Drone වැඩ කරන්නේ කොහොමද - Part 03
ඔන්න කලින් post එකෙන් ඒ කියන්නේ Drone වැඩ කරන්නේ කොහොමද - Part 02 කියන එකෙන් පටන් ගත්ත drone එකක කොටස් ගැන කතා කරන්න. අපි part 02 වලදී ඉගෙන ගත්ත මුලික පද්ධති මොනාද drone එකක, ඒ වගේම power supply system එකේ කොටස් මොනාද ඒවා කොහොමද වැඩ කරන්නේ හා ඒවා එකිනෙක සම්බන්ද වෙන්නේ කොහොමද කියල කතා කරා. ඉතින් මගේ කලින් post ටික කියවල නැත්නම් ඉස්සෙල්ලම් පල්ලෙහා link වලට ගිහින් පිලිවෙලින් කියවල එන්න මේක කියවන්න.
මම මේ post එකෙන් පටන් ගන්නේ Drone එකේ වැදගත්ම පද්ධතිය වන Flight controlling System එක ගැන කතා කරන්න...
එහෙනම් අපි 03 වන කොටසේ වැඩේට බහිමු...
සාමාන්යයෙන් Flight Controlling System එකක Sub system දෙකක් දකින්න පුළුවන්.. ඒවා තමයි...
1). Remote Control sub system - වචනේ දැක්ක ගමන්ම ඔයාලට තේරෙනවා වැඩිය විස්තර කරන්න දෙයක් නෑ. මේකෙන් වෙන්නේ user විසින් ලබා දෙන control signals ගුවන් විදුලි තරංග (Radio Frequency) ඔස්සේ Motor Controlling sub system එකට නිවැරදිව ලබා දෙන එක.
2). Motor Control sub system - සරලවම කිව්වොත් මේ පද්ධතියෙන් වෙන්නේ Remote Control sub system එකෙන් එන control signals කියවල drone එකේ මෝටර වල වේගය (RPM) පාලනය කරලා drone එකේ movements ඇති කරන එක.
හරි දැන් අපි පොඩ්ඩ පොඩ්ඩ මේකේ සංකීර්ණ ගැට ටික හෙමිට ලේහගෙන යමු...
මේක කතා කරන්න කලින් ඔයාලට සරලවම Radio Frequency ගැන දැනුමක් දෙන්නම්... මොකද මේ පද්ධතිය තනිකරම ගනුදෙනු කරන්නේ Radio Frequency signals එක්ක නිසා.
Radio Frequency කියන්නේ සාගරයක් වගේ විෂයක්.. මම පුලුවන් තරම් උත්සහ කරන්නම් සරලවම ඒ කියන්නේ උපරිම සරලව RF basic ටික කියල දෙන්න මගේ විදිහට.. (වෙනම thread එකක් පටන් ගමු පස්සේ අපි Radio Frequency ගැන ටිකක් වැඩිපුර කතා කරන්න. කැමති අය ඉන්නව නම් comment කරන් යන්න.)
අපි එහෙනම් telecommunication මුලින්ම පටන් ගමු,
කිසියම් තොරතුරක් අපිට එක තැනක ඉදල තව තැනකට ගෙනියන්න නම් අනිවාර්ය මුලිකාංග කිහිපයක් තියෙනේ ඕනේ.. ඒ
+ Signal
+ Transmitter
+ Receiver
+ Medium
අපි signal එකක් කියනවා කිසියම් තොරතුරක් එක තැනක් ඉදල තව තැනක ගෙනියන්න පාවිච්චි කරන දෙයකට. මේ ලෝකේ හැම signal එකකට අනන්ය උන frequency කියලා එකක් තියෙනවා. ඒ කියන්නේ අපිට එක signal එකකින් තව signal එකක් වෙන් කරල හදුනාගන්න signal වල frequency එක පාවිච්චි කරන්න පුළුවන් එක. frequency එකක් සාමාන්යෙන් අපි ප්රකාශ කරන්නේ Hz (හර්ට්ස්) වලින්..
ඒ වගේම තොරතුරක් signal එකක් බවටව පත් කරල (Modulation) ඒක එක තැනක ඉදල තව තැනකට යවන්න අපි පාවිච්චි කරනවා Transmitter එකක්. Transmitter එකෙන් තොරතුරක් signal එකක් බවටව පත් කරනවා වගේම ඒ signal එකට ගමනාන්තය දක්වා යන්න අවශ්ය කරන power එකක් ලබා දෙන එක සිදු කරනවා (Signal Amplification). අපි Signal Power එක අපි බොහෝදුරට කියන්නේ dBm වලින් වගේම වැඩි dBm අගයක් අපේ signal වලට තියේ නම් අපිට පුළුවන් වැඩි දුරකට අපේ signal එක transmit කරන්න.
Medium එකක් කියන්නේ Transmitter එකයි Receiver එකයි අතර මැද තියෙන කොටසට. ඒ කියන්නේ Medium එක උදව් වෙනව Transmitter එකෙන් යවන signal එක Receiver එකට වෙනකම් ගෙන්න. ප්රධාන වශයෙන් Medium දෙකක් දකින්න පුලුවන්.. එකක් අපිට signal එක වයර් එකක් ඔස්සේ ගෙනියන්න පුළුවන් (Wire/Guided Medium). නැත්නම් වයර් නැතිව antenna එකක් පාවිච්චි කරලා ගනියන්න පුළුවන්(Wireless/Unguided Medium).
