La radio
Mi sono deciso a scrivere queste note a seguito di una discussione durante l'ultima manifestazione ( F3Jet ) sul nostro campo e dopo un disastroso crash di un concorrente.
Come premessa a tutto quello che seguirà voglio precisare che ha differenza di quanto sembra il funzionamento delle nostre radio non è ne magico ne dovuto al caso ma tutto , disturbi compresi si basano su precise leggi fisiche e equazioni matematiche, di conseguenza tutto quello che succede è prevedibile, escluso ovviamente l' imponderabile ( leggi guasti ) a tale riguardo leggetevi la legge di Murphy e sopratutto ricordatevi questa massima :
LE COSE CHE NON CI SONO NON SI ROMPONO ! .......
Ho cercato di essere il più coinciso possibile ma ritengo che sia doveroso una infarinatura sui principi di funzionamento e sui termini tecnici utilizzati quando si parla di collegamenti radio, scusandomi con i tecnici per il linguaggio poco ortodosso, ma necessario per fare comprendere anche ai non addetti ai lavori i principi basilari della trasmissione radio.

 
 I termini tecnici
 

-) FREQUENZA di TRASMISSIONE:
Oscillazione elettrica generata da un quarzo sulla trasmittente, che amplificata e modulata (sovrapposta)dai segnali di comando generati dalle 2 cloche e da eventuali canali ausiliari, permette di portare i comandi alla ricevente installata sul modello. Il valore è espresso normalmente in MHz ovvero milioni di oscillazioni al secondo 40,875 Mhz corrisponde a 40 milioni e 875 mila oscillazioni al secondo. Si può paragonare una data frequenza ad un colore , ed il ricevitore ad un ad una telecamera in grado di distinguere solo 1 colore ben definito, di conseguenza se la frequenza 40.875 la paragoniamo al verde e la 40.715 al rosso, la ricevente della 1° frequenza sarà costruita in modo di 'vedere' (filtrare) solo il verde e la ricevente della 2° vedrà solo il rosso, in questo modo non saranno possibile interferenze.Sempre paragonando la frequenza di trasmissione alla luce ricordatevi che le onde radio si propagano, salvo riflessioni ( rimbalzi) contro ostacoli ( case, montagne ... ) in linea retta.

-) POTENZA di TRASMISSIONE
Paragonando sempre alla luce si tratta della luminosità , più è alta più distante si vede, e di conseguenza si pilota il modello, Considerate pero che comunque è inutile superare i 500-600 metri in quanto salvo rare eccezioni oltre on si capisce più nulla circa la direzione e la linea di volo del modello. Più il valore, normalmente espresso in MilliWatt (millesimi di Watt ), è elevato più distante si può comandare il modello. Purtroppo ho notato che il segnale trasmesso in alcune radio di ultima generazione, a mio parere è piuttosto bassa, e questo in situazioni critiche può causare problemi.

-) SENSIBILITA' del RICEVITORE
Definisce il livello minimo del segnale ricevuto sotto il quale è impossibile riconoscere e decodificare il segnale della trasmittente. In questo caso il valore può essere espresso in MicroVolt o in DBm ( Decibel metro ). Nel primo caso il valore più basso indica una qualità migliore nel secondo caso il valore più alto.

-) SELETTIVITA' del RICEVITORE
Definisce l'intervallo minimo di frequenza oltre il quale il ricevitore non è più disturbato da un secondo trasmettitore, nei ricevitori per aeromodelli la selettività è mediamente tra i 7 e i 15 Khz e per questo si ritiene non disturbante un segnale con una frequenza = o > di 20 Khz.
In questa specifica il valore minore è quello migliore

-) MODULAZIONE
Come il segnale per il controllo dei servi viene mandato al ricevitore installato sul modello, i più utilizzati sono:
AM ( ampiezza modulata )
FM ( frequenza modulata )

-) DOPPIA CONVERSIONE
Una particolare circuitazione del ricevitore che permette non solo una doppia filtrazione del segnale ricevuto ma questo filtro viene effettuato con due valori di frequenza diversi in questo modo se un disturbo riesce a passare il primo filtro molto difficilmente passerà anche il secondo, dando in tal modo una migliore immunità ai disturbi , sopratutto se generati da altre radio operanti su canali vicini . Questo non è il solo motivo della migliore immunità ai disturbi, ma non è questa la sede per approfondire il problema.

