[Elettronica] Il radiocomando


Share

Per poter comunicare con i servi, gli esc, i motori, etc., installati sui modelli r/c, abbiamo bisogno di un radiocomando (TX) e di una ricevente (RX) che comunichino tra loro. La ricevente va installata sul modello e avrà il compito di impartire al resto delle elettroniche i comandi che le invieremo tramite il radiocomando.

Esistono in commercio moltissimi tipi di sistemi TX-RX, che andranno scelti in base alle nostre esigenze. Prima di tutto bisognerà decidere con quale modello useremo il sistema TX-RX. Nel caso di automodelli r/c, dovremo orientarci su dei sistemi dotati di 2 canali. Generalmente, sugli automodelli tipo rally game, on road e off road, radiocomandi a 2 canali sono più che sufficienti. Un canale gestirà il servo dello sterzo e l’altro il servo del gas/freno. L’eventuale acquisto di un sistema TX-RX a tre canali si rende necessario, su questo tipo di modelli, se si vuole gareggiare, in quanto dovrà essere installato un transponder che verrà gestito dal terzo canale.

Il discorso cambia se ci orientiamo su automodelli in scala 1/5, truck, crawler, camion e affini. Questo perché tali categorie di automodelli presentano, generalmente, un cambio con la retromarcia, un sistema frenante ad olio con doppio comando a pompa, un verricello, luci, rimorchi etc. Si rende quindi necessario, per poter gestire e far funzionare questi ultimi, l’uso di un sistema TX-RX che abbia un minimo di tre canali a salire. Ad esempio, nel caso di automodelli in scala 1/5 di medio alto livello, dove è presente un sistema frenante dotato di due pompe idrauliche, sarà necessario acquistare un radiocomando con almeno tre canali:

Canale 1: servo dello sterzo

Canale 2: servo gas/freno (una pompa del freno)

Canale 3: miscelato al canale 2 per gestire il servo della seconda pompa del freno.

Nel caso dei camion r/c dotati di cambio, ralla motorizzata, impianto luci etc., si dovranno scegliere dei sistemi con un minimo di 6 canali. Nei natanti r/c dotati di motore bastano, salvo eccezioni particolarissime, solo due canali, ragion per cui si potranno usare gli stessi sistemi che vengono impiegati sugli automodelli.

Diversa invece é la situazione sui natanti a vela: questi hanno moltissime funzioni e generalmente richiedono sistemi con 6-8 canali.

Un mondo totalmente a parte sono, invece, gli elicotteri e gli aerei. Se si amano queste categorie di modelli e si è alle prime armi, si dovranno acquistare radio dotate in primis dell’opzione allievo-maestro. Nel caso di aerei r/c, occorre un sistema TX-RX con 5 o più canali in grado di poterli miscelare tra loro. Se invece il vostro tarlo sono gli elicotteri è il caso di considerare l’acquisto di una RX e di una TX specifici per elicotteri. Gli elicotteri sono macchine complesse e, per poter essere sfruttate, settate e pilotate al meglio, necessitano generalmente di apparati radio di alto livello dotati di software specifici. Da qualche tempo si sono affacciati sul mercato anche dei sistemi TX-RX dotati di una programmazione specifica per multirotori, la quale va ad eliminare tutti i menu dedicati agli elicotteri e agli aerei come le varie miscelazioni del piatto ciclico, dei flap, del snap roll o frullino (è una rotazione che si fa con gli aerei e viene eseguita senza l’uso degli alettoni, esattamente come per la vite, ma mantenendosi in volo orizzontale), il mix ele/rud etc. Generalmente un multirotore necessita di un radiocomando che abbia almeno sei canali: quattro per i comandi principali (due per stick) e due interruttori multifunzione, uno per gestire le varie modalità di volo (GPS Atti, Atti e Manual) e l’altro per controllare l’IOC (Intelligent Orientation Control), il Course Lock e l’Home Lock. Se poi si decide di installare sul multirotore anche una gimbal con telecamera allora si dovrà salire ulteriormente con il numero dei canali. Considerate generalmente che il rapporto tra accessori e canali è 1:1. Carrelli retrattili un canale, gimbal uno o più canali a potenziometro, a seconda del numero degli assi della gimbal 2 o 3, scatto fotocamera un canale etc. Ergonomicamente esistono due tipi di radiocomandi: a volantino (o pistola) e a stick.

