FPV (una nueva experiencia en Vuelo)
Ultima Actualizacion : 04/06/2010
"Sección Videos"
"14 - Mejoras II"
Algunos se Preguntaran que es esta sigla… Bueno es la abreviación en inglés: First Person View, que significa Vista en Primera Persona. Cosa que hace poco tiempo me quedo claro del todo… pero antes de contarles de que se trata, les contare un poco lo que realice hace un par de años atrás y que terminaría por estar completamente dentro del FPV a full.
Desde hace ya algunos años (recuerdo por el 2002) había estado incursionado con volar con una cámara en un avión, sentir la sensación de estar en el aire y pilotear el modelo.
Hasta el 2008 no tenia idea que eso era FPV , comencé en aquellos años, con un pobre equipo de 1.2 ghz que trasmitía (supuestamente a 800 miliwatt de potencia) la imagen de una pequeña cámara de muy baja resolución pero que permitía registrar el vuelo y poder ver el paisaje recorrido, pero debido a que los primeros equipos eran de muy mala calidad, su alcance logrado era bajísimo, logre no mas de 500 metros de distancia y con una pobre señal de video que se interfería y cortaba muchas veces, dejando la visión nula y perdiendo la orientación completamente.
En mas de alguna oportunidad con mis compañeros nos arriesgamos a volar completamente mirando un monitor desde el despegue hasta su aterrizaje, con la precaución de que la radio estaba con Traine Cord para recuperar el modelo en caso de corte de video que en aquellos momentos eran cortes bastante largos, como la trasmisión de video no llegaba mucho mas de 400 metros era perfectamente divisible por el copiloto en caso de perdida de señal. A pesar de todos los problemas se pudo lograr con éxito varios vuelos.
Después de hacer muchas pruebas en diferentes lugares, pero al ver que siempre tenia problemas de imagen, y esto sumado a los altos costos de los equipos en aquellos años, me fui agotando y termine por perder poco a poco el interés, retome otros proyectos en la parte de vuelos 3D y no fue hasta principios del 2008, cuando volví a entrar en el tema, leyendo mucho, ya que vi que en España tenían un súper desarrollo de muchos años en el tema Vuelo virtual, fue ahí en donde comencé a leer mucho e informare de las ultimas tecnologías, y precios, fue ahí que entendí que volar mirando a través de la cámara del avión tenia el nombre de FPV y que lo que yo realice en aquellos años tenia total relación con ello… y que creen ustedes que paso…. Volvieron las ganas de retomar el tema!!!!!!!!!!!!
Hoy en día la tecnología ha cambiado mucho y ya no se usan monitores ni Traine Cord para tener un vuelo seguro, existe mucha tecnología de por medio y que los invito a revisar en este articulo, de seguro mas de alguno se llevara una sorpresa, al ver alguno de los videos logrados y el control sobre el modelo a grandes distancias.
Manos a la Obra
De aquí en adelante este artículo servirá para los futuros Pilotos virtuales que deseen incursionar de manera segura en este terreno, les contare mi experiencia para que la puedan consultar a la hora de adquirir estos dispositivos.
Aquí hago un alto y le dos las gracias a los amigos de, http://www.aeromodelismovirtual.com/ y a http://fpv-bsas.forogratis.es/foro/
Por la ayuda y consejos prestados que es donde me documente y leí mucho antes de comprar los elementos.
Sin duda aquí hay que detenerse a pensar antes de comprar cosas, que es lo que queremos lograr, cual es nuestro objetivo:
Para mi en forma personal fue: reconocer terrenos, ver paisajes, disfrutar un vuelo estable y tranquilo, recorrer considerables distancias (para mi sobre los 900 mts.), y por sobre todo, sentir que estoy en el avión volando.
