technolog
Как я провёл лето. Часть 2 (видеоканал).

Выбор вариантов организации видеоканала не отличается разнообразием. Из цифровых систем ничего подходящего по показателям стоимости, дальности и доступности нет. Остаётся аналоговая передача на одном из диапазонов 900, 1200 или 2400 мгц. На форуме часто попадались темы с описанием проблем на 900 и 1200 мгц. Помехи на видео, наводки на аппаратуру управления и т.д. В результате я остановился на 2,4 ггц.

Была и ещё одна причина – возможность использования готовыми антеннами от Wi-Fi оборудования.
Есть правда ещё один диапазон – что-то около 400 МГц – «любительское телевидение». Но честно сказать, успехи «любителей телевидения» сильного впечатления не произвели.

По случаю были куплены в терре модули видеоприёмника и видеопередатчика фирмы airwave. На них летает около 30% зарубежных FPV лётчиков. К сожалению в продаже был только передатчик с минимальной выходной мощностью - 10 mW и заявленной дальностью 100 метров. Это нас не остановит – будем усиливать. Кстати сказать, реальная дальность на этой мощности превышала 100 метров.

Передатчик:

Приёмник:

Поиск интегрального усилителя на диапазон 2,4 ггц привёл к микросхеме RF2126 фирмы RFMD. По даташиту получалось всё красиво, неплохо документировано, типовые схемы включения с номиналами деталей и т.д. Достать эту микросхему оказалось не просто, да и цена мягко сказать отпугивающая.
Победив жабу, купил этот усилитель, а заодно ещё несколько других микросхем: AH212, PM2107, ECP203.

К сожалению, усилитель на RF2126 не заработал. В разводке платы и монтаже ошибок обнаружено не было. Менял в рекомендуемых диапазонах номиналы элементов, но результат был одинаков – ток потреблялся, тепло выделялось, а выходной сигнал был на уровне входного – усиления не было. Углубляться в причины неудачи желания не было, поэтому за 2 дня был собран второй видеопередатчик с усилителем на микросхеме maapss0093 (вот такое странное название) фирмы M/A-COM.

По документации микросхема должна выдавать около полуватта в диапазоне 2,2-2,6 ггц. Миниатюрный корпус с площадкой теплоотвода. Типовая схема включения из даташита содержала кроме резисторов, дросселей и конденсаторов микрополосковые линии. Характеристики линий (длина и ширина) были приведены для стеклотекстолита FR-4 толщиной 0,06 дюйма. При помощи программы APPcad от Agilent (бесплатной) эти линии были пересчитаны (волновое сопротивление и длина в долях длины волны) под текстолит толщиной 1,5 мм.

Максимальная входная мощность сигнала для maapss0093 составляет 10 mW, поэтому между выходом видемодуля и входом усилителя был включён аттенюатор из резисторов на 3-4 дб.

На плату под брюхо микросхемы была припаяна полоска медной фольги толщиной 0,1 (или 0,15 мм, не помню), выступающая далеко за корпус IC. Металлизированный пятачок на пузе микросхемы припаивался к этой полоске. Полоска и плата была просверлена сверлом 0,8 мм и в отверстие впаяна медная проволока такой же толщины. Назначение её – отвод тепла на другую сторону плату. Противоположная сторона платы была сплошная земля. В итоге тепло от усилителя рассеивалось по верхней стороне платы за счёт медной пластинки, а по противоположной за счёт медной проволоки. Этих мер оказалось достаточно для эффективного охлаждения усилителя. В результате эта конструкция стала основной для полётов по камере.

Приёмник видесигнала был собран на одноимённом модуле. Кроме самого модуля на плате был стабилизатор питания, микроконтроллер AVR 2313, преобразователь уровня MAX232. Для чего нажжен МК и преобразователь уровня? – для использования в качестве модема при передаче данных по каналу звука.

В модулях есть два канала звука – левый и правый. Один использовался по прямому назначению, а второй – для передачи цифровых данных при помощи BPSK модема. Где-то на немецком сайте есть схема и две прошивки для МК.

Приёмник был помещён в металлическую коробку. Дополнительно был сделан вывод питания от стабилизатора +5 вольт, на случай подключения МШУ.