-) TIPO DI CODIFICA
Il modo con cui vengono elaborati i segnali provenienti dalle cloche prima di essere inviati al trasmettitore. Le codifiche attualmente utilizzate sono:
PPM : Pulse Position Code ( Codifica a posizione d' impulsi )
PCM : Pulse Code Modulation ( Modulazione a codifica d'impulso )

 

 
 I punti critici del sistema  

A questo punto si può iniziare a capire dove possono nascere i guai che portano a rompere i nostri modelli. Ritengo corretto iniziare dal 'ultima voce perché ritengo che proprio dal tipo di modulazione possano nascere una parte dei problemi.

PPM o PCM eterno dilemma !
Come tutti sapete ( !!! ??? !!! ) il comando che pilota il nostro servocomando, o meglio che indica quale posizione angolare deve raggiungere è dato da un impulso elettrico con una durata, che corrisponde a 1,5 mS ( millisecondi ) per la posizione centrale e 1mS e 2mS per le posizioni estreme -45° e +45° , a tutti i valori intermedi corrispondono le posizioni intermedie, in assenza di impulsi il servocomando resta fermo all' ultima posizione.
La differenza tra i due sistemi sta solamente come questa informazione viene inserita nel trasmettitore.
Per semplificare gli esempi si può paragonare il PPM ai dischi in vinile, dove l' informazione audio era scritta in modo analogico ovvero la vibrazione delle corde di uno strumento corrispondono alle vibrazione della puntina che scrive sul disco. Oppure con un esempio più vicino ai nostri trasmettitori, con i vecchi cellulari ETACS, nei quali l'informazione audio veniva inserita in modo lineare ( analogico ) sul segnale trasmesso.
Il PCM si può paragonare al CD nel quale le informazioni audio viene codificata in un codice binario ( digitalizzata ) e registrata sul cd in formato numerico. Oppure, sempre per restare vicino ai nostri trasmettitori, si può paragonare al sistema GSM dei nostri cellulari.
Da notare che il tipo di modulazione ed il tipo di codifica sono 2 cose ben distinte e sarebbe perfettamente possibile costruire una radio con modulazione AM e codifica PCM.
Veniamo adesso a cercare i pregi ed i difetti dei 2 sistemi.

-) PPM : Il segnale generato dalle cloche e dagli eventuali canali supplementari vengono miscelati tra di loro e inviati al trasmettitore senza nessuna elaborazione, e di conseguenza senza nessun ritardo dovuto alla conversione numerica, in pratica la cloche genera l'impulso ( 1-2 mS ) e questo viene mandato direttamente al trasmettitore, fin qui nessun problema , ma in ricezione eventuali impulsi generati da motorini elettrici, candele, ecc possono ingannare il ricevitore e comandare in modo casuale i servocomandi.
Ma quello che può sembrare un difetto in alcune condizioni permette comunque di comandare il modello anche se in modo non ottimale, per tornare agli esempi precedenti, un vecchio disco in vinile, rigato e sporco, permette di ascoltare quanto inciso anche se la qualità sarà compromessa. Di conseguenza un disturbo può rendere difficoltoso il controllo ma resta possibile un minimo di controllo sul modello.

-) PCM : Il processore del trasmettitore genera una serie di numeri corrispondenti alla posizione dei comandi, cloche ecc., i quali vengono trasmessi in sequenza al trasmettitore, in questo caso non vengono trasmessi tanti impulsi quanti sono i canali ma delle serie di numeri in codice binario ( prendete per buono il termine non è il caso di approfondire l'argomento ).
Questo sistema se da una parte garantisce che questa serie di numeri una volta decodificati da ricevitore ed inviati ai servocomandi non ci possano essere incertezze nella posizione dei servi portano a 2 problemi ancora parzialmente irrisolti.

1°) Un eventuale disturbo blocca completamente la decodifica del ricevitore il quale per alcuni mS , tipicamente 3-6 serie di numeri, per un tempo totale di alcune centinaia di millisecondi nella migliore delle condizioni, ma si può arrivare anche tempi di blakout superiori al secondo , per tutto questo tempo i nostri servocomandi non ricevono informazioni e si bloccano nella posizione dell' ultima informazione ricevuta. Per tornare al nostro impianto HI-FI e come se inserissimo nel lettore cd-rom un disco graffiato o sporco, fino ad un certo punto non ci accorgiamo di nulla ma poi sopra una certa quantità di errori la musica scompare completamente per ritornare solo quando il sistema riesce nuovamente a decodificare i dati provenienti dal pickup laser. Nei nostri ricevitori un parziale rimedio ( !! ) è dato dal circuito FAIL SAFE il quale interviene quando nei dati decodificati si presentano errori superiore ad una certa percentuale ed a seconda della programmazione azzera alcuni servocomandi, al ritorno dei dati corretti tutto il sistema riprende a funzionare.
Vorrei far notare che un modello che vola a 100Kh percorre in un secondo circa 27 m e se aggiungiamo i nostri tempi di reazione, prima di riavere il controllo il modello può aver percorso anche 50 m, che non sono poi troppi in volo orizzontale ma in picchiata o in situazioni critiche ?

