FPV je koníček ako každý iný – dá sa iba vyskúšať so základnou výbavou, no zároveň vás dokáže kompletne pohltiť – a to vrátane vašeho bankového účtu.

Tento článok vznikol ako voľný, doplnený preklad článku „The FPV Starting guide“ od Davida Windeståla (http://www.rcexplorer.se/) s láskavým súhlasom pôvodného autora.

Ako všade inde, tu pri FPV takisto platí, že dokonalé riešenie neexistuje a tak voľba jednotlivých komponentov je takmer vždy otázkou kompromisov. Skúsim vám teda pomôcť práve pri ich tvorbe – základ je totiž veľmi dôležitý, dodatočná zmena vybavenia môže byť veľmi nákladná…

Článok je rozdelený na dve časti: Základná výbava pre úplných začiatočníkov, ktorí chcú vyskúšať, o čom to vlastne je (a rozhodne nemienia do výbavy investovať viac než je nutné) a Pokročilá výbava pre tých, ktorým už niet pomoci a chcú viac, viac, viáááááác…!!!

Základná výbava

Skutočne nutne potrebujete päť vecí:

1. RC Lietadlo s vysielačom
2. Videovysielač
3. Videoprijímač
4. Kameru
5. Monitor alebo videookuliare

Toto je skutočne absolútne nutný základ, bez ktorého sa nepohnete. A zároveň skvelý odrazový mostík do ďalších investícii do pokročilej výbavy… Pozrime sa teraz na jednotlivé položky detailnejšie.

RC lietadlo s vysielačom

Ovládať lietadlo na diaľkové ovládanie je nutnou zručnosťou. Stretol som sa už s názorom, že niečo také nie je vôbec potrebné, lebo ovládanie cez FPV je aj tak úplne iné. Čiastočne je to pravda, no zároveň je to úplne rovnaká logika, ako keď v minulosti námorníci tvrdili, že učiť sa plávať je nezmysel, lebo keď ide loď ku dnu, aspoň sa menej trápite… Osobne si myslím, že ovládanie RC lietadla v „tretej osobe“ (tj. tak, ako to robí drvivá väčšina modelárov) je skutočne nutnosťou – už len kvôli záletom, nastaveniu lietadla či krízovým situáciám.

Čo sa týka vysielača, pre bežné poletovanie „okolo hlavy“ (do vzdialenosti cca 1km) stačí klasická (no kvalitná) RC súprava na 2,4GHz. Má to však jeden háčik – v takom prípade nesmiete používať videovysielač na 2,4GHz. Čo je niekedy dosť škoda (vopred upozorňujem, že myšlienky „možno mne to pôjde“ sem nepatria a ak ste na to čo i len na moment pomysleli, rýchlo na to zabudnite alebo radšej rovno opustite túto stránku a zabudnite na FPV ako také celkom). Ak to myslíte vážne, odporúčam radšej rádio s výmennými vysielacími modulmi (ideálna je Futaba FF-9, tiež známa ako T9C). Modul na 2,4GHz potom môžete vymeniť za systém s veľkým dosahom (LRS). Ak žijete v „zemi nikoho“, tak smelo začnite na 35 alebo 40MHz – dosah je výrazne väčší ako pri 2,4GHz a frekvencie sa nebijú, len vás nesmie niekto zarušiť…

Lietadlo ako také musí spĺňať niekoľko vlastností:

• musí byť stabilné (ideálne ak letí „samo“)
• musí byť poslušné (padanie po krídle pri stiahnutí plynu skutočne nie je idálne)
• musí mať dostatočnú nosnosť (ponesiete aj pol kila rároh navyše!)
• malo by mať dosť veľký priestor na rozloženie elektroniky (trup hotlineru skutočne nie je vhodný…)
• vrtuľa by nemala zavadzať pred kamerou – skutočne to začne časom dosť liezť na nervy

Na začiatok je ideálnym lietadlom EasyStar alebo jeho klon – Beta či WildHawk. Vo všeobecnosti akékoľvek začiatočnícke lietadlo s tlačnou vrtuľou bude vhodné. Na trhu je aj pár FPV špeciálov – populárny je Skywalker alebo EPP FPV z HobbyKingu. Pre mierne pokročilých pilotov je potom nenahraditeľné veľké samokrídlo (MaxiSwift či Ritewing Zephyr), dobrý je aj  Twinstar II od Multiplexu (dva motory umožňujú nerušený výhľad a poskytujú realistický pohľad „z kokpitu“).