Реально не хватает в этом приёмнике вывода RSSI. Нет, его ОЧЕНЬ НЕ ХВАТАЕТ. В предыдущей модели он есть, в новой модели приёмника он вроде, тоже есть, а тут нет.
Про приёмник больше сказать нечего – приёмник как приёмник.

Антенны.
На передатчике была штыревая антенна. Точнее было попробовано несколько антенн. Разница между ними фиксировалась по току потребления, нагреву усилителя и самодельному показометру уровня сигнала.

На приёмной стороне была опробована штыревая антенна с Ку около 3-4 Дб и панель с заявленным усилением 14 Дб.

Штырь (вероятно коллинеар) принимал нормально, но диаграмма направленности его была бубликом, причём ось антенны проходила через дырку этого бублика. Полёт на высоте больше чем удаление по горизонтали сопровождались срывами картинки.

Так же эта антенна «принимала» сигнал от аппаратуры управления при разнесении их менее чем на 5 метров.

Панельная антенна понравилась большей стабильностью. Угол диаграммы направленности достаточно широкий для полётов с помощником – ориентатором. На приём видео не оказывала влияние аппаратура управления, даже если ткнуть прямо к антенне.

Что ещё было сделано, но пока не опробовано в полевых условиях.

Был приобретён материал Rogers 4003c толщиной 0,8 мм. Это ВЧ ламинат для печатных плат. Имеет низкие потери на высокой частоте, нормированную диэлектрическую проницаемость. От неё зависит волновое сопротивление полосковых линий. Впечатления от работ с ним положительные. Менее прочен чем стеклотекстолит, легко режется и сверлится.

Между делом была освоен метод металлизации переходных отверстий при помощи токопроводящего лака на основе графита. Переходными отверстия в на СВЧ платах прошиваются земляные полигоны с землёй на противоположной стороне. Соединение проволоками с последующей пайкой очень утомительно.

Поскольку металлизировать надо только «заземляющие» отверстия, то эта процедура проводилась после травления рисунка платы. Просверленные отверстия были слегка раззенкованы (точнее сказать развальцованы) сверлом большего диаметра. Каждое отверстие смазывалось токопроводящим графитовым лаком. После его высыхания прочищалось зубочисткой вращательными движениями. Лишний графит с поверхности платы удалялся мелкой шкуркой под струёй воды.

Так получилось, что у меня оказалось два баллончика с графитовым лаком. Один «Graphite» от Cramolin, второй «Graphit» от Kontakt Chemie. В принципе они оба хорошо проводят ток, особенно после полировки, но отличаются растворителем и связующим. Первый почти без запаха и сохнет очень быстро, второй сохнет дольше, но сильно пахнет.

Затем к заготовке платы припаивались токоподводы, будущая плата помещалась на 20-30 секунд в раствор соляной или азотной кислоты для удаления окислов и вешалась в раствор электролита меднения.

Основной рисунок защищался перманентным маркером. В течении 1,5-2 часов происходило нарастание меди на стенки отверстий и земляные полигоны. Толщина слоя на поверхности составляла около 100 мкм. Здесь есть очень важный положительный момент толстая медь хорошо отводит тепло, отверстия будучи заполненными припоем тоже хорошо проводят тепло. Земляная сторона платы без деталей остаётся плоской и может быть прикручена прямо на радиатор.

Забыл добавить. Платы теперь травлю в растворе персульфата аммония с добавкой серной кислоты. Кроме эстетического улучшения, исключается адсорбция соединений железа в диэлектрик платы.

В результате был собран усилитель видеосигнала на микросхеме (микросборке) ALM32220 от Avago. Что это? Это высоколинейный усилитель мощностью 2W. Согласован по входу и выходу на 50 ом. Корус 10*7 мм, без ножек, с контактными площадками. Питание 5 вольт. Из внешних компонентов требуются только конденсаторы по питанию. Одно из достоинств цена – что-то около 300 рулей.

Эксперимент на макетке показал, что 10 мВт от видеомодуля не хватает для раскачки усилителя на полную мощность. Максимально удалось получить что-то около 0,5 Вт.
Тогда для промежуточного усиления был использован MGA-82563 от Agilent. Это широкополосный (0,1-6 ггц) предварительный усилитель. Номиналы внешних элементов были рассчитаны всё в той же APPcad.
С помощью промежуточного усиления удалось получить номинальную мощность от ALM32220. Эквивалент антенны ощутимо грелся. При помощи потенциометра на ноге Vcontrol выходную мощность можно изменять в широких пределах.

