Opis nadajnika RC 433MHz
Rys.1 - Schemat nadajnika
Opis nadajnika RC 433MHz
Rys.1 - Schemat nadajnika
Rys.2 - Nadajnik, rozmieszczenie elementów.
Zasada działania
Potencjometry manipulatorów (RP1-RP7) są zasilone z napięcia ustalonego przez dzielnik R9,R18.
Napięcia ze ślizgaczy potencjometrów kierowane są poprzez filtry R1..7 C1..7 do wejść
multipleksera analogowego 4051. Adres wybranego wejścia jest podawany przez procesor na piny
A,B,C.
Tranzystory T1,T2 tworzą stabilizowane temperaturowo źródło prądowe, które ładuje kondensator
C14. Ładowanie rozpoczyna się w momencie gdy procesor wyłączy T3, podając stan niski na P3.2.
Od tego momentu napięcie na kondensatorze narasta liniowo, aż do momentu gdy jego wartość
przekroczy napięcie z potencjometru mierzonego kanału. Porównywanie odbywa się we
wbudowanym w mikrokontroler komparatorze, którego wejście (+) podłączone jest do
kondensatora, a (-) do wyjścia X multipleksera 4051. Zmierzony czas narastania napięcia jest
proporcjonalny do wartości danego kanału. Po zakończeniu pomiaru procesor adresuje kolejne
wejście multipleksera i cykl się powtarza.
Wyjście szeregowe procesora jest podłączone bezpośrednio do wejścia kluczującego 2 nadajnika
BT27. Wysyłane są paczki danych zawierające dane kanałów i 2 bajty kontrolne (CRC). Transmisja
odbywa się z prędkością ok.1800b/s, co jest wartością w miarę bezpieczną dla tego nadajnika (przy
2400b/s zaczynają się problemy z moimi egzeplarzami, bez modyfikacji opisanych niżej).
Parametry związane z trymowaniem modelu są zapamiętywane w nieulotnej pamięci EEPROM
PCF8582 (uwaga: zastosowałem starą wersję ukłądu, nowsze wersje nie wymagają podobno
zewnętrznych elementów R17 i C18, ale ich nie testowałem). Do stabilizowania napięcia
zasilajacego użyto układ LM2940. Jeśli nie występuje ryzyko spadku napięcia poniżej 7V, można
zastosować LM7805.
W obecnej wersji softu nadajnik ma trzy tryby pracy:
- normalny
- dual rate (wychylenia zmniejszone 2-krotnie)
- trim (tryb trymowania)
Tryb pracy wybiera się odpowiednimi przełącznikami na panelu. Trymowanie zrealizowano w ten
sposób, że po włączeniu w stan "trim" sygnał nadawany nie zawiera aktualnych wychyleń, tylko
pozycję "zerową" drążków (za wyjątkiem kanału gazu - patrz niżej). Wychylenie dowolnego drążka
o ponad 1/3 od neutrum interpretowane jest jako bardzo powolna, przyrostowa zmiana punktu
zerowego w zadanym kierunku. Po uzyskaniu zadowalających wychyleń na wszystkich kanałach,
można powrócić do stanu normalnej pracy oraz/lub zapamiętać aktualne ustawienia trymowań w
pamięci nieulotnej EEPROM (przyciskiem SAVE). Trymowanie nie obejmuje (w obecnej wersji
softu) kanału gazu, który jest sztywno przypisany do wejścia nr 1. Ale dzięki temu jest możliwe
trymowanie pozostałych kanałów również w locie.
Ponadto, układ może pracować w trybie 4 lub 7 kanałów. Tryb wybierany jest switchem '7/4CH'
(rozwarty = 4 kanały) W wersji 4-kanałowej ramki są krótsze i częstsze, co zwiększa płynność
działania i pewność transmisji. Oczywiście odbiornik też musi być przestawiony we właściwy tryb.