2°) I nostri servocomandi sono pilotati sempre da impulsi e di conseguenza i codici ricevuti devono essere riconvertiti da numerici a analogici e questo porta via tempo che aggiunto al precedente non migliora certamente la situazione.

Attualmente un grosso produttore sta mettendo a punto un nuovo sistema di codifica chiamato IPD il quale dovrebbe avere i vantaggi del PPM e del PCM senza i difetti, vedremo come si evolverà la tecnologia e se le promesse saranno mantenute.

 
 Antenne, connettori e batterie  

I segnali che pilotano i nostri amati e preziosi modelli vengono trasmessi e ricevuti dalle antenne installate sul trasmettitore e sul ricevitore, e fino a qui nulla di difficile . Il problema sta nel fatto che l' antenna ricevente ( il filo che e esce dal ricevitore ) riceve non solo il segnale del trasmettitore ma tutto , ma proprio tutto, quello che assomiglia anche vagamente alle onde elettromagnetiche ed i circuiti del ricevitore fanno il possibile per riconoscere fra tanti segnali quello del nostro trasmettitore ma senza una corretta installazione non sempre va tutto nel modo desiderato. Da parte nostra possiamo aiutare il ricevitore con alcuni accorgimenti.

*) Posizionare l'antenna e possibilmente il ricevitore il più lontano possibile da qualsiasi fonte di disturbo elettromagnetico a bordo del modello ( servocomandi, motori elettrici, regolatori di giri, ecc), lasciare l'antenna della lunghezza originale e ben stesa all'esterno del modello. I cavi metallici dei rinvii ed il fili del cablaggio possono fare da schermo al segnale del trasmettitore. Ricordarsi di non piegare e tenere in tensione il filo dell' antenna nel punto di uscita dal ricevitore e controllare di frequente che non sia rovinata nel punto di uscita del ricevitore ( Foto 01 - 02 ).
Durante il monitoraggio delle frequenze durante la gara F3Jet effettuato con un TESTSET Motorola che alcuni trasmettitori irradiavano un segnale piuttosto basso cosa notata anche successivamente con un semplice scanner sul campo, di conseguenza è meglio che l' antenna del ricevitore sia montata a regola d' arte anche se esteticamente non sarà un bella vista, evitate nel modo più assoluto qualsiasi nodo od occhiello per il fissaggio lungo la lunghezza dell' antenna.
Connettori: ricordatevi di controllare frequentemente , soprattutto se non usate un modello o dei servi da parecchio tempo, i connettori . Una prova empirica ma efficace si può essere la seguente:
Accendere il trasmettitore e posizionarlo a 2-3 metri da modello
Accendere il ricevitore sul modello e controllare che muovendo i connettori e cavi dei servocomandi, delle batterie e della ricevente non si abbiano movimenti improvvisi delle parti mobili, se dovesse succedere controllate molto attentamente quale connettore o cavo di prolunga ( e si ci sono anche quelli ) crea il problema e sostituite il cavo con la spinetta difettosa, il cavo completo! , a costo di smontare il servocomando, se non vi ritenete in grado di farlo a regola d'arte fatevi aiutare da un amico o da un negoziante, e non giuntare il cavo o peggio ancora smontare il connettore. Controllare sempre che le batterie non abbiano ossidazioni anche minime intorno il poli positivi. In caso affermativo sostituite le batterie ( TASSATIVAMENTE TUTTE ).
Una eventuale ossidazione anche minima indica che la batteria ha subito danni interni dovuti a cariche sbagliate o anche solo per vecchiaia.
Ricordarsi che la batteria è il componente più difficile da testare e nel dubbio è meglio sostituirla, perché il cedimento di un elemento durante il volo provoca quasi sempre la perdita del modello.
Non fidarsi ciecamente dei caricatori, anche quelli più sofisticati, ma prima di iniziare i voli controllate sempre la tensione di batteria del ricevitore possibilmente sotto carico.
Lo strumento più semplice e facilmente realizzabile è composto da un tester digitale, va benissimo anche quello da 25/30.000 acquistabile in un qualsiasi rivendita di materiale elettronico, e di un connettore on relativo cavetto , va benissimo una prolunga per servocomandi, da inserire, da un lato, in una presa libera della ricevente e dall' altra nelle boccole del tester ( Foto 03 ), cosi facendo si riesce a misurare la tensione del pacco batterie durante il funzionamento dell' impianto radio.
La metodologia per ottenere misure affidabili è abbastanza semplice:
Caricare le batterie con il vostro metodo abituale, al termine della ricarica scollegare il caricatore ed attendere circa 1 ora per dare tempo a pacco batterie di raffreddarsi ed alla tensione di stabilizzarsi..
Collegate il tester al ricevitore, accendere la trasmittente e la ricevente, ed annotatevi la tensione rilevata .
Non è importante il valore assoluto, ma è importante che al termine della ricarica e dopo un certo tempo necessario per stabilizzare la lettura , la tensione misurata sia sempre la stessa. Annotate la misura, anche sul pacco batteria e se nel tempo notate delle variazione sul valore letto, controllate che nessuna batteria abbia subito danni.
Questo e un sistema semplice ed efficace per tenere sotto controllo le batterie ed è utilizzabile anche sul campo per dei controlli rapidi ed efficaci.
Come dati standard ricordatevi che un elemento Ni/Cd a piena carica ha una tensione di circa 1,30 - 1,34V, che corrisponde, con un pacco da 4 elementi, ad una tensione di 5,2 - 5,36 V.
Da tener presente che se al termine della ricarica e dopo 1-2 ore di riposo non si rileva il valore sopracitato c'è da ritenere che 1 o più elementi possano essere difettosi.

