כיצד עובדת מערכת שלט רחוק מבוססת 2.4GHz?

כיצד עובדת מערכת שלט רחוק מבוססת 2.4GHz?

כתב: ברוס סימפסון
באדיבות: rcmodelreviews.com

תרגם: יוני גולדנברג
באדיבות: tissan.co.il

אז איך בדיוק עובד שלט רחוק רחב פס (Spread Spectrum)?

אם יש בבעלותכם, או שאתם חושבים לקנות מערכת שלט רחוק הפועלת בתחום רחב הפס של GHz 2.4 תרצו בוודאי להבין כיצד בדיוק היא עובדת.
מאמר זה ינסה לשפוך אור על דרך עבודתן של מערכות אלו. אך לפני הכל, מספר מילים על מערכות שלט רחוק ישנות יותר “צרות פס”…
מערכות שלט רחוק צרות פס מסורתיות עובדות בכל תחום התדרים החל ב-־ MHz 27 ועד ל-־MHz 72 פשוטות מאד להבנה היות שדרך עבודת דומה מאד למקלט רדיו AM או FM המצוי בביתכם – שידור אות רדיו נקלט על ידי המקלט וממנו עובר לסרוואים.

למרבה הצער, בדומה לשידורי רדיו FM, מערכות שלט רחוק אלו דורשות תדר השמור רק להן כדי שלא יפריעו אחת לשנייה. בנוסף, כדי ליצור הפרעות לאות רדיו בתחום צר הפס אין צורך במאמצים רבים: תרמוסטט “רועש” או מקדחה חשמלית, יכולים לרוב ליצור כמות גדולה של הפרעות חשמליות בעת האזנה לרדיו AM, גם FM לרוב אינו טוב יותר.
יצרני מערכות שלט רחוק רחבות פס טוענים שלעולם אינך צריך להיות מודאג מנפילת טיסן על ידי מטיס אחר, ושכל מערכות ה-2.4 יכולות לחיות בהרמוניה, למרות שלכאורה כולן משתמשות באותם תדרים.

אם כן, כיצד זה עובד?

בכדי להסביר זאת אשתמש במה שאני מכנה “אנלוגית הדרך המהירה”. תוך שימוש בתרשימים והסברים אלו, אעשה כמיטב יכולתי להעביר את העולם המורכב של הפס הרחב כך שיהיה מובן לרובכם. כמובן שעל ידי בחירה בדרך זו לקחתי לעצמי מספר חירויות בדיוק בפרטים אך אלו אינן חשובות.

כן,   זה מגיע ב”טעמים” שונים !

לפני שנרוץ לתוך ההסבר המפורט, אציין כי קיימת יותר מטכנולוגית שלט רחוק רחבת פס אחת. הראשונה והנפוצה יותר היא זו
הנקראת Direct Sequence Spread Spectrum או DSSS.
זו דורשת מהמשדר והמקלט להישאר בתחום קבוע מתוך טווח ה- 2.4GHz .
השנייה נקראת Frequency Hopping Spread Spectrum או FHSS. זו דורשת מהמשדר והמקלט לשנות תדר עבודתם בתוך הגבולות
המותרים של תחום ה- 2.4GHz .
בזמן כתיבת שורות אלו, רק פוטבה (Futaba) ואירטרוניקס (Airtronics) משתמשות ב-FHSS, שאר היצרניות משתמשות ב-DSSS.

כעת אני יכול לשמוע אתכם שואלים “אז מה יותר טוב?”…
התשובה שאוכל לתת היא… אף אחת ושתיהן גם יחד.
או במילים אחרות, אף פיתרון הוא הטוב ביותר תמיד, כפי שתראו, ישנם יתרונות וחסרונות לשניהם. בכל מקרה, ניתן לומר שבתיאוריה, מערכת השלט רחוק של פוטבה FASS אכן נותנת את הטוב שבשני העולמות היות שאינה משתמשת רק ב-FHSS אלה גם ב-DSSS.
אך ראשית, בואו נראה כיצד פועלות מערכות שלט רחוק FM צרות פס מסורתיות בתדרים כמו 27, 35, 36, 40, 41 או 72MHz.

