Как выбрать аппаратуру радиоуправления для гоночного квадрокоптера

Один и первых предметов, который нужно приобрести при самостоятельном изготовлении гоночного квадрокоптера — это комплект приёмника (ТХ) и передатчика (RX) аппаратуры радиоуправления. В статье мы обудим основные параметра этих устройств, на которые нужно обратить внимание при покупке: цену, количество каналов, режимы, диапазон рабочих частот и другие функциональные особенности оборудования.

Критериев, влияющих на правильный выбор аппаратуры управления для беспилотника, довольно много. Своей сложностью легко могут ввести в заблуждение не только начинающих, но и более опытных пилотов. Кроме того, в отличие от других деталей квадрокоптера, которые часто выходят из строя или быстро стареют, хороший приёмник может с успехом служить много лет. Поэтому он стоит значительно дороже, а более серьёзные инвестиции в достойный аппарат вполне оправданы.

Содержание:

• Что такое аппаратура радиоуправления?
• Число каналов передатчика.
• Режимы работы.
• Частотная технология.
• Сопряжение TX/RX.
• На что обратить внимание при покупке?
• Зачем инвестировать в хороший передатчик?
• Рекомендации по выбору передатчика.
• Как правильно выбрать приёмник (RX) радиоуправления?

Что такое RC-передатчик и RC-приёмник

Передатчик аппаратуры управления RC или, как его ещё называют, радиопередатчик или TX — это устройство, позволяющее пилоту управлять летательным аппаратом по беспроводной сети. Передаваемые им сигналы принимаются радиоприёмником (RX), который подключён к полётному контроллеру квадрокоптера.

Если вы совсем новичок, с трудом представляете, о чём идёт речь и пока только начинаете интересоваться темой создания беспилотников для гонок, будет правильным прочесть для начала небольшое вступительное руководство по устройству квадрокоптеров. Там есть много полезной информации, которая пригодятся в дальнейшем.

Число каналов передатчика

Количество каналов передатчика аппаратуры радиоуправления определяет, сколько отдельных действий или степеней свободы гоночного квадрокоптера может дистанционно контролировать его пилот.

Например, положение дроссельной заслонки или общая скорость дрона, рыскание (повороты влево или вправо вокруг главной оси движения), крен (вращение вокруг продольной оси) и тангаж (наклон относительно поперечной оси) занимают по одному каналу каждый.

Таким образом, необходимый минимум для маневрирования квадрокоптера — это наличие четырёх каналов радиоуправления: для крена, тангажа, рысканья и дроссельной заслонки. Но для хоббийных беспилотников, на практике, это число должно быть больше.

Дополнительные каналы передатчика обычно называются AUX (вспомогательными). Они связаны со специальными переключателями и ручками потенциометров на пульте управления, которые можно использовать для изменения режимов полёта или выполнения квадрокоптером определённых функций.

Общая рекомендация заключается в использовании как минимум пяти или шести каналов управления для обычного гоночного для квадрокоптера, а если вы планируете запись полётов фристайла или аэрофотосъёмку, то может потребоваться больше. Дополнительные один или два канала будут использоваться для управления подвесом дополнительной видеокамеры или переключением между различными режимами полёта.

Передатчики с числом каналов управления, превышающим шесть, как правило, дороже. Они обычно имеют лучшее качество сборки и более функциональны, чем минимальный базовый вариант 4-x или 5-канального оборудования.

Режимы управления

Управления основными каналами осуществляется с помощью джойстиков — качающихся ручек управления, расположенных в карданных подвесах на передней панели пульта. Из-за наличия карданов, эти рукоятки часто также называют Gimbal, подобно шарнирным подвесам для видеокамер. Джойстики имеют по две степени свободы и связаны одновременно с двумя различными каналами управления . В зависимости от того, какие команды назначены каждой из рукояток, может быть четыре различных варианта пульта, которые называют режимами Mode 1,2, 3 и 4.

• Конфигурация Mode 1 — это вариант, когда управление подъёмом (элевонами, в обычной авиационной терминологии), закреплено за левым джойстиком, а дроссельной заслонкой управляют при помощи правого.
• Mode 2 является наиболее распространённым вариантом для квадрокоптеров, потому что в этом случае карданы наиболее точно отражают движение дрона. Этот режим обеспечивает управление подъёмом при помощи правого джойстика, а скоростью полёта при помощи левого. Правая карданная ручка в режиме Mode 2 самоцентрируется по обоим осям, а левая только по оси рыскания влево или вправо.
• Управление дросселированием осуществляется кликам или скольжением по оси дроссельной заслонки вверх или вниз. Это сделано чтобы обеспечить постоянную скорость движения без необходимости удерживать рукоятку газа постоянно.
• Mode 3 представляет собой то же самое, что и режим один, за исключением элерона и руля поворотов.
• Mode 4 полностью соответствует Mode 2, но управление рулём и элеронами в этом режиме сделаны в обратном порядке.

