Rc távirányító alapok - te sem érted? Én sem értem

rc-transmitter-stick-movement.gifElkezdtem nézni ARF (almost ready to fly) illetve BNF (bind and fly) modelleket és gondoltam, milyen jó ötlet lenne hozzájuk választani egy univerzális távirányítót (ez egyben azt is felvezeti egy kicsit, hogy egyre inkább hajlok a racerek felé, akár még építés is lehet belőle). Nem lehet olyan bonyolult, elolvasok egy cikket és kész. Aztán miután a 20. cikket olvastam el és még mindig nem értettem, úgy döntöttem visszatérek az alapokhoz és mindent újra elolvasok. Így született meg ez az írás és még fog sok másik is. Vissza a kályhához, nézzük, honnan indult az RC Távirányítók technológiája.

Az RC radio control-t vagyis rádiós távirányítást jelent. Az RC távirányítók pont ugyan olyan rádióhullámokkal kommunikálnak, mint amikkel a rádión befogjuk az adásokat (persze a hullámhossz eltér). Ugyan ez a rendszer a modellezésben azonban sokkal komplexebb módon valósul meg. Sok esetben ki kell majd kanyarodnunk az egyéb modellezéshez kapcsolódó ágakhoz (helikopterek, merev szárnyú repülők), hiszen a kifejezések egy része onnan származik, de ott jelezni és magyarázni fogom ezeket. Visszatérve a rádió távirányítású rendszerekre, először is fel kell vázolnunk, hogy milyen egyéb elektronikai vagy mechanikai elemek vesznek részt a kommunikációban. Nézzük milyen elemekből épül fel az irányítás:

  • a kezelő a kézmozdulataival a távirányítón található karok és gombok segítségével utasításokat ad ki
  • a távirányító, vagyis az adó (transciever vagy Tx) a kezelő utasításai szerint kisugározza a rádiófrekvenciás parancsokat a vevőnek (receiver vagyis Rx)
  • A vevő feldolgozza a beérkező rádióhullám alapú jeleket és elektronikus jelek formájában továbbítja a szervo motoroknak (ha van) vagy egyéb áramköri elemeknek (pl. ESC)
  • a szervo motorok/ESC-k az elektronikus jeleket küldenek a villanymotornak
  • a villanymotorok mozgássá alakítják az elektronikus jeleket, megforgatva a rotorokat/propellereket és mozgásba hozva a gépet
  • egyéb segédberendezések, mint akkumulátor, akkumulátor töltő is részt vesznek a folyamatban, az előbbi aktívan a szükséges áramot biztosítja, míg az utóbbi passzívan a feltöltésben vesz részt

001.gif

A fenti ábrán láthatjuk a rendszerben szereplő elemeket. A dolog azért trükkös, mert ha kivesszük a képletből a távirányítót, akkor tulajdonképpen a többi elem változatlan maradhat, akár több gépben is, vagyis egy távirányítóval, az elmentett elektronikus profilok segítségével több kompatibilis gép is vezérelhető. Ez azért jó, mert így vehetünk különböző BNF/ARF modelleket és csak egyetlen egy távirányítót kell magunkkal vinnünk a reptetéshez.

A TÁVIRÁNYÍTÓ
Ez az aminek a kiválasztása miatt az egész cikksorozat született és egyben a rendszer lelke. Alapvetően két típust különböztetünk meg, botos típust és pisztolyosat (ez utóbbi nem tárgya a cikknek). Az előbbit tekinthetjük klasszikusnak, nevét a kezelőszervek kialakításáról kapta, mindig egy-egy irányító kar található a táv bal és jobb oldalán, míg középen az antenna. A botos távirányítókat általában komplikáltabb hajók, helikopterek, merevszárnyú repülők és multirotoros gépek irányítására használják, minket az utóbbi érdekel. Azért használják ezeket a távirányítókat a multirotoros gépek irányítására, mert a legkisebb táv is minimum 4 csatornát tud kezelni (high-endek akár 16-ot is), így ezeknek a funkcióknak valahol el kell férniük, ezek a karok. Itt kell beszélnünk egy kicsit a csatornákról. Minden funkciót, irányt vagy műveletet 1 csatornához kell "rendelnünk" (bind), viszont van négy olyan alap művelet, amelyet mindenképpen vezérelnie kell az adónak ahhoz, hogy a multirotoros gépünk fel tudjon emelkedni. Ez a négy alap művelet az alábbi:

