Tag Archives: fpv

Circular vs Linear polarisation – long range comparison

I’m working on long-range (60km+ one direction, 200km+ total range) FPV plane. Almost entire plane is built from scratch (batteries, airframe, autopilot, antennas) and i’m trying to choose right components.

For 60km+ range i probably can’t go with single antenna – i need array of antennas (other options – LNA (good LNA are very expensive!), more power to VTX (and i need electric power for motor, also – interference), trackers on both sides (too complex and error prone)). Now just need to choose correct polarisation option…

So, my options at this moment – circular polarized array (CP BiCircles – i like circles :P ) or linear polarized array (again, bicircles). Both have high gain (~16dBi for CP array, ~17dBi for LP array), both can be built to be flat (another reason why yagi antenna is out of scope – too big to transport).

Lots of resources on internet about CP/LP choice, in general all agree about:

  • LP is worse in banked turs, CP works well in any direction (agree 100%, that’s why satellites use CP – but question “how much banking is too much for LP?”)
  • For the same volume/weight LP offers higher gain (serious reason why i’m reverting to LP – huge CP antennas, easy damaged in transportation, higher gain antennas (such as QFH) are draggy a lot)
  • CP is a “must have” for higher frequencies (again, agree – LP on 5.8GHz sucks ballz due to multipathing issues, but for long range i’m going on 1.3GHz setup)
  • LP antennas are easy to make (and this is great – i killed three cloverleafs while flying in forest in one day, repairing them takes lots of time. Long range plane keeps antennas safe, but sometimes they break anyway and…)

So, question remains – how much banking is too much for LP, and how much image quality i will loose for using LP? Knowing this, i can choose right antenna array. To answer this question, i did simple test. Conditions:

  • 18dB attenuator on plane (cut range by 4 – i.e. 10km with attenuator = 40km without. Well, at least in theory)
  • my old CP antennas – verified, 15km without attenuator is “easy mode”, VSWR < 1.5 when new vs brand new, just “cooked” Vee’s + BiCircle (BiCircle gain = BiQuad gain and almost the same radiation pattern)
  • The same frequency (1280MHz), the same plane with the same setup (and the same battery), identical weather conditions (well, if possible – liftoff during sunset without wind, after second test landed in almost dark environment, with strong wind)
  • If possible, very bad conditions (RF noise – cell towers nearby, willage, mobile phones; clouds, moisture)

What i got (distance is top-middle):

OK, my old CP antennas lived trough hell (lots of crashes, repairs, re-soldering, tunning) and probably do not have < 1.5 SWR anymore. But i didn’t expected them to perform so bad, compared to LP…

< 5km range with CP (OK, bit better signal quality compared to LP – less noise, no sudden signal loss), that’s approx 20km total range. 10km range with LP (still good signal when banking – check video) – that’s approx 40km total range without attenuator and in better weather/RF conditions (and really simple antenna construction, Vee’s won’t be destroyed by trees anymore) – i think, we got clear winner here.

Next in work queue – BiCircle antenna array for 60km+ range (and i guess 80km range should be easy too).

Notes:

  • results are valid for low freq (0.9-1.3GHz) video transmission. On higher frequencies (2.4GHz and esp. 5.8GHz) it’s a different story
  • Yes, i will perform “max range” tests without attenuator, when i finish my long-range plane. Currently i can’t go past 30km to one direction (temperature issues, also some issues with current plane setup) so i can’t test single antenna to it’s limits, not talking about array…
  • BiCircle and BiQuad have identical gain and (probably) just minor differences to gain pattern. I choose BiCircle for it’s look and simplicity. Also, tested on different frequencies – works great, so why bother bending corners?
  • In good weather (no forests around, no rain/moisture, no clouds layer, no RF noise) range should be better. Take off attenuator, mount antennas and… =)

FPV cams: CC1333 vs HS1149F – short review

I’m building long-range plane and was looking for camera with small frontal area. All my FPV cameras are PZ0420 (with or without IR filter, also known as CMQ1993X on sc2k, sold as CC1333 and CC1333-B on surveilzone) – great cameras for FPV, but huge drag on fast plane.