Из-за идентичной конфигурации карданов, в некоторых передатчиках режим 1 и режим 3 можно легко поменять один на другой, так же, как Mode 2 и Mode 4. Это достигается путём обычной замены каналов Roll и Yaw в пользовательских настройках аппаратуры.

Не существует жёсткого правила, какой из них режимов использовать. Делать нужно так, как удобнее лично вам. Если не видите разницы, какой режим использовать, то смело выбирайте Mode 2, который подходит большинству пилотов. В будущем, когда захочется продать комплект аппаратуры, чтобы поменять его на более современный и мощный, с популярной моделью это будет легче сделать.

Частотная технология

Самая популярная частота, используемая современной аппаратурой радиоуправления — это 2,4 ГГц. Более низкие частоты доступны в метровом диапазоне, например, 27 МГц, 72 МГц, 433 МГц, 900 МГц или даже 1,3 ГГц,  но они редко используются для квадрокоптеров.

Те, кто занимается радиоуправляемыми моделями достаточно долго, наверняка помнят оборудование для частот 27 МГц и 72 МГц. В нем использовались специальные кварцевые кристаллы, настроенные на определённые частотные каналы. Сигнал передавался на приёмник, у которого тоже был собственный кристалл, связывающий вместе один комплект аппаратуры.

Эта технология существовала в течение нескольких десятилетий, обеспечивая более широкий диапазон и хорошее распространение радиоволн. Однако, используя ту же частоту, вы можете помешать другим, даже если различаются марки оборудования. Другая проблема заключается в большом размере антенн, которые могут достигать более метра в длину. Кристаллы, используемые для выбора канала, также были довольно неудобными, часто выходили из строя, а при полётах могли легко перепутаться с кристаллами других пилотов и вызвать досадные сбои в работе.

Системы радиоуправления, использующие частоту 2.4 ГГц — более современная технология. В настоящее время эта частота является самой популярной для небольших наземных и воздушных моделей, в том числе квадрокоптеров. Она стала фактическим стандартом оборудования RC после создания новых протоколов, использующих технологию псевдослучайной перестройки частоты, позволяющей пользователям совершенно не беспокоиться о выборе каналов, не пересекающихся с используемыми другими пилотами.

Антенны для диапазона 2.4 ГГц намного меньше размером, их проще переносить, но обычно они имеют более узкую полосу, чем рассчитанные на 27 или 72 МГц.

Возможно, вы слышали о других вариантах оборудования для радиоуправления моделями, использующих диапазоны 1.3 ГГц, 900 МГц или 433 МГЦ, которые чаще применяются для систем с большим радиусом действия или для моделей кораблей крупного масштаба. Как правило, эти передатчики не подходят для квадрокоптеров и могут иметь сложности с разрешением в большинстве стран.

В настоящее время все производители передатчиков переключились на новые протоколы с прыгающим выбором частоты каналов, которые сделали аппаратуру радиоуправления очень простой в обслуживании и использовании. Программное обеспечение постоянно сканирует наилучшую для использования частоту, а если обнаруживает какие-либо помехи, автоматически переключается на другой доступный канал.

Процесс переключения кагалов происходит много раз в секунду, поэтому вы никогда не испытываете последствий сбоёв или радиопомех, которые были очень серьёзной проблемой для всех любителей радиоуправления в течение многих лет. Но самое хорошее заключается в возможности летать одновременно с большим числом других пилотов, без какого-либо влияния друг на друга.

Радиоприёмники аппаратуры управления

Обычно передатчики поставляются в комплекте с приёмниками. Важно знать, что в большинстве случаев передатчик работает только с радиоприёмником (RX) того же производителя. Например, если вы приобрели себе Frsky Taranis, то придётся использовать с ними только Frsky RX. Конечно, возможны варианты применения совместимых изделий, но детали нужно обязательно уточнять в документации производителей такого оборудования.

Связывание передатчика с приёмником происходит очень просто и требуется только в первый раз, когда впервые используется новый комплект аппаратуры управления. Большинство трансмиттеров допускает привязку сразу нескольких приёмников. Можно даже создать отдельные профили моделей для каждого квадрокоптера, чтобы иметь разные настройки для всех ваших дронов. Чтобы это сделать, придётся потратить немного времени на знакомство с инструкциями по процедурам привязки.

