رادیو کنترل ( Radio Control ) چیست ؟

رادیو کنترل یکی از پرکاربردترین وسایل در انجام انواع پروژه های هوافضا می باشد.

ریموت کنترل ها در ابتدا توسط سیگنال های AM  یا FM در ردیف موج های 28 تا 72 مگاهرتز در بخش صنعت RC بود.

سیستم های فرکانسی بسیار ایمن بودند و تا چند کیلومتر می توانستند فرکانس های رادیویی را ارسال نمایند،

اما بعدها با توجه به اختلالات فرکانسی و زیاد شدن اینگونه رادیوها مشکلاتی در زمینه دریافت سیگنال و تداخل فرکانسی با رادیوکنترل­های مشابه

باعث شد تا کم کم اینگونه رادیو کنترل­های جای خود را به فرکانس های گیگا هرتزی بدهند،

فرکانس های رادیو کنترل

امروزه در صنعت RC از دو فرکانس 2.4 گیگا هرتز و 5.8 گیگا هرتز استفاده می شود.

که یکی از مزیت های رادیو کنترل های جدید Frsky کد شدن فرکانس ارسالی و دریافتی آن ها می باشد که تداخل فرکانس را به صفر رسانده است.

به همین دلیل در سیستم های 2.4 گیگاهرتزی برای رادیو و رسیور بتوانند یکدیگر را بشناسند باید توسط عملیات بایند  (Baibnd) صورت پذیرد که نحوه کار بسیار ساده است.

به عبارت دیگر در باره ی رادیو کنترل میتوان گفت:

فرستنده و گیرنده هایی که در محدوده ی 2.4 گیگاهرتز عمل می کنند ،

با توجه به فن آوری پیشرفته ی موجود در آن امکان تداخل نزدیک به صفر است و دیگر نیاز به کانال های مختلف در آن نیست.

امروزه در اطرافمان لوازم بسیاری وجود دارند که به صورت رادیویی یا بی سیم کنترل می شوند و دنیای کنترل از راه دور (remote control) را به وجود آورده اند.

که به صورت اختصار رادیو کنترل را RC  نامیده می شود.

به عبارت دیگر رادیو کنترل، پایه و اساس صنعت RC میباشد.

چگونه میتوان دریافت که یک مدلر حرفه ای است یا خیر؟

رادیو کنترل خوب تعیین کننده این است که آیا شما نیز مدلر خوبی هستید یا نه.

با توجه به توضیحات فوق می توان گفت از زمانی که علم الکترونیک پیشرفت کرد و قدرت ارسال سیگنال ­های رادیویی بیشتر شد صنعت Rc برپایه رادیو کنترل   (Radio-Control)  بنا نهاده شد.

رادیو کنترل ها مدل های مختلف و کاربردهای گوناگونی دارند.

اساس کار همه ی این کنترلرها امواج الکترومغناطیسی هستند که در بازه های مختلف عمل می کنند.

مانند : رادیو در بازه امواج رادیویی، ریموت های وسایل خانگی در بازه ی فروسرخ، موبایل در بازه گیگا هرتز

هواپیمای مدل، هاورکرافت، هلیکوپتر ، مولتی کوپتر ، قایق و ماشین را نیز می توان با رادیوکنترل از راه دور هدایت کرد.

تصویر رادیو کنترل و مشخصات ریز آن

بخش های رادیو کنترل

رادیو کنترل ( radio control ) به صورت کلی از دو بخش فرستنده و گیرنده تشکیل شده است.

این سامانه اطلاعات را در بازه ی مگا هرتز و گیگا هرتز از دسته ی رادیوکنترل به گیرنده در هواپیمای مدل یا هر وسیله ی دیگری انتقال می دهد و موتور یا سرووها را به حرکت در می آورد.

این رادیوها در انواع مختلف و برای همین نوع سرگرمی ها گسترش پیدا کرده اند و انواع مختلف و متنوعی یافته اند.

اما در همه ی رادیو کنترل ها قسمت های زیر وجود دارد:

فرستنده یا دسته ی کنترل

که حداقل باید دارای 4 الی 6 کانال (هر فرمان متفاوت یک کانال نامیده می شود) باشد؛

تا بتواند به عنوان مثال:

در وسایل ریموت کنترل پروازی قسمت های مختلف یک مدل را کنترل کند مانند گاز، شهپرها و بالک ها .

کانال های اضافه تر می تواند چراغ ها، چرخ ها، دودزا و یا… را کنترل کند.

در کنار هر دسته فرمان(joystick) دکمه ای برای تصحیح(trim) آن فرمان وجود دارد.

