HeliDraco
06-10-2010, 17:08:41
המאמר הזה הוא תרגום של הפרק Servo control signals, במאמר על עקרונות פעולת הג'ירו שמופיע כאן (http://www.helifreak.com/showthread.php?t=76808).
מטרת המאמר הזה היא להראות את עקרונות התקשורת בין הסרוואים למקלט הרדיו ולהסביר את ההבדל בין סרוואים אנלוגיים לדיגיטליים.
ובכן - כנראה שאני לא אפתיע כאן אף אחד, אם אגיד שצורת התקשורת בין הסרוו למקלט זהה לחלוטין לכל (רוב *:)) סוגי הסרוואים והמקלטים. זה לא תלוי בסוג הסרוו (אנלוגי/דיגיטלי), לא בסוג המקלט והרדיו (72 MHz או 2.4GHz) ואפילו לא בסוג האפנון שכתוב על הרדיו (PPM, PCM, AM, FM או כל דבר אחר). די קל לראות את זה, שכן אם לא היה כך - לא היינו יכולים לערבב בין סוגי הסרוואים והמקלטים בקלות כמו שאנחנו עושים זאת בד"כ. למעשה - למקלט אין שום מושג איזה סרוו מחובר אליו והתקשורת בין המקלט לסרוו היא בכל מקרה אנלוגית - למרות שכל האינפורמציה עוברת בשתי רמות מתח (High ו-Low). כדי להבין מה בכל זאת ההבדל, נצטרך להסתכל על צורת התקשורת בין המקלט לסרוואים ועל הנתונים הקריטיים בתפקוד הסרוו - רוחב פולס, רזולוציה, וקצב דגימה.
הסיגנל שמגיע מהמקלט לסרוו מאופנן בשיטת Pulse Width Modulation או PWM. זה אומר שהאינפורמציה על מיקום הסרוו עוברת עפ"י רוחב הפולס שעובר לסרוו, או בזמן שעובר בין כל שני שינויים בסיגנל (מעבר מ-High ל-Low ובחזרה). באופן טיפוסי לסרוואים אנלוגיים יש טווח פולס של 1000usec (לא להבהל - 1usec הוא 1 מיקרו-שנייה, או מיליונית השנייה), כשמרכז הטווח הזה מוגדר בערך של 1520usec. כלומר, פולס באורך של 1520usec - משמעו שהסרוו צריך להתמרכז. פולס באורך של 2000usec, משמעו תנועה לקצה הטווח החיובי של הסרוו (Full Positive Throw ) ופולס באורך של 1000usec - תנועה לקצה הטווח השלילי של הסרוו (Full Negative Throw). אם נניח שטווח התנועה המלא של הסרוו הוא 120 מעלות (60 לכל כיוון), אז כל מעלה בתנועת הסרוו "מתורגמת" בתקשורת ל-8usec *באורך הפולס, בערך. כאן אנחנו מגיעים לנתון החשוב הראשון בעבודה של הסרוו - הרזולוציה שלו, כלומר היכולת שלו לזהות הבדלים קטנים באורך הפולס ולתרגם אותם לשינויים (קטנים) בזוית שלו. לדוגמא, רזולוציית 2048 (או 11bit, שכן 2 בחזקת 11 זה בדיוק 2048) אומרת שטווח הפולס (וטווח התנועה של הסרוו) מחולק ל-2048 צעדים שווים, כלומר הסרוו יודע לזהות שינויים באורך פולס של 0.448usec ולתרגם אותם לשינויים בתנועה של 1/17 מעלה.