3 - Modificaciones I Cabina, Pan/Til, Timon |
4 - Equipo de Video I TX/RX de video, antenas, Camara, Gafas |
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6 - Electrónica I |
7 - Estación en Tierra I |
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9 - Electrónica III OSD Dakar, Seguimiento de Antena Lince(Telemetria), Ardupilot (Piloto Automatico) |
10- Mejoras I Alarma Fail/SAfe con Extensor de Recorrido, Motor Trifasico y ESC, TX de 500 miliwatt, Camara DX201 (setup), Pan/Til en 360º, Head TrackR2. |
11- Vuelo al Limite |
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13- TEAM FPV - Valdivia |
NUEVO 14 -
Record de Distancia |
NUEVO 15 - Mejoras II |
Un avión: aquí lejos uno de los mejores aviones para esta modalidad es el Easystar de Múltiplex, un pequeño motovelero, que por su capacidad de planeo, resistencia a golpes, bajo peso, eléctrico, limpio y ecológico, lo hacen el candidato idóneo, altamente recomendable y es el que uso yo, no trae alerones solo timón, elevador y acelerador, viene con su motor original un 400 de 6V, y hay que trabajar muy poco en el, para terminarlo.
Mas adelante veremos una modificaron necesaria para lograr un mejor control, que es mejorar su timón de dirección.
Algunos le colocan Alerones a este modelo, pero realmente esta tan bien diseñado que si hay condiciones de viento moderada no los necesita en lo absoluto, en Internet hay artículos para esta modificaciones, y tiene que sumar 2 servos adicionales.
Pagina con algunas modificaciones echas por otros usuarios:
Motor: Yo utilizo el de fabrica que venia con el Easy un motor 400 a carbones, aquí muchos usan otras configuraciones motores trifasicos de gran potencia, según sea el caso, para lograr record, de distancia o altura, todo depende del gusto del piloto.
Yo por su peso desempeño y autonomía, me incline usar este motor con pilas LiPo.
Para saber que debía comprar, use un viejo acelerador y use unas pilas que tenia guardadas, y realice algunas pruebas para encontrar una hélice de mejor desempeño que la que venia con el avion (5x4) y lograr una autonomía buena, bajo consumo y una velocidad relativamente moderada, entre unos 50 a 60 km/hrs.
Usando un Medidor de consumo y un Tacómetro, probé varias hélices que no tocaran con el fuselaje y comencé a medir corriente y revoluciones. Después de varias pruebas, llegue a la conclusión de usar una helice 6x3 apc marcando 10.000 RPM, entre 7 y 8 Amperes de consumo a 7.4 volt, me daba una autonomía de 25 minutos aproximadamente, a 1/2 y 3/4 de motor, nada mal no creen?
Con estos datos tenemos:
Acelerador: de 15 amperes GWS (para así no calentar mucho este dispositivo)
Para usar las posteriores pilas, utilice dos conectores Macho JS.
Pila: 2000 mili amperes en 7.4 volt para lograr esos minutos de vuelo (yo use dos pilas en paralelo GWS de 1050 mili amperes, ya que tenia varias, logre hacer 3 pack de ellas), al colocarlas en paralelo su capacidad se duplica a 2100 miliamperes aproximadamente.
Como se puede apreciar en la imagen esta la pila tanto para el motor y radio, como para el sistema de video, su peso total es de 139 grms.
Hélice: 6x3 APC
Adaptado: Para el motor de 2.3 mm en Aluminio
RADIO R/C: PCM de unos 7 canales o mas con su receptor, que trabaje en cualquier Frecuencia por ejemplo 72 MHZ, no es recomendable usar spectrum (ya sabrán porque)
Al usar Radios PCM, tenemos una mejor seguridad en vuelo, se puede programar un Fail/Safe para que en caso de perdida de señal el avión quede volando en círculos, así lo tengo yo.
Con modificaciones posteriores se pueden llegar alcanzar distancias cercanas a los 6KM. ya tengo su atención ????
Ya veremos de que se trata eso.
Servos: 2 servos Hitec HS-81 mas que suficiente para las superficies de mando (Timon, Elevador).