در رادیوهای پیشرفته تر صفحه ی نمایشی برای  تنظیمات بیشتر و حتی به حافظه سپردن حالت ها وجود دارد.

گیرنده ها نیز متناسب با فرستنده ها هستند و پروتکل های یکدیگر را فقط اجرا می کنند.

با ابعاد کمی که دارند درون هر وسیله ای قرار بگیرند و فرامین را کنترل کنند.

 وزن آنها بسیار کم می باشد  (کمتر از 10 گرم) و این باعث می شود تا بتوان ریزپرنده ها را ساخت.

در رادیوهای پیشرفته ی امروزی درون جعبه ی رادیو لوازم زیر وجود دارد:

1. دسته ی کنترل (فرستنده)

2. گیرنده

3. باطری دسته ی کنترل (عموما از جنس Ni-MH)

4. باطری گیرنده (عموما از جنس Ni-MH)

5. شارژر مخصوص باطری های رادیوکنترل

6. تعدادی سروو استاندارد و اتصالات مربوطه

7. کلید ON/OFF داخل هواپیما یا هر وسیله ی دیگر

8. دفترچه ی راهنمای استفاده (User Manual)

منظور از فرکانس کاری رادیو کنترل ها چیست؟

فرکانس کاری رادیو کنترلهای موجود ، امواج جهت کنترل ربات را با یک فرکانس مشخصی ارسال می کند؛ که آن را فرکانس کاری رادیو می نامند .

شماره ی کانال اشاره به فرکانس کاری رادیو ، رادیو کنترل دارد .

نکته ی قابل اهمیت در این مورد این است که:

اگر فقط یک فرکانس کاری وجود داشت در هر منطقه فقط یک نفر قادر به استفاده از آن می شد .

اما بدلیلی وجود شماره کانال های متفاوت افراد زیادی در یک مکان می توانند از آن شماره کانال ها بهره ببرند.

در حال حاضر اکثر RC ها بر روی فرکانس 2.4 گیگا هرتز کار می کنند.

روند کار رادیو کنترل های امروزی

رادیو کنترل های امروزی از شیوه کد گزاری برای از بین بردن تداخل استفاده می کنند.

هنگام اتصال گیرنده به رادیو کنترل یک کد خاص به گیرنده تعلق می گیرد .

هنگامی که ارتباط بین آن ها برقرار شد و اصطلاحا با هم جفت شدند ، گیرنده فقط از همان رادیو کنترل فرمان می گیرد.

به طور مثال که اگر شما چند رادیو کنترلر را با هم روشن کنید .

و در حال کار با مولتی روتور های خود باشید مشکل قطع شدن ارتباط و تداخل را ندارید.

فرکانس های دیگری مانند 900 مگا هرتز یا 433 مگا هرتز نیز وجود دارند که برای رادیو کنترل های با برد بالاتر استفاده می شوند.

استفاده از فرکانس 900 مگا هرتز بنا به دلایلی در برخی کشور ها ممنوع است .

فرکانس 2.4 گیگا هرتز:

یکی از جدیدترین دستاوردها در امر مدل­های RC استفاده از تکنولوژی طیف گسترده 2.4  گیگا هرتزی 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 سیستم ها دارای قابلیت تغییر فرکانس ارتباطی می باشند.

و می توان آن ها را طوری تنظیم نمود که بیش از چند میلی ثانیه در یک فرکانس نمانند.

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 می کند ؟

ماژول NRF24L01 و ورژن جدید آن یعنی  +NRF24L01

که سنگ تمام گذاشت ساخت Nordic Semiconductor می باشند.

یکی از ویژگی­های بارز این ماژول_­ها قابليت تنظيم كانال ارتباطي از 2400 مگا هرتز تا 2525  مگا هرتز است.

پس 125 كانال قابل انتخاب است.

این ماژول_­ها برای ساخت یک رادیو کنترل نیمه حرفه ای مناسب هستند .

و رادیو کنترل مورد نظر با این ماژول ساخته خواهد شد.

برد رادیو کنترل:

شاید برای شما هم سوال باشد که برد یک رادیوکنترل چقدر است؟

مقدار برد رادیو کنترل ها بسته به کیفیت ساخت آن ها و قطعاتی که در آن ها به کار رفته است متفاوت است.

در بخش اسباب بازی و سرگرمی ها نیاز اساسی به برد بالا نیست.

برد رادیو کنترل اسباب بازی ها

و میزان برد یک رادیو کنترل اسباب بازی می تواند از ۲۰ متر تا ۵۰۰ متر متغیر باشد،

که با توجه به کیفیت و قیمت کالای مورد نظر این مقدار تغییر خواهد نمود.

برد ریموت کنترل های حرفه ای

اما در مورد سرگرمی های حرفه ای برد مورد نیاز معمولا بالای ۳۰۰ متر خواهد بود .

رادیو کنترل­های حرفه ای می توانند 4 تا 5 کیلومتر برد داشته باشند و قیمت آنها نیز بالاتر خواهد بود.

امروزه سیستم­های رادیو کنترلی که از طریق فرکانس ۲/۴ گیگا هرتز کار می کنند ،

می توانند ماکزیمم تا ۵ کیلومتر برد مفید داشته باشند.

ملاک قابل توجه خرید رادیو کنترل

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 .

همانطور که گفته شد 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.

به صورت خلاصه می توان گفت:

همانگونه که در بالا اشاره کردیم اکثر رادیوکنترل های تجاری موجود در بازار دارای فرکانس کاری 2.4 گیگاهرتز می باشند.

این RC ها دارای قدرت خروجی 100 میلی واتی هستند که در فضای مناسب بردی در حدود 500 تا 3000 متر دارند.

تعداد کانال ها ی رادیو کنترل چگونه تعیین می شوند ؟

یک رادیو کنترل توسط تعداد فرمان هایی که می تواند به صورت جداگانه به ریسیور ارسال نماید نام گذاری میشود.

به طور مثال به رادیو کنترلی که بتواند ۴ فرمان جداگانه به ریسیور ارسال نماید رادیوکنترل ۴ کانال گفته میشود .

یا به رادیویی که بتواند ۸ فرمان جداگانه به ریسیور ارسال نماید رادیوکنترل ۸ کانال می گویند.

امروزه با پیشرفت دیجیتال رادیو کنترل ها قابلیت انواع میکس فرمان ها را دارا می باشند،

و به راحتی می توان:

فرمان آنها ، مقدار استیک دهی ، میزان دوال ریت یا ریت فرامیت ، مقدار اکسپنشیال و …. دیگر را تنظیم کرد یا تغییر داد.

پس یکی از مهمترین ویژگی­های رادیو کنترل­ها تعداد کانال آن هاست.

که همانطور که گفته شد هر فرمان متفاوت یک کانال نامیده می شود.

در حالت کلی چهار کانال اصلی وجود دارد که عبارتند از :

تراتل (throttle) برای کنترل سرعت چرخش موتور یا موتور ها – در وسایل پروازی برای تغییر ارتفاع پرنده.

الوران (aileron) برای کنترل حرکات در محور رول ( roll ) در وسایل پروازی برای حرکت پرنده به چپ و راست.

الویتور ( elevator ) برای کنترل حرکات در محور پیچ ( pitch ) در وسایل پروازی برای حرکت پرنده به جلو و عقب.

و آخرین کانال ریموت کنترل :

رادر ( rudder ) برای کنترل حرکات در محور یاو( yaw ) ،

در وسایل پروازی برای چرخش پرنده در جهت یا خلاف جهت عقربه های ساعت به دور خود.

این چهار کانال به عنوان کانال اصلی برای کنترل حرکات انواع پرنده­ها اعم از مولتی روتورها ، هواپیمای بدون سرنشین و هلیکوپتر­های RC  و به عبارتی برای تمامی وسایل آرسی هستند .

به بیان دیگر:

در رادیو کنترل­ها 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 می­گویند 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 ،

ولوم و ال ای دی به عبارتی یک کانال

به عنوان مثال اگر ما یک فرستنده رادیوکنترل داشته باشیم که روی آن یک ولوم وجود داشته باشد ،

در مقابل این ولوم در گیرنده ( ریسیور ) یک سیم خروجی داریم ،

وقتی ما این ولوم را کم و زیاد می کنیم در خروجی گیرنده ، ولتاژ کم و زیاد می شود .

اگر یک ال ای دی را به آن وصل کنیم ، با چرخش ولوم نور ال ای دی تغییر می کند.

به این می­گویند: یک کانال .

این ولتاژی که از آن 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 .

ساده ترین و معمولی ترین رادیو کنترل ها را می توان به صورت زیر بیان کرد:

ساده ترین رادیو کنترل­ها، مدل های ۴ کاناله می باشند که فرمان های اصلی را شامل می شوند .

قیمت های مناسبی دارند.

در واقع فرمان اصلی برای هدایت یک وسیله ی آرسی و پرواز یک پرنده کنترلی اعم از :

هواپیمای مدل ، هلیکوپتر مدل ، کوادکوپتر ، کوادروتور و انواع مولتی روتورها به ۴ کانال نیاز خواهیم داشت،

بنابراین برای شروع یک پروژه تحقیقاتی می توانید از یک رادیو با قیمت مناسب ۴ کانال استفاده نمایید.

