mirror of
https://github.com/CopterExpress/clover.git
synced 2026-05-26 21:19:35 +00:00
873785bb53
* Rename les1.md to lesson1.md * Update lesson1.md * Rename les2.md to lesson2.md * Update and rename les4.md to lesson3.md * Update and rename les7.md to lesson4.md * Update and rename les8.md to lesson5.md * Update and rename les11.md to lesson6.md * Update and rename lesson6.md to lesson7.md * Update and rename lesson5.md to lesson6.md * Update and rename les9.md to lesson5.md * Update and rename les13.md to lesson8.md * Update and rename les15.md to lesson9.md * Update and rename les16.md to lesson10.md
76 lines
14 KiB
Markdown
76 lines
14 KiB
Markdown
Урок №9. Основы радиосвязи. Принцип работы радиоаппаратуры управления
|
||
=====================================================================
|
||
|
||
Основы радиосвязи.
|
||
------------------
|
||
|
||
Радиосвязь - наиболее распространенный способ передачи информации на расстояние. Сотовые телефоны, спутниковая связь, телевиденье - все это работает на основе передачи сигналов через электромагнитные колебания определенной частоты.
|
||
|
||
|
||
|
||
В передатчике формируются высокочастотные колебания определенной частоты (несущий сигнал). На него накладывается сигнал, который нужно передать, это называется модуляция полезным сигналом. Сформированный таким образом высокочастотный сигнал излучается антенной в виде радиоволн. Этот сигнал воспринимается антенной приёмника, проходит через систему фильтров, которая выделяет из множества наведенных в антенне токов от различных передатчиков сигнал с нужной несущей частотой, а детектор выделяет из него модулирующий полезный сигнал.
|
||
|
||
В зависимости от несущей частоты передатчика, излучаемый сигнал обладает разными характеристиками относительно дальности распространения, рассеивания, способности отражаться и огибать препятствия. Радиоволны распространяются в пустоте и в атмосфере; земная твердь и вода для них непрозрачны. Однако, благодаря эффектам дифракции и отражения, возможна связь между точками земной поверхности, не имеющими прямой видимости (в частности, находящимися на большом расстоянии).
|
||
Примером модуляции сигнала может служить AM и FM. Это частные виды аналоговой модуляции в которых полезный сигнал передаётся либо за счет амплитуды волны, либо частоты.
|
||
|
||
|
||
|
||
### Принцип работы радиоаппаратуры управления.
|
||
|
||
Управление подвижными моделями основано на взаимодействии человека и модели, в нашем случае квадрокоптера. Аппаратура радиоуправления состоит из передатчика, который находится у пилота, и размещенных на модели приемника и полётного контроллера, который и управляет квадрокоптером через регуляторы мощности. О полётном контроллере и регуляторах мощности мы уже рассказывали, теперь рассмотрим Приёмник и передатчик.
|
||
|
||
|
||
|
||
### Передатчик
|
||
|
||
Различают 2 основных вида пультов - джойстиковые и пистолетные. Для квадрокоптеров используют джойстиковый пульт.
|
||
|
||
|
||
|
||
Для управления движущимися моделями требуется воздействие одновременно на несколько функций, поэтому передатчики радиоуправления делают многоканальными. Для квадрокоптеров минимальное количество каналов - 4: управление газом, угол крена, угол тангажа, угол рысканья. Положение каждого из стиков пульта кодируется при помощи ШИМ импульса.
|
||
|
||
Каналы управления бывают двух типов: пропорциональные и дискретные. Например, пропорциональный канал - управление газом, а дискретный - включение/выключение подсветки. Дискретные каналы используются только для вспомогательных функций, все основные функции передаются с помощью пропорциональных каналов. Чем больше задач должен решать пульт, тем больше ему нужно каналов. Управление подвесом камеры, передача видео, телеметрии, все требует дополнительных каналов.
|
||
|
||
Пульт имеет возможность подстройки (триммирование). Любой квадрокоптер не идеален, центр масс у него может быть немного смещен в какую-либо сторону, какой-то из моторов может работать чуть лучше. Что проще - пытаться достигнуть идеальной симметричности модели и действий всех электромоторов, либо немного подстроить центральное положение ручек при помощи триммеров? Конечно же, все решают эту проблему подстройкой джойстика под каждую конкретную модель.
|
||
|
||
На выходе с пульта сигнал модулируется, чтобы передать данные на квадрокоптер. Модуляция сигнала позволяет наложить полезный сигнал на излучаемые волны, для этого все каналы уплотняются в один посредством кодирования. В основном для этого используется фазово-импульсная модуляция, обозначаемая буквами РРМ (Pulse Position Modulation), она распространена из-за единого стандарта на всем оборудовании. Пульт и приемник разных производителей могут работать вместе, привязка их друг к другу осуществляется за счет пары кварцевых резонаторов.