  • throttle vagy gázadás, amely meghatározza, hogy a motorok mekkora sebességgel forognak
  • yaw (rudder) vagyis oldalforgás, meghatározza, hogy a gép a függőleges tengelye körül mennyit fordul el. Az első két funkció a Mode 2 beállításnál a távirányító bal karjára esik (fel-le a throttle, jobbra-balra a forgás)
  • roll (aileron)  vagyis a hosszanti tengely mentén való elfordulást határozza meg, ennyivel dől oldalra a gép (a jobb oldali kar jobbra-balra húzásának a mértéke)
  • pitch (elevator) vagyis mennyire dől előre vagy hátra a géptest (a jobb oldali kar fel-le húzásának a mértéke)

pitchrollyaw_1.png

A távirányítóknak általában több módjuk van, Európában a Mode 2 az elterjedt, ez a fent felvázolt kiosztást jelenti, de szinte minden távirányító tudja a Mode1-et, ami felcseréli a két kar funkcióit (bal kar rudder és az elevator a jobb kar a throttle és az aileron), ahogy az a lenti képen is látszik.2105-lead.jpg

Na de mik ezek a rud izé meg aile akármi szavak? Ezek a merevszárnyú gépek megfelelő csűrőlapátjainak az elnevezései, a yaw, a roll és a pitch pedig a hozzájuk tartozó irányok. Azért honosodtak meg ezek a szavak a multirotoros "szakirodalomban", mert szinte mindent kifejezést a merevszárnyú gépektől vettek át, az pedig időrendben lényegesen korábban létezett.flt_ctl.jpgCsatorna szám
Kanyarodjunk vissza a csatornák misztériumához és a négy alap csatornához. Mivel most már tudjuk, hogy melyik az a négy funkció - throttle, yaw, pitch és a roll - amit mindenképpen külön csatornán kell kezelnünk, kimondhatjuk, hogy egy multirotoros géphez minimum 4 csatornás rádió szükséges, de akkor minek több? Nos, azért, mert más funkciókat is kell majd irányítanunk, pl. a különböző repülési módokat (GPS, acro stb.), különböző funkciókat, mint az RTH, kiegészítő eszközöket mint a gimbal vagy a kamera, a világítást (LED on/off) vagy éppen az élesítést (arm/disarm). Minél több csatornás a rádió adónk, annál több funkciót tudunk majd róla vezérelni. Fontos még megjegyezni, hogy a csatorna vezérléseket nem csak botokra, hanem több állású kapcsolókra, gombokra vagy potméterekre is kitehetjük és ezekkel jellemzően rendelkeznek a modern távirányítók. A csatornaszám az egyik LEGFONTOSABB, ha nem a legfontosabb paramétere a távirányítónak.

Sáv és frekvencia tartomány
Nagyon magvas téma, külön cikkben fogok róla értekezni és valószínűleg a Mélyvíz rovatba fog kerülni, mert nem biztos hogy egy átlag multirotor felhasználót is érdekel. Leegyszerűsítve a dolgot, egy adott modellezési ághoz (vagy akár többhöz is) ugyan az a frekvenciatartomány tartozik, ez manapság jellemzően a 2.4GHZ (vagy 2400 MHZ ha úgy tetszik). Régebben voltak 27 és 40 MHZ-s rendszerek, illetve egyes rádiók használtak - vagy a mai napig használnak - 35, 72 illetve 400 MHZ-s frekvenciát is. Fontos hogy itt alapvetően frekvencia tartományokról beszélünk, nem kizárólag egy frekvenciáról. Nézzük meg, pontosan, mit is jelent ez:

