reklama

Základní pojmy z RC světa

29.11.2004, zd, Komentáře (1)

Velmi často a opakovaně se setkávám s dotazy na významy termínů a principů používaných v RC soupravách. Zejména jde o modulaci AM/FM, kódování PPM/PCM, směšování SINGLE/DUAL. V tomto příspěvku se budu snažit tyto pojmy "polopaticky" vysvětlit. Předem prosím o shovívavost znalých, protože vzhledem k zaměření na úplně neznalé, bude popis poněkud neortodoxní.

Princip rádiového řízení modelů:

Celý vtip je v tom, že pomocí pák na vysílači ovládáme kormidla modelu. Technické pozadí je složitější, ale v podstatě se jedná o to, že vysílač změří polohu pák, nějakým způsobem ji zakóduje a vyšle do prostoru. Přijímač ze všech signálů, které se vzduchem potulují (TV, rádia, telefony...) vybere ten svůj, přečte jej, rozluští co v něm je popsáno a výsledek pošle do výkonného členu - serva. Servo, které je na konci celého přenosu vykoná požadovaný pohyb. Informaci o tom, jak má být natočeno dostává ve formě krátkého pulsu (1,5±0,5 ms), který se přibližně 50x za sekundu opakuje. Jeho délka udává natočení. Servu je úplně jedno odkud puls dostává a jeho činnost na typu vysílače, přijímače, modulaci a podobně vůbec nezávisí.

 

Kanál vysílání - kmitočet:

Aby se signály z více vysílačů "nepomíchaly" a každý přijímač rozuměl svému vysílači, je nutné je přizpůsobit kmitočtem. Kmitočty jsou v pásmu 27, 35 a 40Mhz. Každé pásmo je ještě rozděleno do několika kanálů. Použitý kanál se vysílači i přijímači oznámí speciální součástkou - krystalem, který si potřebný kmitočet "pamatuje". Krystal vysílače (Tx) a přijímače (Rx) je jiný a proto se nesmí zaměnit a každý musí být v tom správném zařízení. Protože se vysílač s přijímačem spojuje elektromagnetickým zářením, jehož jedním druhem je i světlo, můžeme si vysílač představit jako lampu, která svítí určitou (nám neviditelnou) barvou světla. Krystal je jakési barevné sklíčko - "filtr" nasazené na vysílači a přijímači. Z pohledu přijímače se pak vysílač jeví jako poblikávající lampička správné barvy. Je-li v provozu vysílačů více najednou, musí mít každý z nich svoji jedinečnou "barvu", aby se v nich přijímače vyznaly. Pokud bude více vysílačů poblikávat stejnou barvou, bude z toho přijímač jelen, informace se mu zamotá a model přestane být ovladatelný - je tu rušení.

 

Modulace AM/FM:

Jak už bylo řečeno, přenos informace probíhá "blikáním světla". V takovém případě jsou možné dva způsoby blikání:

  1. AM modulace - změna intenzity

    Při AM modulaci vysílač "bliká" tedy vysílá něco jako morseovku. Střídavě je buď "rozsvícen" nebo "vypnut", případně jen "žhne". Tento způsob není příliš spolehlivý, protože jakýkoli (i poměrně slabý) signál se při nižší úrovni užitečného signálu dokáže přijímači vnutit a poplete ho. Zejména u elektroletu létá z motoru, regulátoru a akumulátorů úplný ohňostroj petard nejrůznějších barev a intenzit, který dokáže užitečný signál přehlušit. Podobně i vzdálený vysílač na blízkém kmitočtu má šanci přijímač poplést.

  2. FM modulace - změna barvy

    Při FM modulaci vysílač nezhasíná, vysílá pořád, ale se změnou kmitočtu, tedy barvy vysílání. Protože vysílač "svítí" pořád, je zde menší příležitost pro oklamání přijímače slabším signálem. Rušící signál je do jisté míry přesvícen vysílačem, který určitou míru rušení dokáže "překřičet". Pokud je síla rušení menší než asi čtvrtina síly užitečného signálu, neměly by nastat závažnější problémy.

