6cm ATV zendertje voor onder een Drone

20150906-0328-pe1rqm.nl-1500pxVoor de JOTA van 2015 (oktober) wilde ik een klein videozendertje maken voor onder een drone, of op een modelbouw auto. Of voor andere portabele toepassingen. Verzin het maar… Het zendertje moest in elk geval aan de volgende eisen voldoen:

  • Redelijk klein
  • ATV frequentie 5,7 GHz / 6cm (ivm antennegrootte)
  • Zendvermogen ca. 100mW
  • Accu gevoed met meer dan 5 uur bedrijfsduur
  • Lichtgewicht
  • PAL analoog videosignaal (analoog ATV)
  • Kleine cameramodule
  • Geschikte antenne

Meteen viel mijn gedachte op een module van Airwave, die ik nog had liggen. Dat zijn 7 kanaals zendertjes, die juist gemaakt zijn voor FPV (First Person View / modelvliegen). De Airwave frequenties zijn ook al vaak gebruikt door zendamateurs, omdat Vandijkenelektronica deze veel verkocht heeft. De Airwave frequenties vallen mooi in de 6cm zendamateur band.

Overigens is het belangrijk te vermelden, dat we uiteindelijk ervoor gekozen hebben om deze set niet onder de drone te hangen tijdens de JOTA, omdat de drone zelf al voldoende beeldkwaliteit bleek te bieden met zijn eigen zenders. De hier beschreven set heeft toch heel leuk als videolink kunnen dienen van het hok naar het vliegterrein (retourbeeld) en tevens was het leuk als demonstratieset voor de kinderen.

Hieronder zie je een collectie Airwave modulen. De lange aan de linker kant is een ontvanger (wat ook handig is binnen dit project). De dikke is een 500mW zender en de dunne is een 100mW versie.

De blikjes van Airwave

Mijn keuze is gevallen op de 100mW versie (rechtsonder op de bovenstaande foto). Deze zender heeft dus meteen 7 kanalen, PLL, ze zijn stabiel en er is ook een stereo audio ingang aanwezig. Dat is wel leuk om het geluid mee door te geven van de motoren etc. tijdens het vliegen of rijden.

Overigens heb ik op mijn website al veel projecten gedaan met deze modulen. Mocht je geïnteresseerd zijn, gebruik dan de zoekfuncties maar eens op deze site (of klik de ATV categorie aan voor een overzicht).

Deze module voldoet in elk geval al aan de meeste eisen: Hij is redelijk klein (het kan nog kleiner met modernere modulen, maar deze had ik in huis), de frequentie is goed, het zendvermogen is 100mW (20dBm), het gewicht is laag en hij is geschikt voor analoog PAL video.

Resteren nog de volgende punten: accu en voeding, antenne, plus de cameramodule. Ook allemaal wel haalbaar en in dit artikel zal ik proberen te laten zien hoe ik alles heb samengesteld.

De Airwave module
Er zijn maar een paar randcomponenten nodig om dit module te laten werken: Een condensator en 3 pulldown weerstanden voor de 3 bit kanaalkiezer en een antenneconnector. De rest zit allemaal al ingebouwd in het module, inclusief de preëmphase. Uiteraard is een gestabiliseerde 5V voeding ook nodig, maar dat wordt hieronder afzonderlijk besproken.

Er zijn tegenwoordig ook kleinere modulen voor de 6cm band, zoals bijvoorbeeld de TX5813 en de TX5823. De laatste zou zelfs 200mW moeten kunnen doen. Dat blijkt in de praktijk eerder rond de 50mW uit te komen, maar dat heb ik nog niet getest. Deze modulen zitten niet op dezelfde frequenties als de Airwave modulen. Er zijn ook 32 kanaals modulen, die groter zijn. Die kunnen wel de Airwave frequentieband aan.

Airwave 100mW (20dBm) module met voedingsprintje en SMA connector
Airwave 100mW (20dBm) module met voedingsprintje en SMA connector

De kanaalkeuze kan worden gedaan met de drie bits die met de pull-down weerstanden omlaag gebracht kunnen worden. Op de foto hierboven zijn deze net zichtbaar in de schaduw.

Accu en voeding
Vanwege de JOTA en het drukke programma was het belangrijk dat het energieverbruik zo laag mogelijk zou zijn. Het liefst zou het mogelijk moeten zijn om een dagdeel door te komen met één acculading. Dat heb ik geprobeerd te doen door een schakelende spanningsregelaar te gebruiken die als “buck converter” ingesteld staat. Het rendement is veel hoger dan lineaire spanningsregelaars en het wordt bovendien ook veel minder heet.