Osobne odporúčam začať skutočne s veľmi poslušným „mačiatkom“, dôležité je získať návyk na výšku, rýchlosť, stúpanie/klesanie a pristávanie a keď už let v FPV zvládate, veľmi jednoducho ukočíkujete v podstate hocijaký stroj, na ktorý si trúfate pri riadení v LOS (v „tretej osobe“).

Videovysielač

Na trhu sú dostupné 4 rôzne frekvencie (resp. skupiny frekvencií, nakoľko žiaden normálny vysielač nepoužíva iba jediný kanál), v ktorých sa dá vysielať video. Je to 900MHz, 1,2GHz, 2,4GHz a 5,8GHz. V každej krajine sú povolené iné frekvencie a iné povolené výkony, takže pozor na legislatívu! Na Slovensku hneď z úvodu odporúčam zabudnúť na všetko na 900MHz. Táto frekvencia je vyhradená mobilným operátorom. A tí za ňu platia nemalé peniaze. Takže okrem toho, že BTSka vo vašom okolí by vám mohla škaredo zarušiť video, zároveň verte tomu, že operátori si narušiteľa vo svojej frekvencii budú hľadať mimoriadne ochotne a neuskromnia sa s napomenutím. Takže tu nie, výhrada je tak zásadná, že ďalej túto frekvenciu ani nebudem popisovať. Frekvencia 1,2GHz je problémová – použiteľné pre rádioamatérov sú iba horné kanály, na nižších kanáloch funguje letecká navigácia. Silne neodporúčam sa tam motať, vo Veľkej Británii je známy prípad, keď bolo pár takýchto videovysielačov zabavených práve pre rušenie DME… Frekvencia 2,4GHz je idálna, no nesmiete mať vysielač na rovnakej frekvencii. A ani nikto vo vašom okolí… No a 5,8GHz je bez problémov – jediným limitom sú tu samotné vlastnosti takto vysokej frekvencie.

Platí totiž, že čím vyššia frekvencia, tým je väčší útlm pri šírení rádiových vĺn. Kratšie vlny (čím vyššia frekvencia, tým kratšie vlny) zároveň neznášajú prekážky. Takže kde riadiaci signál na 35MHz zasahuje aj za kopec, lietadlo pri 2,4GHz je už neovládateľné. Pri videu to platí rovnako.

Takže výhody a nevýhody jednotlivých frekvencií sú nasledovné:

1,2-1,3GHz

• Idú aj „cez prekážky“ – stromy či múry vadia výrazne menej
• Menej „preplnená“ frekvencia
• Funguje aj s 2,4GHz rádiom
• Strata signálu je postupná – vo veľkej vzdialenosti začne zrniť
  
• Na jej prevádzkovanie je potrebná rádioamatérska licencia
• Nie je u nás určená pre prenos videa
• Použiteľných je iba zopár kanálov
  
• Nedajú sa na ňu kúpiť rozumné antény
• Oplyvňuje a ruší analógové servá a prípadný GPS modul v lietadle

2,4GHz

• Obrovský výber kvalitných antén a doplnkov
• Veľký výber vysielačov
• Legálna na prenos videa
• Ľahšie sa tu „skryje“ aj trošku vyšší výkon
• Viac ovplyvnená prekážkami
• Značne „preľudnená“ frekvencia
• Legálny výkon pre prenos videa je 10 mW
  