Montaż i uruchomienie układu
Antena jest połączona z nadajnikiem odcinkiem koncentryka (50 Ohm). Wykonana jest w postaci
dipola półfalowego zasilanego w środku, o dwu ramionach rozwartych od kątem około 120 stopni.
Ramiona wykonano ze srebrzonki 1,2mm, może też być zwykła miedź. Jedno ramię łączymy do
żyły środkowej przewodu, a drugie do oplotu. Długość każdego ramienia (pomiędzy punktem
rozejścia żyły i oplotu a końcem ramienia) wynosi w granicach 140-170mm (dobierane w czasie
strojenia). Na koncentryk nałożono rurkę ferrytową (przeciwzakłóceniową, z kabla joysticka),
teoretycznie działa ona jak symetryzator. Podobna rurka jest nałożona na koncentryk w odległości
ćwierć fali dalej. Niemniej jednak należy traktować ich działanie jako dość wątpliwe, gdyż są to
ferryty o nieznanych parametrach w.cz. Antena pozbawiona symetryzatorów działa również dobrze.
Ferryt, ramiona i kabel w układzie testowym umocowano na żywicę do płytki izolacyjnej o
wymiarach około 40x40mm. Ponadto zastosowano dobrej jakości złącze BNC do łatwego
odłączania anteny od nadajnika. Oczywiści można zrezygnować ze złącza, co powinno poprawić
niezawodność i zmniejszyć starty sygnału.
Nadajnik BT27 należy zmodyfikować poprzez dodanie opornika, tak jak to jest opisane na końcu
opisu. Inaczej, mogą być problemy z osiągnięciem tarnsmisji na większe odległości lub przy
nieprecyzyjnie dobranej antenie!
Po zaprogramowaniu procesora urządzenie powinno pracować od razu. Normalne pozycje
przełączników to:
DUAL - rozwarty (pełne wychylenia)
TRIM - rozwarty (tryb trymowania wyłączony)
SAVE - rozwarty
Po włączeniu zasilania nadajnik usiłuje się automatycznie skalibrować. Odczytane w pierwszej
chwili wartości z potencjometrów trzech kanałów trymowanych (RP2..4) są przyjmowane za ich
normalne pozycje środkowe, tzn.'zero'. Zatem ważne jest, aby potencjometry te w momencie startu
znajdowały się mniej-więcej pośrodku swego zakresu, co zwykle zapewniane jest przez sprężyny
powrotne. W przeciwnym przypadku, np. gdyby znajdowały się w jednym z położeń skrajnych,
układ może zacząć wysyłać "dziwne" sterowania :)
Jeśli zastosowano potencjometry o innej niż w prototypie wartości rezystancji, może być konieczna
korekta wartości R18, tak aby napięcie na C9 wyniosło w granicach 3,0-3,5V (nie więcej!).
Dalsza regulacja polega na modyfikacjach długości ramion anteny i ewentualnie kąta jej rozwarcia,
w celu uzyskania jak najlepszego zasięgu. Zmiany długości ramion nie powinny raczej przekroczyć
podanego zakresu, w prototypie najlepszy sygnał uzyskałem przy 155mm długości (jest to zależne
od wielu czynników, takich jak odległość od metalowych elementów poza anteną, długości kabla,
grubości ramion antenki), podczas gdy kąt rozwarcia jest mniej krytyczny.
W momencie włączania, jeśli switch TRIM jest w pozycji normalnel (rozwarty), wartości trymów
są wczytywane z EEPROMu. Jeśli zaś będzie w pozycji włączonej (zwartej), wczytane są zerowe
(defaultowe) wartości trymowań. Jeśli następnie wciśniemy SAVE, wartości defaultowe zostaną
zapisane w EEPROMie. Jest to sposób na szybkie usunięcie starych trymowań.
Jeśli urządzenie ma pracować wyłącznie w trybie 4-kanałowym, potencjometry 5-7 nie będą
potrzebne, podobnie jak podłączone do nich elementy RC. Wejścia X4,X5,X6 multipleksera należy
wtedy koniecznie zewrzeć do masy.
