Witam serdecznie. Chciałbym przedstawić pracę dyplomową, która mnie i znajomego przyprawiła o tuzin siwych włosów oraz dyplom technika Smile Krótko mówiąc, mowa będzie o modelu sterowca, sterowanym przy użyciu cyfrowej transmisji radiowej w paśmie amatorskim.

Naszym głównym celem w pierwszych krokach projektu była przede wszystkim dobra zabawa. Okazało się jednak, że po miesiącu niektóre rzeczy przestają być zabawne i zaczyna się ciężka praca oraz ostra walka z czasem Wink. W zamyśle projekt miał dorównywać funkcjonalnością profesjonalnym aparaturom zdalnego sterowania przy znacznie zminimalizowanych kosztach. Ostatecznie udało się osiągnąć większość funkcji systemów zdalnego sterowania "z górnej półki" przy stosunkowo niskim budżecie.

Projekt składa się z trzech podstawowych części - nadajnika, odbiornika oraz modelu sterowca.

Nadajnik skonstruowany został w oparciu o mikrokontroler ADUC841. Głównymi aspektami które zaważyły na wyborze tego właśnie mikrokontrolera, jest niski pobór prądu oraz dostępność w wersji niskonapięciowej. Pozwoliło to zasilić cały moduł sterujący z jednej baterii litowo jonowej a co za tym idzie znacznie zredukować koszty. Ponadto mikrokontroler ten posiada wbudowane przetworniki analogowo - cyfrowe, co odbiło się pozytywnie na stopniu komplikacji płytki drukowanej

Urządzenie obsługuje 8 niezależnych kanałów symetrycznych. Na płycie czołowej nadajnika znajdują się dwa manipulatory obrotowe, dwa manipulatory suwakowe oraz dwa dwuosiowe drążki sterownicze. Mogą być one wykorzystane zarówno do sterowania silnikami w kierunku "do przodu" i "Do tyłu" (sygnał PWM odwracający fazę przy przejściu manipulatora przez położenie zerowe) jak i serwomechanizmami (impulsy o zmiennej szerokości).

"Pod maską" znajduje się także gniazdo do EEPROMU, który jest niezbędny dla funkcji autopilota. Po wciśnięciu przycisku nagrywania urządzenie zapisuje sygnały z poszczególnych kanałów. Maksymalny czas nagrywanej sekwencji wynosi około 10 minut, a więc wystarczająco dużo żeby zatoczyć kilka kółek (i innych ciekawych figur) nad stadionem olimpijskim Wink. Urządzenie samo odnajduje koniec zapisanej sekwencji i automatycznie ją zapętla, dzięki czemu nie trzeba za każdym razem nagrywać całych 10-ciu minut.

Istnieje możliwość łatwej zmiany częstotliwości kanału transmisyjnego, za pomocą 4-stanowego przełącznika na tyle obudowy.

Nadajnik może pracować na pełnych obrotach przez 20 godzin, bez konieczności wymiany baterii.


"Mózgiem" odbiornika* jest mikrokontroler DS89C440. Wygrał plebiscyt na najlepszego pilota roku z uwagi na swoja spora szybkość - 33MIPS. W ogólnej sprzedaży ciężko było dostać coś porównywalnie mocnego, potrzeba było natomiast czegoś naprawdę mocnego żeby wygenerować naraz sygnały dla dwóch par silników oraz ośmiu serwomechanizmów (z dokładnością do kilkuset nanosekund). Niestety dobrzy specjaliści każą sobie dobrze płacić - ten zażądał 100mA przy napięciu co najmniej 5V.

Sygnał PWM do silników poszedł przez sterowniki L293, które wytrzymują prąd rzędu 1A oraz umożliwiają zmianę polaryzacji sygnału. Niestety cewki w silnikach komutatorowych powodowały duże skoki napięcia, zwłaszcza przy nagłych zmianach kierunku. Musieliśmy więc odseparować część napędową i zasilić ją z osobnych akumulatorów.