අපේ drone වලත් තියෙන්නේ wireless communication. එකට අපි තවත් විදිහකින් කියනව Radio Communication කියලා. අහ එහෙනම් අපි Radio Communication වලට පාවිච්චි කරන frequencies තියෙන signals වලට අපි කියනව Radio Frequency (RF) Signals කියල. අපි බලමු ඉස්සරහට තවත් ඒ ගැන..
එතොට දැන් ඔයාලට තේරෙනව receiver එකෙන් මොකද කරන්නේ කියල. එකෙන් කරන්නේ medium එක හරහ එන තමන්ගේ signal එක අනිත් signals වලින් වෙන් කරලා ග්රහණය කරගන්න එක. අන්න එකට තමයි අපිට signal එකක frequency කියන එක ඕනේ වෙන්නේ. ඊට පස්සේ ඒ signal එක නැවත තොරතුරු බවට පත් කිරීම ද සිදු කරනවා.
ඔය උඩ තියෙන එක තමයි අපේ drone එකේ Transmitter එක. මේකෙදි අපි control sticks විචල්ය කරනකොට ඒ විචලයට අනුකුලව RF signal හදල එක drone එකේ තියෙන Receiver එකට යවන එක තමයි මෙයාගේ ප්රධානම වගකීම.
අපි කලින් කතා කළා ඕනෑම signal එකකට frequency එකක් තියෙනව කියල, එක කියන්නේ "Hz" වලින් කියල කිව්වා. හිතන්න ඔයාට ඕනේ නම් තොරතුරක් signal බවට පත් කරලා වයර් රහිතව transmit කරන්න, ඔයාට ඕනෑම frequency එකක් තියෙන signal එකක් එහෙම යවන්න ගන්න බෑ. ඔයාට සිද්ධ වෙනවා Radio Principle වලට අනුව MHz (මෙගාහර්ට්ස් ) හෝ GHz (ගෙගාහර්ට්ස්) පරාසයේ high frequency එකක් තියෙන signal එකක් තෝරාගන්න වෙනවා. (1000Hz = 1kHz, 1000kHz = 1MHz, 1000MHz = 1GHz).
එහෙනම් Radio Frequency signal කියන්නේ ඇත්තටම High Frequency signal වලට තමා.. Communication වලට ගන්න පුළුවන් High frequencies තියෙන්නේ සීමිත ප්රමානයක් නිසා අපිට ඕන විදිහට High frequencies පාවිච්චි කරන්න බෑ.. (මොකද සීමිත frequencies ටික හරියට කළමනාකරණය කරේ නැත්නම් කාටවත් භවිතා කරන්න බැරිව යනවා interference වන නිසා ) ඔයාට සල්ලි දීල විශේෂ අවසරයක් ගන්න වෙනවා කිසියම් frequency එකක් භාවිතා කරන්න ඕනේ නම්. මේ frequencies අන්තර්ජාතික මට්ට්මෙන් හා ජාතික මට්ටමෙන් නියාමනය කරන ආයතන තියෙනවා. අන්තර්ජාතික මට්ට්මෙන් International Telecommunication Union (ITU) ආයතනයද, ජාතික මට්ටමෙන් Telecommunications Regulatory Commission of Sri Lanka (TRCSL) ආයතනයද නියාමනය කරනවා. මේ අයතනවලට අනුව අපිට නොමිලේ ඒ කියන්නේ කිසිම අවසරයක් නැතිව භාවිතා කරන්න පුලුවන් radio frequency bands (ඒ කිව්වේ frequencies set එකක්, ex : 100MHz - 200MHz වගේ) වගයක් තියෙනවා. අපි ඒවාට කියනව ISM Band කියල. හැබැයි ඒ ISM bands පාවිච්චි කරලා පවා දිගු දුර සම්ප්රේෂණ කරන්න බෑ. ඒ කියන්නේ අපේ සම්ප්රේෂණය 1Km වලට වඩා අඩු දුරක් වෙන්න transmitter එකෙන් signal power එක පාලනය කරගන්න වග බලාගන්න ඔනී. ඒ වගේම ඔය ISM Bands තමයි අපි ඔය පාවිච්චි කරන Drone, RC cars, Wifi, Bluetooth හා විවිධ සෙල්ලම් උපකරණවල පවා භාවිතා කරන්නේ communication වලට. මොනාද ඒ ISM bands ටික ?
මේ bands වලින් Remote Controller වලට පාවිච්චි කරන්න ISM bands තමා 27MHz, 72MHz, 433MHz, 900MHz, 1.3GHz, 2.4GHz හා 5.8GHz.
මෙවගෙනුත් 2.4GHz හා 5.8GHz තමා ගොඩක් ප්රසිද්ධ bands. එකට ප්රධානම හෙතුව තමයි මේ frequencies transmit කරන්න ඕනේ කරන antenna size එක අඩු වීම (Radio principle වලට අනුව frequency එක වැඩි වෙනකොට එක යවන්න ඕනේ antenna size එක අඩුවෙනව .) හා සලකියුතු තරම් විශාල Bandwidth (පස්සේ පැහැදිලි කරන්නම් මේක) එක තිබීම (Bandwidth එක වැඩි වෙනකොට යවන්න පුලුවන් තොරතුරු ප්රමානය වැඩි වෙනව). හැබැයි මේකේ පොඩි අවාසියක් තියෙනව එක තමයි මේ frequencies වැඩි දුරක් යවන්න අමාරුයි මොකද ඉකමනට ශක්තිය ක්ෂය වන නිසා.(Radio principle වලට අනුව frequency එක වැඩි වෙනකොට ඉක්මනට ශක්තිය ක්ෂය වෙන්න බලනව).
එහෙනම් ඔයාලට දැන් හිතන්න පුළුවන් අනිත් band වලට මොනාද වෙන්නේ කියල.. ඇයි remote controller වලට ප්රසිද්ධ නැත්තේ කියල.
