Long range link w Polsce / Naukowo-Dydaktyczne

Moderatorzy: marbalon, moderatorzy2014, moderatorzy

Awatar użytkownika
szymon_wolebez
Posty: 1241
Rejestracja: środa 03 lut 2010, 18:33
Lokalizacja: WARSZAWA

Long range link w Polsce / Naukowo-Dydaktyczne

Post autor: szymon_wolebez »

Temat jest stworzony na potrzeby Naukowo-Dydaktyczne.

Specyfikacja przedstawianego układu badań:
Zasilanie 24v (plus na masie obudowy)
Pobór prądu ok. 1A (w zależności od dopasowania anteny)
Moc wypromieniowana 0,1-10W (regulowana)

EDIT:
Została dokonana modyfikacja w zakresie regulacji. Aby uniknąć przypadkowego wyłączenia stopnia mocy minimum jest ustawione na 100mW. Odpowiada to mocy standardowego nadajnika RC.


Uzyskany zasięg po ziemi przy maksymalnej mocy i pełnowymiarowej antenie na maszcie 4m to ok. 20km (zróżnicowanie terenu sprawia, że nie jest to miarodajny wynik dla innego przypadku).
Użyty odbiornik to CORONA z syntezą. Do celów oszacowania zasięgu po ziemi moduł został ustawiony na 35,300MHz (Coronę można przestroić nawet do 35.330MHz). To już jest poza pasmem modelarskim.

W warunkach polowych antena pełnowymiarowa i maszt to abstrakcja. Stosowanie mniejszej anten z cewką wydłużającą umożliwia mobilność kosztem sprawności (zysku). Jak wynika z tabeli podstawowych zależności (patrz niżej), umieszczając nisko antenę tracimy.


Badany Link RC posiada regulowany stopień wzmocnienia w zakresie od 0 do 10W.
Przy ustawieniu na 0W umożliwia to sprawdzenie wpływu innych urządzeń na odbiornik RC ładnie opisał to Lukisek sprawdzanie RX z innymi urządzeniami . Moc max to raczej przerost formy nad treścią jeżeli chodzi o latanie FPV z linkiem video do 1W (to tu jest pies pogrzebany na obecną chwilę, problem z uzyskaniem stabilnego łącza przy odległościach większych jak 5km). Regulacja ma służyć do doboru potrzebnego poziomu sygnału. Rozumując logicznie dodajemy gdy zaistnieje potrzeba śledząc poziom RSS w odbiorniku. Obecnie manualnie poprzez potencjometr, w przypadku telemetrii można by się pokusić o automat.
Link RC ma zapewnić bezpieczeństwo poprzez pewne łącze radiowe.
Jak wiadomo jednego dnia można polecieć nawet na zwykłym nadajniku (100-200m
W) 5km a innego dnia tylko 1km. Również ukształtowanie terenu ma wielki wpływ na łączność radiową.


Przypomnę podstawową zależność na podstawie tabeli.
Obrazek

Postanowiłem podjąć się badania Linku RC.
Wszystkie wnioski będą opisane w oparciu o obserwację.

Link RC może być praktycznie na dowolne pasmo.
Do badania wybrałem pasmo 35Mhz, wykorzystując posiadane odbiorniki.

Wbrew pozorom prosty i pewny Link RC nie musi być drogi. Można go wykonać z istniejących już podzespołów. Świetnie nadają się do tego celu radiotelefony. Gotowe płytki gwarantują poprawność działania i eliminują wszelkie niedociągnięcia własnej konstrukcji. Układy sprawdzone i pewne.

Jak powstaje taki prosty Link RC.

Wykorzystany został radiotelefon starej daty RADMOR na 33Mhz.
Obrazek

Głównie interesują nas trzy płytki z radiotelefonu.
Obrazek

Obrazek
1- Filtry wyjściowe
2- Stopień mocy
3- Wysterowanie stopnia mocy

Niezbędny jest generator FM. Dawcą jest moduł w.cz z nadajnika E-sky od Lamy.
Został wykorzystany tylko generator a pozostała część na płytce w.cz została odłączona.
Można zastosować oczywiście generator z syntezą i zapomnieć o kwarcach.