Как только приёмник и передатчик аппаратуры радиоуправления будут связаны, ни один другой трансмиттер не сможет передавать ему команды. Это значит, что полностью исключаются ложные срабатывания и помехи от передатчиков пилотов, находящихся поблизости.

Как выбрать приёмник

Выбор характеристик приёмника, таких как размер, чувствительность, вес или потребление энергии, ограничен не только вашими личными предпочтениями и вкусами. Решающее значения имеет то, какая используется модель передатчика. Например, радиосистемы фирмы Frsky получили огромную популярность благодаря своим приёмникам, имеющим компактный форм-фактор, делающий их идеальными для гоночных квадрокоптеров. Этот фактор является одним из определяющих при выборе приёмника.

Важно учитывать, использование каких протоколов допускает выбранный приёмник и что за технологии он использует. В превую очередь это относится к PWM, PPM и SBUS. Вообще говоря, применение шины SBUS лучше PPM своей малой латентностью. Но они обе значительно превосходят технологию PWM из-за количества требуемых соединительных проводников. Чтобы лучше разобраться в вопросе, есть смысл изучить протоколы и технологию RC аппаратуры более детально.

Чем различаются модели передатчиков

1. Стоимость и число каналов

Диапазон возможных цен передатчиков аппаратуры радиоуправления огромен. Разброс составляет от пятидесяти до нескольких тысяч долларов, когда речь идёт о топовых профессиональных моделях.

Если бюджет ограничен и вы не готовы сразу потратить 200 долларов на Taranis, разумно приобрести для начала недорогой 6-канальный вариант, чтобы сразу получать удовольствие от полётов. Перейти на лучший передатчик можно немного позже, когда появится больше опыта и вы будете точно знать, что искать. Но если позволяют финансы, имеет смысл просто купить один из достойных TX, которые описываются в следующем разделе статьи.

2. Конструкция и функциональные возможности

При выборе хорошего передатчика есть много моментов, на которые нужно обратить внимание. Это относится к возможностям экрана дисплея, таким как разрешение, цвет или яркость подсветки. Но значительно важнее для пилота то, как ощущаются рукой джойстики, качество изготовления их карданов колёс, умение пульта сохранять в памяти настройки нескольких квадрокоптеров и наличие функции обучения (режим Buddy).

Некоторым могут понравиться функции Expo и Curve, которые позволяют изменить кривые настроек джойстиков и то, как они реагируют на прикосновение. Но это можно сделать в программном обеспечении полётного контроллера. На самом деле такой вариант является более предпочтительным для большинства пилотов, потому что не уменьшает разрешение джойстиков и никак не связан с аппаратурой. При использовании этого же пульта управления c другим дроном, вам не придётся терять время и настраивать все заново.

Некоторые RC передатчики допускают программирование и прошивку, чтобы сделать работу пользователя более комфортной. Их можно персонализировать музыкой, голосовыми сообщениями или чем-нибудь другим. Трудно сказать, насколько это полезно в действительности. Хорошо взвесьте свои потребности в таких настройках, прежде чем тратить на них немалые деньги.

3. Эргономика и дизайн

Эргономика — очень важная вещь. Никто не может сказать заранее, какой именно передатчик будет хорошо лежать в ваших руках, а внешний вид радовать глаз и усиливать приятное впечатление от полётов. Такие моменты, как вес, расположение джойстиков и переключателей, насколько велики кисти ваших руки или какова длина пальцев — все это играет определённую роль.

Не нужно считать, что это огромная проблема, о которой нужно действительно волноваться, если выбираете передатчик из списка, приведённого ниже. Все эти модели производятся известными в течение многих лет брендами. Такие компании очень хорошо, как сделать удобный и красивый трансмиттер, потому что работают в условиях жёсткой конкуренции.

Но если есть сомнения в выборе, то нужно попробовать несколько моделей самостоятельно или выслушать мнение других, более опытных пилотов. Это несложно сделать в любом клубе — большинство энтузиастов охотно идёт навстречу в таких вопросах, если видит подлинный интерес.

4. Поддержка телеметрии

Чем опытнее пилот гоночного квадрокоптера, тем больше он ценит наличие бортовой телеметрии у аппаратуры радиоуправления. Это очень полезная функция, которая позволяет установленному на дроне приёмнику отправлять данные о полете обратно в передатчик. Это могут быть сведения об RSSI (качестве сигнала), напряжении батареи, потребляемом токе и многом другом, например, информация, полученная от спутников системы GPS.