שלט רחוק פס צר FM/PCM

מערכת השלט רחוק מבוססת רדיו הראשונה נבנתה לפני למעלה מחצי מאה, מאז ועד היום הטכנולוגיה בה השתמשו הייתה “פס צר”. פס צר מתייחס למרווח בו משתמש אות רדיו בטווח התדרים המצוי. מערכות שלט רחוק FM/PCM עכשוויות פועלות בחלל צר מאד על תדרים נמוכים
(27, 35, 36, 40, 41 או 72MHz).
הקצאה מזערית זו של רוחב פס עבור כל ערוץ שלט רחוק גורמת למספר בעיות- בדומה לרכיבה על אופניים במורד צר, ואכן אותן בעיות מתקיימות:

ראשית, אינך יכול לרכב במהירות, הצפיפות מקשה על המעבר בין השיחים והגדרות בשני צידיו של המסלול. במונחי רדיו המשמעות שאינך יכול לשלוח את מידע השליטה בין המשדר למקלט במהירות גבוהה.

שנית, אם תיפגש עם רוכב נוסף על אותו מסלול, יש סיכוי גדול ששניכם תפלו ותפגעו. ובמונחי רדיו המשמעות הינה שכל אות על אותו פס צר של תדר בו תשתמשו יצור הפרעות (תקלות קלות או נעילה). ברור שזוהי אינה הדרך הטובה ביותר לשליטה בטיסן יקר ולפעמים מסוכן אך, באמצעות ניהול זהיר של ערוצים, טכנולוגיה זו שימשה אותנו במשך עשרות שנים.

הסבר על ספקטרום מפוזר

אפשר לדמות מערכות שלט רחוק המיישמות את טכנולוגיית Distributed Spread Spectrum לדרך מהירה בעלת מספר נתיבים בהם רכבכם נראה כאילו הוא מופיע באקראיות בנתיבים שונים.

ובמונחי רדיו, בשונה מתחום התדרים הצר מאד שבשימושם של מערכות שלט רחוק פס צר שבהן נפגשנו עד היום, משדר DSS 2.4GHz משתמש בתחום רחב של תדרים לשליחת מידע אל המקלט.

אז מה הטעם בפיזור באופן כה דליל? 

אם נעצור ונחשוב על כך, אם מכוניתנו הפועלת בשיטת DSS פוגשת מכונית נוספת בדרך המהירה לא תהיה לכך השפעה גדולה.
רכבכם לא יחסם על ידי רכב אחר היות שהוא ימשיך בנסיעה בנתיב אחר שאינו חסום. במונחי רדיו, אות (או כמה אותות) המשודרים בו זמנית ממשדרים אחרים לא ישפיעו בצורה משמעותית על מערכת השלט רחוק שלך,
היות ואלו יחסמו רק מספר זעיר של אותות שנשלחו. למעשה, כל עוד הדרך המהירה אינה חסומה כמעט לחלוטין, לפחות חלק מהאותות המשודרים יצליחו להעביר את המידע אל המקלט. יותר מכך, גם אם משדר DSS נוסף (או אפילו כמה) פועלים באותו ערוץ,
לא סביר שיתקיימו הפרעות היות שהוא ידלג בין הנתיבים בסדר ובקצב שונה. אם כך במערכות DSSS,
שתי המופעים האחרונים של SS מציינים Spread Spectrum ושני הראשון מציינים Direct Sequence.
הם מתייחסים לסדר ולתדירות בהן רכבכם עובר בין הנתיבים

