I ricevitori ExpressLRS open source di OpenDrone-hw portano la telemetria dei droni FPV a un livello superiore. Il progetto di bastian2001 offre quattro varianti che condividono il core ESP32-C3 e il firmware unificato ExpressLRS. Le differenze stanno nella radio, nella banda, nel front-end RF e nell’antenna. Il risultato è una famiglia completa per ogni esigenza di volo.
La modulazione Chirp Spread Spectrum (CSS) di ExpressLRS codifica i dati nella frequenza iniziale di un chirp, un tono radio a salita lineare. Il ricevitore moltiplica il segnale ricevuto con un chirp inverso e applica una trasformata di Fourier veloce (FFT) per rivelare la frequenza iniziale. Questo processo offre un guadagno equivalente di 24 dB. Di conseguenza, il sistema decodifica segnali anche al di sotto del rumore di fondo del ricevitore.
Hardware semplice, prestazioni estreme
L’hardware è relativamente semplice: un microcontrollore ESP32, un chip radio SX1281 e alcune periferiche. Una delle varianti usa un via per collegare l’antenna, una scelta non convenzionale. Grazie ai via di ground plane vicini, questa soluzione non degrada significativamente le prestazioni. Il PCB è a 6 strati con 1.0 mm di spessore, un dettaglio che conta per la qualità del segnale.
Le dimensioni variano tra le versioni: 10.0 x 11.5 mm per Lite e Lite-UFL, 10.0 x 17.3 mm per Mono, 17.0 x 15.7 mm per Gemini. La telemetria arriva a 13 dBm (20 mW) per Lite e Lite-UFL, mentre Mono e Gemini raggiungono 22 dBm (158 mW). In un test con una foresta che bloccava il segnale, la connessione è rimasta stabile oltre 5 km. Un risultato notevole per un ricevitore così compatto.
Firmware unificato e configurazione
Il firmware è il firmware unificato ExpressLRS, flashato tramite Betaflight passthrough o Wi-Fi. Questa scelta semplifica la gestione dei ricevitori, perché una sola immagine firmware supporta tutte le varianti. Inoltre, la configurazione avviene con gli stessi strumenti della community ExpressLRS. Per chi vuole sperimentare con il chip usato in questo progetto, un modulo ESP32-C3 è un buon punto di partenza per i test iniziali del firmware.
La banda 2.4 GHz per Lite e Lite-UFL copre la maggior parte degli utilizzi FPV. Le versioni Mono e Gemini sono dual band, quindi offrono più flessibilità in ambienti con interferenze. Il chip LR1121 gestisce la doppia banda senza complicare il design. Il repository GitHub OpenRX documenta ogni dettaglio per la riproduzione.
La modulazione CSS di ExpressLRS dimostra che si può ottenere una portata estrema con hardware semplice e open source. Il guadagno di 24 dB dalla demodulazione cambia le regole del gioco. Inoltre, la scelta del via per l’antenna sfida le convenzioni del design RF. Il progetto è un esempio concreto di come l’open source possa innovare nel settore dei droni.
I ricevitori ExpressLRS open source di questo progetto adottano un approccio diverso dai classici moduli LoRa punto-punto, basato sulla modulazione CSS e sulla FFT per la decodifica. La documentazione completa permette di replicare il progetto e di capire ogni scelta tecnica. Infine, la community ExpressLRS garantisce aggiornamenti continui e supporto.
Le quattro varianti coprono esigenze diverse: Lite per chi cerca il minimo ingombro, Gemini per chi vuole la massima potenza. La telemetria a 22 dBm è tra le più alte della categoria. Il test dei 5 km in foresta dimostra l’affidabilità in condizioni difficili. Un progetto che merita attenzione da parte di ogni maker FPV.
- Modulazione CSS con guadagno equivalente di 24 dB
- Telemetria fino a 22 dBm (158 mW) per Mono e Gemini
- Dimensioni compatte: 10.0 x 11.5 mm per Lite
- PCB a 6 strati con spessore 1.0 mm
- Firmware unificato ExpressLRS via Betaflight passthrough o Wi-Fi