2 micro Servos, para mover la cámara, lo que se llama Pan/Til, aquí use unos GWS Pico servos.
Si usa alerones considere 2 servos mas.
Aquí ya tenemos el Avión listo.
En sus primeras pruebas de vuelo realizadas se comportó de una manera excelente, logrando una estabilidad increíble, pudiendo volar, dejando la radio en el piso.
Algunas fotos de esas pruebas
Modificaciones I
Fabricando la Cabina
Octubre 20 - 2008
Para montar nuestro futuro equipo es necesario hacer una cabina especialmente diseñada para este propósito, fue así que en vista que ya muchos la fabricaron, les dejo el plano de esta cabina en formado WORD para que puedan fabricarla y armarla como se ve en las fotos
Cabina recortada en terciado de 3 milímetros y perforada para así ahorrar mas peso.
Aquí la cabina montada ya con el servo de Pan
(Movimiento Horizontal)
Fabricando el Pan/Til
El Pan/Til es el dispositivo que nos permitirá mover la cámara Arriba abajo y de lado a lado, esto se logra a través de dos servos y yo elegí un mecanismo que diseñe personalmente para no sobrepasar mucho de la cabina del avión y así no interferir mucho con el vuelo y la aerodinámica del avión. Para ello tome parte de algunos diseños y mejore otros.
Para su fabricación se uso un pedazo de aluminio el cual se perforo en su centro y en los extremos, para poder alojar los cuernos de control que conectaran los servos, ver las fotos
Servos listo para comenzar a montar el sistema.
Vista del cuerno sujeto ala base de aluminio
(servo movimiento horizontal)
Cuerno de control ubicado a un costado para ensamblar ambos servos.
Uno de los Servos momentáneamente lo pegue a una vieja cámara para probar el soporte, como se vera mas abajo, pero después cambie de posición el servo.
Conjunto de servos mostrando el mecanismo Pan/Til
A un extremo el cuerno de movimiento, y al otro extremo un pequeño agujero solo para sostener el servo por ese lado, con alambre.
Vista Final de la Cabina con su una cámara de prueba.
Como ya se menciono los orificios son solo para ahorrar peso.
Modificando el Timón de Dirección
Noviembre 5 - 2008
Una modificación completamente necesaria, para tener un mejor control de la dirección del avión, es construir un nuevo timón con mas superficie de mando, como se ve en las siguientes fotografías.
Como pueden ver, el timón en un inicio, fue cortado en su lago total para así agregarle con madera de balsa y dos bisagras el nuevo timón con mas del doble de superficie.
Equipo de Video I
Noviembre 20 - 2008
TX/RX de Video
Antenas
Camara
Gafas de Vision
Para el equipo que describo a continuación, pueden existir muchas alternativas, como me referí al principio, siempre trato de ahorrarme cosas, ya sea en materiales, consumo de energía etc. y así lograr óptimos desempeños
Este conjunto trae todo lo necesario para montarlo en un avión, con reducidos tamaños y bajo peso, un equipo que actualmente esta descontinuado, lo vendia Hobby-lobby, es un equipo con TX y RX de video de Inteligen Fligth, que a mi gusto que tiene los mejores equipos electrónicos de transmisión de muy buenas ganancias, que dan muy buenos alcances para sus bajos consumos y potencias, se denomina PilotView FPV 2400
Detalles de qué contiene o que es lo que se necesita
Trasmisor y receptor de video
El equipo viene con su trasmisor y receptor de vides en 2.4 Ghz (es por ello que no se puede usar Spectrum), y la potencia del Trasmisor es de tan solo 10 miliwatt, el fabricante asegura con una antena de unos 8 o 9 dbi, sobre un Kilómetro de alcance, sorprendente para tan baja potencia y comprobado posteriormente por mi en vuelos que mas adelante les mostrare.
Este trasmisor trae incorporado los cables para conectarle un micrófono, que sin duda será de mucha utilidad en vuelos posteriores, el equipo trabaja a 5V que es regulado por un dispositivo electrónico que trae incorporado.