 

Kódování PPM/PCM

Jak už bylo řečeno, vysílač informuje přijímač poblikáváním prostřednictvím jakési "morseovky". Tato morseovka je v zásadě dvou druhů:

  1. PPM kódování (modulace) - změna délky

    Při PPM kódování vytvoří vysílač pulsy pro serva v délkách daných výchylkou pák, seřadí je v domluveném pořadí a "vybliká" je přijímači. Přijímač jednotlivé "bliky" převede zpět na pulsy, které roztřídí a pošle do příslušných serv. Celý děj se opakuje asi 50x za vteřinu. Z principu přenosu je jasné, že pokud dojde k rušení a vznikne nadbytečný falešný nebo naopak chybějící "blik", přijímač pulsy roztřídí špatně a na výstupy serv pošle domíchané pulsy. Serva pak poškubávají nebo úplně ujedou "do pryč" a mohou se i poškodit. Při občasném, mžikovém rušení serva páky přibližně sledují, ale spoléhat se na to nedá. Čím vyšší číslo funkce, tím je větší pravděpodobnost, že bude postižen. Proto se taky nejdůležitější kanály pro směr a výškovku řadí jako první. Výjimkou je Graupner, který v počátcích RC řízení používal kódovaní, při kterém byl nejvíce rušitelný 1. kanál. Proto na něj dali plyn. Časem kódování změnili, ale plyn už na prvním kanálu ze setrvačnosti zůstal.

  2. PCM kódování (modulace) - datový přenos

    Při PCM kódování jsou ve vysílači polohy pák přečteny a zakódovány do čísel. Následně je z čísel vytvořen určitý "balík" dat doplněný dalšími informacemi pro kontrolu a doplňkové funkce jako Fail Safe. Tento balík je pak vyblikán přijímači. Přijímač data přijme a dekóduje je. Pak z nich vytvoří pulsy pro serva a rozdá jim je. Celý tento postup je analogický k přenosu dat modemem, mobilem a pod. Díky počítači v přijímači je přijímač nadán určitou inteligencí a pozná poškozené balíky dat. Taková data pak ignoruje a čeká na další balík. Až dostane první nenabouraný balík dat, tak jej zpracuje a rozdá servům. U PCM tedy serva z principu neškubou,ale díky rušení dochází k přerušení jejich pohybu. Projevuje se zde známý "digitální efekt": Vše je pořád O.K. a pak najednou utrum. Přenos je spolehlivější, drobné chyby jsou zamaskovány a až při určité úrovni rušení celý systém najednou zmrtví. Proto někteří nemají PCM rádi - PPM prý sice při zarušení blbne, ale pořád ještě jaksi jde, zatím co PCM už je "po smrti".

    PCM přijímače ještě většinou mají funkci FailSafe. Tato funkce umožňuje vysvětlit přijímači co má dělat v případě, že je rušení déletrvající. V podstatě jsou dvě možnosti - buď drží poslední známé výchylky nebo nastaví kormidla do předem určených poloh (stáhne plyn, vysune brzdy ...). Co je lepší varianta je předmětem rozsáhlých diskusí a sporů. Existují zarytí příznivci a odpůrci nejrůznějších kombinací, které se navíc odlišují i podle druhu modelu. Problém je v tom, že nikdy předem nevíme, kdy a v jaké situaci se FailSafe aktivuje. Výběr mezi možnostmi: pokračovat v obratu, nastavit pro vyrovnaný let nebo model shodit není jednoznačný. Na základě osobních zkušeností bych zejména pro motoráky doporučil poslední, drastickou verzi. Určitě s tím nebudou všichni souhlasit, ale mám k tomu své důvody. Při PCM pozor na jednotlivé výrobce! Kódování dat má každý odlišné a tak si vysílač s přijímačem jiného výrobce nerozumí! Podobně to je i se zařízením stejného výrobce, ale odlišné typové řady.

  3. IPD, SMART kódování (modulace) - vylepšené PPM 

    V současné době se objevují "inteligentní přijímače" s mikroprocesorovými dekodéry, vybavené maskováním rušení a funkcí fail safe. V tompo případě se vždy jedná o PPM kódování se všemijeho nectnostmi. Jen přijímač se snaží odhadnout, zda přijatá informace vypadá důvěryhodně. Díky principu PPM to nikdy nemůže vědět přesně. Proto tento způsob kódování stojí z hlediska spolehlivosti někde mezi PPM a PCM.

    Jeho výhodou je možnost použití standardního PPM vysílače, má však i mnoho nevýhod. Mezi ně patří obvykle delší náběh přijímače po zapnutí - náběh procesoru + "očichání" předávaných informací jako základ pro následný "odhad správnosti". Toto působí problémy u mikroprocesorových regulátorů, gyr a podobných zařízení, které se po zapnutí rovněž kalibrují a při tomto procesu potřebují platný signál z přijímače. Zde je nutné upozornit ještě na jednu věc: Mnozí výrobci, zejména mikro, nano a podobných velikostí přijímačů, pomocí inteligentního dekodéru maskují nevyhovující vstupní obvody přijímače. Ty mohou být "odfláknuté" a přesto přijímač "neškube" servy. To ovšem nemusí znamenat, že pracuje spolehlivě...