Wdrażając ducha "idiotoodpornośći", postanowiliśmy zabezpieczyć urządzenie przed odwrotnym podłączeniem napięcia. W zasadzie decyzja ta została podjęta po tym jak spaliłem większą część elektroniki właśnie w ten sposób.

Kilka słów odnośnie samej transmisji:
Do przesyłania danych służy cyfrowy transceiver CC-1000. Transmisja odbywa się w paśmie amatorskim (~433MHz) a jej szybkość wynosi do 32kBps. Jak nie trudno zgadnąć, wraz ze wzrostem prędkości transmisji maleje "ping", ale również i zasięg. Informacje składane są w 33 Bajtowe ramki. W każdej ramce znajduje się 16 Bajtów preambuły, bat identyfikacji (co by nie złapać przypadkiem jakiegoś szumu, lub nie dać się złapać komuś Wink ) oraz 16 Bajtów danych z przetworników i przycisków. Całość kodowana jest korekcyjnym kodem Hamminga. Transmisja odbywa się przy pomocy kodu Manchester i modulacji FSK. Teoretyczny zasięg to 1,5km, z uwzględnieniem przekroczenia maksymalnej dozwolonej przez ustawę mocy sygnału, jednak bez dodatkowych wzmacniaczy. Praktycznie udało się osiągnąć transmisję bez zakłóceń na dystansie 75m w mieście. Jak na razie brak danych odnośnie zasięgu poza miastem

Dodatkowe funkcje:
Trymowanie - pozwala na ustawienie neutralnych położeń manipulatorów. O dziwo przydaje się nadzwyczaj często. Praktycznie po każdym transporcie jakaś ośka sie obluzuje, i wypada skalibrować wszystkie manipulatory.

Bezwładność - poszerzony obszar neutralny, w którym ruch manipulatorem nie powoduje ruchów elementów wykonawczych. Bardzo przydatna funkcja przy tanich manipulatorach potencjometrycznych, które po każdym ruchu wracają do innej pozycji neutralnej.

Procedura Fail-Save - funkcja która w przypadku braku łączności miedzy nadajnikiem a odbiornikiem przez czas dłuższy niż kilka sekund, automatycznie ustawia silniki tak, aby sterowiec zaczął powoli opadać - głupio by było gdyby podczas lotu przy maksymalnej prędkości po prostej, nagle wyczerpałaby się bateria w nadajniku i leciałby on dalej... zwłaszcza że "paliwo na pokładzie sterowca" starcza na 2 godziny pracy na max. obrotach Razz. Alternatywnie nagrać można własną sekwencję, która uruchomiona zostanie po zerwaniu łączności.


Kilka słów odnośnie samego modelu:
Balon wykonany jest z folii poliuretanowej. Jego pojemność to około 3,5m^3. Gondolka składa się z żywicy epoksydowej oraz włókien węglowych. Wydaje się że całość jest lekka jak piórko (bo w końcu lata Wink ), jednak okazuje się że nie ma nic bardziej błędnego. Całkowita masa lecącego sterowca to około 4kg, a więc i bezwładność całkiem spora. Generalnie szydło wyszło z worka dopiero gdy Hindenburg wzbił się w powietrze, tak więc nie było już możliwości zmiany silników na mocniejsze (co wiązałoby się z poszerzaniem ścieżek, być może zmianami w zasilaniu itp.). Lata w związku z tym dość "majestatycznie" co widać na filmach. Po 2-3 dniach praktyki, można się jednak przyzwyczaić i zaliczyć slalom nawet przy dość wąskich odstępach między słupkami.

Na deser filmik (8,7MB, 352x256 @ 25):
http://video.google.com/videoplay?docid=681172039931407045#<http://angrenost.org/%7Ewraith/film_lq.avi>

Prezentacja:
http://members.lycos.co.uk/rasskabak/hindenburg/praca%20dyplomowa2.ppt

Bardziej szczegółowy opis:
http://members.lycos.co.uk/rasskabak/hindenburg/opis/opis.pdf


Oraz kilka zdjęć:

Bebechy odbiornika

Sterowiec w locie: