Radio enlaces  XLRS

Radio control RC

INTRODUCCION:

 

Cuando adquirimos un equipo de radio control XLRS, si disponemos de presupuesto, solemos comprar el mas caro o el que más alcanza con la esperanza de no tener problemas ó despreocuparnos con los temas de radio que suelen ser un poco tabú ó magia.

Asi aunque cometamos algún error en el montaje o manejo al tener margen nos librará de problemas como el «Fail safe» ó perdida de cobertura.

Bueno, la idea no es mala en principio. Siempre que sea posible hay que ir sobre dimensionado en alcance de RF (radio).

Comentaremos aqui sólo del sistema XLRS de radio control (RC) excluyendo la parte de video. Más información sobre alcance de video analógico, aquí.

 

Despreocuparnos del correcto funcionamiento del radio enlace,

al final nos pasará factura en tiempo y dinero, desperdiciando muchos recursos. Usted como fabricante, integrador ó montador del sistema y por supuesto como piloto debe dominar minimamente el sistema de radio.

 

Aprenda por si mismo:

En esta pagina vamos a ayudarle e informarle de lo necesario para que usted controle el buen funcionamiento del alcance del sistema XLRS. 
Solo necesita dominar unas cuantas nociones de radio y adquirir unas sencillas costumbres y dominará la cuestión.

Es conveniente que nos familiaricemos con algunas pocas palabras técnicas y conceptos que nos ayudaran a comprender mejor estos temas.

 

 

Controle la calidad del radio enlace RC,

cuesta menos de lo que parece. Hoy en dia hay conocimientos y medios suficientes para desmitificar la radio pues se puede medir y controlar facilmente.

Puede realizar unas mediciones básicas con los propios equipos XLRS ya que estan preparados para ello y calibrados en dBm.

Si es necesario puede adquirir un medidor económico de potencia RF.

Hay actualmente disponibles en el mercado que aunque pueden tener mas error de medicion que los equipos profesionales le darán una idea si el equipo funciona normalmente ó transmite muy poco.

No recomendamos que utilice analizadores de espectro economicos pues ademas de tener mucho error en la medida, requieren conocimientos tecnicos minimos necesarios para realizar bien las medidas y escapan a nuestros objetivos.

 

Transmisores y receptores: Tenga en cuenta que los sistemas XLRS son Transmisores y receptores a la vez. Son bidireccionales y funcionan en semiduplex.

Es decir un receptor RXLRS recibe datos RC (radio Control) y es un transmisor cuando envia los datos de telemetria.

De igual modo un transmisor XPAD3, GCSD4, etc. es un transmisor para enviar datos RC y un receptor para recibir la telemetria.

Nota: Los sistemas XLRS llevan el mismo modulo de RF fabricado por DMD.

 

Banda de frecuencias: comenzaremos por saber que los sistemas XLRS utilizan la banda libre ISM (Industrial, Cientifica y Medica) en 433, 866, 868, 903, 915 y 955Mhz.

Los radio enlaces en estas bandas necesitan vision directa entre las antenas del transmisor y receptor (LOS ó Line of sight).

 

Potencia RF: emitida por el transmisor (o la emision de telemetria en el receptor) en miliWatios (mW) y dBm:

  • 1000mW = 1W        = +30dBm
  • 500mW   = 0.5W     = +27dBm
  • 250mW   = 0.25W   = +24dBm 
  • 125mW   = 0.125W = +21dBm

Revisando esta tabla veremos que un cambio de 3dbm dobla la potencia ó la divide por 2. Es decir cada 3 dBm se dobla la potencia.

Los transmisores XLRS tienen una potencia máxima de +30dBm. (La potencia dependerá de la licencia adquirida).  

Nota: La potencia del transmisor no lo es todo, el radio enlace dependera de la potencia del transmisor, la sensibilidad del receptor y la ganancia de las antenas entre otros factores.

 

Sensibilidad receptor

Un receptor RXLRS, (dependiendo de la licencia) tiene una sensibilidad de -99dBm hasta -116dBm a 50kb.

La sensibilidad depende de la velocidad de modulación de los datos. En nuestro caso se puede seleccionar 50Kb (50.000 baudios por segundo) o 100kb. Por defecto si se utiliza el protocolo Mavlink estará seleccionada a 100kb.

La sensibilidad máxima del RXLRS es de -113dBm con una modulación de 100kb (100.000b). Tambien es la sensibilidad de la recepcion de telemetria en un transmisor XPAD3, GCSD4,etc.

Recuerde: La sensibilidad de un receptor es tan importante o más que la potencia del transmisor.

Nota: Hay que prestar atencion a  estos datos que pueden ser engañosos en otros sistemas mas económicos de otros fabricantes en los que nos dicen que la sensibilidad es de -123dBm o mas.  ¿Como puede ser?, facil, no se especifica la velocidad de modulacion y para esta sensibilidad suele ser a 300 ó 1200 baudios. Realmente el sistema trabajará entre 38.400 a 57.000b ó más y no se especifica la sensibilidad a la velocidad de modulacion real. A 300-1200b no es posible trabajar en radio control y enviar datos Mavlink.  

RSSI:

Es un indicador de la señal de radio recibida por el receptor (RSSI en inglés Received Signal Strength Indicator). Rssi en wikipedia.

La escala tiene al valor 0dBm como centro, nuestro caso se mide en dBm (logaritmica) ó mW (Lineal).

En un receptor suele medirse con valores negativos. Más negativo, menor cantidad de señal.

El RSSI indica la señal recibida. no es la calidad de señal. 0dBm=1mW

 

Mediciones en mW o dBm: Es preferible que se acostumbre a medir con dBm y no con mW.

La explicacion es sencilla: con dBm solo tendrá que sumar o restar los valores para saber el alcance del radio enlace y con mW no es facil.

Ejemplo de calculo alcance en dBm:

Este calculo algo mas elaborado y contando con el ruido de fondo de RF se realiza en el XOSD y se muestra ya en Km directamente para facilitar el alcance maximo en todo momento al piloto.

Si realizamos una prueba de vuelo a 1.5km y en el XPAD ó en el XOSD nos marca la RSSI -70dBm con un pequeño calculo podemos deducir el alcance máximo de esta configuración:

En la práctica sabemos que cada 9dBm se dobla la distancia en el alcance, por lo que podemos realizar una pequeña tabla de alcance-dBm recibidos hasta aproximarnos a la sensibilidad maxima de -113dBm:

  • 1.5km -70dBm
  • 3.0km -79dBm
  • 6.0km -88dbm
  • 12km -97dbm
  • 24km -106dbm
  • 48km -112dbm

Resultado alcance maximo: 50Km aproximadamente.

 

Calculos simplificados del enlace RF:

Estos calculos se muestran para ampliar la compresión del lector, no son imprescindibles para utilizar ni instalar el sistema, pero pueden ayudar a comprender y optimizar en caso necesario.

Link = Potencia TX + sensibilidad RX + Ganancia antena TX + Ganancia antena RX.

Ejemplo con un TX de 1W(+30dBm) y un RX con sensibilidad de -113dbm, antena patch en el TX con ganancia de 6dBi y antena omni en el RX de 5dBi:

Link = 30 + 113 + 6 + 5 = 154dBm

Calculos muy simplificados. (No se calcula la atenuacion de lluvia, nubes, etc.)Si usa latiguillos hay que restar las perdidas en dBm de los latiguillos. 

 

Datos para recordar: Hay algunas constantes y datos que puede memorizar para calcular mentalmente y tener una idea general de las proporciones medidas.

  • +30dBm = 1W = potencia maxima transmisores XLRS
  • 3dBm doblan la potencia RF
  • 9dBm dobla el alcance del sistema
  • -113dBm sensibilidad maxima receptores XLRS a 100kb.

Antenas y cables:

Las antenas y su posición final en el transmisor, avión ó dron son una parte muy importante del sistema. No importa que tengamos el sistema mejor y mas potente si las antenas no son las adecuadas o estan apantalladas o en una posición incorrecta. Una mala elección y el alcance puede reducirse dramaticamente a una decima parte del deseado.

Los cables coaxiales en las antenas son una fuente importante de perdidas y se debe prestar la atención adecuada. Por norma utilice los cables de mayor calidad y lo mas cortos posible.

Hay cables que puede perder mas de 1dBm/metro a 1Ghz (RG174), esto es mucho. el mismo cable a 2.4Ghz perderia -2.4dBm.

Recuerde: -3dBm equivalen a perder la mitad de la potencia. recibida.

Posición: Vertical. Salvo las antenas de polarización circular (se usan para globos aerostaticos ó similar que estarán sobre la vertical de nuestra base), las antenas deben estar siempre en posicion vertical ya que se usan de polarizacion vertical. No se deben usar antenas de polarización horizontal.

Una posicion inadecuada puede resultar en unas perdidas de -9dbm ó más. Esto equivale a perder la mitad del alcance ó el equivalente en potencia a perder de +30dBm(1W) a +21dBm(0.125W). Si esto nos ocurre también en la parte del transmisor, el alcance se puede reducir x4 veces ó más!!!.  Vale la pena dedicar tiempo y realizar algunas pruebas para garantizar la mejor posición posible en nuestro dron o avión y en el transmisor.

En caso de duda, por favor envíe una consulta por email a dmd@dmd.es con fotos de la instalación y nuestros técnicos le ayudaran a conseguir la mejor posición posible.

 

Ahora ya dispone de las nociones básicas para llegar a controlar mejor su sistema XLRS!!!.

Si desea ampliar información acuda a estas paginas:

 

Una vez instalado el sistema XLRS deberemos comprobar que el alcance del sistema de radio es el mejor posible y determinar si el funcionamiento es normal ó incorrecto. No basta que se muevan los servos y realice las mezclas configuradas, hay que asegurar que funcionará bien y sin problemas en el rango de cobertura de alcance para el que se construyó el equipo.

(Siguiente Link en construccion).

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