal modulo RX in fase di bind e se viene modificato genera un errore. 

Per poter utilizzare il modulo TX occorre però portare a termine ancora qualche ulteriore passaggio.

RADIO MOX EXT

Come il modulo ricevente, anche il modulo di trasmissione BetaFPV nano deve essere aggiornato dopo la prima accensione. Prendendo il manuale di istruzione si fa cenno sia all’uso del tasto centrale grigio sia al LED frontale che dovrebbe variare di colore. Personalmente non sono riuscito nell’intento di operare usando il tasto centrale né per avviare il binding né per cambiare la potenza della trasmittente ed anche il led è sempre rimasto blu. 

Altresì collegando il modulo alla porta USB del computer quest’ultimo viene rilevato come dispositivo collegato su porta seriale ma la procedura di configurazione, tramite il software di ELRS, non va a buon fine e genera un errore di “Accesso Negato” quando si tenta di scrivere il firmware.

Per nostra fortuna anche il modulo nano TX di Betafpv è dotato di porta WiFi quindi vi basterà collegare il computer alla rete WiFi ExpressLRS, usando la password ExpressLRS, e potrete aggiornare il trasmettitore tramite la pagina Web del configuratore. 

Come abbiamo visto nel paragrafo precedente potrete andare a scrivere il firmware che avrete creato con il configuratore e che sarà caratterizzato dalla vostra passphrase univoca.

Il passaggio ulteriore da compiere riguarda il salvataggio del LUA script che dovrete salvare nel vostro radiocomando OpenTx. Quando avrete infatti compilato con successo il vostro firmware ELRS vi verrà data la possibilità di salvare sul computer il file del firmware stesso e il file del LUA script. Una volta salvato il file dovrete collegare il vostro radiocomando al computer in modalità archiviazione di massa o archivio USB in modo che potrete copiare nella SDCARD il LUA SCRIPT. Il file dovrà essere posizionato in SDCARD\SCRIPTS\TOOLS

Successivamente, avviando il radiocomando, vi troverete nel menù di configurazione generale, non nel menù di configurazione del modello usato in precedenza, la pagina Tools da cui potrete lanciare la funzione ExpressLRS Lua script. 

LUA SCRIPT

Questo strumento vi consentirà di eseguire facilmente varie operazioni come il binding o la modifica della potenza di trasmissione del segnale ed avere anche informazioni utili sul modulo ricevente collegato e sul collegamento stesso.

Per quanto riguarda le impostazioni di “Packet Rate” e “Telemetry Ratio” consiglio di tenere 200Hz e 1/64. Questi valori saranno più alti per le trasmittenti a 2,4GHz.

 

COME SI FA IL BIND ERLS?

Conclusi gli aggiornamenti del firmware, impostata correttamente la passphrase e abilitato l’uso del modulo esterno sul radiocomando, potremo procedere al collegamento con la Ricevente RX. 

Per prima cosa accertatevi sempre di accendere prima il radiocomando e poi di alimentare il drone da batteria. Non è necessario staccare e attaccare l’alimentazione alla ricevente tre volte per portarla nello stato di Bind attivo infatti appena si collega l’alimentazione la ricevente si avvia cercando il segnale del radiocomando. 

Dal radiocomando quindi avviate lo script ExpressLRS e selezionate l’opzione di BIND. Nel momento in cui il bind avviene correttamente il led di stato della ricevente dovrebbe rimanere acceso fisso color blu senza lampeggiare. Inoltre sempre nello script dovreste trovarvi riportato in fondo un codice esadecimale identificativo della ricevente connessa.

ATTENZIONE AL “MODEL MISMATCH” 

Alcune volte potrà capitare di effettuare correttamente il Bind ma non avrete alcuna trasmissione di segnale tra Ricevente RX e scheda di controllo volo FC. Questo può capitare quando si verifica un errore nell’accoppiamento tra RX e TX. Durante il Bind il firmware della ricevente verificherà la coincidenza tra “passphrase” memorizzata e la “passphrase” comunicata dalla trasmittente e, in caso di risposta positiva, andrà a memorizzare il numero di ricevente indicato nelle impostazioni del modello creato nel radiocomando. Nel caso doveste spostare il modulo esterno trasmittente su un altro radiocomando dovrete impostare nel nuovo modello sempre lo stesso numero di ricevente altrimenti si verificherà l’errore Model Mismatch che potrete riscontrare eseguendo il lua script. Per ovviare al problema potrete tener disabilitato il “Model Match”. 

RADIOCOMANDO

Effettuato il collegamento al radiocomando il secondo passaggio sarà quello di accedere al menù modello, spostarsi nel TAB “Telemetria” e lanciare la ricerca di nuovi sensori. Nel mio caso, con la scheda di volo Mamba F405 sono stati rilevati 26 nuovi sensori. Tutti questi parametri vi consentiranno di creare una schermata telemetria dove avrete a disposizione tantissime informazioni tra cui anche il “quality link”, il voltaggio e il consumo della batteria, le coordinate del GPS. Inoltre potrete, tramite l’utilizzo dello script “Betaflight configurator”, modificare i parametri della vostra FC un po’ come fate dai vostri FPV Goggles.