La antena original es de 3 Dbi para el Trasmisor y Receptor del tipo omnidirecional, que irradia en 360º (esta antenas en el receptor es de bajo alcance, es aquí en donde mejorando la antena lograremos alcances inesperados para tan baja potencia, detallare esto mas adelante)
La Cámara de video
Una cámara a 12V de 420 líneas de TV con un lente de 3.5 milímetros para un gran angulas con una campo visual de 90º excelente para poder ver un gran espacio, sin que se curve demasiado el horizonte (esta cámara esta conectada al TX de video el cual traía incorporado un regulador de Voltaje mas un elevador de tensión, es por ello que con 7.4V logro ver la imagen de la camara que trabaja a 12V. importante ya que si usara otro equipo lo mas probable es que tendría que usar una pila de 3 celdas, con lo que subiría el peso general del avión, o agregar un dispositivo electrónico a parte.
Video Goggles
Las gafas EVG920 resolución 640 x 480 FOV 35º este elemento nos permite ver la imagen en nuestros ojos como si se tratara de una pantalla de 80”, sin duda un importante elemento, y además lo mas costoso del equipo, existen gafas de mejor resolución y algunas de mejor FOV, que es el Campo visual que nos proyecta, algunas como la Fatshark llegan a 46º, provocando una tele inmersión notable.
Aquí se ven todos sus accesorios que trae esta gafa, control remoto, cables de colección audífonos, el cable cargador para la única pila que trae, que dura al rededor de 3 horas, es por ello que para no quedarme sin volar, decidí comprar 2 pilas mas, que las encontré en una tienda de celulares, con un costo para chile de $6000 aproximadamente, así puedo tener unas 9 horas, mas que suficiente para mucho vuelos incluso en varios días.
El único defecto que encuentro en ellas, es que cuando la batería esta a punto de terminarse no avisa con ningún mensaje, pero la imagen se comienza a colocar blanca, en un lapso de 20 seg. antes de apagarse completamente, tiempo suficiente para hacer el recambio de esta, o conectarla a una fuente de 5V. su cable USB, Accesorios que por supuesto no viene, pero en el mercado existen muchos adaptadores de 12v a 5v para autos que podrían solucionar este inconveniente. Por lo menos me lo han solucionado a mí :)
Las primeras pruebas de este sistema fueron notablemente superior a el equipo que antiguamente tenia en mi Kadet Señorita, una de los grandes cambios fue el movimiento de la cámara, que si bien en principio de lado a lado no era mayor a 100º y unos 90º de arriba a bajo, fue una experiencia notable, la trasmisión de imagen con las gafas fue una gran salto para evitar esas pantallas LCD que a plena luz del día poco y nada se ven y hay que hacer cajas protegidas de luz para ver correctamente la imagen.
Sobre el alcance ya tenemos diferencias, si bien con la antena original no teníamos mas de 500 metros, los cortes de imagen eras mucho menores, por no decir que casi no existían, y se podía intuir a medida que se deterioraba la imagen, que pronto nos íbamos a quedar sin señal.
Se voló a altura y bajo dentro de esos 500 metros y no hubo mayores problemas, a pesar de usar el motor a carbones original, no metía absolutamente nada de ruido ala imagen de video, al contrario de lo que había leído en otros sitios.
Algunas normas de seguridad para volar mas tranquilo, lograr mejores calidad en imagen, mejorar las distancias obtenida, y llevar al limite este equipo, me hicieron realizar algunas mejoras a este sistema, que mas adelante terminaría por sorprenderme.
Modificaciones II
Noviembre 25 - 2008
Recorrido del servo PAN de la camara a 180º
Una de las Primeras Mejoras que había que realizar, es hacer que le giro del servo Horizontal PAN llegase a casi 180º para poder lograr ver las puntas de las Alas, una sensación que da mucho realismo, y quienes han volado de verdad me entenderán.