Obrazek

Oczywiście można używać w całości radiotelefon. Jednak watro zrobić nową obudowę na wymiar.
W tym przypadku rozsądne do uzyskania wymiary wyszły 160x100x40mm.
Obudowa wyposażona w blachę aluminiowa o grubości 5mm o wymiarach 160x100x5mm jako radiator stopnia mocy. Wszystkie wtyki z zabezpieczeniem przed przypadkowym wyrwaniem wtyku z gniazda. Zastosowane zostały złącza z nakrętką zabezpieczającą (tak jak w RUDYM 102).

Obrazek
Obrazek
Obrazek
Obrazek
Obrazek

Nadajnik (hitec flash5X oraz E-sky z modulatorem Zbigowym) nie wymaga specjalnego przygotowania. Zamontowałem tylko gniazdo z zabezpieczającą nakrętką z tyłu obudowy. Zostało zamontowane już wcześniej pod zewnętrzny moduł. Przypadkowe nadepniecie na przewód sygnałowy już nie jest tak groźne jak przy fabrycznym złączu. Z nadajnika standardowo wyprowadzone jest:
1-masa
2-PPM
3-zasilanie 9.6V (zasilenie zewnętrznego modułu z pakietu nadajnika, bądź zasilenie aparatury z modułu, który jest zasilany z osobna)
4- do wykorzystania

(w nadajniku hitec zmuszony byłem dorobić przełącznik odłączający wewnętrzne w.cz gdyż wykorzystałem gniazdo z 4-ma pinami).
Obrazek
Obrazek

Żarówka 10W 24V w miejscu anteny. Test stopnia mocy w.cz.




Ciekawostką jest to, że po podłączeniu prowizorycznej anteny zamiast żarówki dostało się Laptopowi. Komputer zbzikował, dyski wysiadły... Po restarcie ruszył już normalnie. To należy traktować jako przestrogę, Natężenie pola magnetycznego jest bardzo duże.
Modulatora w aparaturze nie zakłóca. Cała reszta czeka na sprawdzenie.


Dalsze badania będą realizowane przy współpracy Studenckiego Koła Naukowego Mechaniki i Informatyki Stosowanej (na modelarni) Politechniki Białostockiej.

Podziękowania dla Pana Janusza (jasiekbrej) za moduł (podarowany w spadku), dobre słowo, motywację do działania.
Awatar użytkownika
szymon_wolebez
Posty: 1241
Rejestracja: środa 03 lut 2010, 18:33
Lokalizacja: WARSZAWA

Post autor: szymon_wolebez »

Prosty wskaźnik natężenia pola magnetycznego. Przydatne urządzenie porównawcze.

Wychył pochodzi ze starego magnetofonu. Dioda germanowa przylutowana do blaszek wychyłu. Kawałek przewodu (ok 2m dla 35MHz ) przylutowany do diody.
Obrazek
Obrazek

Jest to jedynie wskaźnik, dzięki któremu możemy sprawdzić, porównać pole magnetyczne.
Po ustawieniu przy antenie wskazówka wychyla się. Widać wyraźnie jak zmienia się pole magnetyczne gdy dotykamy masy, zmieniamy ułożenie przewodów itp.

Obrazek

Prosta antena domowej roboty. Promiennik 2,2m wykonany z rury aluminiowej o średnicy 12mm. Łączenie 3 segmentów na łączki miedziane od instalacji rur miedzianych. Tuleje przynitowane na stałe. Przylutowane nakrętki 3mm do miedzianej tulei. Śruby również zostały odpowiednio przystosowane do ręcznego skręcania. Antena wykonana z posiadanych materiałów.
Obrazek
Obrazek

Łączenie miedzi z aluminium nie jest dobrym pomysłem. Jednak nie jest to połączenie na lata w tym przypadku.