Fino a quattro canali è possibile scegliere tra uno dei due modelli; superati i quattro canali sono disponibili solo radiocomandi a stick. Fino a quattro canali, quale scegliere? Decisione troppo personale; a parità di necessità, caratteristiche tecniche e prezzo, sarà solo il vostro gusto e le sensazioni che vi trasmettono quando li impugnate a farvi decidere. Il radiocomando, oltre ad avere tutte le funzioni che cercate, deve starvi anche “comodo” tra le mani. Io ho iniziato a 10 anni e all’epoca esistevano solo i phaser di Star Trek e le radio a stick e, essendo cresciuto con quest’ultime, non le ho mai abbandonate.

Parliamo ora delle caratteristiche tecniche dei radiocomandi, iniziando con i vari tipi di trasmissione dati.

Il segnale radio trasmesso dal radiocomando è composto dal segnale in radiofrequenza vero e proprio, definito “portante”, al quale viene sovrapposta, per mezzo della modulazione, l’informazione. La portante è una grandezza fisica caratterizzata da due fattori: l’ampiezza e la frequenza. Con il termine modulare si intende, quindi, modificare una di queste due grandezze fisiche. Fino a poco tempo fa erano in commercio solo radiocomandi in grado di trasmettere la portante analogica in:

  • AM “modulazione di ampiezza”: in questo caso la modulazione varierà l’ampiezza della portante; generalmente sono sistemi entry level dotati di soli due canali e soggetti a interferenze e problematiche di vario genere che ne possono pregiudicare il corretto funzionamento;
  • FM “modulazione di frequenza”: in questo caso la modulazione varierà entro limiti ben precisi la frequenza della portante che si intende utilizzare per la trasmissione. Sono sistemi più sicuri, più potenti e più costosi degli AM;
  • PPM “pulse position modulation” o “modulazione a posizione di impulsi”: è un sistema introdotto in commercio nei primi anni ’80 soprattutto nel settore dei velivoli RC; in questo caso la portante è costituita da un treno di impulsi e la modulante è di tipo analogico. L’informazione trasmessa risiede nella posizione degli impulsi che hanno tutti la stessa durata e la stessa ampiezza. Hanno un costo più elevato dei sistemi AM e FM e sono generalmente più affidabili di quest’ultimi;
  • PCM “pulse-code modulation” o “modulazione a codice di impulsi”: lavora grazie all’integrazione di un segnale digitale entro l’onda radio FM di base. Un microprocessore interno alla TX prende il segnale analogico e dopo averlo campionato, quantizzato e convertito in forma digitale seriale ad N bit secondo un certo codice o protocollo “PCM”, lo invierà alla RX su un onda portante FM. Una volta ricevuto il segnale la RX, dotata anch’essa di un microprocessore, decodifica questi dati digitali di nuovo in un segnale analogico utilizzabile per i nostri servi. Essendo ogni produttore di TX e RX proprietario del proprio codice o protocollo “PCM”, questo tipo di trasmissione non permette alla ricevente di ricevere segnali da altri trasmettitori, il che rende questo sistema generalmente più sicuro dei precedenti.

Tutti i sistemi TX e RX sopracitati sono dotati di quarzi di frequenza a singola o a doppia conversione, che lavorano generalmente nelle fasce comprese tra i 27 MHz ed i 40 MHz e su due tipi di modulazione (AM e FM); questo è il loro più grande tallone d’Achille. Può infatti succedere d’incontrare al campo di volo o in pista un altro modellista che possiede un sistema TX e RX diverso dal nostro, ma che trasmette sulla stessa frequenza del nostro sistema; in tal caso si creeranno delle grosse interferenze, in quanto i segnali dei due sistemi si andranno a sovrapporre. Il risultato sarà quello di pilotare il modello altrui o di perdere il controllo del nostro, con conseguenze più o meno gravi. Come risolvere il problema? Sarà necessario in primis confrontare la frequenza della nostra radio con quelle dei presenti; se non ci sono frequenze doppioni si potrà pilotare il modello in “sicurezza”. In caso contrario si dovrà sostituire la coppia di quarzi presente nel sistema: uno nella RX e uno nella TX. Per evitare il rischio di andare al campo di volo o in pista e di non poter girare a causa di una frequenza doppione, è buona norma acquistare, insieme al nostro sistema, anche due o più coppie di quarzi specifici per quest’ultimo, con frequenze diverse; in questo modo, in caso di bisogno, potremo sostituirli in pochi secondi. Bisogna anche ricordare che i quarzi AM e FM non sono assolutamente intercambiabili tra loro e che i sistemi RX-TX sono divisi tra loro nelle frequenze 27 MHz e 40 MHz. Quindi, per poter cambiare frequenza ad una RX e ad una TX che trasmettono in AM con quarzi 27.145 MHz, bisognerà acquistare dei quarzi sempre AM, ma con un aumento o una diminuzione di spaziatura minima di 10 KHz, quindi 27.155 MHz, 27.195 MHz, 27.225 MHz oppure 27.045 MHz, 27.095 MHz etc. idem per i quarzi AM e FM 40 MHz.