• Neexistuje možnosť použiť ju súbežne s 2,4GHz rádiom

5,8GHz

• Väčší výber antén a doplnkov (stále sa rozširuje)
• Neruší sa takmer s ničím (servá, GPS, 2,4GHz rádio…)
• Môže sa použiť s akýmkoľvek rádiom vrátane 2,4GHz
• Najkvalitnejší obraz
• Je značne ovplyvnená prekážkami (strom môže znamenať výpadok videa)
• Malý výber vysielačov
• Legálny výkon vysielača je 25mW
• Strata signálu v obraze je skoro okamžitá, bez varovanie zrnením
• Najvyšší útlom – a teda najmenší dosah vysielača
  

Ak chcete presnú radu, čo použiť, tak tá nie je ľahká, no v súlade s legislatívou radím nasledovné: ak používate LRS systém alebo máte rádio na 35/40MHz a nelietate na RC letiskách s veľkým počtom modelárov, tak najrozumnejšie je video na 2,4GHz. V opačnom prípade na 5,8GHz, tu však pozor na kratší dosah. A nepomôže moc ani priveľký výkon.

Výkon je problém sám o sebe. Čím má vysielač vyšší výkon, tým má väčší dosah. To je fakt. Zároveň však viac vplýva na ostatné komponenty na palube lietadla (rušenie) a má väčšiu spotrebu batérií. Navyše – a toto je veľmi dôležité – navýšenie výkonu vysielača nie je liekom na všetko. Mnoho ľudí si myslí, že keď použije 2x silnejší vysielač, tak získa 2x väčší dosah. Omyl! V skutočnosti nezíska ani 1,5-násobok dosahu. Takže na zdvojnásobenie dosahu je v skutočnosti nutné výkon vysielača navýšiť štvornásobne! A to už je často blázinec. Lebo omnoho silnejší vysielač:

• má trošku väčší dosah
• viac váži
• viac hreje (môže vyžadovať chladič)
• viac ruší všetko na palube

Preto je omnoho lepšie namiesto nezmyselného navyšovania výkonu použiť kvalitnejšiu anténu. Tá vám síce obmedzí „akčný rádius“ (pri smerových či sektorových anténach nemôžete letieť moc ďaleko za ne), no zisk v dosahu je výrazne vyšší. A zároveň nenaštvete až  tak moc ľudí, ak nebudete používať vysielač s mnohonásobkom legálneho výkonu…

Videoprijímač

Odporúčam ho kupovať spolu s vysielačom – musí byť, samozrejme, na rovnakej frekvencii a zvládať rovnaké kanály. Je dobré to skontrolovať pred kúpou, inak sa môže stať, že prijímač bude čítať vyššie frekvencie a vysielač nižšie a ste v háji. Našťastie sa to väčšinou nestáva a aspoň zopár frekvencií je v prieniku vždy – no váš výber už je limitovaný.

Pri výbere prijímača pozor na dve veci: čím viac kanálov zvláda, tým je síce univerzálnejší, no zároveň viac podlieha rušeniu. A najmä veľmi zďaleka sa vyhnite prijímačom s otočným potenciometrom na ladenie frekvencií – niečo také je strašne nespoľahlivé a pre použitie pre FPV absolútne nevhodné!

Ak môžem poradiť, veľmi kvalitné sú prijímače značky Lawmate – často dosahujú lepšie výsledky ako konkurenčné prijímače dokonca s tuningom v podobe vymeneného SAW filtra…

Kamera

Na trhu je obrovské množstvo kamier. Ako so všetkým aj tu platí, že nie je všetko zlato, čo sa vyští. Pardón, blyští. Výber je dosť komplikovaný a obchodníci vám to rozhodne neuľahčia – každý má samozrejme tú jedinú a najlepšiu. Pozrime sa však najskôr na základné delenie kamier.