כיצד מתמודד DSSS עם הפרעות

אנלוגית שדה הקרב

כדי להבהיר את הדרך בה מתמודדות מערכות שלט רחוק DSSS עם הפרעות ומניעת “הפלות” אעזר באנלוגית שדה הקרב. כשצבא יוצא לשדה הקרב המודרני, הוא מסודר באופן “מפוזר” וזה בדיוק מה שמבצע DSSS, הוא מפזר את אותות השידור על תחום רחב יותר מאשר המקרה עם ציוד FM/PCM.
בדיוק כמו בשדה הקרב, קשה יותר להרוג אויב כאשר הוא מפוזר על חזית רחבה, וכך גם עם אותות רדיו DSSS. הסיכויים שיריית רובה בודדת אכן תפגע בחייל בשדה הקרב נמוכה משמעותית כאשר החיילים פזורים ומרווחים לאורך כל החזית. עם DSSS, באופן דומה מפוזרים אותות הרדיו שלך בשכבות דקות מאד לרוחב כל הטווח ובכך למעשה לירי האויב אין כמעט השפעה, כל עוד הירי אינו עז.
לשם השוואה, ניתן להשמיד בקלות קבוצה צפופה של חיילים על ידי מרגמה או ירי צפוף ממכונת ירייה. מצב זה דומה לציוד הרדיו הישן שברשותך ה”מופל” על ידי הפרעות או הפעלת משדר אחר הפועל באותו תדר בזמן שאתה מטיס.
נשאלת השאלה מה קורה אם מישהו מפעיל שלט רחוק DSSS נוסף הפועל באותו ערוץ שאתה משתמש כבר? היות ש-DSSS מפזר את החיילים באופן כה דליל על כל שדה הקרב, יש מספיק מקום למחלקה נוספת מצבא אחר לחלוטין לרוץ בין השורות בלי ששתי הקבוצות יתנגשו.

אילו מערכות שלט רחוק משתמשות ב-DSSS

כל המערכות המשתמשות כיום בטכנולוגיית 2.4GHz Spread Spectrum, משתמשות בישום מסויים של DSSS,
אך אחרות כמו Futaba FASST ו-Spektrum/JR משתמשות בטכניקות אחרות להציע הגנה טובה אף יותר כנגד הפרעות.
מערכות נוספות שזכו בקהל מעריצים קטן הן XPS, Assan ו-iMax. אלו משתמשות ב-DSSS אך נראה כי אין להן דרך
יעילה להתמודד עם אותן הפרעות שבמערכות אחרות אינן מופיעות.

גרף תדר-זמן של מערכות FHSS

דילוג תדרים רחב פס

מערכות FHSS – Frequency Hopping Spread Spectrum (דילוג תדרים רחב פס) פועלות על ידי דילוג תמידי בין מספר תדרים. לאחר שקראתם את ההסבר על דרך עבודתם של מערכות שלט רחוק DSSS אתם בוודאי תוהים “אז מה ההבדל?” ובכן, בעוד שאם דימינו מערכות DSSS למכונית שבאופן החוזר על עצמו מופיעה ונעלמת על מגוון נתיבים של הדרך המהירה, בקצב כזה שהיא כמעט נראית כאילו שהיא נמצאת על כולם תמיד, במערכות FHSS המכונית לא מדלגת מרחק קצר לנתיב קרוב, אלה את כל הדרך לדרך מהירה חדשה לחלוטין. ובמונחי רדיו, המשמעות היא שהתדר הנשלח על ידי המשדר לא רק מדלג סביב בתוך אותו ערוץ עבודה נבחר אלה למעשה מדלג בין תחום שלם של ערוצים שונים.
אפשר לראות, לפחות בתיאוריה, שמערכות שלט רחוק מבוססות FHSS אמורות להיות מחוסנות אף יותר לצפיפות שעלולה ליצור בעיות עם מערכות DSSS. וזה היות שלמרות שדבר לא יכול לעבור בדרך המהירה כשהיא צפופה מאד, הדילוג לדרך פחות צפופה יאפשר את חידוש שידור הנתונים הרגיל. באותן נסיבות רגילות מערכות FHSS מדלגות בין מספר ערוצים קבוע בסדרה אקראית של חזרות. כאשר מערכות FHSS רבות נמצאות בשימוש באותו זמן, משמעותו של הרצף הטבעי של דילוגים אקראיים הינו שלא סביר שתמצא מספר מערכות מנסות להשתמש באותו ערוץ (דרך מהירה) באותו זמן.