Found this one – HS1149F – acceptable price and small enough. After 2 weeks… :

PZ0420, CMQ1993X, CC1333, CC1333-B and HS1149F

It’s really small! Even with this metal case it’s much smaller than PZ0420 with broken off edges (bottom left).

Did short test in my living room with two cams: PZ0420 (no IR filter, better light sensitivity, bad colors) and HS1149F. Sorry, no flight videos with new cam – i won’t have time for at least two weeks and weather sucks (CMQ1993X – the same PZ0420 with IR filter video is here). I maybe add video with new cam later…

So, PZ0420 in my living room, pointing straight to light source:

PZ0420 images combined

From left to right:

The same image with HS1149F:

HS1149F_combined

From left to right:

In short:

  • + great low light performance
  • + good working WDR, at least in living room
  • + small and light
  • settings cable is really stupid, compared to PZ0420 – i will probably set everything as i want and toss it away. Hard to use, heavy, on the same cable as video signal, pffff….
  • price is higher compared to CC1333

First flights after few weeks, if it’s in-air performance will be great – i will replace my other cams too ;-)

EDIT: short comparison video is here:

Nauji fotikai, nauji kadrai ;-)

Namie atsirado pora smagių dalykų, kuriuos galima kilstelt į orÄ… ir padaryt kelis visai neblogus kadrus. Vienas iÅ¡ jų – SONY NEX 5N su 16mm objektyvu (su laiku upgradinsiuos) – turiu jau kurį laikÄ…, spÄ—jau ir kelis kadrus padaryt. KokybÄ— neypač, bet lyginant su kitais piguva aplink – tenkina:
Miškas, šuo, ruduo
Gal Å¡iek tiek per tamsi, bet tai… Kad tamsoje ir fotografavau – galima sakyt, kad pirmas 2012 metų žiemos sniegutis:
Nuošliauža, žiema, pirmas sniegas

Kitas žaislas (yra jau pora savaičių, tik orai neleido iÅ¡mÄ—ginti) – GoPro 3 Black. Mažas, lengvas žaislas, kurį nesunku užmest ant beveik bet kokio copterio ar lÄ—ktuvo, o video kokybÄ— yra visai pusÄ—tina (tiesa, su nex‘o nesilygina niekaip). Vienas kadras iÅ¡ video (tik resize’inta iÅ¡ 1080p, be protune):
Laukai, GoPro 3 Black
Tiesa, su GoPro pakol kas dar nesusiÅ¡neku – sudÄ—tas naujausias firmware, filmuojama prie pakankamo apÅ¡vietimo, lyg ir viskas OK – bet video kokybÄ— kai kur galÄ—tų bÅ«t ir geresnÄ— – detalÄ—s iÅ¡plaunamos. Su Protune lyg ir geriau, bet dar nepavyko susidraugauti su spalvine korekcija…
Žodžiu, to be continued, o tam kartui – vienas trumpas filmukas, padarytas pirmÄ… žiemos dienÄ… (į spalvas per daug nereiktų žiÅ«rÄ—ti, pirmas bandymas perprasti protune ;-)

2012 rudenÄ—lis

AtÄ—jo žiema (kas iÅ¡ to, kad ruduo kalendorinis) – tai prisiminimui video su rudens vaizdais:

Viskas iÅ¡ vieno copterio, be gimbalų ar stabilizacijos, taigi geresni video (lÄ—ktuvÄ—lių, hex’o ir t.t.) dar bus kažkada ateityje. Gaila tik, kad vimeo persistengÄ— su kompresija – ir taip pas pirmÄ… GoPro ne pyragai su 1080p vaizdo kokybe, o dar Å¡itaip perspaudus…