ඇත්තටම අපි channel එකක් කියනව Frequencies set එකකට..
Ex :
2.4GHz - 2.405GHz = channel 01
2.406GHz - 2.411GHz = channel 02
2.412GHz - 2.417GHz = channel 03
2.418GHz - 2.423GHz = channel 04
ඔන්න ඔය වගේ...
ඒ වගේම අපි කියනව channel bandwidth එකක් කියල කියනව එක channel එකක උපරිම frequency හා අවම frequency එක අතර ඇති පරතරයට (Fmax - Fmin = Channel BW). තේරුනේ නැනේ.. මේ බලන්නකෝ..
අපි ගමු Channel 2,
Fmax = 2.411GHz
Fmin = 2.406GHz
Fmax - Fmin = Channel BW
2.411 - 2.406 = 0.005GHz ඒ කියන්නේ එක මෙගාහර්ට්ස් වලින් කිව්වොත් 5MHz..
ඒවගේම මම කියනව ඔය එක channel එකක් පාවිච්චි කරනවා drone එකට අපි එක පාලන සංඥාවක් යවන්න කියල... බලන්නකෝ...
අපිට throttle up/down සංඥා යවන්න channel 01 පාවිච්චි කරන්න පුළුවන්..
අපිට pitch up/down සංඥා යවන්න channel 02 පාවිච්චි කරන්න පුළුවන්..
අපිට yaw left/right සංඥා යවන්න channel 03 පාවිච්චි කරන්න පුළුවන්..
ඒ වගේම අපිට roll left/right සංඥා යවන්න channel 04 පාවිච්චි කරන්න පුළුවන්..
ඔන්න ඔය විදිහටයි අපි පාලන සංඥා යවන channels භාවිතා කරන්නේ.. ඇත්තටම channel එකක්ම ඕනෙද ඔය වැඩේ කරන්න ? තනි signal එකකින් බැරිද ?
හිතන්න throttle up කරනකොට මොකක් හරි අගයක් වැඩි වෙනව 100 ඉදල 200 ට. ඒ වගේම throttle down කරනකොට අගය 100 ඉදල 0 ට අඩු වෙන්ව කියලා.. එතොට පෙන්වනේ 100 - 200ට වැඩි වෙනකොට හා 100 ඉදල 0ට අඩු වෙනකොට එතන අගය 100 ගානේ 200ක් වෙන වෙන්න තියෙනව... ඔය variation 200 ම අපි drone එකේ තියෙන fligh control board එකට කියන්න ඕනේ... එක නිසා ඔය අගයන් 200ම අපිට තනි frequency එකකකින් ගෙනිය යන්න බෑ. එක නිසා අනිවාර්යෙන්ම frequency set එකක් නැතිනම් channel එකක් ඕනේ වෙනවා.. අපි channel bandwidth එකක් කියල කිව්වේ ඇත්තමට අර පෙන්නපු variation ගෙනියන්න ඕනේ කරන frequency set එක තම...
(Note : මෙතනදී මම උත්සහ ගන්නේ ඔයාලට වෙන්න මොකද කියල තේරුම් කරන එක මිසක මෙකදී තේරුම් කරන්න ගත්තු frequencies හා වෙන අගයන් අදාල transmitter හා receivers නිෂ්පදනය කරන ආයතන අනුව වෙනස් වන බව මතක් තබාගන්න.)
මේ විදිහට ඔයාලට වෙලදපොලේ channel 4 - 16 වගේ වෙනකම් විවිධ channel ප්රමාණවලින් transmitter/receivers මිලදී ගන්න පුළුවන්.. quardcopter එකකට 4 CH. ප්රමාණවත් උනාට අපි කියනව අඩුම channel 5ක් හෝ 6ක්වත් තියෙනෙන ඔනී.. මොකද අපිට විවිධ flight mode (sport mode/normal mode) වලට් වගේ අපේ drone එක switch කරන්න ඕනේ නිසා..
සමහර transmitter තියෙනව ඒවගේ ප්රධාන channels වලට අමතරව අපිට අනෙක් channels ඔක්කොම programme කරන්න පුලුවන් අපිට ඕන විදිහට. හිතන්න උදහරණයක් විදිහට drone එක තමන්ට නොපෙනි ගියොත් හරි නැතනම් තමනට ඕනේ නම් පුලුවන් ඔයාගේ transmitter එකේ මොකක් හරි switch එකක් programme කරල තියන්න auto piolet mode එකෙන් GPS භාවිතා කරලා නැවත ඉන්න තැනට ගෙන්න ගන්න වගේ වැඩ කරන්න. ඊට අමතරව කැමරාවට motor gimble එකක් දල තියෙනව නම් එකේ control ඔයාට පුලුවන් programme කරන්න.
ඔක තමයි අපි receivers කියන්නේ.. ඕක තියෙන්නේ drone එකේ. සාමාන්යයෙන් අපි receivers වෙනම මිලදී ගන්නේ නෑ.. transmitter එකත් ගන්නකොත එකත් එක්කම අපිට receiver එක හම්බෙනවා. ඔයාල දැන් දන්නව මේකෙන් මොකක්ද වෙන්නේ කියල.. ඇත්තටම මේකෙන් වෙන්නේ transmitter එකෙන් එන channels ටික ග්රහණය කරගෙන ඒ channels වල signals තොරතුරු බවට පත් කරලා වෙන වෙනම flight controller board එකට දෙන එක..