در چه صورت به تعداد کانال بیشتر نیاز داریم؟

کانال­ های بیشتر می توانند به عنوان کنترل بخش های دیگری از وسایل رادیو کنترل شما باشند.

به عنوان مثال اکثر مولتی روتور ها یک کانال پنجم به عنوان تغییر دادن مد­های پرواز دارند

یا حتی کانال 6 برای تغییر دادن و کنترل زاویه دوربین.

به عبارت دیگر:

هر چه پرنده کنترلی یا RC ما حرفه ای تر باشد ، درگاه های ارتباطی و فرمان های بیشتری خواهیم داشت،

به طور مثال:

در یک هواپیمای مدل سایز بزرگ علاوه بر فرمان های اصلی، به فلپ و سیستم ریترکت نیاز خواهیم داشت،

و در پروازهای حرفه ای تر میکس فرمان ها بسیار حائز اهمیت است.

پس اگر در آینده به یک پرواز حرفه ای احتیاج پیدا کردید می توانید از یک ریموت کنترل ۶ کانال به بالا بهره ببرید،

و با توجه به نیاز خود از فرمان ها استفاده نمایید.

هنگامی که برای خرید رادیو کنترل ( Radio Control ) اقدام می کنید!

حتما به تعداد کانال های مورد نیاز برای کنترل مولتی روتور خود دقت کنید.

هر چه تعداد کانال بیشتر باشد قیمت رادیو کنترل نیز بالاتر می رود .

گفته شد که 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 .

این چهار 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 .

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 .

اما مد های رادیو کنترل:

رادیو کنترل ها دارای مدهای مختلفی برای محل قرارگیری کانال های آن ها 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.

در رادیو کنترل ­ها نحوه چیدن استیک­ های کنترل متفاوت است .

نکته :

در قاره آسیا  و اروپا  به ویژه در ایران از ( MODE 2 )

برای نحوه فرمانده ی استیک های رادیو کنترل ها استفاده می شود .

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 آن­ ها در محل گیرنده یکسان نباشد.
2. فرستنده­ ها از مدولاسیون­های 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 تکنیک­هائی که در آنها سیگنال اطلاعات و سیگنال خروجی کد گذاری و منتشر می شوند گفته می شود.

در حال حاضر چندین میلیون موبایل در یک محدوده فرکانسی کار می کنند بدون اینکه تداخلی ایجاد شود،

که این حاصل کدینگ اطلاعات است.

موضوع کدینگ و روش­های مختلف آن در مودم ها ، وایرلس ، لن ها و… نیز استفاده میشود .

اطلاعات روش دیگر کدینگ

این کد گذاری­ ها تنها به روش های ارسال محدود نمی شود و خود اطلاعات اولیه را نیز در بر می گیرد ،

به این معنا که اطلاعاتی را که قرار است ارسال شود ابتدا با استفاده از الگوریتم های خاصی بهم می ریزند.

و سپس این اطلاعات بهم ریخته بر روی موجی که خود با روش خاصی منتشر می شود قرار می گیرد.

در واقع دو یا چند بار کد گذاری میشود .

گیرنده (ریسیور) 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 .

 گیرنده یا ریسیور :

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 آن ها را در اختیار کنترلر جهت پردازش قرار می دهد تا فرامین مورد نیاز را به موتورها ارسال کند .

سایز ریسیورها

پس میتوان حدس زد که هر چه ریسیور دارای سایزی کوچکتر و وزنی سبکتر باشد بهتر است .

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

اندازه رسیور بسیار کوچک و سبک است .

پارامتر دیگری که در رادیو کنترل ها باید بررسی شود عبارت است از:

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 می­توانند 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.

و اما بهترین مارک های رادیو کنترل را بشناسیم:

امروزه در همه جای دنیا رادیوها بسیار مورد اهمیت قرار گرفته اند،

با توجه به تعدد کمپانی های سازنده رادیو کنترل و رقابت بسیار تنگاتنگ آنها ،

انتخاب یک مارک خوب بسیار مشکل شده است؛

اما کمپانی هایی که از قدیم اقدام به ساخت و ارائه رادیو کنترل نموده اند ، می توان به کمپانی معروف

 FrSky و کمپانیFUTABA ، کمپانی JR ، کمپانی HITEC ، کمپانی MULTI PLEX آلمان اشاره کرد .

این کمپانی­ها از معروف ترین کمپانی­های سازنده ریموت کنترل در جهان می باشند،

و کیفیت بسیار بالای محصولات آنها زبانزد همگان است.