Quado brėžinukai

Sumečiau pagal brėžinius vienÄ… quadÄ…, gal kažkam pravers – nes tikrai paprastai iÅ¡sipjauna ir pasidaro:

Dar reiks varžtelių, gabaliuko 5-6mm faneros (kojytėms įtvirtinti), velcro gabaliuko, laidelių nuo RX (bei maitinimo), 15x15mm dvipusės folijos gabaliuko (jei nesinori lituot 5 laidų į krūvą) ir savo RX. Dar galima užkabint kamerą, kad nebūtų nuobodu ;-)

Realaus aparato foto bus vÄ—liau…

Wireframe Quadrotor drawingRealView Solidworks image - QuadRotor

Brėžiniai:

Update:

nepirkite aukščiau minÄ—tų greičio regų. Kažkokia bloga partija papuolÄ—, dveji susvilo per pirmÄ… vakarÄ…, taip ir nepakÄ—lÄ™ quado į orÄ…. IÅ¡silupinÄ—jus – panaÅ¡u kad jie kažkokie “antrÄ… kartÄ… naudojami” – pritaÅ¡kyta lydmetalio, ant FET’ų – daugybÄ— grubių mechaninių pažeidimų  ir t.t.. Pirkit kÄ… nors kita (geriausia – kÄ… nors su iÅ¡oriniu 16M rezonatorium, N-FET ir programming pad’ais, jei domina alternatyvus firmware).

Na ir kelios gatavo quado foto:

Quad - view from above, one ESC fried already

Quad - view from side.

Update 2012.02.04: užsisakiau iÅ¡ ebay kelis ESC, foto buvo įdÄ—ta “Pentium”, gavau “Cloud”. Nu bet tiek to, pas Cloud yra ext osc, viskas puikiai susiflashino ir skrenda. Gal tik variklius su laiku reiks atsinaujint, nes jie kažkokie “natÅ«raliai iÅ¡sibalansavÄ™” – t.y. turbÅ«t magnetus klijuojant niekas nesistengÄ— vienodai klijų užpilt.

Mystery Cloud 30A flashing simonk custom firmware

Atitinkamai, kelios naujos foto (kojytės iš vandentiekio apšiltinimo šlangos):

Quad on snow, before flight

Quad flying at -17°C (2012.02.04)

Biudžetinis trikopteris

Sugalvojau kad reiktų pasidaryti trikopterį, bet tai ryÅ¡kiai buvau nepirmas, kuriam kilo tokia mintis. HK buvo iÅ¡pirkti visi galinio variklio mountai, taip pat ir Plush’ai su DT750. KÄ… gi, darom viskÄ… savaip ;-)

Yaw mechanizmas:

Yaw for tricopter with servo

Padarytas paprastai – iÅ¡ trisluoksnÄ—s (iÅ¡ tikro – penkiasluoksnÄ—s, jei skaičiuot laminatÄ…) faneros, suklijuotos kad bÅ«tų storiau. Nuotraukoje matomas įskilimas užpiltas CA, jis laikosi tvirtai. IÅ¡ kitos pusÄ—s – 7mm ilgio, 3mm diametro anglinis strypelis, kuris laisvai sukasi kitame faneriniame “įdÄ—kle” (tam galima panaudot ir HK600 sraigtasparnio guoliukus su 3mm skyle – mechanizmas bÅ«tų dar sklandesnis). Beje, 3mm anglinių strypelių yra santykinai pigiai pirkt modelyje. Jie ten pulltruded, ganÄ—tinai sunkÅ«s (lyginant su “brangiais” variantais), bet savo kainÄ… atidirba.

Mano nuomone, gavosi tikrai ne blogiau nei rcexplorer yaw’as. Jokio laisvumo, o jei dar nebūčiau gailÄ—jÄ™s supjaustyt servo – tai bÅ«tų ir aukÅ¡tis bÅ«tų normalus. Beje, servo panaudota Å¡ita (reik įsidÄ—t į krepÅ¡elį – kaina krinta maždaug dvigubai) – ne skaitmeninÄ—, bet užtat tikrai masyviai padaryta.