כיצד מתמודד FHSS עם הפרעות

אנלוגית שדה הקרב

במערכות FHSS טהורות, החיילים כולם מקובצים יחדיו כפי שהיה המקרה עם מערכות פס צר ישנות,
אך היות שהם מדלגים בין שדה קרב אחד לשדה קרב אחר בקביעות, ההשפעה של ירי אויב בשדה קרב מסוים היא מינימאלית.
דמיינו את כל הצבא מועבר לתוך שדה הקרב ואז, לפני שהבנתם זאת, הוא מועבר הלאה לשדה קרב אחר.
זה בבירור הופך את מערכות ה-FHSS למטרות קשות לפגיעה על ידי הפרעות.
בכל אופן, מערכות שלט רחוק מסוג FHSS שאנו רואים כיום הן עירוב של DSSS ו-FHSS גם יחד.
המשמעות הינה לא רק שהאות מתפזר לכל רוחב הערוץ אלה הוא גם מדלג באופן רציף מערוץ אחד לאחר.
המשמעות של כך היא שמערכת FHSS היא מטרה קשה לפגיעה על ידי הפרעות במידה שלא תאומן, וכשאתם מטיסים זה טוב מאד.

אילו מערכות שלט רחוק מיישמות FHSS ?

כיום, רק שתי מערכות 2.4GHz Spread Spectrum מיישמות את טכנולוגיית FHSS. אלו הן FASST של פוטבה ו-Airetronics.

 

הגנה נוספת כנגד הפרעות

כעת כבר הבנתם בוודאי שמערכות Spread Spectrum מציעות דרכים מתוחכמות מאד להפחתת הפרעות
ולאפשר למספר רב של מערכות שלט רחוק לפעול יחדיו ללא צורך בניהול תדרים.
תודות לדרך בה מערכות אלו מפזרות את האותות באופן כה רחב על פני תחום ה- 2.4GHz ותודות לדרך בה חלקם מדלגות מסביב ונשארות מטרה נעה,
יש צורך באותות מפריעים בעוצמה חזקה מאד כדי שתהיה להם השפעה כל שהיא. כבר הסברתי, לפחות בתיאוריה,
שפוטבה FASST היא כנראה המערכת המוגנת ביותר הנמצאת בשוק מבין מערכות ה־Spread Spectrum,
אך גם JR/Spektrum משתמשת במערכת עצמית כפולה לעמידות נגד הפרעות, לא על ידי דילוג אלה על ידי הוספת ערוץ נוסף ליתירות.
כפי שתואר קודם, מערכת DSSS עלולה ליפול עם עוצמת אות ההפרעה בערוץ גבוהה מספיק, אם כך בחרו ב־JR/Spektrum להקטין את הסיכון על ידי שימוש בשתי ערוצים בו-זמנית.

המשמעות הינה שגם אם אות בעוצמה חזקה מאד מופיע בערוץ הנמצא בשימוש על ידי מערכת ה־JR/Spektrum שלך, לא תאבד שליטה,
וזאת היות שהערוץ השני המשתמש בתדר שונה כמעט בוודאות יהיה בלתי מושפע. יצרנים מכובדים מבינים שהמערכות שלהם שולטות בדגמים גדולים מאד,
יקרים ואף מסוכנים כך שהם משתדלים לאפשר מספר אפשרויות רב.
פוטבה משתמשת בדילוג תדרים רציף, JR/Spektrum משתמשת בערוץ גיבוי (טקטיקה הידועה כיתירות).

מהו גיוון?

היבט חשוב נוסף של מערכות 2.4GHz Spread Spectrum הינו מושג הנקרה גיוון (Diversity).
גיוון דרוש היות שאותות רדיו בתדר 2.4GHz מתנהגים באופן די שונה מאלו שהתרגלנו אליהם בתחום התדרים הנמוך כמו 72MHz.
בעוד שהתחום הישן צר הפס של תדרים יעבור כמעט דרך כל חפץ כמו בתים, עצים, גדרות, ודגמי טיסנים, 2.4GHz מתנהג הרבה יותר כמו אור,
כאשר הוא נקלט הוא מוחזר על ידי הרבה חלקים של הסביבה. תופעה זו של קליטה או החזרה של אות ה-2.4GHz נגרם לעיתים כאשר אנטנת המקלט עלולה להיות ממוסכת על ידי אחד מחלקי הטיסן, או עלולה להיות מושפעת מתופעת “רוח רפאים” שראינו בעבר במקלטי טלוויזיה ישנים כאשר אות השידור היה מוחזר מבניין ונראה כתמונה נוספת מעל התמונה הרצויה (התופעה נקראת multi-pathing, ריבוי נתיבים). 