Recievers ගැන කතා කරනකොට අවධානය යොමු කරන ප්රධානම දෙයක් තමා මෙයා flight controller board එකත් එක්ක කතා කරන්නේ කොහොමද කියන එක.. ඒ කියන්නේ මෙයා එවන තොරතුරු කොහොමද නිවැරදිව flight controller board එක හදුනාගන්නේ කියන එක. අපි එකට පාවිච්චි කරනවා receiver communicating protocols. සාමාන්යයෙන් receiver communicating protocols වර්ග කිහිපයක් තියෙනවා. ඒවා තමයි,
1).PWM (Pulse Width Modulation)
2).PPM (Pulse Position Modulation)
3).PCM (Pluse Code Modulation)
4).SBUS (Serial BUS)
5).DSMX/DSM2
ඔයාලා remote control එකක් ගන්නකොට සැලකීමත් වෙන්නේ ඕනේ එකට එන receiver එකේ protocol එක ඔයාලගේ flight controller එකට support කරනවද කියල. නැත්නම් ඔයාලගේ receiver එකෙන් එන පාලන තොරතුරු flight controller එකට හදුනා ගන්න බැරිව යනවා. දැන් එන බොහෝ flight controller boards ඔක්කොම ඔය protocols ගොඩකට support කරනවා. ඒ කියන්නේ flight control board එක configure කරනකොට ඔයාලට තොරන්න්න පුළුවන් protocol එක.
මේ protocols වලින් වඩාත් ප්රසිද්ධම protocols ටික තමයි, PWM, PPM, SBUS කියන ටික. දැන් එන ගොඩක් flight controller board වල මේ ඔක්කොම support කරනවා. හරි දැන් අපි බලමු මේ protocols වල වෙනස්කම් මොනද කියල.
PWM කියනෙන් ටිකක් පරණ protocol එකක්. පරණ උනාට මේක තාමත් පාවිච්චි කරනවා. මේක protocol එකක් කිව්වට ඇත්තම මේක Analog to Digital Modulation එකක් තමයි වෙන්නේ.. (දන්නවා අනිවාර්යෙන්ම එක තේරුනේ නැ කියල.. නිකන් අහගන්න.. ඔයාල කැමති නම් පස්සේ දවසක වෙනම කතා කරමු ඕව ගැන). PWM වලින් flight controller එකට යවන්නේ Digital signal එකක්. මේකට පුළුවන් කිසියම් අගයක වෙනස් වීමක් ගැන නිරුපනය කරන්න signal එකේ කාලය පදනම් කරගෙන. ඉසේල්ලම අපු drone flight controller වල පාවිච්චි කරේ මේක. මොකද signal processing වලට High power processors තිබ්බේ නැති නිසා.
PWM තියෙන receivers වල සාමානයෙන් තියෙන channels වල තොරතුරැ යවන්න channels ඔක්කොමට වෙන වෙනම වයර් ඕනේ. ඒ කියන්නේ channels 10 ක් තියෙනව නම් remote controller එකේ. වයර් 10ක් සම්බන්ධ කරන්න වෙනව receiver එකේ ඉදල Flight Controller board එකට. ඒ හැම වයර් එකක්ම යන්නේ PWM signal එකක්.
PPM protocol එකේ තියෙන්නේත් PWM signal එකක්ම තමා. (නිකන් මොලේ අවුල් වෙනවා වගේ නේ..
). එච්චර හිතන්න දෙයක් නෑ. සරලව කිව්වොත් PWM වලට යන වයර් ගැන අඩු කරපු එක තමයි උනේ PPM පාවිච්චි කරලා. ඒ කියන්නේ channels කියක් තිබ්බත් කලින් වගේ නෙමෙයි, channels ඔක්කොමගේම signals යවන්න පාවිච්චි කරන්නේ තනි වයර් එකක්. ඒ වගේම PWM කෙලින්ම යවනවට වඩා වේගයත් වැඩි. ඔන්න ඔය වගේ දේවල් නිසා අද වෙනකොට වඩාත් ප්රසිද්ධම protocol එක තමයි PPM.
SBUS කියන්නේ Futaba කියන remote controllers හදන ආයතනයකින් හදුන්වා දුන්න protocol එකක්. මේකේ විශේෂත්වය තමයි channels 18 ක signals අපිට තනි වයර් එකකින් යවන්න පුළුවන්. ඒ වගේම SUBUS පාවිච්චි කරල අපිට පුලුවන් full duplex commuincation කරන්න. ඒ කියන්නේ remote එක ඉදල drone එකට පාලන තොරතුරැ යවන්න පුලුවන් වගේම drone එකේ ඉදල remote එකට drone එකේ receiving signal level, battery level වගේ තොරතුරු(Telemetry informations) ගෙන්න ගන්නත් පුලුවන්.
DSM කියන්නේ Spektrum කියන remote controllers හදන ආයතනයකින් හදුන්වා දුන්න protocol එකක්. මේකත් කලින් එක වගේම full duplex communication කරන්නේ. මේකේ විශේෂත්වය තමයි noise හා interference වෙනවා අඩුයි මෙයාල පාවිච්චි කරන technology එක නිසා..
ඔන්න එහෙනම් මං හිතන්නේ අපි Remote Control sub system ගැන ගොඩක් දේවල් කතා කරා.
අපිට තව Motor Control sub system යටතේ මීට වඩා ගොඩක් දේවල් තියෙනව කතා කරන්න, එහෙනම් යාලුවනේ අපි part 04 වලින් හම්බෙමු. ඔයාලගේ මේ ගැන අදහස් comment කරන යන්නත් අමතක කරන්න එපා...