Układ prototypowy zmontowano na płytce uniwersalnej jednostronnej, i zamknięto w obudowie
metalowej. Manipulatory zostały wymontowane z dwu nowych (niestety) joysticków do PC-ta,
noszących dumną nazwę "Top Gun" :) Akurat ten wybór okazał się bardzo dobry, bo jak widać na
zdjęciach mechanika manipulatorów łatwo się oddziela i nadaje się doskonale do wmontowania w
inne urządzenie. Należało tylko zmienić sprężyny powrotne na nieco słabsze. Jestem również mile
zaskoczony trwałością potencjometrów, które w tak tanich wyrobach mogły być znacznie gorsze.
Do zasilania służy pakiet dwucelowy LiON, uzywany również do zasilania lekkiego modelu
elektryka. Pobór prądu jest tak niewielki w porównaniu z typowymi aparaturami RC, że pakiet po
godzinie pracy jest ciągle niemal pełny i może być z powodzeniem użyty do modelu, podczas gdy
ten wyjęty z modelu może z równym powodzeniem jeszcze przez kilka godzin zasilać nadajnik.
Software nadajnika
oraz, w związku z licznymi zapytaniami, kod źródłowy:
Ten kod generalnie pochodzi z nowszego nadajnika z LCD (z mikserami), jest tylko lekko
zmodyfikowany tak, aby pasował do nadajnika bez edycji danych (parametry mikserów są tu
zaszyte na stałe). Może się w związku z tym wydawać zanadto skomplikowany - i poniekąd
słusznie. Zaznaczam że kod źródłowy nie był pierwotnie pisany z myślą o publikacji, więc może
być nieco niekonsekwentny lub słabo czytelny. Źródło było kompilowane asemblerem as31 wersja
2.0b3 (beta), pod Linuxem.
Uzupełnienie: modyfikacja modułu nadajnika
Niniejsza modyfikacja jest autorstwa kolegi Damiana Rotera, który zaproponował co następuje:
"[...] moje moduły firmy STE wypadły jeszcze słabiej niż to opisywałeś około 600 b/s przy stabilnej
transmisji , o 1200 b/s nie było mowy , poprostu tragedia. [...]
Postanowiłem tym problemem bardziej się zainteresować , i doszedłem do wniosku że tkwi on w
kluczowaniu nośnej a dokładniej w czasie startu oscylatora nadajnika BT27 podczas transmisji .
Problem postanowiłem wyeliminować poprzez włączenie oscylatora na stałe , no ..... i ....... bum ,
rewelacja ....
Nie dość że poprawiła się odporność na zakłócenia to jeszcze prędkość transmisji wzrosła
zdecydowanie (testowałem do 4800 b/s). Oczywiście wzrośnie kilka mA prąd pobierany przez
nadajnik , ale myślę że można to pominąć ...
A oto co zrobiłem - wstawiłem jeden rezystor 47K SMD w wolne miejsce na płytce (jak na
rysunku) Oczywiście można by jeszcze poeksperymentować z jego wartością .... "
Ze swej strony mogę dodać, że przetestowałem powyższą modyfikację, i rzeczywiście wzrasta
uzyskiwana prędkość transmisji, oraz zdecydowanie zmniejsza się wrażliwość na źle dobraną
długość anteny nadawczej. Tak więc - polecam.
Uzupełnienie 2: opornik R19
Dodałem opornik R19, podciągający wyjście TX nadajnika. Bez niego, wewnętrzny pull-up chyba
zbyt słabo wysterowywał nadajnik. Niewykluczone że wzrosła też moc...
Uzupełnienie 3: Kondensatory C19, C20
Zapobiegają detekowaniu sygnału w.cz. na tranzystorach T1, T2, co może zachodzić przy
niekorzystnym ustawieniu anteny i przebiegu ścieżek. Skutkiem braku tych kondensatorów moze
być zakłócenie pomiaru napięcia, co objawia się lekkim drganiem serw.