Antena z cewką wydłużającą. Mniejsza i bardziej poręczna.
Promiennik to antena teleskopowa. Dopasowanie poprzez cewkę nawiniętą na plastikową rurę. Zabezpieczone koszulka termokurczliwą.
Obrazek
Obrazek

Porównanie anten wskaźnikiem pola magnetycznego.

Antena 2,2m promieniuje mocniej. Rożnica zaobserwowana pomiędzy anteną z cewka wydłużającą wynosi ok. 20%.
Awatar użytkownika
szymon_wolebez
Posty: 1241
Rejestracja: środa 03 lut 2010, 18:33
Lokalizacja: WARSZAWA

Post autor: szymon_wolebez »

Testów/pomiarów ciąg dalszy:
Celem przeprowadzonych pomiarów było zbadanie promieniowania na częstotliwościach pasożytniczych/harmonicznych, z dokładnym pomiarem tych drugich.


Użyte przyrządy to:
1/ mikrowoltomierz selektywny typ WMS-4 (widoczny na dole zdjęcia) firmy INCO
2/Tłumik sygnałów w.cz. również firmy INCO

Sygnał (pełna moc) podany został kabelkiem koncentrycznym 50 om z wyjścia modułu (50 om) na tłumik, którego oporności wejściowa i wyjściowa to również 50 omów. Z tłumika sygnał podany został na mikrowoltomierz WMS-4, którego zakres mierzonych częstotliwości częstotliwości to 30-300 MHz. Przestrajając mikrowoltomierz w tym zakresie pomiary na częstotliwościach harmonicznych wykazały następujące wartości:
1)częstotliwość podstawowa 35,300 Mhz - 22V (ok 10W)
2)70,600 - 1.4 mV
3)105,9 - 1,1 mV
4)141.2 - 0,6 mV
5)176.5 - 1.3 mV
6)211.8 - 350 uV
7)247.1 - 750 uV
8)282.4 - 130 uV - pomiar tej wartości może być obarczony dużym błędem (ze względu na przekłamania przyrządu występujące pod koniec zakresu.

Podczas przejścia na kolejne , mierzone częstotliwości tłumik WMS-4 ustawiany był do pozycji minimalnego tłumienia sygnału.

Jaka jest moc sygnałów pasożytniczych/harmonicznych każdy sam sobie z łatwością policzy.
Nie przekracza ona poziomu 2.5 uW dla poszczególnych wartości harmonicznych. Jak to ma się do obowiązujących norm również każdy może sprawdzić.

Poglądowe zdjęcia zrobione telefonem.
Obrazek
Obrazek
Awatar użytkownika
szymon_wolebez
Posty: 1241
Rejestracja: środa 03 lut 2010, 18:33
Lokalizacja: WARSZAWA

Post autor: szymon_wolebez »

Dalszy ciąg testów.

Wpływ na inne kanały.

Przy pomocy nadajnika i odbiornika z syntezą sprawdziłem wpływ na inne kanały.
Odbiornika CORONA z podwójną-przemianą, nadajnik Graupner mx-16 na 35MHz.
Odbiornik oddalony od obu anten w podobnej odległości ok 2m. Zwykły nadajnik kontra LINK RC. Sprawdziłem pasmo w zakresie syntezy. Pomimo iż antena 10W nadajnika była bardzo blisko samego odbiornika nie zauważyłem negatywnego wpływu na wszystkich kanałach poza dwoma sąsiednimi. Kanał wyżej i kanał niżej wprowadzał już zauważalne drżenie serw. Przypuszczam, że podobnie będzie w przypadku obu zwykłych nadajników w tej odległości.
Wiadomo, że na tym samym kanale odbiornik się zatyka.