Ещё был собран малошумящий (антенный) усилитель на микросхеме max2644 и фильтре на ПАВ. Трудно сказать будет ли от него польза или нет, посмотрим.

Последние две штуки в реальных условиях опробованы не были.

Как я провёл лето. Часть 1.

Примерно год назад – прошлой осенью я решил попробовать свои силы в полетах по камере. Однако не так прямо сразу примотать камеру с передатчиком на одном транзисторе скотчем к какому-нибудь дрыгофлаю, а основательно, поэтапно, смакуя и получая удовольствие от каждого шага. Поскольку идти по проторенной дороге было не интересно, решено было сделать всю систему максимально самодельной (тавтология получилась).

Вся работа была разделена на несколько частей:
-система управления
-видео-линк
-набортное барахло (телеметрия, GPS и т.д.)
-собственно носитель для всего этого.

Начнём в хронологическом порядке - аппаратура управления. Поскольку основной мой передатчик Спектрум как выяснилось, он не дружит с видеопередатчиками 2,4 ггц, частота системы управления была выбрана 433 мгц.
Многие сейчас скажут «ФИ!» мол диапазон загажен или даже больше - засран и всё в таком духе, но на практике не всё так плохо. Можно уйти от частоты 433,92 Мгц где работают почти все брелоки автосигнализаций, LPD радиостанции и т.д. и будет всё нормально. В общем, решено – 433 мгц, а если конкретней - модули радиокрафтс RC1240, с которыми я работал ранее. С одной стороны это простота использования, хорошая чувствительность, интерфейс uart, доставаемость. С другой – высокая цена, не высокая скорость передачи и некоторые другие заморочки. (ну почему разработчики не встроили супевайзер питания радиочипа в сам модуль?).

Выходная мощность радиосигнала этого модуля чуть менее 10 мвт. Что нам это даёт? а даёт нам это примерно 700 метров устойчивого приёма по земле. Для поставленных задач этого мало. К счастью фирма митсубиси выпускает замечательные твёрдотельные усилительные модули. Был выбран самый маломощный на этот диапазон – RA07H4047M. 7 ватный, питание 12 вольт. Как оказалось мощности RC1240 вполне хватает для раскачки усилителя до штатной мощности. При 5вт выходной мощности дальность по земле составила около 6 километров (замете в непрямой видимости – через леса). Но не подумайте, я не злобный радиогубитель и такой мощностью эфир не засоряю.

Собственно получилось два ВЧ модуля – маломощный – без усилителя и мощный –с усилителем, требует отдельного питания. С ВЧ частью более-менее ясно.

Валялся у меня без дела пульт управления Hitech flash 4. Электроника была аккуратно извлечена и вставлена новая. Поизучал немного тему самодельного передатчика на форуме и плюнул, пошёл своим путём. Подобрал дисплей по размеру окошка экрана в корпусе передатчика, кнопки остались на своих местах. Управляющий микроконтроллер – AVR mega 16. Сигналы с потенциометров подаются на входы встроенного ацп, кнопки триммеров и управляющие – заведены как сканирующая клавиатура на отдельный порт. МК цифрует аналоговые сигналы с ручек, формирует пакет для радиомодуля и шлёт его в свой UART.

Далее стоит микросхемка – преобразователь уровня TTL-RS232. Зачем? Затем, что бы можно было вынести радиопередающую часть, например повыше, на мачту. Функциональность в пульт добавлялась по мере необходимости: нужна регулировка расходов – написал, нужны реверсы – на. Нет, правда, экспоненты.

Теперь приёмник.

Точнее 2 приёмника. Первый просто радиомодуль и МК (mega8). Модуль принимает, микроконтроллер на основе принятых данных формирует сигнал для сервомашинок.

Второй приёмник был собран в экспериментальных целях. Кроме МК и радиомодуля там был установлен SAW фильтр и малошумящий усилитель (maxim). Давало это какие-то преимущества на практике трудно сказать. Вроде приёмник с фильтром и усилителем работал на чуть большем расстоянии.
Из-за тормознутости радиомодулей на каждый канал был выделен один байт. Пакет состоял из пяти байтов (символов). Первый всегда одинаковый – сигнализировал микроконтроллеру в приёмнике о начале пакета. 4 символа (байта) – положение ручек соответствующих каналов.