ඔන්න කලින් post එකෙන් ඒ කියන්නේ Drone වැඩ කරන්නේ කොහොමද - Part 02 කියන එකෙන් පටන් ගත්ත drone එකක කොටස් ගැන කතා කරන්න. අපි part 02 වලදී ඉගෙන ගත්ත මුලික පද්ධති මොනාද drone එකක, ඒ වගේම power supply system එකේ කොටස් මොනාද ඒවා කොහොමද වැඩ කරන්නේ හා ඒවා එකිනෙක සම්බන්ද වෙන්නේ කොහොමද කියල කතා කරා. ඉතින් මගේ කලින් post ටික කියවල නැත්නම් ඉස්සෙල්ලම් පල්ලෙහා link වලට ගිහින් පිලිවෙලින් කියවල එන්න මේක කියවන්න.
මම මේ post එකෙන් පටන් ගන්නේ Drone එකේ වැදගත්ම පද්ධතිය වන Flight controlling System එක ගැන කතා කරන්න...
එහෙනම් අපි 03 වන කොටසේ වැඩේට බහිමු...
02). Flight Controlling System
සාමාන්යයෙන් Flight Controlling System එකක Sub system දෙකක් දකින්න පුළුවන්.. ඒවා තමයි...
1). Remote Control sub system - වචනේ දැක්ක ගමන්ම ඔයාලට තේරෙනවා වැඩිය විස්තර කරන්න දෙයක් නෑ. මේකෙන් වෙන්නේ user විසින් ලබා දෙන control signals ගුවන් විදුලි තරංග (Radio Frequency) ඔස්සේ Motor Controlling sub system එකට නිවැරදිව ලබා දෙන එක.
2). Motor Control sub system - සරලවම කිව්වොත් මේ පද්ධතියෙන් වෙන්නේ Remote Control sub system එකෙන් එන control signals කියවල drone එකේ මෝටර වල වේගය (RPM) පාලනය කරලා drone එකේ movements ඇති කරන එක.
හරි දැන් අපි පොඩ්ඩ පොඩ්ඩ මේකේ සංකීර්ණ ගැට ටික හෙමිට ලේහගෙන යමු...
1). Remote Control sub system
මේක කතා කරන්න කලින් ඔයාලට සරලවම Radio Frequency ගැන දැනුමක් දෙන්නම්... මොකද මේ පද්ධතිය තනිකරම ගනුදෙනු කරන්නේ Radio Frequency signals එක්ක නිසා.
Radio Frequency කියන්නේ සාගරයක් වගේ විෂයක්.. මම පුලුවන් තරම් උත්සහ කරන්නම් සරලවම ඒ කියන්නේ උපරිම සරලව RF basic ටික කියල දෙන්න මගේ විදිහට.. (වෙනම thread එකක් පටන් ගමු පස්සේ අපි Radio Frequency ගැන ටිකක් වැඩිපුර කතා කරන්න. කැමති අය ඉන්නව නම් comment කරන් යන්න.)
අපි එහෙනම් telecommunication මුලින්ම පටන් ගමු,
කිසියම් තොරතුරක් අපිට එක තැනක ඉදල තව තැනකට ගෙනියන්න නම් අනිවාර්ය මුලිකාංග කිහිපයක් තියෙනේ ඕනේ.. ඒ
+ Signal
+ Transmitter
+ Receiver
+ Medium
අපි signal එකක් කියනවා කිසියම් තොරතුරක් එක තැනක් ඉදල තව තැනක ගෙනියන්න පාවිච්චි කරන දෙයකට. මේ ලෝකේ හැම signal එකකට අනන්ය උන frequency කියලා එකක් තියෙනවා. ඒ කියන්නේ අපිට එක signal එකකින් තව signal එකක් වෙන් කරල හදුනාගන්න signal වල frequency එක පාවිච්චි කරන්න පුළුවන් එක. frequency එකක් සාමාන්යෙන් අපි ප්රකාශ කරන්නේ Hz (හර්ට්ස්) වලින්..
ඒ වගේම තොරතුරක් signal එකක් බවටව පත් කරල (Modulation) ඒක එක තැනක ඉදල තව තැනකට යවන්න අපි පාවිච්චි කරනවා Transmitter එකක්. Transmitter එකෙන් තොරතුරක් signal එකක් බවටව පත් කරනවා වගේම ඒ signal එකට ගමනාන්තය දක්වා යන්න අවශ්ය කරන power එකක් ලබා දෙන එක සිදු කරනවා (Signal Amplification). අපි Signal Power එක අපි බොහෝදුරට කියන්නේ dBm වලින් වගේම වැඩි dBm අගයක් අපේ signal වලට තියේ නම් අපිට පුළුවන් වැඩි දුරකට අපේ signal එක transmit කරන්න.
Medium එකක් කියන්නේ Transmitter එකයි Receiver එකයි අතර මැද තියෙන කොටසට. ඒ කියන්නේ Medium එක උදව් වෙනව Transmitter එකෙන් යවන signal එක Receiver එකට වෙනකම් ගෙන්න. ප්රධාන වශයෙන් Medium දෙකක් දකින්න පුලුවන්.. එකක් අපිට signal එක වයර් එකක් ඔස්සේ ගෙනියන්න පුළුවන් (Wire/Guided Medium). නැත්නම් වයර් නැතිව antenna එකක් පාවිච්චි කරලා ගනියන්න පුළුවන්(Wireless/Unguided Medium).
අපේ drone වලත් තියෙන්නේ wireless communication. එකට අපි තවත් විදිහකින් කියනව Radio Communication කියලා. අහ එහෙනම් අපි Radio Communication වලට පාවිච්චි කරන frequencies තියෙන signals වලට අපි කියනව Radio Frequency (RF) Signals කියල. අපි බලමු ඉස්සරහට තවත් ඒ ගැන..