נושא נוסף שחשוב להכיר הוא קצב הדגימה. הנקודה היא שהמקלט לא שולח פקודות לסרוו באופן רציף, אלה מעדכן את מיקומו בפיקודים מחזוריים. כלומר, כל כמה זמן המקלט משדר בתקשורת מול הסרוו הספציפי ומעדכן אותו *על המיקום הרצוי שלו, בעוד הסרוו דוגם את הסיגנל מהמקלט. סרוואים אנלוגיים דוגמים כל 20ms (מילי-שניות, או אלפיות שנייה) שזה קצב של 50Hz. לשם השוואה סרוואים דיגיטליים דוגמים בקצב גבוה פי 5 - 250 Hz *או אפילו 333Hz, כלומר כל 4ms אפילו פחות.די ברור שאפשר לעבוד עם סרוו שדוגם "לאט" (=אנלוגי) עם מקלט שמשדר "מהר", אבל לא הפוך. למזלנו, חברות הרדיו כבר דאגו לזה *:). על הג'ירו לפעמים יש צורך להגדיר (בתהליך ה-Setup) האם הסרוו שלכם הוא אנלוגי או דיגיטלי. ברור גם שכמה שקצב הדגימה בסרוו גבוה יותר, היכולת שלו לשמור מיקום טובה יותר, שכן יש לסרוו פחות זמן "לסחוף" בין דגימות.
אז מה הבנו עד עכשיו:
1.כל הסרוואים מתקשרים באותה צורה עם המקלט.
2.מיקום הסרוו מועבר בצורת רוחב פולס.
3.רזולוציה טובה = דיוק גבוה בתנועת הסרוו.
4.קצב דגימה גבוה - יכולת שמירת מיקום טובה יותר.
עכשיו נחזור לשאלה ממנה התחלנו - אז מה ההבדל בין סרוואים אנלוגיים לדיגיטליים, אם שניהם מקבלים את אותו סיגנל? תשובה אחת לשאלה הזאת כבר ראינו - קצב הדגימה של הסרוואים הדיגיטליים גבוה יותר ולכן הם שמורים טוב יותר על המיקום. בנוסף - כדאי לזכור שתחת עומס הסרוו לא יגיע בדיוק לנקודה הרצויה עם קבלת הפקודה ויוכל לתקן רק עם העדכון הבא מהמקלט - כלומר רק בחלון הדגימה הבא. סרוו דיגיטלי, לעומת זאת, דוגם מהר יותר ויודע גם "לזכור" את המיקום הדרוש, כך שהסחיפה שלו ביחס למיקום הדרוש ושמירת המיקום תהינה טובות הרבה יותר.
אז זהו כרגע - מקווה שעזר קצת בנושא הסרוואים.:)
מטרת המאמר הזה היא להראות את עקרונות התקשורת בין הסרוואים למקלט הרדיו ולהסביר את ההבדל בין סרוואים אנלוגיים לדיגיטליים.
ובכן - כנראה שאני לא אפתיע כאן אף אחד, אם אגיד שצורת התקשורת בין הסרוו למקלט זהה לחלוטין לכל (רוב *:)) סוגי הסרוואים והמקלטים. זה לא תלוי בסוג הסרוו (אנלוגי/דיגיטלי), לא בסוג המקלט והרדיו (72 MHz או 2.4GHz) ואפילו לא בסוג האפנון שכתוב על הרדיו (PPM, PCM, AM, FM או כל דבר אחר). די קל לראות את זה, שכן אם לא היה כך - לא היינו יכולים לערבב בין סוגי הסרוואים והמקלטים בקלות כמו שאנחנו עושים זאת בד"כ. למעשה - למקלט אין שום מושג איזה סרוו מחובר אליו והתקשורת בין המקלט לסרוו היא בכל מקרה אנלוגית - למרות שכל האינפורמציה עוברת בשתי רמות מתח (High ו-Low). כדי להבין מה בכל זאת ההבדל, נצטרך להסתכל על צורת התקשורת בין המקלט לסרוואים ועל הנתונים הקריטיים בתפקוד הסרוו - רוחב פולס, רזולוציה, וקצב דגימה.