Nelle TX e RX di fascia medio alta, ad aiutarci contro le interferenze o la perdita di segnale, è presente anche un sistema chiamato “Fail Safe” che ci permette di programmare il radiocomando e la ricevente in modo tale che, in caso di perdita di segnale, i servi montati sul modello assumeranno una determinata posizione, ovviamente decisa da noi. Per esempio: su un automodello r/c con motore a scoppio, in caso di perdita del segnale, il servo del gas/freno effettuerà da solo la frenata, arrestando in questo modo il modello. Nel caso di sistemi economici privi del sistema “Fail safe”, è possibile acquistarlo separatamente per poi montarlo tra la RX e il servo.

Da qualche anno a questa parte i sistemi sopra descritti sono ormai quasi del tutto spariti in quanto diventati obsoleti; questo perché grazie all’azienda “Spektrum” sono nati dei sistemi RX e TX che trasmettono utilizzando una portante digitale a 2.4 GHz.

Nello specifico, stiamo parlando delle tecnologia SSS “spread spectrum signals”. Le tecnologie SSS occupano una maggior banda di trasmissione radio, rispetto ad altre tecnologie di gestione delle onde radio, ma consentono una miglior ricezione dei segnali deboli, l’integrità del segnale e una maggior sicurezza, distribuendo il segnale attraverso l’intero spettro di frequenze. Il segnale non rimane stabile su una singola frequenza, consentendo a più utenti di operare simultaneamente. L’uso della tecnologia SSS è particolarmente importante poiché permette a molti utenti di occupare la fascia per tutto il tempo assegnato su frequenze separate, compatibilmente con la larghezza di banda disponibile. Esistono oggi in commercio due tipi di protocolli Spectrum:

  • FHSS “Frequency Hopping Spread Spectrum”: tecnologia che consente a più utenti di condividere lo stesso insieme di frequenze, cambiando automaticamente la frequenza di trasmissione fino a 1600 volte al secondo, al fine di una maggiore stabilità di connessione e di una riduzione delle interferenze tra canali di trasmissione. Lo spectrum spreading consiste in una continua variazione di frequenza utilizzando una modulazione di frequency hopping. Gli hops corrispondono ai salti di frequenza all’interno della gamma assegnata (2,402 – 2,480 Ghz salti di 1 Mhz, complessivamente 79 hops set).
  • DSSS “Direct Sequence Spread Spectrum”: tecnologia di trasmissione a “frequenza diretta” a banda larga; ogni bit viene infatti trasmesso come una sequenza ridondante di bit, detta chip. La DSSS usa la stessa frequenza, detta “frequenza diretta”, sia per trasmettere che per ricevere. In fase di trasmissione diffonde lo spettro del segnale moltiplicandolo per l’uscita di un generatore di codice a larga banda. In base al valore del codice, la frequenza assume valori in una banda molto larga. In fase di ricezione, occorre che il ricevitore agganci la fase corretta del codice. A fronte della complessità del sistema, la DSSS presenta un rapporto segnale/rumore migliore del sistema FHSS, lamentando però una debolezza alle interferenze da riflessione a cui si pone rimedio con l’uso costante di due riceventi.