එතොට දැන් ඔයාලට තේරෙනව receiver එකෙන් මොකද කරන්නේ කියල. එකෙන් කරන්නේ medium එක හරහ එන තමන්ගේ signal එක අනිත් signals වලින් වෙන් කරලා ග්රහණය කරගන්න එක. අන්න එකට තමයි අපිට signal එකක frequency කියන එක ඕනේ වෙන්නේ. ඊට පස්සේ ඒ signal එක නැවත තොරතුරු බවට පත් කිරීම ද සිදු කරනවා.
හරි දැන් අපි බලමු මේ තියරිය අපිට අදාල වෙන්නේ කොහොමද කියල
ඔය උඩ තියෙන එක තමයි අපේ drone එකේ Transmitter එක. මේකෙදි අපි control sticks විචල්ය කරනකොට ඒ විචලයට අනුකුලව RF signal හදල එක drone එකේ තියෙන Receiver එකට යවන එක තමයි මෙයාගේ ප්රධානම වගකීම.
මොනවද මේ RF signal කියන්නේ ?
අපි කලින් කතා කළා ඕනෑම signal එකකට frequency එකක් තියෙනව කියල, එක කියන්නේ "Hz" වලින් කියල කිව්වා. හිතන්න ඔයාට ඕනේ නම් තොරතුරක් signal බවට පත් කරලා වයර් රහිතව transmit කරන්න, ඔයාට ඕනෑම frequency එකක් තියෙන signal එකක් එහෙම යවන්න ගන්න බෑ. ඔයාට සිද්ධ වෙනවා Radio Principle වලට අනුව MHz (මෙගාහර්ට්ස් ) හෝ GHz (ගෙගාහර්ට්ස්) පරාසයේ high frequency එකක් තියෙන signal එකක් තෝරාගන්න වෙනවා. (1000Hz = 1kHz, 1000kHz = 1MHz, 1000MHz = 1GHz).
එහෙනම් Radio Frequency signal කියන්නේ ඇත්තටම High Frequency signal වලට තමා.. Communication වලට ගන්න පුළුවන් High frequencies තියෙන්නේ සීමිත ප්රමානයක් නිසා අපිට ඕන විදිහට High frequencies පාවිච්චි කරන්න බෑ.. (මොකද සීමිත frequencies ටික හරියට කළමනාකරණය කරේ නැත්නම් කාටවත් භවිතා කරන්න බැරිව යනවා interference වන නිසා ) ඔයාට සල්ලි දීල විශේෂ අවසරයක් ගන්න වෙනවා කිසියම් frequency එකක් භාවිතා කරන්න ඕනේ නම්. මේ frequencies අන්තර්ජාතික මට්ට්මෙන් හා ජාතික මට්ටමෙන් නියාමනය කරන ආයතන තියෙනවා. අන්තර්ජාතික මට්ට්මෙන් International Telecommunication Union (ITU) ආයතනයද, ජාතික මට්ටමෙන් Telecommunications Regulatory Commission of Sri Lanka (TRCSL) ආයතනයද නියාමනය කරනවා. මේ අයතනවලට අනුව අපිට නොමිලේ ඒ කියන්නේ කිසිම අවසරයක් නැතිව භාවිතා කරන්න පුලුවන් radio frequency bands (ඒ කිව්වේ frequencies set එකක්, ex : 100MHz - 200MHz වගේ) වගයක් තියෙනවා. අපි ඒවාට කියනව ISM Band කියල. හැබැයි ඒ ISM bands පාවිච්චි කරලා පවා දිගු දුර සම්ප්රේෂණ කරන්න බෑ. ඒ කියන්නේ අපේ සම්ප්රේෂණය 1Km වලට වඩා අඩු දුරක් වෙන්න transmitter එකෙන් signal power එක පාලනය කරගන්න වග බලාගන්න ඔනී. ඒ වගේම ඔය ISM Bands තමයි අපි ඔය පාවිච්චි කරන Drone, RC cars, Wifi, Bluetooth හා විවිධ සෙල්ලම් උපකරණවල පවා භාවිතා කරන්නේ communication වලට. මොනාද ඒ ISM bands ටික ?
මේ bands වලින් Remote Controller වලට පාවිච්චි කරන්න ISM bands තමා 27MHz, 72MHz, 433MHz, 900MHz, 1.3GHz, 2.4GHz හා 5.8GHz.
මෙවගෙනුත් 2.4GHz හා 5.8GHz තමා ගොඩක් ප්රසිද්ධ bands. එකට ප්රධානම හෙතුව තමයි මේ frequencies transmit කරන්න ඕනේ කරන antenna size එක අඩු වීම (Radio principle වලට අනුව frequency එක වැඩි වෙනකොට එක යවන්න ඕනේ antenna size එක අඩුවෙනව .) හා සලකියුතු තරම් විශාල Bandwidth (පස්සේ පැහැදිලි කරන්නම් මේක) එක තිබීම (Bandwidth එක වැඩි වෙනකොට යවන්න පුලුවන් තොරතුරු ප්රමානය වැඩි වෙනව). හැබැයි මේකේ පොඩි අවාසියක් තියෙනව එක තමයි මේ frequencies වැඩි දුරක් යවන්න අමාරුයි මොකද ඉකමනට ශක්තිය ක්ෂය වන නිසා.(Radio principle වලට අනුව frequency එක වැඩි වෙනකොට ඉක්මනට ශක්තිය ක්ෂය වෙන්න බලනව).
එහෙනම් ඔයාලට දැන් හිතන්න පුළුවන් අනිත් band වලට මොනාද වෙන්නේ කියල.. ඇයි remote controller වලට ප්රසිද්ධ නැත්තේ කියල.