Pagrindas irgi padarytas iÅ¡ tos pačios faneros. Priežastis paprasta – taip ir neradau, kur pardavinÄ—tų stiklotekstolitÄ… ar getinaksÄ… suprantamais kiekiais (ir nefolijuotÄ…). Pirkt folijuotÄ… ir nuÄ—sdint – nesamonÄ—, be to brangu; o visokios lytagros ir heliopoliai parduoda po 3+kg lakÅ¡tus – nebus kur juos dÄ—t paskui…

Kaip parodÄ— realybÄ— – faneros pilnai užtenka, atsparumo per akis (jau spÄ—jau sulaužyt vienÄ… kanopÄ…, nukritau belenkiek kartų – turbÅ«t reikia iÅ¡ 100m nulÄ—kt vertikaliai, kad sulaužyt fanerinį korpusÄ…. Bet tokiu atveju manau ir stiklo tekstolitas lūžtų, o jį pakeist dar daugiau terlionÄ—s.

Palyginau su turimo 2mm stiklo tekstolito plokÅ¡tele – svoris panaÅ¡us. Taip kad – kodÄ—l nepadaryt pigiau? ;-)

Tricopter centerplate

Didžiausias tokio tricopterio privalumas – tai, kad jis labai patogiai susilanksto. Atsukam pora varžtų (foto matosi, kurie turi “rankenÄ—les”), kojytÄ—s užsilenkia – viskas, galima keliaut namo.

Folded tricopter

KojytÄ—s 10×20, iÅ¡ pagaliuko, pirkto “Medžio centre” (tas pats pagaliukas, iÅ¡ kurio dariaus ir putos pjovimo “stakles”). Kaina… Gal du litai už du metrus? Taigi užtektų porai tricopterių ;-)

Tvirtumo užtenka per akis (tiesa, Å¡iandien nutÄ—Å¡kiau tiesiai ant vienos kojos, tai pagaliau viena sulūžo, bet iki to laiko buvo daug griuvimų – susilanksto ir tiek).

Tos baltos pÅ«slÄ—s – tai mokymuisi uždÄ—tos sulankstyto LPDE “kojytÄ—s”. TeoriÅ¡kai turÄ—tų suÅ¡velninti nusileidimÄ… ;-)

Unfolded tricopter

Na kÄ…. 3x regai (dar neperflashinau, bet bÅ«tinai tai padarysiu) + 3x DT700 – 100lt iÅ¡ viso (nusipirkau berods propo forumuose, kartais pasitaiko, dar + gavau programavimo kortelÄ™); kontroleris su LCD – dar 90lt, baterija 30lt, serva 32lt, propai 12lt (beje, papuolÄ— labai blogos kokybÄ—s), laidų neskaičiuosim, varžteliai, fanera ir pagaliukai dar kokie 10lt. Imtuvas kainuoja daugiau už visa kita kartu sudÄ—jus, na bet Å¡ito gÄ—rio kiekvienas RC mÄ—gÄ—jas turi ;-)

Sumoj ne tiek ir daug, turint omeny kad teoriÅ¡kai Å¡itas aparatas gali neÅ¡iotis GoPro. Va tik jį suderint kad skristų kaip aÅ¡ noriu, o ne kaip jam patinka – čia jau problema…

Flying tricopter

Su laiku atidirbsiu sistemą, žiū gal ir kokį video iš trikopterio įmesiu ;-)

Sudėjus du gaidžius, gaunas vienas erelis!