5.Подключение внешнего ВЧ-модуля

С помощью этой функции можно установить и использовать внешний передающий радиочастотный модуль вместо того, который встроен в передатчик. Он позволяет передавать данные на другой частоте, например, 433 МГц или использовать разные системы приёмников, совместимые с оборудованием другого бренда. Например, модуль Orange, установленный в передатчик Taranis, может работать с приёмниками фирмы Spectrum. Это необязательно, но очень удобно.

Зачем инвестировать в хороший передатчик

Покупка хорошего передатчика для аппаратуры RC — это долгосрочные инвестиции. Дело в том, что срок жизни радиоуправления намного больше, чем квадрокоптеров, которые подвержены частым поломкам. Радиоуправление служит долгие годы, мало подвержено влиянию модных тенденций и легко подаётся апгрейдам. Кроме того, существует достаточно большой вторичный рынок этих приборов. Желающих приобрести подержанный передатчик легко найти в интернете или договориться о продаже в любом местном клубе любителей полётов на квадрокоптерах.  

С такими прошивками для контроллеров как Betaflight, можно настроить дополнительные каналы для изменения PID и Rates во время полёта. Для этого нужен передатчик с дополнительными каналами AUX, которые есть только у более дорогих моделей. Ещё одно дополнительное преимущество — это способность сохранять в памяти несколько моделей. Она позволяет использовать один передатчик для нескольких беспилотников.

Ещё одна функция, которая должна быть в хорошем передатчике аппаратуры радиоуправления — это прямое соединение между TX и компьютером через порт USB, позволяющая использовать трансмиттер для программных симуляторов полёта без каких-либо других дополнительных аппаратных средств или модификаций. Обучение на тренажёрах FPV позволяет привыкнуть к ощущению джойстиков и других органов управления квадрокоптером, наращивая мышечную память. Некоторые дешёвые модели передатчиков тоже умеют это делать это, но требуется дополнительное оборудование.

Обзор популярных передатчиков для FPV

Рекомендации по выбору радиопередатчика

Не хочется заниматься рекламой, но в настоящее время признанными фаворитами рынка являются радиопередатчики модели Taranis X9D Plus и Taranis QX7. Это объясняется несколькими факторами:

• Обе модели используют мощную прошивку с открытым исходным кодом, которая называется OpenTX, поддерживается сообществом энтузиастов RC и постоянно обновляется.
• Передатчики совместимы с широким диапазоном приёмников Frsky, который поддерживает PWM, PPM, SBUS, доступных по цене, имеющих малый размер и вес.
• Модель QX7 имеет меньше переключателей, чем X9D, а экран имеет более низкое разрешение, но это вполне нормально квадрокоптеров.

Некоторые даже говорят, что пульт модели QX7 лучше лежит в руках чем X9D, но это очень личное мнение, на которое не нужно полагаться. Кстати, в март 2017 года компания FrSky выпустила модель X9D SE. В ней появилось много интересных обновлений, по сравнению с оригинальной: джойстики M9, специальный корпус из угольного волокна, лучшие переключатели.

Варианты для начинающих и опытных пилотов

Начать можно с приобретения Turnigy 9X. Это доступный по цене вариант за 60 долларов имеющий много возможностей для самостоятельной модификации. Но большинство пилотов обычно быстро вырастают из него и покупают более серьёзные аппараты, например, Taranis 9XD. Это открывает больше возможностей и вариантов по использованию различных приёмников.

Аппаратура Taranis 9XD Pro — это очень большой шаг вперёд, по сравнению с 9X. Она имеет сходную функциональность с другими передатчиками высшего класса, но делает это в самой минимальной форме, чтобы сохранить низкую цену.

Этот передатчик программируется, поэтому его можно модифицировать и использовать различные типы прошивки. За счёт возможности использования внешних модулей RX, он совместим с несколькими различными протоколами, такими как Frsky, Orange (dsmx/dsm2). Существует множество модификаций, которые можно сделать. Кроме того, есть сообщество поддержки программ с открытым исходным кодом, которое предоставляет пользователям бесконечные возможности.

Приобретение X9D Plus — правильное решение на долгие годы. Это очень мощный для своей цены прибор, возможно один из лучших в этом плане и самый популярный передатчик в индустрии FPV. Не говоря уже о большом ассортименте совместимых с ним миниатюрных приёмников, обладающий функциями телеметрии системы.

Другие варианты более высокого уровня — это Futaba T10 / T18, Spektrum DX9 / DX18, JR-XG11 / XG14 и многие другие. Но стоимость их несколько выше.