مفاهیم مهم در خصوص رادیو کنترل ها

رادیو کنترل وسیله ای برای کنترل ربات و یا هر وسیله ای دیگر است که ارتباط بصورت بی سیم و از طریق امواج رادیویی صورت می گیرد . رادیو کنترل ها مدل های مختلف و کاربردهای گوناگونی دارند.

فرکانس کاری رادیو کنترل:

رادیو کنترل های موجود امواج جهت کنترل ربات را با یک فرکانس مشخصی ارسال میکند که آن را فرکانس کاری رادیو می نامند . شماره ی کانال اشاره به فرکانس کاری رادیو دارد . اگر فقط یک فرکانس کاری وجود داشت در هر منطقه فقط یک نفر قادر به استفاده از آن میشد . ولی بدلیلی وجود شماره کانالهای متفاوت افراد زیادی در یک مکان میتوانند از آن شماره کانالها بهره ببرند.

فرکانس 2.4 گیگا هرتز:

یکی از جدیدترین دستاوردها در امر مدلهای RC استفاده از تکنولوژی طیف گسترده 2.4 گیگاهرتزی است . در این سیستم میتوان به سادگی فرستنده را به گیرنده مرتبط کرد . به هر گیرنده حین ساخت یک کد منحصر به فرد اتلاق می شود . وقتی ارتباط بین فرستنده و گیرنده برقرار شد گیرنده فقط به همان فرستنده پاسخ می دهد . این سیستمها دارای قابلیت تغییر فرکانس ارتباطی می باشند و میتوان آنها را طوری تنظیم نمود که بیش از چند میلی ثانیه در یک فرکانس نمانند و بنابراین تا حدودی مشکلات بوجود آمدن تداخل و هک شدن سیستم حل می شود. و نیاز نیست منتظر بمانید تا کانالتان آزاد شود سپس رباتتان را به پرواز دربیاورید .

معروفترین و تقریبا ارزان قیمت ترین ماژول وایرلسی که در فرکانس 2.4 گیگا هرتز کار میکند ماژول NRF24L01 و ورژن جدید آن یعنی +NRF24L01 که سنگ تمام گذاشت ساخت Nordic Semiconductor می باشند. یکی از ویژگیهای بارز این ماژولها قابليت تنظيم كانال ارتباطي از 2400 مگاهرتز تا 2525 مگاهرتز(125 كانال قابل انتخاب) است. این ماژولها برای ساخت یک رادیو کنترل نیمه حرفه ای مناسب هستند و رادیو کنترل مورد نظر با این ماژول ساخته خواهد شد.

تداخل:

چنانچه 2 یا چند فرستنده بر روی یک فرکانس مشخص اقدام به انتشار موج کنند ، امواج آنها با هم دیگرتداخل خواهند داشت مگر آنکه :

  1. قدرت انتشار امواج آنها در محل گیرنده یکسان نباشد.
  2. فرستنده ها از مدولاسیون های متفاوت استفاده نمایند . بطور مثال یکی امواج را با مدولاسیون ( AM ) و دیگری با مدلاسیون ( FM ) پخش نماید.
  3. هر فرستنده ، امواج خروجی را بگونه ای کد گذاری کند که فقط گیرنده خاصی قادر به شناخت و دکدینگ آن باشد.

کدینگ:

به کلیه ی تکنیک هائی که در آنها سیگنال اطلاعات و سیگنال خروجی کد گذاری و منتشر میشوند گفته می شود. در حال حاضی چندین میلیون موبایل در یک محدوده فرکانسی کار میکنند بدون اینکه تداخلی ایجاد شود که این حاصل کدینگ اطلاعات است. موضوع کدینگ و روش های مختلف آن در مودم ها – وایرلس لن ها – و… نیز استفاده میشود .این کد گذاری ها تنها به روش های ارسال محدود نمیشود و خود اطلاعات اولیه را نیز در بر میگیرد به این معنا که اطلاعاتی را که قرار است ارسال شود ابتدا با استفاده از الگوریتم های خاصی بهم میریزند و سپس این اطلاعات بهم ریخته بر روی موجی که خود با روش خاصی منتشر میشود قرار میگیرد ، در واقع دو یا چند بار کد گذاری میشود .

در حالت استفاده ی عادی برای کنترل یک کوادروتور به حداقل چهار کانال نیاز داریم. اینچهار کانال مورد نیاز از طریق دو عدد جوی استیک فراهم می شوند . هر جوی استیک دو محور X ( حرکت اهرم آن در جهت چپ و راست ) و Y ( حرکت اهرم آن در جهت بالا و پایین ) دارد . هر محور جوی استیک یک کانال PWM است . پس هر جوی استیک دو کانال PWM ارائه می دهد .