К этому всему радиомодуль прикручивал кучку своей информации: преамбулу, символ начала кадра (несколько байтов), адрес, CRC. Заявленная скорость 4800 кб/с это скорость с учётом всей этой шелухи. Конечно, можно было поизвращаться: уменьшить длину преамбулы, отключить адресацию, в конце концов, проверку (CRC) это бы дало некоторое увеличение скорости передачи, но на практике выяснилось, что частоты обновления данных в 30 ГЦ достаточно для управления не только большим инертным самолётом, но вертлявым зумом. Именно на супер-зуме система управления и была опробована.

Так же было добавлено некое подобие файл-сейва на канал газа. При пропадании сигнала передатчика более чем на 1 секунду, двигатель отключался. Если сигнал появлялся, то всё продолжало работать.
С пульта можно изменить некоторые параметры радиомодуля, введя его в режим настройки. Например мощность выходного сигнала, включить несущую частоту (полезно для проверки и настройки антенны).

В целом система управления удалась. Конечно речь не идёт о высокоточном спортивном пилотаже, но для полётов по камере самое то.
Если бы сейчас пришлось строить всё заново, я выбрал бы более быстрые модули, возможно из диапазона 868 Мгц.

Продолжение следует…

Плата пульта управления:

Так реализовано меню реверсов:

Раздел меню “Монитор” - показывает что собственно передаётся:

Пульт управления с маломощным радиомодулем:

Мощный радиомодуль. Экспериментальный вариант - без крпуса:

Приёмник:

Второй приёмник:

This site will not work without javascript!
This site will not work if cookies are completely disabled.
Site is offline
  • 26.25ms - Total
    • 0.07ms - http_prepare
    • 0.02ms - cookies_read
    • 0.02ms - tz_offset_read
    • 23.91ms - server_chain_exec
      • 0.04ms - session_load
      • 0.01ms - session_new
      • 0.05ms - csrf_token_set
      • 0.04ms - fill_session_from_AuthSession
      • 0.09ms - fetch_guest_user_info
      • 0.07ms - fill_user_info_locale
      • 0.01ms - layout_common_set
      • 0.21ms - show_announces
      • 20.55ms - server_method_exec
        • 0.15ms - offline_mode_check
        • 2.84ms - fetch_user_by_hid
          • 1.07ms - fetch_can_see_deleted_users
          • 1.72ms - fetch_user_by_hid
        • 0.24ms - bot_member_pages_forbid_access
        • 0.05ms - fetch_current_tag
        • 7.30ms - subcall_entry_list
          • 0.25ms - fetch_and_fill_permissions
          • 0.01ms - define_visible_statuses
          • 1.57ms - get_entry_ids
          • 2.32ms - fetch_and_sort_entries
          • 1.11ms - fetch_and_fill_bookmarks
          • 0.31ms - fetch_infractions
          • 0.02ms - collect_users
          • 1.06ms - check_ignores
          • 0.33ms - blog_entries_sanitize_and_fill
        • 3.39ms - fetch_tags
        • 1.11ms - fetch_categories
        • 1.90ms - fill_pagination
        • 0.04ms - fill_head
        • 0.02ms - fill_breadcrumbs
        • 3.31ms - fill_prev_next
      • 0.01ms - fill_runtime_locale
      • 0.19ms - inject_acp_access_state
      • 0.05ms - fill_runtime_user_info
      • 0.21ms - inject_dialog_permissions
      • 0.01ms - token_live_inject
      • 0.17ms - fetch_can_see_deleted_users
      • 1.31ms - users_join
      • 0.01ms - add_users_to_page_data
      • 0.01ms - session_ttl_increase
      • 0.09ms - assets_info_inject
      • 0.01ms - footer_common_inject
      • 0.01ms - navbar_common_inject
      • 0.01ms - recaptcha_pubkey_inject
      • 0.15ms - session_save
      • 0.01ms - session_delete
      • 0.01ms - last_active_update
      • 0.12ms - token_live_save
      • 0.14ms - response_to_plain_object
    • 0.01ms - not_modified_check
    • 0.02ms - http_loading_stub
    • 1.91ms - http_render
    • 0.03ms - inject_security_headers
    • 0.00ms - puncher_end