 

CONCLUSIONE

Personalmente reputo il sistema di trasmissione ExpressLRS estremamente innovativo e di qualità. Il collegamento tra ricevente e trasmittente è sempre stabile e buono anche a distanze importanti o anche se ci si trova in zone confinate.

Se si proviene da sistemi di riceventi economiche come le FlySky o dal mondo FRSKY sicuramente non si potrà non apprezzare questo sistema e i suoi vantaggi. Se invece si proviene dal mondo CrossFire probabilmente non si noteranno grosse differenze se non forse nella maggiore facilità di aggiornamento dei moduli e del bind multiplo di più riceventi sulla stessa radio.

Buttandosi sulla fisica e su alcune formule matematiche semplificate possiamo andare a determinare quanto effettivamente sia efficace il nostro collegamento ELRS.

La trasmittente nano a 500mW è in grado di trasmettere a una potenza di 26,9897dBm.

L’antenna Moxon diamond della trasmittente può aggiungere un guadagno di circa 5,7dBi.

A distanza 0 metri la nano RX è in grado di ricevere un segnale con potenza pari a 27dBm.

Se non abbiamo modificato i valori normalmente il radiocomando tende ad entrare in failsafe o comunque a segnalare un allarme critico nella ricezione del segnale radio quando quest’ultimo scende sotto un valore del 40 %. Questo può portare a valori di perdita di segnale RSSI fino a circa 95-96dB.

Se stessimo volando dentro una casa e stessimo al piano terra questa situazione si verificherebbe una volta che il drone è salito al secondo o terzo piano e che quindi tra noi e lui abbiamo frapposto 2 o 3 solai in cemento armato pieni di ferri che vanno a schermare il segnale. Se invece ci spostiamo a volare in campo aperto dove le perdite di segnale sono minime potremo valutare un indice free space path loss (FSPL) pari a 129.69dB che alla frequenza di trasmissione di 868MHz corrispondono ad una distanza di circa 35/36Km. 

Mica male vero? Le considerazioni teoriche però devono poi scontrarsi con la realtà ed entrando nel merito del binomio ricevente e trasmittente BETAFPV NANO occorre fare alcune attente valutazioni. Come già accennato il modulo trasmettitore non è dotato di un sistema di raffreddamento e l’involucro è in plastica. Il risultato abbastanza scontato che si ottiene è che il modulo stesso, mentre opera ad alte potenze (500mW) tende a scaldarsi. L’aumento della temperatura tende ad influenzare un componente della trasmittente denominato oscillatore a Cristallo (XO) il cui compito è quello di sincronizzare il segnale trasmesso e il segnale ricevuto evitando sfasamenti in frequenza. Un eccessivo sfasamento di frequenza genera un errore che ha sua volta tende a generare una perdita di dati ed un deterioramento del “Quality Link”. In casi estremi questo si traduce in una perdita di segnale radio e di possibili interventi della procedura di Failsafe. La versione LITE di BETAFPV soffre molto meno questo problema.

SFASAMENTO FREQUENZA

Un altro aspetto che trovo trascurato riguarda il firmware che viene fornito da BETAFPV preinstallato nei moduli cioè la versione 1.0.0. Penso che i moduli dovrebbero già essere venduti aggiornati alle versioni di firmware più recenti. Anche la documentazione fornita è scarna e riporta delle procedure di installazione ormai non più corrette. Personalmente ho soppesato questi aspetti e i vantaggi citati in precedenza. Alla fine ho scelto di implementare questo sistema sui miei droni e tuttora ne sono soddisfatto ma questo perché prima volavo con riceventi FRSKY. 

Consiglio quindi a chi fa volo cinematico, volo Juice, volo con TinyWhoop di provare questo sistema mentre a chi tendenzialmente vola in Freestyle in bandi al chiuso o fa Long Range suggerisco magari di valutare CrossFire. Questo sistema lo consiglio anche a chi vuole cambiare radiocomando e risparmiare qualcosina pur avendo un prodotto di buona qualità. Ormai sono diversi produttori che rilasciano radio con modulo ELRS integrato. Tra questi produttori va menzionato in particolare Jumper e Radiomaster che collaborano in maniera molto attiva con la community. Ovviamente esiste anche radio di BetaFPV con ERLS integrato. Confido in futuro che anche BETAFPV investa maggiormente nello sviluppo del sistema di comunicazione ExpressLRS.

Per saperne di più sui radiocomandi vi invito a leggere quest’altro articolo.

 

Articolo scritto da Marco Greco, revisionato da Roberto Acchiardo, caricato sul sito da Matteo Del Pino, foto di Marco Greco.

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