چهار کانال اصلی عبارتند از:

throttle : برای تغییر ارتفاع کوادروتور

rudder : برای چرخش کوادروتور در جهت یا خلاف جهت عقربه های ساعت

aileron : برای حرکت کوادروتور به چپ و راست

elevator : برای حرکت کوادروترو به جلو یا عقب

رادیو کنترل ها دارای مدهای مختلفی برای محل قرارگیری کانال های آنها هستند.به این معنی که محل قرار گیری 4 کانال اصلی برای کنترل ربات که در بالا اشاره شد در سمت چپ یا راست در یکی از کانالهای جوی استیک تعبیه شده است که البته این مورد قابل تنظیم است. مد 1 متداولترین مد است.

گیرنده (رسیور) رادیو کنترل:

هر رادیو کنترل دو بخش دارد : فرستنده ، که در اختیار ما قرار دارد و از طریق آن دستورات جهت کنترل وسیله را ارسال می کنیم و گیرنده یا رسیور ، که روی وسیله ای که قصد کنترلش را داریم سوار شده و دستوراتی که از طرف فرستنده بصورت بی سیم ارسال شده اند را دریافت می کند و آنها را در اختیار کنترلر جهت پردازش قرار میدهد تا فرامین مورد نیاز را به موتورها ارسال کند . پس میتوان حدس زد که هر چه رسیور دارای سایزی کوچکتر و وزنی سبکتر باشد بهتر است .

پس هر دستوری که از طریق فرستنده ارسال کنیم در رسیور آن را میتوان بعنوان خروجی دریافت کرد .

اندازه رسیور بسیار کوچک و سبک است ، در رادیو کنترل ها بحث کانال بسیار مهم است هر کانال یک خروجی PWM است که مشخصات موج با توجه به نوع ربات مثلا ( مولتی روتور ، ماشین ، قایق و … ) ممکن است متغیر باشد . وقتی می گویند یک رادیو کنترل ۴ کاناله است به معنی است که خروجی این رادیوکنترل دارای ۴ عدد PWM است که توسط ما کنترل می شود . کانال های PWM دارای یک فرکانس ثابت ( مثلا ۵۰ هرتز ) و پهنای پالس متغیر هستند ، به عنوان مثال اگر ما یک فرستنده رادیوکنترل داشته باشیم که روی آن یک ولوم وجود داشته باشد در مقابل این ولوم در گیرنده ( رسیور ) یک سیم خروجی داریم ، وقتی ما این ولوم را کم و زیاد می کنیم در خروجی گیرنده ، ولتاژ کم و زیاد می شود و اگر یک ال ای دی را به آن وصل کنیم ، با چرخش ولوم نور ال ای دی تغییر می کند. به این میگن یک کانال . این ولتاژی که ازش حرف زدیم از یک خروجی PWM تولید می شود که دارای فرکانس و دامنه معینی است و ابتدای صفر و انتهای یک آن تنظیم شده است .

حداقل تعداد کانال برای هدایت یک کوادکوپتر ، ۴ کانال می باشد . پس اگر بخواهید رادیوکنترلی درست و یا تهیه کنید باید حداقل ۴ کانال داشته باشد ( البته برای کار با بعضی از فلایت کنترل ها مانند فلایت کنترل KK حداقل نیاز به ۵ کانال دارید!!!) ، اگر بخواهید امکانات جانبی مانند نصب دوربین و گیمبال و سایر اهرم ها را به ربات اضافه کنید ، به تعداد کانال بیشتری نیاز دارید .

پارامتر های مهم در انتخاب رادیوکنترل :

برد رادیوکنترل : یکی از ملاک هایی که قبل از خرید رادیو کنترل باید به آن دقت کنیم برد رادیو کنترل است ، برد رادیو کنترل های تجاری معمولاً بین ۲۰۰ متر تا ۲۰۰۰ متر است ، معمولاً فرکانس کاری اکثر رادیو کنترل های موجود ۲٫۴ گیگاهرتز است که همین باعث میشود برد مشابهی و دور و برد ۱۰۰۰ متر داشته باشند.

تعداد کانال : همان طور که پیش تر بحث کردیم تعداد کانال لازم برای هدایت کامل یک مولتی روتور چهار کانال می باشد ، اما اگر می خواهید امکانات دیگری به ربات اضافه کنید ( مانند دوربین یا حمل بار و… ) باید رادیو کنترلی با تعداد کانال متناسب با فعالیت ربات تهیه کنیم ، هرچه تعداد کانال بیشتر باشد قیمت هم بیشتر میشود.

امنیت اطلاعات : اگر برای مسابقات رباتیک خودتان را آماده می کنید باید یک رادیو کنترل ضد گلوله تهیه کنید ، معمولاً رقبا برای اینکه خودشان به مرحله نهایی برسند سعی می کنند از راه های مختلفی مانند نویز انداختن ، کنترل ربات و … مانع پیشرفت رقیب خود شوند ، اگر رادیو کنترل معمولی و بی کیفیت تهیه کنید به راحتی با ایجاد نویز فرکانسی می توانند در کارکرد رادیو کنترل شما اختلال ایجاد کنند و یا می توانند کنترل ربات شما را در دست بگیرند ،(البته در مسابقات قوانین وجود دارد که مانع این کار میشود ولی ما باید همه چیز را در نظر بگیریم).