הסיגנל שמגיע מהמקלט לסרוו מאופנן בשיטת Pulse Width Modulation או PWM. זה אומר שהאינפורמציה על מיקום הסרוו עוברת עפ"י רוחב הפולס שעובר לסרוו, או בזמן שעובר בין כל שני שינויים בסיגנל (מעבר מ-High ל-Low ובחזרה). באופן טיפוסי לסרוואים אנלוגיים יש טווח פולס של 1000usec (לא להבהל - 1usec הוא 1 מיקרו-שנייה, או מיליונית השנייה), כשמרכז הטווח הזה מוגדר בערך של 1520usec. כלומר, פולס באורך של 1520usec - משמעו שהסרוו צריך להתמרכז. פולס באורך של 2000usec, משמעו תנועה לקצה הטווח החיובי של הסרוו (Full Positive Throw ) ופולס באורך של 1000usec - תנועה לקצה הטווח השלילי של הסרוו (Full Negative Throw). אם נניח שטווח התנועה המלא של הסרוו הוא 120 מעלות (60 לכל כיוון), אז כל מעלה בתנועת הסרוו "מתורגמת" בתקשורת ל-8usec *באורך הפולס, בערך. כאן אנחנו מגיעים לנתון החשוב הראשון בעבודה של הסרוו - הרזולוציה שלו, כלומר היכולת שלו לזהות הבדלים קטנים באורך הפולס ולתרגם אותם לשינויים (קטנים) בזוית שלו. לדוגמא, רזולוציית 2048 (או 11bit, שכן 2 בחזקת 11 זה בדיוק 2048) אומרת שטווח הפולס (וטווח התנועה של הסרוו) מחולק ל-2048 צעדים שווים, כלומר הסרוו יודע לזהות שינויים באורך פולס של 0.448usec ולתרגם אותם לשינויים בתנועה של 1/17 מעלה.
נושא נוסף שחשוב להכיר הוא קצב הדגימה. הנקודה היא שהמקלט לא שולח פקודות לסרוו באופן רציף, אלה מעדכן את מיקומו בפיקודים מחזוריים. כלומר, כל כמה זמן המקלט משדר בתקשורת מול הסרוו הספציפי ומעדכן אותו *על המיקום הרצוי שלו, בעוד הסרוו דוגם את הסיגנל מהמקלט. סרוואים אנלוגיים דוגמים כל 20ms (מילי-שניות, או אלפיות שנייה) שזה קצב של 50Hz. לשם השוואה סרוואים דיגיטליים דוגמים בקצב גבוה פי 5 - 250 Hz *או אפילו 333Hz, כלומר כל 4ms אפילו פחות.די ברור שאפשר לעבוד עם סרוו שדוגם "לאט" (=אנלוגי) עם מקלט שמשדר "מהר", אבל לא הפוך. למזלנו, חברות הרדיו כבר דאגו לזה *:). על הג'ירו לפעמים יש צורך להגדיר (בתהליך ה-Setup) האם הסרוו שלכם הוא אנלוגי או דיגיטלי. ברור גם שכמה שקצב הדגימה בסרוו גבוה יותר, היכולת שלו לשמור מיקום טובה יותר, שכן יש לסרוו פחות זמן "לסחוף" בין דגימות.
אז מה הבנו עד עכשיו:
1.כל הסרוואים מתקשרים באותה צורה עם המקלט.
2.מיקום הסרוו מועבר בצורת רוחב פולס.
3.רזולוציה טובה = דיוק גבוה בתנועת הסרוו.
4.קצב דגימה גבוה - יכולת שמירת מיקום טובה יותר.
עכשיו נחזור לשאלה ממנה התחלנו - אז מה ההבדל בין סרוואים אנלוגיים לדיגיטליים, אם שניהם מקבלים את אותו סיגנל? תשובה אחת לשאלה הזאת כבר ראינו - קצב הדגימה של הסרוואים הדיגיטליים גבוה יותר ולכן הם שמורים טוב יותר על המיקום. בנוסף - כדאי לזכור שתחת עומס הסרוו לא יגיע בדיוק לנקודה הרצויה עם קבלת הפקודה ויוכל לתקן רק עם העדכון הבא מהמקלט - כלומר רק בחלון הדגימה הבא. סרוו דיגיטלי, לעומת זאת, דוגם מהר יותר ויודע גם "לזכור" את המיקום הדרוש, כך שהסחיפה שלו ביחס למיקום הדרוש ושמירת המיקום תהינה טובות הרבה יותר.
אז זהו כרגע - מקווה שעזר קצת בנושא הסרוואים.:)