משמעותו של מיסוך ו/או ריבוי נתיבים הינה שאפשרי שהמקלט לא יצליח לקלוט את המשדר בצורה ברורה מספיק
כדי לפענח את אותות השליטה הנשלחים אליו. הפתרון הפשוט (והבטוח ביותר) לבעיה זו הינו שימוש ביותר מאנטנה אחת ו/או יותר ממקלט אחד בטיסן.
על ידי התקנה של האנטנות או המקלטים במקומות שונים בטיסן (אפילו מספר סנטימטרים אחד מהשני),
אחד מהם יכול להשתלט אם האחר לא מצליח לקבל אות נקי. מערכות שלט רחוק מתוצרת JR/Spektrum מאפשרות ריבוי מקלטים,
עד לארבע ויותר ולחלק ממקלטים אלו מספר אנטנות. זהו בביטחון פתרון הגיוון המוחלט. 

בדגמי טיסנים גדולים אתה יכול להיות בטוח שאין סיכון למיסוך או ריבוי נתיבים בפשטות על ידי הגדלת מספר המקלטים בגוף הטיסן.
מערכת פוטבה FASST משתמשת בשתי אנטנות המותקנות על מקלט אחד.
תיאורתית אין זה פתרון טוב כמו זה של JR/Spektrum אך במציאות הוא פועל באופן מצוין.

השוואת מערכות שלט רחוק 2.4GHz Spread Spectrum

אני בטוח שהשאלה המרכזית אותה שואלים רובכם היא  “איזו מערכת Spread Spectrum היא הטובה ביותר?”
ובכן האמת היא שלמותגים הגדולים (כמו JR/Spektrum ופוטבה) היצע מכובד של ציוד בעל עדות גבוהה לאמינות וביצועים.
כמובן שאם תשאל מספיק משתמשים תמצא מישהו שסבל מבעיות כמעט עם כל יצרן, ומערכות ה-2.4GHz לא טובות יותר.
כדאי מאד לזכור שאנו דנים כאן במערכות שהינן דור ראשון כך שבוודאות יסבלו ממחלות ילדות ונושאים נוספים שידרשו התייחסות.
למעשה, JR/Spektrum וגם פוטבה כבר נתקלו בחלק מבעיות אלו אך העניינים נראים כרגע די יציבים.

אני לא חושב שמישהו יתאכזב מקניית אחד מהמותגים הללו כך שהבחירה לרוב תהיה בהתאם לתקציב לדגם אותו תטיס. בכל אופן,
ישנן חלופות למותגי “שתי הגדולות”, אף אל פי שהן עדיין פחות מוכחות. מערכות DSSS 2.4GHz של XPS משתמשות בערוץ אחד שאינו מדלג ואינן מציעות אנטנה כפולה או גיוון מקלטים.
למרות שרבים מדווחים על תוצאות מצוינות בשימוש במערכות של XPS, כדאי לקרוא בעיון את מגוון הדיונים ברחבי רשת האינטרנט על בעיות שחוו אחרים. 

יתכן שאחת מהבעיות הגדולות אינה הטכנולוגיה אלא האדם שמאחורי המוצר וגישתו לשיווק. מייד מההתחלה, מערכות השלט רחוק של XPS שווקו בצורה אגרסיבית. ישנו מספר גדל של מעריצים לשעבר של מערכות אלו שכעת מספרים על אכזבתם, בדרך כלל לאחר איבוד טיסן בעקבות נעילה או תקלה לא מוסברת אחרת.
יצרן נוסף מהשורה השנייה הוא Assan מסין, שגם המערכות שלו הינן DSSS שאינו מדלג בין ערוצים. לעומת זאת, Assan כן מציע מקלטים בעלי גיוון אנטנות וקיימים פחות דיווחים על תקלות עד היום. עוד כניסה חדשה לתחום היא של iMax 9X 2.4GHz מסין.
בניגוד ל־XPS ו־Assan, ה־iMax הינה מערכת שלט רחוק שלמה, למרות שהמשדר יכול לשמש לתחום התדרים MHz 35/72 כמו גם 2.4GHz פשוט על ידי החלפת מודול. מוקדם עדיין לגבש דעה מוחלטת לגבי החוסן, האמינות והביצועים של מערכות ה־iMax היות שאלו רק החלו להימכר.

אז מי הטובה ביותר?