දැන් ඔයාල දැනගන්න ඕනේ මොනවද මේ RF Channel කියන්නේ කියල ?
ඇත්තටම අපි channel එකක් කියනව Frequencies set එකකට..
Ex :
2.4GHz - 2.405GHz = channel 01
2.406GHz - 2.411GHz = channel 02
2.412GHz - 2.417GHz = channel 03
2.418GHz - 2.423GHz = channel 04
ඔන්න ඔය වගේ...
ඒ වගේම අපි කියනව channel bandwidth එකක් කියල කියනව එක channel එකක උපරිම frequency හා අවම frequency එක අතර ඇති පරතරයට (Fmax - Fmin = Channel BW). තේරුනේ නැනේ.. මේ බලන්නකෝ..
අපි ගමු Channel 2,
Fmax = 2.411GHz
Fmin = 2.406GHz
Fmax - Fmin = Channel BW
2.411 - 2.406 = 0.005GHz ඒ කියන්නේ එක මෙගාහර්ට්ස් වලින් කිව්වොත් 5MHz..
ඒවගේම මම කියනව ඔය එක channel එකක් පාවිච්චි කරනවා drone එකට අපි එක පාලන සංඥාවක් යවන්න කියල... බලන්නකෝ...
අපිට throttle up/down සංඥා යවන්න channel 01 පාවිච්චි කරන්න පුළුවන්..
අපිට pitch up/down සංඥා යවන්න channel 02 පාවිච්චි කරන්න පුළුවන්..
අපිට yaw left/right සංඥා යවන්න channel 03 පාවිච්චි කරන්න පුළුවන්..
ඒ වගේම අපිට roll left/right සංඥා යවන්න channel 04 පාවිච්චි කරන්න පුළුවන්..
ඔන්න ඔය විදිහටයි අපි පාලන සංඥා යවන channels භාවිතා කරන්නේ.. ඇත්තටම channel එකක්ම ඕනෙද ඔය වැඩේ කරන්න ? තනි signal එකකින් බැරිද ?
හිතන්න throttle up කරනකොට මොකක් හරි අගයක් වැඩි වෙනව 100 ඉදල 200 ට. ඒ වගේම throttle down කරනකොට අගය 100 ඉදල 0 ට අඩු වෙන්ව කියලා.. එතොට පෙන්වනේ 100 - 200ට වැඩි වෙනකොට හා 100 ඉදල 0ට අඩු වෙනකොට එතන අගය 100 ගානේ 200ක් වෙන වෙන්න තියෙනව... ඔය variation 200 ම අපි drone එකේ තියෙන fligh control board එකට කියන්න ඕනේ... එක නිසා ඔය අගයන් 200ම අපිට තනි frequency එකකකින් ගෙනිය යන්න බෑ. එක නිසා අනිවාර්යෙන්ම frequency set එකක් නැතිනම් channel එකක් ඕනේ වෙනවා.. අපි channel bandwidth එකක් කියල කිව්වේ ඇත්තමට අර පෙන්නපු variation ගෙනියන්න ඕනේ කරන frequency set එක තම...
(Note : මෙතනදී මම උත්සහ ගන්නේ ඔයාලට වෙන්න මොකද කියල තේරුම් කරන එක මිසක මෙකදී තේරුම් කරන්න ගත්තු frequencies හා වෙන අගයන් අදාල transmitter හා receivers නිෂ්පදනය කරන ආයතන අනුව වෙනස් වන බව මතක් තබාගන්න.)
මේ විදිහට ඔයාලට වෙලදපොලේ channel 4 - 16 වගේ වෙනකම් විවිධ channel ප්රමාණවලින් transmitter/receivers මිලදී ගන්න පුළුවන්.. quardcopter එකකට 4 CH. ප්රමාණවත් උනාට අපි කියනව අඩුම channel 5ක් හෝ 6ක්වත් තියෙනෙන ඔනී.. මොකද අපිට විවිධ flight mode (sport mode/normal mode) වලට් වගේ අපේ drone එක switch කරන්න ඕනේ නිසා..
සමහර transmitter තියෙනව ඒවගේ ප්රධාන channels වලට අමතරව අපිට අනෙක් channels ඔක්කොම programme කරන්න පුලුවන් අපිට ඕන විදිහට. හිතන්න උදහරණයක් විදිහට drone එක තමන්ට නොපෙනි ගියොත් හරි නැතනම් තමනට ඕනේ නම් පුලුවන් ඔයාගේ transmitter එකේ මොකක් හරි switch එකක් programme කරල තියන්න auto piolet mode එකෙන් GPS භාවිතා කරලා නැවත ඉන්න තැනට ගෙන්න ගන්න වගේ වැඩ කරන්න. ඊට අමතරව කැමරාවට motor gimble එකක් දල තියෙනව නම් එකේ control ඔයාට පුලුවන් programme කරන්න.
අපි දැන් බලමු Drone එකේ Receiver එක මොකක්ද කියල...
ඔක තමයි අපි receivers කියන්නේ.. ඕක තියෙන්නේ drone එකේ. සාමාන්යයෙන් අපි receivers වෙනම මිලදී ගන්නේ නෑ.. transmitter එකත් ගන්නකොත එකත් එක්කම අපිට receiver එක හම්බෙනවා. ඔයාල දැන් දන්නව මේකෙන් මොකක්ද වෙන්නේ කියල.. ඇත්තටම මේකෙන් වෙන්නේ transmitter එකෙන් එන channels ටික ග්රහණය කරගෙන ඒ channels වල signals තොරතුරු බවට පත් කරලා වෙන වෙනම flight controller board එකට දෙන එක..