TEST ZASIĘGU PRZY IDEALNYCH WARUNKACH STACJONARNYCH

Test zasięgu przy idealnych warunkach po ziemi.
ANTENA 2,2m z 4 przeciwwagami po 2,2m pod katem 135 stopni przy SWR 2,5.
Antena zamontowana ma 5m maszcie na dachu 15m bloku, czyli na wysokości 20m.
Załączanie stopnia mocy obywało się zdalnie przy pomocy telefonu, nadajnik ustawiony na test serwa.

Odbiorniki to dwie CORONY jedna z fabryczną anteną a druga z wydłużona do 2m oraz HITEC HFD08 z 2m anteną.
Dodatkowo do nasłuchu sygnału monitor na pasmo modelarskie z 2m anteną (do nasłuchiwania nośnej z charakterystycznym dźwiękiem w głośniczku, bardzo czule urządzenie w porównaniu do odbiornika).

Trasa testu to Białystok-Sokółka. Trudno mi jest podawać odległość po linii prostej więc opisze miejscowość. Zawsze to można sprawdzić na mapie i zobaczyć przy okazji ukształtowanie terenu.
Najsłabszym odbiornikiem okazał się HITEC HFD08. Szarpania serw odczuwalne w Świętej Wodzie (ok. 12km).
Następna padłą CORONA z 1m anteną miejscowość Czarna Białostocka (ok 20km).
Największy zasięg uzyskała CORONA z 2m anteną Sokółka (znaki drogowe pokazują 36km). Odbiór sygnału był już bardzo trudny na ziemi. Udało się złapać łączność po wejściu na górkę.

Odbiornik zasilany pakietem nimh 4.8 i jedno serwo. Antena pionowo umieszczona na listewce.

Idealne warunki pozwoliły na uzyskanie takiego zasięgu po ziemi.

Wcześniejsza próba z moja anteną 2,2m bez przeciwwag i SWR 3,5 (widać, że antena nie jest taka idealna i dopasowanie robi swoje) nie dała takich wyników. Była zamontowana bez masztu na 15m. Zasięg wówczas tej samej CORONY z 2m anteną kończył się w Świętej Wodzie.

Odnalazłem wcześniejszą wypowiedź Zbiga (Zbyszka) którą zacytuję z racji tego tematu.
Cały temat jest tu .

"Jest jeszcze jedna kwestia: z każdym 4 krotnym zwiększeniem mocy odległość przy której poziom pola jest taki sam rośnie tylko 2 razy. Po drugie każde dwukrotne zwiększenie odległości powoduje 4-krotne osłabienie natężenia pola.
Co to oznacza w praktyce?
Jeśli "normalny" nadajnik powiedzmy 100mW jest zupełnie "niewidzialny" (koniec zasięgu) po ok. 1km, to nadajnik 1W będzie tak samo "niewidzialny" dla innych po 3km, a gigantycznej "dopałki" 10W zwykły odbiornik w ogóle nie zauważy po 10km. I piszę tu o maksymalnym zasięgu, a nie o możliwości strącenia modelu, bo do tego potrzeba aby sygnał zakłócający był zbliżony do poziomu sygnału zakłócanego i pracował na tym samym kanale!, bo tłumienie sąsiedniego kanału w odbiorniku jest ponad 1000 razy!.

Czyli powiedzmy "zakłócany" model jest oddalony o 400m (to granica widoczności sporego modelu) od swojego nadajnika 100mW. Zagrożeniem w tym przypadku byłby nadajnik 4x mocniejszy (400mW) w odległości 1km, albo nadajnik 16x mocniejszy odległy o 2km, albo 60x mocniejszy odległy o 4 km ale PRACUJĄCY NA TYM SAMYM KANALE!

A jeśli są to sąsiednie kanały? jeśli przyjmiemy typowe tłumienie sąsiedniego kanału w odbiornikach 60dB, to jaka byłaby potrzebna moc "dopałki", żeby powiedzmy z 2 kilometrów strącić model lecący 400m od "swojego" nadajnika 100mW? byłoby potrzebne... 1,5 kilowata! :-) To chyba zamyka kwestię strącania modeli, szczególnie z 20 kilometrów...