  • frekvencia: egy jel ismétlődésének gyakorisága egységnyi idő alatt (általában 1 másodperc). A 2400 MHZ pl. azt jelenti, hogy a jel 1 másodperc alatt 2.400.000.000-szor ismétlődik. Ezt jellemzően egy, a frekvenciát kijelölő kristályoszcillátor rezgése biztosítja. Nem csak a modellezésben, hanem pl. a számítástechnikában is használatos a processzorok órajelének előállítására (vagyis ami előtt most ülsz, annak biztosan van ilyen)
  • frekvencia sáv vagy tartomány: egy olyan szegmense a frekvenciáknak, amelynek van eleje és vége vagyis egy tartományt ölel fel. Az adók ezért több frekvencián tudnak adni a frekvencia tartományon belül. Hétköznapi példa erre a hangfalak frekvencia tartománya, vagyis hogy milyen tartományt képes megszólaltatni a hangfal (pl. 30 herz és 20Khz között)

Mivel egy frekvencia tartományon belül a rádiók képesek több frekvencián is adni, ezért lehetséges az, hogy két modell képes egymás mellett repülni, anélkül hogy zavarnák egymást (erről majd egy másik cikkben). 

A másik fontos dolog a rádiók jelmodulációs rendszere, vagyis az, hogy a hullámjelenségek melyik tulajdonságát használják fel a jeltovábbításra. Ez lehet amplitudó modulált (AM), frekvenciamodulált (FM/PCM) vagy szórt spektrumos mikrohullám alapú (2.4GHZ) rendszer. Nem akarok most mélyen belemenni, lesz róla majd külön cikk, mert nagy vonalakban érteni kell a működését ahhoz, hogy tudjunk jó távirányítót választani

Kimenő teljesítmény
Amivel a távirányító ad. Minél nagyobb teljesítménnyel ad egy rádió, annál nagyobb lesz a hatótávolság és annál kevésbé fogják a többiek zavarni (elnyomja őket)  cserébe többletfogyasztással kell számolunk és rövidülő üzemidővel. Általában mWattban adják meg a kimenő teljesítményt (a dolgot nem kell túllihegni, meg kell nézni a gyári specifikációban, mit mondanak a hatótávra).

Modolhatóság és modularitás
Mindig örülünk annak, hogy ha valami svájci bicska szerű funkcionalitást biztosít, így nem vagyunk kötve az alap kiépítéshez, hanem később különböző modulokkal bővíthetjük a távirányítónkat, hogy az éppen aktuális igényhez igazítsuk.

A modolhatóság egy másik kérdés, ezt inkább az internetes DIY közösségek szeretik csinálni, a távirányítók átalakítására és azok vélt vagy valós hibáinak kijavítására. Tipikus példa erre a Turnigy 9X távirányító. Akit érdekel mélyebben a modolás, annak ajánlom az alábbi cikkeket:

Egyéb funkciók
A távirányítók az évek során sok kényelmi funkciót szedtek fel magukra, amelyet a távirányítók komputerizálódása vont maga után. Ilyenek az alábbiak (a teljesség igénye nélkül):

  • telemetria: a táv képes a gép bizonyos adatait visszaírni az LCD kijelzőre. Pl. akkumulátor töltöttség, sebesség stb.
  • szimulátor mód: egy szimulátor csatlakozón keresztül számítógéphez köthető és ott egy szoftver segítségével lehet gyakorolni a távirányító kezelését. Sokféle szimulátor program létezik, ezeknek egy hamisított verzióját a Banggood is árulja.
  • profilkezelés: ha már veszünk egy távirányítót és végre beállítgattuk egy géphez, a következő alkalommal nem szeretnénk megint átállítgatni egy másikhoz ugye? Éppen ezért a modernebb távirányítók kezelik az úgy nevezett profilokat, amely egy gép beállítási adatait tartalmazza. Ezek a profilok visszatölthetőek a távirányítóba, így tudunk váltogatni a gépek között.

Első nekifutásra elég lesz ennyi, ezt is meg kell emészteni. A második távirányítós cikkben kitérek a távirányítók fejlődésére és arra, hogy a modulációk hogyan változtak az idők során. Nem sokára jövök vissza, el ne aludjatok:D

A cikksorozat összes része, egy helyen: