home

Aparatura zdalnego sterowania na 433 MHz

Jakub Witkowski
(moj email)

Właściwie - po co?
W powszechnej opinii modelarzy własnoręczne wykonanie od podstaw aparatury RC mija się z celem. W znacznym stopniu się z tym zgadzam, zwłaszcza jeśli mamy na myśli aparaturę, która miałaby działać na jednym ze standardowych pasm modelarskich, w bezpośredniej bliskości innych nadajników/odbiorników, jak to najczęściej bywa np. na modelarskim lotnisku. Ostre wymagania jakim powinna sprostać taka aparatura są trudne do spełnienia przez konstruktora - amatora.

Celem tego artykułu jest opisanie aparatury wykonanej głownie dla własnej przyjemności, przy uzyciu technologii dostępnej dla średnio zaawansowanego elektronika, nie mającego dostępu do specjalistycznego sprzętu pomiarowego RF. Wykorzystane pasmo i niewielka moc czynią tę aparaturę legalną w świetle prawa oraz bezpieczną dla innych odbiorników RC działajacych w pobliżu. Aparatura taka może się nadać do niedrogich modeli pływających, jeżdżących lub nawet (uwzględniając pewne ryzyko) lekkich modeli latających. Używam jej od kilku miesięcy do latającego 1-metrowego modelu z depronu, który puszczam na przygodnych polach i łąkach - z całkowitym sukcesem.

Jak to zrobiłem
Część radiową, odbiorczą i nadawczą wykonano na bazie gotowych, dostępnych i tanich modułów na częstotliwość 433MHz z filtrami SAW, firmy STE (dostępne np. w firmie Gamma, www.gamma.pl). Przeznaczone są one do celów telemetrii, zdalnego sterowania bram, alarmów itp. Mimo małej mocy (15mW), zastosowanie sprawnej anteny nadawczej i spora czułość odbiornika BR27 z przemianą (1uV) umożliwiają prawidłową transmisję na odległość około 300m. Transmisja jest cyfrowa, po obu stronach toru wykorzystano popularne i tanie procesory AT89C2051. Kodowanie z podwójną sumą kontrolną eliminuje możliwość odebrania wadliwych ramek, co całkowicie usuwa znane z aparatur analogowych "trzepanie" serw w obecności zakłóceń. Sporo kłopotu sprawiła mi część mechaniczna - manipulatory. W końcu wykorzystałem wnętrzności dwóch tanich joysticków. Możliwe jest również samodzielne wykonanie kołyski osadzonej na osiach zwykłych potencjometrów - powinny być one wysokiej jakości.

Podstawowe parametry
ilość kanałów: 4 lub 7
częstotliwość: 433MHz
zasięg (poza miastem): ok. 200 - 300m
zasięg (miasto): do ok. 100m
modulacja: AM
transmisja: cyfrowa
moc nadajnika: 15mW
pobór prądu nadajnika: 35mA
pobór prądu odbiornika: 20mA
dodatkowe funkcje: dual rate, trymowanie, pamięc modelu
w planach: miksery, LCD, pamięc kilku modeli

Całkowity koszt prototypu wyniósł około 300 zł, z czego większość ceny stanowiły joysticki (2x50zł), moduły RF (w sumie ok. 70zł), obudowa (30zł) oraz reszta części elektronicznych, płytek, przełączników itp. (ok. 100zł). Oczywiście dochodzi jeszcze aku nadajnika. No i oczywiście, nie licząc czasu pracy.

Tutaj jest schemat nadajnika oraz opis,
a tutaj schemat odbiornika oraz opis.
Do ściągnięcia również programy na AT89c2051

Użytkowanie
Latam tą aparaturą od stycznia, średnio 1-2h tygodniowo. Zasięg i ogólnie działanie były dla mnie przyjemnym zaskoczeniem. Odległości na których latam wynoszą zwykle do 200-300m, jako że mój model jest zbyt mały aby nim latać dalej. Przypadki zaniku zasięgu należą do rzadkości. Ostrzegam jednak przed lataniem bezpośrednio przed lub po burzy - wpływ zakłóceń ja również jonizacji atmosfery daje się odczuć. W tych warunkach rozbiłem model :( Trymowanie nie sprawia trudności. Druciane ramiona antenki łatwo się gną, ale równie łatwo prostują, a jej nikłe wymiary ułatwiają operowanie.

Za i przeciw
Decydując się na budowę, należy zdawać sobie sprawę z wielu niedoskonałośći takiego oryginalnego, niestandardowego rozwiązania. Oczywiście nie można zastosować typowych odbiorników RC. Pasmo 433MHz jest wykorzystywane przez alarmy samochodowe, co może być przyczyną potencjalnych zaników transmisji (zaobserwowane tylko w mieście, i to bardzo sporadycznie). Nie można użwyać więcej niż jednej takiej aparatury na raz (odbiornik o niskiej selektywności odbiera całe pasmo). Nie jest też możliwe proste zwiększenie zasięgu - moduły o wyzszej mocy są drogie, nielegalne, podobnie jak samodzielne dodane 'dopały'. Żywotność mechaniki może być niższa niż w rozwiązaniu fabrycznym. Są też i zalety: niska cena całkowita jak na urządzenie o takiej liczbie kanałów, możliwość dowolnej modyfikacji oprogramowania, no i przede wszystkim frajda z wykonania.

Opisane urządzenie proszę traktować jako prototyp. Z pewnością wiele można jeszcze udoskonalić. Pytania, wątpliwości, problemy, niejasności - proszę kierować na mój email. W miarę możliwości służę radą i pomocą.

MODUŁY BT27 I BR27 (STE) i ich zamienniki
Czytelnicy strony zgłaszają mi problemy z nabyciem tych modułów. Niestety jedynym znanym mi źródłem zaopatrzenia jest firma gamma (www.gamma.pl) gdzie kupowałem je w roku 2003. Nie wiem, czy jeszcze można je tam dostać ani jaka jest obecnie ich cena, ani też czy realizują zlecenia wysyłkowo. Najprościej - zadzwonić do nich.
Przypuszczam że mozna zastosować moduły innych producentów. Jesli zasięg nie jest zbyt istotny, to w zakresie do kilkudziesięciu metrów dobrze mogą się spisać nawet najtańsze moduły stosowane w różnych rodzajach pilotów.
Jeśli jednak zależy nam na przyzwoitym zasięgu, to nalezy brać pod uwagę moduły stabilizowane przynajmniej fitrem SAW lub kwarcem. Ponadto:
Nadajnik - powinien być dostosowany do podłączenia obciążenia zewnętrznego (anteny) o impedancji kilkadziesiąt ohm. Gwarantowana prędkość transmisji powinna wynosić przynajmniej 2400b/s (ale lepiej 4800).
Odbiornik - moduł odbiorczy powinien mieć przemianę i jak najlepszą czułość (1-3 mikrowolta).
Modulacja - uważa się że modulacja FM jest bardziej odporna na zakłócenia niż AM.

Na stronie http://www.cyfronika.com.pl/hybrydy.htm jest kilka ciekawych modułów, które, na pierwszy rzut oka, mogą się nadawać.
Układy telecontrolli są też tu: http://www.sensu.pl/?go=products&cat_id=55&producer=10
Proponowałbym przetestować np. parę: RT11-433MHz oraz RRS3-433Mhz lub RRQ3-433MHz

Jeśli ktoś zrealizuje ten układ na modułach innych firmy niż STE, proszę o kontakt! Informację o tym umieszczę w tym miejscu.

Jeśli sam chcesz zrobić taką aparaturę, to:
- Przede wszystkim przeczytaj uważnie opisy. Wolałbym uniknąć odpowiadania po raz kolejny na pytania o rzeczy, które już raz (ze sporym nakładem czasu) zostały opisane na tej stronie. Chętnie natomiast pomogę i odpowiem na pytania szczegółowe, o ile jakaś kwestia wymaga doprecyzowania.
- Jeśli opisy są dla ciebie całkiem lub prawie całkiem jasne, możesz zabierać się za budowę.
- Natomiast jeśli większość tekstu to dla ciebie czarna magia, lepiej poświęć swój czas czemuś innemu... Prawda jest taka, że aby uruchomić ten nie najprostszy, i bądź co bądź prototypowy układ, nie wystarczy tylko umiejętność lutowania. Trzeba mieć jakąś podstawową wiedzę o układach.

Nie robię aparatur na zamówienie!!!

Aparaturę można podziwiać na poniższych zdjęciach.
Nadajnik wyszedł spory. To dlatego, że nie miałem mniejszego pudełka. Jak widać niżej, wewnątrz jest luźno. Brakuje jeszcze eleganckich końcówek na manipulatorach. Orginalny sposób trymowania (zob. opis elektroniki) pozwolił na zmniejszenie ilości przełączników
Wnętrze aparatury. W drążkach trzeba było zmienić sprężynki powrotne na dużo słabsze, a w kanale od gazu - usunąć. Z dostępnych 8 kanałów na razie wykorzystuję tylko 4, reszta jest nie podpięta. Jednakowoż, mam zakusy na klapolotki i zapewne spowoduje to niedługo dodanie nowego suwaka.
Antenka. Jest to pełnowymiarowy dipol półfalowy na pasmo 433MHz, czyli antena o stosunkowo dużej skuteczności. Pierścień ferrytowy (ta czarna rurka) pełni rolę głównie mechaniczną, choć teoretycznie jest to symetryzator.
Odbiornik z BEC i CUT_OFF, wykonany na płytce uniwersalnej dwustronnej. O wiele odporniejsza mechanicznie niż płytki jednostronne (metalizowane otwory), choć cięższa. Na razie bez obudowy.
Tak wygląda odbiornik wsadzony do modelu, opatulony gąbką komputerową. Przeżył już niejedną kraksę. Obok w tym fioletowym regulator, też własnej roboty.