Recievers ගැන කතා කරනකොට අවධානය යොමු කරන ප්රධානම දෙයක් තමා මෙයා flight controller board එකත් එක්ක කතා කරන්නේ කොහොමද කියන එක.. ඒ කියන්නේ මෙයා එවන තොරතුරු කොහොමද නිවැරදිව flight controller board එක හදුනාගන්නේ කියන එක. අපි එකට පාවිච්චි කරනවා receiver communicating protocols. සාමාන්යයෙන් receiver communicating protocols වර්ග කිහිපයක් තියෙනවා. ඒවා තමයි,
1).PWM (Pulse Width Modulation)
2).PPM (Pulse Position Modulation)
3).PCM (Pluse Code Modulation)
4).SBUS (Serial BUS)
5).DSMX/DSM2
ඔයාලා remote control එකක් ගන්නකොට සැලකීමත් වෙන්නේ ඕනේ එකට එන receiver එකේ protocol එක ඔයාලගේ flight controller එකට support කරනවද කියල. නැත්නම් ඔයාලගේ receiver එකෙන් එන පාලන තොරතුරු flight controller එකට හදුනා ගන්න බැරිව යනවා. දැන් එන බොහෝ flight controller boards ඔක්කොම ඔය protocols ගොඩකට support කරනවා. ඒ කියන්නේ flight control board එක configure කරනකොට ඔයාලට තොරන්න්න පුළුවන් protocol එක.
මේ protocols වලින් වඩාත් ප්රසිද්ධම protocols ටික තමයි, PWM, PPM, SBUS කියන ටික. දැන් එන ගොඩක් flight controller board වල මේ ඔක්කොම support කරනවා. හරි දැන් අපි බලමු මේ protocols වල වෙනස්කම් මොනද කියල.
PWM කියනෙන් ටිකක් පරණ protocol එකක්. පරණ උනාට මේක තාමත් පාවිච්චි කරනවා. මේක protocol එකක් කිව්වට ඇත්තම මේක Analog to Digital Modulation එකක් තමයි වෙන්නේ.. (දන්නවා අනිවාර්යෙන්ම එක තේරුනේ නැ කියල.. නිකන් අහගන්න.. ඔයාල කැමති නම් පස්සේ දවසක වෙනම කතා කරමු ඕව ගැන). PWM වලින් flight controller එකට යවන්නේ Digital signal එකක්. මේකට පුළුවන් කිසියම් අගයක වෙනස් වීමක් ගැන නිරුපනය කරන්න signal එකේ කාලය පදනම් කරගෙන. ඉසේල්ලම අපු drone flight controller වල පාවිච්චි කරේ මේක. මොකද signal processing වලට High power processors තිබ්බේ නැති නිසා.
PWM තියෙන receivers වල සාමානයෙන් තියෙන channels වල තොරතුරැ යවන්න channels ඔක්කොමට වෙන වෙනම වයර් ඕනේ. ඒ කියන්නේ channels 10 ක් තියෙනව නම් remote controller එකේ. වයර් 10ක් සම්බන්ධ කරන්න වෙනව receiver එකේ ඉදල Flight Controller board එකට. ඒ හැම වයර් එකක්ම යන්නේ PWM signal එකක්.
PPM protocol එකේ තියෙන්නේත් PWM signal එකක්ම තමා. (නිකන් මොලේ අවුල් වෙනවා වගේ නේ..
). එච්චර හිතන්න දෙයක් නෑ. සරලව කිව්වොත් PWM වලට යන වයර් ගැන අඩු කරපු එක තමයි උනේ PPM පාවිච්චි කරලා. ඒ කියන්නේ channels කියක් තිබ්බත් කලින් වගේ නෙමෙයි, channels ඔක්කොමගේම signals යවන්න පාවිච්චි කරන්නේ තනි වයර් එකක්. ඒ වගේම PWM කෙලින්ම යවනවට වඩා වේගයත් වැඩි. ඔන්න ඔය වගේ දේවල් නිසා අද වෙනකොට වඩාත් ප්රසිද්ධම protocol එක තමයි PPM.
SBUS කියන්නේ Futaba කියන remote controllers හදන ආයතනයකින් හදුන්වා දුන්න protocol එකක්. මේකේ විශේෂත්වය තමයි channels 18 ක signals අපිට තනි වයර් එකකින් යවන්න පුළුවන්. ඒ වගේම SUBUS පාවිච්චි කරල අපිට පුලුවන් full duplex commuincation කරන්න. ඒ කියන්නේ remote එක ඉදල drone එකට පාලන තොරතුරැ යවන්න පුලුවන් වගේම drone එකේ ඉදල remote එකට drone එකේ receiving signal level, battery level වගේ තොරතුරු(Telemetry informations) ගෙන්න ගන්නත් පුලුවන්.
DSM කියන්නේ Spektrum කියන remote controllers හදන ආයතනයකින් හදුන්වා දුන්න protocol එකක්. මේකත් කලින් එක වගේම full duplex communication කරන්නේ. මේකේ විශේෂත්වය තමයි noise හා interference වෙනවා අඩුයි මෙයාල පාවිච්චි කරන technology එක නිසා..
ඔන්න එහෙනම් මං හිතන්නේ අපි Remote Control sub system ගැන ගොඩක් දේවල් කතා කරා.
අපිට තව Motor Control sub system යටතේ මීට වඩා ගොඩක් දේවල් තියෙනව කතා කරන්න, එහෙනම් යාලුවනේ අපි part 04 වලින් හම්බෙමු. ඔයාලගේ මේ ගැන අදහස් comment කරන යන්නත් අමතක කරන්න එපා...