|
||
|
||
|
||
|
||
РРМ сигнал имеет фиксированную длину периода Т=20мс. Это означает, что информация о положениях ручек управления на передатчике попадает на модель 50 раз в секунду, что определяет быстродействие аппаратуры управления. Как правило, этого хватает, поскольку скорость реакции пилота на поведение модели намного меньше. Все каналы пронумерованы и передаются по порядку номеров. Значение сигнала в канале определяется величиною временного промежутка между первым и вторым импульсом - для первого канала, между вторым и третьим - для второго канала и т.д.
|
||
|
||
Диапазон изменения величины временного промежутка при движении джойстика из одного крайнего положения в другое определен от 1 до 2мс. Значение 1,5 мс соответствует среднему (нейтральному) положению джойстика (ручки управления). Продолжительность межканального импульса составляет около 0,3 мс. Данная структура РРМ сигнала является стандартной для всех производителей RC-аппаратуры. Значения среднего положения ручки у разных производителей может немного отличаться, а диапазон изменения у некоторых видов компьютерных передатчиков может быть шире, и достигать от 0,8 мс до 2,2 мс. Однако такие вариации допускают смешанное использование компонентов аппаратуры от разных производителей, работающих в режиме РРМ кодирования.
|
||
|
||
### Приёмник
|
||
|
||
Приёмник - устройство, служащее для осуществления радиоприёма, т.е . для выделения сигналов из радиоизлучения. Приёмник устанавливается на квадрокоптере, принимает сигнал с пульта и передаёт его в полётный контроллер.
|
||
|
||
|
||
|
||
### Принципиальная схема работы приемника
|
||
|
||
Сигналы, принятые антенной, подаются на колебательный контур, в котором работает приёмник. Этот контур является преселектором. После преселектора сигнал попадает в усилитель высокой частоты, а затем, уже усиленный сигнал подается на смеситель. На смеситель так же подается сигнал с гетеродина ( высокочастотного генератора). Антенна воспринимает сигналы со всех передатчиков, находящихся рядом, в смесителе происходит процесс первичной фильтрации сигнала. Из смесителя отфильтрованные сигналы поступают на селектор промежуточной частоты, который должен выбрать из всех полученных, сигнал "своего" приёмника и подавить остальные. После этого сигнал проходит через усилитель промежуточной частоты и попадает на демодулятор-дискримнатор, где сигнал проходит обратную модуляции процедуру, когда принятого сигнала выделяется полезный сигнал. Затем он попадает на триггер Шмидта, который формирует необходимую амплитуду и крутизну PPM сигнала, а затем подается на декодер полётного контроллера.
|
||
|
||
|
||
|
||
Чтобы было понятно, рассмотрим на примере. Наш передатчик и приемник осуществляют связь по 50 каналу, 40,665 МГц. Частота гетеродина, чтобы определить "свой" сигнал обычно отличается на 455 кГц (0,455 МГц), соответственно она равна 40,665 МГц - 0,455 МГц = 40,210 МГц. Например, антенна приняла сигналы 40,665 МГц и 40,805 МГц, что соответствует 50 и 80 каналам. Они усилились при помощи УВЧ и попали в смеситель. Чтобы найти "свой" сигнал в смесителе происходит сложение и вычитание частот полученных сигналов и гетеродина. Получим:
|
||
|
||
40,665 МГц - 40,210 МГц = 0,455 МГц
|
||
|
||
40,665 МГц + 40,210 МГц = 80,875 МГц
|
||
|
||
40,805 МГц - 40,210 МГц = 0,595 МГц
|
||
|
||
40,805 МГц + 40,210 МГц = 81,015 МГц
|
||
|
||
Из полученных четырех значений 80,875 МГц и 81,015 МГц явно не подходят, т.к. разница должна быть 0,455 МГц, эти значения отфильтровываются на выходе смесителя. Оставшиеся два значения: 0,455 МГц и 0,595 МГц близки между собой, поэтому они проходят фильтр в смесителе и попадают в селектор, который фильтрует только "свою" частоту, 0,455 МГц, подавив остальные фильтром промежуточной частоты.
|
||
Отфильтрованный "свой" сигнал поступает на УПЧ, а затем, уже усиленный, он попадает на декодер и триггер Шмидта, где его преобразуют в PPM сигнал, который передается на полётный контроллер.
|
||
|
||
### Вопросы:
|
||
|
||
1) Как происходит передача радиосигнала от передатчика к приёмнику?
|
||
2) Чем отличается AM и FM модуляция передачи сигнала?
|
||
3) Почему передатчики радиоуправления делают многоканальными?
|
||
4) Какая модуляция используется в пультах управления коптерами?
|
||
5) По какому принципу работает приёмник радиосигнала?
|