Le case produttrici hanno poi dato i nomi commerciali alle loro implementazioni dei protocolli, ad esempio: FASST (FHSS) di Futaba, DSM2 (DSSS) Spektrum a due frequenze, AFHSS (FHSS) di Hitec e così via. La nuova tecnologia a 2.4 GHz, essendo bidirezionale, ci permette di avere a disposizione anche dei sistemi dotati di telemetria; in questo modo è possibile ricevere sul proprio radiocomando i vari dati di funzionamento del nostro modello. I sistemi di medio e alto livello sono dotati di velocità di trasmissione dati praticamente istantanea e si sposano perfettamente con i servi digitali; se si decide comunque di usare dei servi del tipo analogico, è bene impostare, tramite l’apposito menù presente sul radiocomando, un tipo di trasmissione più “lenta”. In caso contrario, potremo andare incontro alla rottura dei servi nel giro di pochissimo tempo. A differenza delle precedenti RX presenti nei sistemi AM, FM, PCM etc., che andavano alimentate con voltaggi compresi tra i 4,8 Volt e 6.0 Volt, queste nuove RX a 2.4 GHz di fascia medio alta possono essere alimentate utilizzando anche delle batterie LI-Po a 2S (7,4 Volt), a patto poi di abbinarvi servi in grado di lavorare con questo voltaggio. Come avveniva in passato per i sistemi programmabili FM, PPM, PCM etc., anche nei sistemi 2.4 GHz è possibile abbinare al proprio radiocomado più di una ricevente. A differenza dei suoi predecessori, per i quali bisognava acquistare la nuova ricevente e il quarzo con la stessa frequenza del quarzo del radiocomando nei sistemi digitali 2.4 GHz, comprata la nuova ricevente, basterà fare il binding tra quest’ultima e la nostra radio per sincronizzarle fra loro. Il numero massimo di riceventi abbinabili ad un singolo radiocomando è dato dal numero di memorie di cui dispone quest’ultimo. Ci sono radiocomandi in grado di offrire più di 30 memorie di modelli differenti. Di fatto questa nuova tecnologia 2,4 GHz ha mandato in disuso le tecnologie precedenti ed è per questo che, in caso si debba acquistare un sistema TX-RX, si dovrà puntare esclusivamente su quest’ultima tecnologia aiutata anche dai prezzi sempre più bassi (effetto del continuo fiorire sul mercato di nuove aziende).

Come per gli ESC, i servi, i motori etc., anche i telecomandi possono essere divisi in tre fasce di prezzo:

  • entry level, dotati di poche funzioni tra cui i trim dei canali, la funzione dei reverse dei servi, l’avvisatore acustico che indica che la batteria del TX è scarica, la funzione EPA necessaria per poter regolare i finecorsa dei servi e il dual rate che consente di avere due escursioni diverse dei servi. Il costo di un sistema entry level oscilla tra gli 80 e i 130 euro, a seconda della marca, del modello e degli accessori dati a corredo.
  • salendo di prezzo si passa alla fascia media, in questo segmento di mercato è possibile trovare radio dotate di: schermo su cui leggere le impostazioni del sistema, possibilità di memorizzare più modelli, allarme batteria, trim e sub trim dei canali, regolazione fine dei servi, reverse dei servi, miscelazione dei canali, esponenziale, fail safe, funzione abs, epa etc. Il costo di un sistema di medio livello oscilla tra 150 e i 300 euro.
  • superata tale cifra si entra nel primo gradino dei sistemi di alto livello, i quali presentano tutte le funzioni dei sistemi precedenti più un insieme di altre funzioni che sarebbe impossibile elencarle tutte. E’ consigliabile, per chi è alla prima esperienza, acquistare comunque un sistema RX-TX che si trovi nella fascia alta della categoria entry level. Con un budget compreso tra i 100 e i 120 euro si trovano già dei buoni sistemi di marca tipo Futaba, Hitec, Spektrum etc. . Anche se la sola marca non è sempre indice di altissima qualità, garantisce comunque un minimo di assistenza post vendita, ricambi in caso di rottura e facilità di rivendita. Sistemi di questo livello che siano 2,3,4 o più canali hanno tutte le opzioni base che vi occorrono per poter iniziare nel mondo del modellismo in tutta tranquillità. Da non sottovalutare, poi, che un sistema di questa fascia di prezzo potrà accompagnarvi per diverso tempo prima di essere soggetto ad un up grade, a differenza di sistemi estremamente economici.
Share

Gettermachine

Informazioni su Gettermachine

Credo che il modellismo abbia fatto sempre parte del mio DNA, ricordo infatti che sin da piccolo avevo la passione di lavorare con degli attrezzi, costruire oggetti, aprire giocattoli per verificare come fossero fatti al loro interno e per capirne il loro funzionamento. A consacrare questa mia passione fu una macchinina radiocomandata con motore a miscela che mi fu regalata per il mio decimo compleanno nel lontano 1986. Negli anni, questa mia passione si è sempre più consolidata fino ad abbracciare diversi settori modellistici e collezionistici, gokin, A/F, prop repliche, busti, auro r/c etc. Dal 1991 sono sulla rete come vortice11 e gettermachine, e dal 2006 ho dato vita al forum MetalRobot e ai siti gokin.it, metalrobot.it e onroadrc.it!