כמו שאמרתי קודם, אין מערכת שלט רחוק GHz 2.4 “טובה ביותר” באופן מוחלט היות שלכל אחד סדרי עדיפויות שונים.

אם תרצו מערכת המציעה מגוון רחב של מקלטים בגדלים שונים ואפשרות לגיוון של מקלטים בדגמי טיסנים גדולים מאד אז ל-JR/Spektrum יש הרבה מה להציע. אולם, אם אתם מחפשים מערכת בעלת עליונות טכנולוגית, קשה למצא יותר ממערכת FASST של פוטבה. למרבה הצער, כיום אין מגוון מקלטים ופוטבה איטיים מאד בהספקת חלק מהאפשרויות.
אם תהיו מוכנים להיות מאמץ טכנולוגיות צעירות יתכן שהגל החדש של ציוד במחירים נמוכים תוצרת סין יכול לעניין אתכם.
בדקו בקפידה את המפרטים, ופקחו עין על מגוון הדיונים בפורומים ברשת.
כמוצרי דור ראשון הם עלולים לכלול בעיות שטרם זוהו או מגבלות אחרות. XPS היא כנראה המערכת היחידה בשוק כיום שאני מהסס להמליץ עליה. 

כמו שאמרתי קודם, משתמשים רבים לא חוו בעיות כל שהן עם מערכת זו והיא עבדה באופן מצויין עבורם, אולם, מנקודת מבט טכנית, מספר רב מידי של תלונות לא נמצאו מנומקות על ידי היצרן ומספר גדול של לקוחות מאוכזבים מוכרחים להיות שיקול שכדאי לקחת בחשבון.

כתבות נוספות

בחירת הסוללה הנכונה

ככל שציוד אלקטרוני נעשה נייד, יגדל הצורך הדחוף להשיג סוללות ומצברים טובים יותר עם קיבול גבוה יותר, גודל קטן יותר ומשקל נמוך יותר. השיפור המתמיד בטכנולוגיות הסוללות והמצברים, דורש שיטות טעינה חכמות…

קרא עוד

בחירת הקייטנה הנכונה לילדינו

עשינו עבורכם עבודה קטנה ולא מסובכת, מה יש שם בקייטנות, למה הילדים בשנים האחרונות פחות ופחות צורכים את הקייטנות, או שאנחנו ההורים פחות ופחות מאמינים וסומכים על מפעילי הקייטנות.

קרא עוד

למה חשוב לעשות את מה שאוהבים?

מה המשותף לאלברט איינשטיין, פול מקרטני, אברהם לינקולן ופאולו קואלו ? כולם מצאו את ה”אלמנט” שלהם. אותו מקום שבו הם מרגישים הכי עצמם. ד”ר קן רובינסון כתב על זה רב מכר…

קרא עוד

כתבות נוספות שיעניינו אותך

הפלייאוף המדהים ביותר

בתחרויות טיסנים חופשיים בארץ מתקיימים חמישה סיבובים. המתחרים אשר ביצעו תוצאה מלאה בכל חמשת הסיבובים ממשיכים לטיסות ההמשך, שמתקיימות למחרת מיד עם הזריחה

קרא עוד »

בחירת הקייטנה הנכונה לילדינו

עשינו עבורכם עבודה קטנה ולא מסובכת, מה יש שם בקייטנות, למה הילדים בשנים האחרונות פחות ופחות צורכים את הקייטנות, או שאנחנו ההורים פחות ופחות מאמינים וסומכים על מפעילי הקייטנות.

קרא עוד »

פיתוח טיסן ד’2 פלפר

מאת: פר פינדל. לורד פלאש 4 הוא הפלפר הראשון שלו. מנגנון הפעלת הפלפר, שיפור משמעותי במגוון פרמטרים, צורת האיזון לטיסני הפלפ. אז פלפ או לא? קראו בכתבה.

קרא עוד »

בחירת הסוללה הנכונה

ככל שציוד אלקטרוני נעשה נייד, יגדל הצורך הדחוף להשיג סוללות ומצברים טובים יותר עם קיבול גבוה יותר, גודל קטן יותר ומשקל נמוך יותר. השיפור המתמיד בטכנולוגיות הסוללות והמצברים, דורש שיטות טעינה חכמות…

קרא עוד »
גלילה לראש העמוד