My już potrafimy osiągnąć stabilny zasięg 2...3 km bez dopalacza, a zwiększenie mocy nawet 10x daje nam zasięg 6..9km i strefę "ryzyka" przy pracy na tym samym kanale najwyżej 2km. Lotniska modelarskie są zwykle dalej od siebie, a helikoptery nie latają po 400 metrów.

Większym zagrożeniem jest kolega na tym samym lotnisku, używający "dziwnej" aparatury i nieoryginalnego kwarca na sąsiednim kanale. Na przykład moja aparatura E-sky po włożeniu kwarca Jeti "siedziała" dokładnie pośrodku dwóch kanałów :-( ."

Nawiązuję do wypowiedzi Zbiga gdyż najbardziej mi się to pokrywa z testami. Jak do tej pory wszystko się zgadza. Zobaczymy czy coś się zmieni w kolejnym etapie.
Awatar użytkownika
szymon_wolebez
Posty: 1241
Rejestracja: środa 03 lut 2010, 18:33
Lokalizacja: WARSZAWA

Post autor: szymon_wolebez »

Do modułu dodałem wentylator oraz prosty układ termostatu. Radiator wychwytuje ciepło z otoczenia + ciepło od stopnia mocy. Wymaga dobrego chłodzenia na zakresie ponad 50% mocy.

Test zasięgu po ziemi przy konfiguracji mobilnej.

Antena teleskopowa umieszczona na wysokości 3m nad ziemią (balkon). Odbiornik corona 6ch z 1m antena na listewce. Jedno serwo i zasilanie z pakietu 4,8v.

Uzyskany zasięg po ziemi wynosi ok. 4km. Teren zróżnicowany drzewa, wzniesienia, budynki. (podobnie jak przy teście stacjonarnym).

Widać tu teraz wyraźnie różnicę wynikającą ze sprawności oraz wysokości umieszczenia anteny. Antena teleskopa z cewką wydłużającą bez przeciwwag. Umieszczenie na małej wysokości (1-3m nad ziemią). Tu jedynie można nadrobić wysokością anteny odbiorczej.

Jest to prawie 8 razy mniej jaka wynik stacjonarny.

Wiadomo , że lepiej jest postarać się o sprawniejszą antenę niż pchać moc w mało sprawny bacik.

Zauważyłem, że w tej konfiguracji natężenie pola strasznie się zamienia. Wystarczy rozplątać przewód zasilający a pole podskoczy o 30%. Widocznie stanowi to przeciwwagę dla anteny.

Dalsze relacje po sesji.
Awatar użytkownika
szymon_wolebez
Posty: 1241
Rejestracja: środa 03 lut 2010, 18:33
Lokalizacja: WARSZAWA

Post autor: szymon_wolebez »

Moduł jest w użytku i jak na razie nie mam potrzeby wykorzystywania więcej jak 10
% mocy. Porównując poziom RSSI dla dystansu 2,5km różnica jest nikła pomiędzy modułem zewnętrznym (fabrycznie z MC19 ) a LINKIEM RC ustawionym na ok<= 10% (czyli ok. 1W) jest to raptem 6-8% RSSI. Jest to jedynie spostrzegawczy przykład na zasadzie porównani. Poziom odbieranego sygnału nie jest stały i podobnie jak ze standardowego nadajnika potrafi spadać momentami do 30%.

Obecnie przez wysoką temperaturę nie mogę latać. Elektronika strasznie się grzeje. Nawet ostatnio zamontowany układ chłodzenia dość prędko uruchamia wentylator. Słonce grzeje zbyt mocno.

TESTOWY LINK RC jest użytkowany zgodnie z etyką modelarską. Nie nadużywam mocy wypromieniowanej. Gdy zbuduję sprawniejszą platformę będę zmuszony zmienić obszar lotów zwiększając dystans od pobliskiego lotniska RC.

O wszelkich planach poinformuję tu na forum oraz dam znać na lotnisku.
ODPOWIEDZ