Para lograr esto hay dos maneras de hacerlo, comprar un dispositivo electrónico que lo realice, hacerlo de manera electrónica con un pequeño truco en el circuito interno del servo, o también buscar en Internet algún servo que haga esto sin necesidad de tanta modificación o complicación, por ejemplo ver este link: https://www.unitedhobbies.com/UNITEDHOBBIES/store/uh_viewItem.asp?idProduct=4189
HXT 9320MG-180 20.2g / 3.8kg / .15sec 180Degree
Ya que tengo habilidad para la parte electrónica y como me gusta meter los dedos, veamos que investigue por ahí y logre hacer.
Aquí pueden ver el circuito interno de un servo motor, lo que esta con amarillo será las resistencias
que serán colocadas, para así alargar el recorrido del servo hasta los 180º aproximadamente.
Para lograr que el servo se extienda igualmente para cada lado, es donde hay que hacer ajustes finos, se recomienda para el general de los servos poner una resistencia a cada lado de 2.2 kilo ohm, pero dependiendo del servo a veces no es buen calculo, puede que este valor sea excesivo y pueda dañar el mecanismo interno de este, además resulta que no todos los servos viene centrados al 100%, eso quiere decir que dejando la radio ajustada en 0%, subtrim en 0 y colocando el cuerno de control lo mas centrado posible, aun asi el servo tiene un mayor recorrido para un lado que para el otro, incluso usando el ATV para dejarlo con el % máximo de recorrido 120 o 140 para algunas radios.
Así que lo mas sano es buscar un valor que lleve lo mas posible el servo a un extremo sin llegar a los topes mecánicos de este, que en mi caso resulto que el servo internamente ya venia con una resistencia de 2.2 kilos en un extremo, y tuve que recalcular valores diferentes para cada extremo, con un valor de 470 ohm en el extremo (el que no tenia la resistencia), y en el otro unos 2K usando dos resistencias de 1 kohm cada una y de 1/8 de watt por su tamaño menor, logre un movimiento de 170º aproximadamente, que sumado a los 90º de visión de la cámara se logra ver en unos 205º aproximadamente.
Una recomendación de antemano, es que el sevo que elijan no sea de engranajes metálicos, ya que la mayoría en su piñón interno no tiene dientes en 360º, pudiendo quedar con estos ajustes el servo en un extremo sin poder volver a su centro.
Si quieren profundizar más sobre esto, dejo una pagina de referencia, con datos extras.
http://mypage.yhti.net/~dmcdnld/s148retract.htm
Aquí un extensor de recorrido de servo de fábrica
Se encuentran en algunas tiendas americanas.
Modificando la Antena del Receptor de Video
Diciembre 5 - 2008
Desde las primeras pruebas, yo buscaba una cobertura de señal de video importante (sobre los 800 mtrs), pero no sabia si se podría lograr con tan baja potencia de trasmisión, así que comencé a probar diferentes antenas, algunas echas o otras compradas.
Antes de ver los diseños, les comentos que existen muchos modelos de antenas que se pueden utilizar, ya que estamos en la banda de Wifi en las que trabajan todas las tarjetas inalámbricas para tarjetas de red de PC y notebook, que trabaja en 2.4 Ghz, pero como ya hay cosas que están probadas para que reinventar la rueda no?
Tenemos dos grupos importantes de antenas usadas, las Omnidireccionales y las Direccionales,
Omnidireccional puedes Volar en todas las direcciones sin tener que mover la antena(360º), pero ojo que pasar sobe ella puede provocar un corte de imagen, por entrar en una pequeña zona en donde no irradia la antena, a mas dbi de ganancia mayor es esta zona, así que se recomienda no usar mas de 9 dbi en este tipo de antenas en el Receptor de video y no mas de 3dbi en el Trasmisor de Video, una de las desventajas es que al tener tanto campo de irradiación es mucho mas factible tener una calidad de imagen no muy estable por captar no tan solo las señales que viene del avión, si no además todas las que hay en el medio como son las Wifi que todos los equipos inalámbricos usan actualmente, en los computadores.