CMOS kamery

Tieto sú malé, šikovné a ohromne úsporné. Používajú sa hádam vo všetkých mobilných foťákoch. Majú krásne, sýte farby a takmer nič nevážia. Takmer ideálne….ale… Majú pár nevýhod:

• Neznášajú vibrácie. Na lietadle, ktorým trasie motor, sa obraz nepríjemne vlní. Slabšie povahy z toho môžu chytiť drsné žalúdočné ťažkosti
• Nemajú moc rady slabé svetlo
• Obraz je menej ostrý – pôsobí trošku „rozpito“.
• Slnko často ukazujú ako čiernu škvrnu (oblasť najväčšieho svetla je prekrytá čiernym fľakom)
  
• Sú o niečo lacnejšie
• Sú veľmi šetrné v spotrebe energie
• Sú maličké a ľahké
  

Sú aj kvalitnejšie CMOS kamery, ktoré vyššie uvedenými neduhmi netrpia. Cena je však často násobkom ceny CCD kamery – ide najmä o kamery s čipom PIXIM, ktoré umožňujú nastavovať jas pre každý bod snímača samostatne – z týchto spomeniem DX-201 alebo TBS-69…

CCD kamery

Čo k ním povedať – sú v podstate opakom CMOS kamier:

• majú ostrý obraz
• často majú nočný režim a tak po zotmení sa prepnú na infra a umožňujú elegantné polietanie
• vibrácie im v podstate skoro vôbec nevadia, obraz majú skvelý aj napriek nim
• sú „čisté“ – spravidla spôsobujú iba veľmi málo rušenia

Aj tie však majú pár múch:

• sú veľké
• farby vyzerajú ako viackrát vypraté v „obyčajnom pracom prášku“
• energeticky sú výrazne nenažratejšie
• v priamom protisvetle ukazujú vertikálne svetelné čiary

CCD kamery fungujú podobne ako klasické filmové kamery – preto aj zábery sa dosť podobajú.

Môj osobný názor na výber kamery je nasledovný: ak chcete šetriť, kúpte si CCD kameru. CMOS kamery sú totiž buď lacnejšie (a tie nestoja za nič a sú to vyhodené peniaze), alebo o dosť drahšie (tie sú OK, ale stoja aj viac než dvojnásobok ceny kvalitnej CCD kamery). Z vlastnej skúsenosti môžem odporučiť kamery KX-191 alebo KX-171 – obe majú síce dosť hrozné farby, no „vedia“ aj nočný režim, majú zameniteľné objektívy a fakt patria k tým lepším… Z CMOS kamier by som nekupoval nič iné než PIXIM kamery alebo čoraz populárnejšiu GoPro – tú však skôr na záznam v HD,  než ako samotnú FPV kamerku…

Kamery sa predávajú v prevedení PAL alebo NTSC – pre Európu rozhodne odporúčam PAL, je to u nás štandardná norma, má viac riadkov a jedinou nevýhodou je trošku menšia obnovovacia frekvencia (NTSC mám 30 snímkov za sekundu, PAL má 25).

Zjednotenie napájacieho zdroja

Rôzne typy kamier aj videovysielačov sa predávajú v prevedení pre 5 alebo 12V. Na toto pozor – pri návrhu svojho lietadla nezabudnite, že každý systém lietadla musíte napájať vhodným napätím a preto je dobré na to myslieť už pri výbere komponentov. Zatiaľ čo 12V zariadenia môžete napájať spravidla priamo z trojčlánku LiPo, pri 5V nutne potrebujete regulátor napätia – napríklad BEC. To môže na jednej strane priniesť výhody (funkčný systém aj pri výraznom poklese napätia), no aj problémy (napríklad rušenie zo spínaného regulátora). Každopádne už pri návrhu celého systému je dôležité brať na napájacie napätie ohľad a prispôsobiť tomu výber jednotlivých komponentov.

Videookuliare / Display

Pre začiatočníka ide o jednoznačne najvyššiu položku – zároveň však vyslovene neodporúčam na nej prehnane šetriť, nakoľko pri správnej voľbe vás bude prevádzať celé roky.

Začiatočníci často volia náhradné riešenia – malé monitory na 12V či notebook s kompozitným vstupom (populárny je EasyCap, dostupný od každého elektroshopu až po Lidl). Je to najjednoduchšia forma totálneho znechutenia si FPVčka… Notebook so svojou obmedzenou výdržou batérie a mizernou viditeľnosťou na priamom slnečnom svetle totiž svoju úlohu rozhodne moc spoľahlivo neplní. Preto na začiatok sú najlepšie skutočne kvalitné videookuliare – minimálne značky Fatshark, ktoré sa dajú kúpiť od 230 dolárov (cca 170 EUR) a poskytujú rozumnú kvalitu obrazu.