Meer weten over schakelende spanningsregelaars? Klik dan hier (interne link)

De Airwave module mag niet meer dan 5V aan spanning aangeboden krijgen. Dus heb ik een buck-converter printje die ik ooit in China gekocht heb, gemodificeerd. Deze printjes hadden namelijk een potmeter om de spanning in te stellen. Dat is absoluut ongewenst, want je wil niet per ongeluk de module aan soep draaien. Dus heb ik de potmeter vervangen door vaste weerstanden (potmeter instellen, waarde meten en vervangen voor vaste weerstanden).

20150906-0325-pe1rqm.nl-1500px
Schakelende spanningsregelaar

Overigens is dit buck-converter printje wat overdadig voor deze lichte toepassing. Dit printje kan 3A leveren en is daarom ook wat aan de grote kant. Ik had toen even niet anders liggen, maar je kan hele kleine printjes kopen met kleinere chipjes. Er zijn ook printjes die standaard al gemaakt zijn voor een vaste spanning.

20150918-0339-pe1rqm.nl-1500px
Voorbeeld van een schakelende spanningsregelaar gemaakt voor 5V vaste spanning (wel instelbaar door vaste weerstanden te wijzigen)

Schakelende spanningsregelaars produceren wel veel ripple en noise op de voedingsspanning. Dat kan je wegfilteren met een spoel en een elco. In de eerder genoemde link staat daar meer informatie over beschreven. Ik heb dat ook absoluut voor deze Airwave configuratie gedaan, omdat je anders lelijke strepen in beeld gaat zien.

Als accu heb ik een leuke kleine LiPo accu gevonden op Ebay. Deze is erg klein voor de geboden capaciteit van 2800mAh en hij weegt 54 gram. Je moet trouwens nog maar afwachten hoeveel capaciteit de accu in werkelijkheid biedt, maar dat leek niet tegen te vallen. Deze accu kan opgeladen worden met een balanced charger. Beide cellen worden dan afzonderlijk gemonitord. Er is al een 700mA per cel lader te koop voor ca. 8 euro. Dit ladertje kan 2 of 3 cellen gebalanceerd laden.

2 cels LiPo accu
7,4V LiPo accu. 2800mAh

Cameramodule
Als cameramodule had ik twee modellen in gedachten, die ik beide gekocht had. De AOMWAY 600 CMOS, of de HS-V8330-38T.

Links de HS-V8330-38T en rechts de AOMWAY 600 CMOS.
Links de HS-V8330-38T (met lenskap) en rechts de AOMWAY 600 CMOS.

De AOMWAY is duidelijk kleiner. Als ruimte echt een probleem was geweest, dan had ik deze gekozen. Maar de HS-V8330-38T had een iets betere beeldkwaliteit. Ze zijn allebei niet slecht trouwens, maar de HS-V8330-38T had me blij verrast. Dus heb ik die gebruikt.

Antenne
Als antenne wilde ik een cloverleaf antennetje maken. Maar dat is niet meer gelukt in verband met tijd. Dus is het een ordinair draadje geworden gemonteerd op een SMA connector. Dit is natuurlijk niet optimaal, maar het bleek in de praktijk al voldoende goed te werken.

Kan het niet kleiner?
Ja. Zeker. En al helemaal als je dit bericht pas leest als het al weer wat verder in de tijd is. De ontwikkelingen gaan snel door. Er zijn kleinere modulen en als je een lineaire spanningsregelaar gebruikt, of een modernere 5V buck converter, dan kan je ongeveer de helft kleiner (status jan. 2016). Maar het wordt dan lastig om boven 100mW zendvermogen uit te komen. Zenders met een dergelijk zendvermogen hebben eigenlijk al een koelblokje nodig om niet te heet te worden. De 100mW Airwave heeft een vrij grote printplaat, die voldoende koeling biedt aan de RF amplifier chip.

TX5813 FPV zendmodule, omgebouwd met een lineaire spanningsregelaar (78M05) en een SMA aansluiting
TX5813 FPV zendmodule, omgebouwd met een lineaire spanningsregelaar (78M05) en een SMA aansluiting

 

TX5813 module met 10mW zendvermogen ingebouwd aan de rechter zijde met een kleine cameramodule van Aomway
TX5813 module met 10mW zendvermogen ingebouwd aan de rechter zijde met een kleine cameramodule van Aomway (type 600 CMOS)

Een reactie plaatsen