FOTO 01

 

FOTO 02

FOTO 03
 Interferenze  

Questo è l' argomento più ostico e più difficile da trattare anche perché è difficile se non impossibile dimostrare in pratica i fenomeni che portano a disturbare il collegamento tra la trasmittente nelle nostre mani e la ricevente installata sul modello. I segnali disturbanti possono essere sia sulla stessa frequenza che su frequenze diverse da quella da noi utilizzata, ma il risultato è sempre lo stesso, l'impossibilita, da parte del ricevitore di decodificare il segnale emesso dal trasmettitore. Ma quali sono le sorgenti di disturbo? Sicuramente altri tramettitori sia per uso modellistico che per usi civili, apparecchiature elettriche, l'attività solare, ecc. ecc, ma come vedremo non è facile disturbare il collegamento tra trasmettitore e modello in modo casuale.
Prima di analizzare cosa può disturbare il nostro segnale è necessario spiegare, anche se in modo molto elementare, alcuni aspetti teorico/pratici.
Il primo : Il segnale emesso dall' antenna del trasmettitore ha una ampiezza di alcuni volt e viene ricevuto con un ampiezza di microvolt dall' antenna del ricevitore, cioè migliaia di volte più basso.
Ma il segnale non diminuisce in modo lineare mano a mano che ci si allontana dal trasmettitore , l' attenuazione ( Il termine esatto ) subita del segnale è di tipo logaritmico, la tabella allegata ( Foto 04 ) spiega con più chiarezza il concetto.
Secondo : Il segnale radio, almeno con le nostre frequenze e potenze, si propaga come la luce cioè il linea retta, e qualsiasi ostacolo di grosse dimensione, grosse costruzioni, silos metallici, montagne, ecc, ne impedisce la propagazione.
Terzo : Il segnale ricevuto non è utilizzato subito per la decodifica, ma viene convertito un una frequenza più bassa, tipicamente nei nostri ricevitori a singola conversione a 0.455Mhz ( I.F. o media frequenza ).
Per ottenere questo si miscela il segnale ricevuto dall' antenna con la frequenza generata nel ricevitore da un quarzo. Per fare un esempio se il trasmettitore opera ad una frequenza di 40.825Mhz il quarzo installato nel ricevitore genera una frequenza di ( 40.825Mhz - 0.455Mhz ) 40.370Mhz. Questo sistema chiamato supereterodina a singola conversione ha però un difetto, quello che il ricevitore decodifica abbastanza facilmente anche un segnale eventualmente presente sulla frequenza 39.915Mhz, questo valore si ottiene, per restare con l'esempio precedente, dal seguente calcolo:
40.370Mhz ( Frequenza del quarzo del ricevitore ) - 0.455Mhz ( valore di media frequenza ).
Oppure, in modo più semplice per sapere quale frequenza eventualmente ci può disturbare ( in termine tecnico frequenza immagine ):
40.825Mhz ( frequenza di trasmissione ) - 0.910Mhz ( Valore di media frequenza * 2 ).
Questo perché il miscelatore del ricevitore riceve al suo ingresso non solo il segnale del nostro trasmettitore ma tutti i segnali presenti in aria ( nell’ etere ) e di conseguenza una eventuale trasmissione a 39.915Mhz - il valore del quarzo sul ricevitore 40.370Mhz da come risultato -0.455Mhz valore corrispondente alla media frequenza del nostro ricevitore e che viene pertanto elaborata come la frequenza del nostro trasmettitore. Questo discorso chiaramente vale per tutte le frequenze sia a 35, 40 che a 72Mhz.
Da notare che sul quarzo installato nella nostra ricevente la frequenza indicata è per comodità quella del trasmettitore, ma il valore reale è diverso.
L'unico modo per evitare questo problema è quello di utilizzare un ricevitore a doppia conversione, il quale utilizzando un doppio salto di frequenza, tipicamente 10.700Mhz e 0.455Mzh, elimina completamente il problema.
Quarto : segnali molto forti, potenze di centinaia di Watt e su qualsiasi frequenza, a poca distanza dal modello ( ragionevolmente inferiori al Km ), in questo caso si provoca un, passatemi il termine, abbagliamento del ricevitore il quale non riesce a decodificare il segnale del trasmettitore