Direccionales: Su gran virtud es la calidad de imagen obtenida y la distancias alcanzadas, ya que reducen el campo de radiación a unos pocos ángulos, por ejemplo se usan mucho las patch o las planas de entre 6, a 14 dbi o más y mientras mas ganancia mas se acorta el ángulo, por ejemplo en el caso de 14 tenemos 30 º, por lo tanto si volamos en una zona determinada hay que tener cuidado de no salirse de ahí para no quedar sin señal.
Actualmente esto de la cobertura se soluciona o con un copiloto o con más tecnología, un seguimiento de la antena vía GPS en ese detalle entraremos mas adelante.
Si quieres construir la antena patch les dejo el link de donde encontré su fabricación casera, y que es de donde tome las medidas para realizarla: http://www.rc-cam.com/gp_patch.htm
Hay que tener cuidado al momento de imprimir el PDF que ahí aparece, ya que si no esta a escala 1 a 1 las medidas para recortar los patrones, estaría mala y por ende la ganancia de la antena se vería afectada considerablemente, un milímetro mas o menos nos echaría por tierra todo el trabajo.
Otra cosa importante al fabricar la antena usen conectores SMA Macho, ya que la mayoría de las antenas para tarjetas de Red Inalámbricas viene con este conector SMA pero Invertido, por lo tanto no es llegar y conectar, me paso al comprar la de 7dbi omnidirecional y la Patch de 14 dbi, tuve que hacer un adaptador, o cortar el cable y hacer el conector de nuevo.
Tengan en consideración que el cable que se utilice sea de muy baja perdida como es el LMR400 o similar.
Para la patch de 8Dbi no utilice cable, soldé directamente el conector a la base metálica.
Otra perdida también surge al usar acoples entre conectores.
Por lo tanto mientras mas fiel hagan la antena, usen la menor cantidad de cable posible, y de muy buena calidad o soldar directamente la antena la conector, obtendrán muy buenos resultados de imagen y alcance.
Tabla de comparaciones, usando el trasmisor de video de 10 miliwatt de potencia
Record hasta el momento... :)
Cabe destacar que si usamos para la misma antena Patch de 14 dbi un potencia de 500 miliwatt , el alcance de la trasmisión de video llegaría a 25 km. y si pensamos en 1000 miliwatt de potencia uno 50 km de distancia, algo notable y que el fabricante de ese equipo en particular garantiza.
NUEVO
En el Año 2009 he testeado en 2.4 Ghz equipos de video de 500 miliwatt alcanzando 6.1 KM de distancia con la Antena Patch de 14 dbi. y en el 2010 testie un nuevo equipo de Video en 1.3 Ghz en 800 miliwatt, alcanzando un enlace de Video con una Antena Yagi de 5 elementos, y también con una Patch de 9dbi, una distancia de 9.5 Km, atravesando un espacio aéreo lleno de neblina llevándome una sorpresa, en el apartado 15 - Mejoras II del índice hablare con mas detalle de esto.
El problema de estos alcances se presenta en la transmisión de r/c que normalmente llega de 1 a 2 km como máximo según el fabricante de algunas radios como es el caso de Futaba en concreto mi modelo 8UAP y con receptores PCM, a pesar de ello logre en 2009, llevar el equipo a nada menos que 6.1Km de distancia sin tocar nada la electrónica de la radio, simplemente eliminando interferencias de los sistemas electrónicos incorporados en el avión, como son el Motor, el ESC, el GPS, el OSD entre otras cosas.
Esta investigación de varios meses me llevo a dejar con un equipo estándar, el actual Record de Distancia Nacional que aun no es superado en igualdad de condición, mas detalles en :11- Vuelo al Limite y en 14 -
Record de Distancia
Nacional 6.1 KM.