 

Směšování SINGLE/DUAL conversion

Opětně se dostáváme k "barvě" vysílaného signálu. Vysílač vysílá v určité barvě, kterou musí přijímač vyseparovat z celého barevného spektra signálů nejrůznějšího původu. Vysílač nemá o způsobu směšování přijímače žádnou povědomost a proto na něj nemá ani žádný vliv. Jeho úkolem je vysílat pořád svůj kanál - "barvu", která je pro všechny přijímače daného kanálu shodná. Způsob směšování říká, jaké barevné sklíčka a jakým způsobem přijímač použije k vytřídění té správné barvy, což je čistě jeho věc.

Pro větší pochopitelnost přejdu od jednotlivých barev k barevnému plaňkovému plotu. Plot vypadá jako duha, kdy každá plaňka má svou vlasní barvu. Účinek MF obvodů přijímače je pak stejný jako vliv tohoto plotu, ve kterém jsou v pravidelných rozestupech (většinou 455kHz) díry (nelze je úplně odstranit). Dvě jsou díry u správné plaňky, jedna z nich jsou ty správné vrata určené pro kmitočet (barvu) na kterém se očekává vysílač. Druhá je zrcadlový kmitočet tj. díra, která je největší slabinou MF filtru. Ty zbývající nejsou tak velké a čím dále jsou od vrat, tím jsou odlišnější barvy a menší. A právě přes tyto nežádoucí díry se mohou protlačit nechtění návštěvníci - rušení. Dvojí směšování používá tyto ploty dva, jsou těsně u sebe a každý má jinak široké plaňky (455kHz a 10,7 Mhz). Ploty jsou sestaveny tak, že hlavní vrata jsou společná a to tam, kde mají být. Šířka planěk je ovšem zvolena tak aby díry v jenom plotě byly zakryty druhým a naopak. Tím je dvojí směšování podstatně odolnější proti rušení na jiných kmitočtech než je ten chtěný. Stručně řečeno: Dva ploty mají méně děr než plot jednoduchý a propustí jen tu jednu kýženou barvu.

Zejména elektromotory produkují širokopásmové rušení "celou duhu", které se cpe přes všechny díry v plaňkách a dvojím směšováním se mu v tom lépe brání. Ovšem v případě rušení na provozním kmitočtu, "barvě" se ale už nedá nic dělat a jestli jednoduché nebo dvojí směšování je úplně jedno - jde se k zemi a nikdy to jinak nebude.

Vzhledem k odlišné konstrukci plotu je zapotřebí i jiné "barevné sklíčko", tedy krystal v přijímači. Pro stejný kanál je tedy do přijímače s dvojitým směšováním nutný jiný krystal než do přijímače se směšováním jednoduchým. Na to pozor! Jak už bylo zmíněno, vysílač nemá se směšováním v přijímači nic společného a krystal v něm je tudíž pořád ten samý.

 

Firmy a krystaly

Často se vyskytují dotazy na možnosti kombinací vysílačů, přijímačů a krystalů jednotlivých výrobců. Obecně stačí vycházet z "barevného" pohledu: Aby vysílač vysílal čistou barvu, měl by mít krystal pro který byl zkonstruován. Tedy Hitec Hitec, Futaba Futabu atd. Podobně přijímač - aby poznal správnou barvu, měl by mít "své" barevné sklíčko, tedy krystal. Vzhledem k tomu, že vysílač a přijímač spolu komunikují pouze prostřednictvím barvy - kmitočtu - tak vzájemně na jejich výrobci vůbec nezáleží, protože tato informace se s výjimkou PCM nepřenáší. Je tedy možná spolupráce vysílače a přijímače od nejrůznějších výrobců - při dodržení shodného typu modulace a kódování. I počet kanálů může být různý - přenáší se ten menší.

Krystaly z Hradce Králové: Zatím nesou žádné důkazy, že by hradecké krystaly byly horší než značkové. V Hradci znají potřeby souprav různých výrobců a vyrábějí pro ně nastavené krystaly. Proto je při koupi hradeckého krystalu nutné specifikovat, kde bude použit (vysílač/přijímač, Hitec, Futaba, Graupner) a pro jaké směšování (Single, Dual) v případě respektování této zásady, není žádný důvod aby souprava s hradeckými krystaly nechodila.

 

Bezpečnost

Pohybující se model je svým způsobem zbraň a proto s ním zacházejte s náležitou opatrností. Nutná je kontrola dosahu při použití nového krystalu a po havárii. Také kontrola zdrojů, táhel, vypínačů a všeho co má dopad do spolehlivost by měla být samozřejmostí před každým startem. V případě jakýchkoli pochybností zrušte start a vše prověřte. Žádná porucha se ještě sama navyléčila a na "to ještě vydrží" už zahynulo hodně modelů!

reklama
reklama
reklama
© 2010 Ludvík Novotný