Per tornare ai nostri crash, dopo avere chiarito alcuni elementari concetti sul funzionamento delle nostre radio, si può dedurre che le cause esterne che possono disturbare il collegamento radio tra il nostro trasmettitore ed il modello devono avere le seguenti condizioni:

*) Un trasmettitore simile al nostro acceso sulla nostra stessa frequenza ( isofrequenza ) ma ad una distanza, visto le caratteristiche di propagazione dei segnali radio, non superiore a 2/3 volte quella che separa il nostro trasmettitore ed il modello, oppure più distante ma con potenze molto superiori alla nostra trasmittente, e comunque in portata ottica con il modello. Utilizzando i dati in possesso sulla sensibilità e potenza delle nostre radio, si può calcolare che per disturbare in modo efficace un nostro modello distante dalla nostra trasmittente 200mt,da un 1 Km di distanza, serve un trasmettitore con una potenza almeno maggiore di 4-5 Watt.

*) Un trasmettitore con una frequenza corrispondente alla nostra frequenza immagine anche in questo caso con potenza molto superiore alla nostra. Cosa improbabile visto che il piano ufficiale di ripartizione delle frequenze non prevede l'uso delle frequenze appena inferiori alle nostre, ma non del tutto impossibile visto il proliferare di controlli a distanza per usi industriali, ma comunque molto facile da rilevare con un radio scanner anche di tipo economico.

*) Abbagliamento del ricevitore dovuto a segnali molto forti, questo caso non lo ritengo probabile almeno nel nostro campo di volo, E possibile avere questo tipo di disturbo solamente volando vicino a radar, ripetitori radio e tv commerciale, linee ad altissima tensione = > 220Kv, in questo ultimo caso vicino si intende poche decine di metri.
Tra le sorgenti di disturbo si devono inserire anche gli apparati di bordo. Eventuali circuiti di controllo il cui funzionamento dipende da un processore, sono potenziali generatori di disturbi radio e per questo è importante posizionarli il più lontano possibile dal ricevitore, provate a leggervi un qualsiasi manuale d' uso di un apparato elettronico sopratutto se commercializzato negli USA e date un' occhiata alle ' controindicazioni' e relative contromisure ( Foto N° 05 ). Queste note sono state estratte dal manuale di un normalissimo mouse .Ricordarsi anche che i cavi dei servocomandi e relative prolunghe sono potenziali antenne e di conseguenza sono in grado di amplificare i problemi citati in precedenza.
Altra nota : non tenete MAI il telefonino acceso vicino al trasmettitore soprattutto con il modello in volo, se arriva una chiamata o se il telefonino per un qualsiasi motivo effettua una registrazione sulla cella , il segnale trasmesso dall' antenna del telefonino è perfettamente in grado di mandare in tilt il funzionamento del processore interno al trasmettitore sopratutto se posto nelle immediate vicinanze. Telefonino in tasca e la trasmittente appoggiata sulla 'pancia' è una situazione piuttosto frequente.

Sicuramente non è stato possibile trattare tutti i problemi inerenti al funzionamento delle nostre radio, ma spero, comunque di avere chiarito almeno i concetti di base. Inoltre è da tenere presente che come tutti i disastri veri anche i nostri crash di solito non dipendono da un singolo evento ma sono la conseguenza di piccoli e diversi guasti e negligenze.

Per eventuali ulteriori chiarimenti e sopratutto suggerimenti ed esperienze personali potete contattarmi tramite email all'indirizzo:
info1@gabonline.it

Enrico E.

FOTO 04

FOTO 05