TurÄ—jau tokį lÄ—ktuvÄ…, kuris taip ir nepakilo į orÄ…. Tai CG nepataikiau, tai kitos problemos, taip ir liko – sveikas, gražus – bet neskrendantis…

Ko tik jam nedariau – ir svarelius dÄ—jau, ir papildomÄ… nosį klijavau – niekas nepadÄ—jo, skrydžio skrydis baigdavosi už 3 metrų žolÄ—je. Na, Å¡iaip gal ir variklio/propelerio kombinacija nelabai tinkama buvo, bet kad kitokių po ranka neturÄ—jau:

Divinity modified KFm wing

Turėjau ir kitą lėktuvėlį, kuris skrido, gal net ir visai neblogai:

Intermezzo UAV flying

Deja, padarytas jis buvo iÅ¡ grindų pakloto – pasirodo, jis visiÅ¡kai neatsparus bet kokiems smÅ«giams…

Intermezzo UAV

Su laiku tas antrasis “pametÄ—” sparnus, izoliacija nebepadÄ—jo – žodžiu, prieÅ¡ingai nei aÅ¡ norėčiau – pasidalino į tris dalis.

Kadangi jos gulÄ—jo nenaudojamos – vietoje to, kad iÅ¡neÅ¡ti į rÅ«sį jas suklijavau į krÅ«vÄ…:

Canard wing bottom

Tiesa, elektronikos nedÄ—jau į vidų, nes kažkaip nelabai buvo panaÅ¡u į skrendantį aparatÄ…… Dar turint omenyje, kad dvejus vakarus mÄ—ginau vien valdymÄ… (pas mane Futaba 7C) susiprogramuoti taip, kaip man patinka (o ne taip, kaip veikia) – tai nedÄ—jau daug vilčių į tÄ… skraidantį aparatÄ…. Bet, panaudojus visus tris mixus pagaliau pavyko pasiekti norimÄ… rezultatÄ….

Canard wing top

Sulaukiau nors vienos gražesnės dienos (taip atrodė iš pradžių) ir mėginau skrist.

Pasirodo – skrenda! Kaip nekeista – netgi labai gerai skrenda – puikus valdymas, nÄ—ra to “vartymosi ore”, kai sukiojama vien eleronais, įmanoma iÅ¡laikyti ore net ir esant dideliam AoA… Žodžiu, anie dveji gavos nekokybiÅ¡ki, užtat Å¡itas labai patiko:Canard wing flying

Vienintelis minusas – užėjo audra, pakilo vÄ—jas, todÄ—l nusileidimas gavosi labai nevykÄ™s – “snapu” į kalvos Å¡laitÄ……

Broken canard wing section

…už 5 minučių užėjo audra su ledais, gerai kad spÄ—jom sulysti į auto ir pabÄ—gti iÅ¡ ten….

Susitaisysiu – dar pamÄ—ginsiu ir kamerÄ… užmauti, gal jis dar skris kartelį ;-)

Update 2011.12.23: perdariau snukį. Dabar jis padarytas iÅ¡ XPS putos su stiklo audiniu, tepta poliuretaniniu laku (vietoje epoksidkÄ—s). Gavosi pakankamai sunkus variantas, bet užtat labai tvirtas. WBPU tikrai ne toks tvirtas kaip epoksidkÄ—, bet užtat jis elastingas. Nusivožiau iÅ¡ gero aukščio stačiai į pievÄ… – nieko tokio, nuvaliau žoles ir galima skrist toliau. Snukį taip pat teko perdaryt – dabar ten kitoks mechanizmas, bet susireguliavus skrenda visai pusÄ—tinai. Wroom! ;-)

Priekinis stabilizatorius valdomas pilnu plotu, kas teigiamai jaučias valdyme (tiesa, pavasarį turbÅ«t ilgai pasiterliot reiks, pakol aÅ¡ jį susiderinsiu kad bÅ«tų tinkamo jautrumo). Konstrukcija paprasta – senas servomechanizmas sukioja anglinį vamzdelį, ant kurio savo ruožtu prikabinti sparniukai. Visa tai įtvirtina faneriniuose “guoliuose”.