Určite nekupujte nič s rozlíšením menším ako 640×480 – na trhu je kopec malých lacných okuliarov s rozlíšením 320×200 bodov, tie sú však prakticky nepoužiteľné. Prvý pohľad tu môže dosť klamať – krajinka v lacných okuliaroch môže vyzerať v poriadku, no akonáhle si doinštalujete OSD, ste v háji. Čím sa dostávame k druhej časti – pokročilej výbave.

Pokročilá výbava

Pre absolútny začiatok s FPV stačí vyššie uvedená výbavička. Lenže… Ako to už chodí, človek chce viac, ďalej, rýchlejšie a vyššie a vtedy prichádzajú na radu ďalšie komponenty.

Videorekordér / nahrávač

Niekedy príde skutočne vhod mať možnosť pozrieť si záznam z letu – či už pre hľadanie a ladenie drobných chýb, zopakovanie si nezabudnuteľných okamihov, chválenie sa pred kamarátmi svojou šikovnosťou alebo (aké trápne) pre lokalizovanie svojho modelu v prípade, že nie všetko išlo podľa predpokladu… Ako takéto nahrávacie zariadenie môže slúžiť:

• špeciálne zariadenie čiste pre záznam obrazu (DVR)
• videokamera s kompozitným vstupom
• počítač s prevodníkom z kompozitného vstupu (napr. EasyCap)

Osobne používam prenosný prehrávač a rekordér s televízorom od Sencoru, nie je však práve najideálnejší. Výhodou dedikovaného zariadenia pre nahrávanie je často fakt, že disponuje displayom, ktorý môže slúžiť ako záloha v prípade, že vám videookuliare z nejakého dôvodu vypovedajú službu.

Bohužiaľ, vybrať vhodný rekordér nie je vôbec jednoduché – mal by vedieť nahrávať aj v prípade výpadku signálu (a nepoškodiť nahrávku), mal by mať konfigurovateľnú kvalitu a formát nahrávania (niektoré záznamy inak vyzerajú ako film zlepený s obrázkov JPG v najnižšej kvalite), možnosť ukladať dáta na harddisk alebo kartu… Zaujímavý zoznam takýchto zariadení nájdete napríklad na tejto adrese.

Sektorová či smerová anténa

Neexistuje efektívnejší spôsob ako si predĺžiť dosah, než použiť inú ako klasickú, všesmerovú anténu. Ako som už písal pri vysielačoch, na zdvojnásobenie dosahu vysielača je nutné použiť štvornásobne silnejší vysielač. Celé to však môžete obabrať práve použitím smerovejšej antény – či už takej, ktorá zaberá väčší uhol (často 80-160 stupňov), alebo dokonca smerovej (uhol je menší, spravidla 5-20 stupňov). Čím užší uhol, tým lepší dosah – ale zároveň menší priestor pre manévrovanie, daný uhlom antény.

Pan/Tilt – otáčanie/naklápanie kamery

Ide o jednoduché zariadenie s dvoma servami, umožňujúce otáčanie kamery do strán a jej naklápanie hore a dole. Táto maličkosť umožní rozhliadať sa po okolí bez zmeny smeru letu lietadla. Najmä ak sa pohráte s virtuálnym kokpitom, dokážete takto elegantne napodobniť rozhliadanie sa pilota v skutočnom lietadla. K dokonalosti je však potrebné zakúpiť ešte jedno zariadenie – headtracker.

Headtracker

Zariadenie, ktoré sleduje pohyb vašej hlavy. Osadené ho máte spravidla na videookuliaroch či na šiltovke. Obsahuje minimálne dve gyrá, v ideálnom prípade doplnené o akcelerometer a elektronický kompas. Tieto sledujú všetky pohyby vašej hlavy a prenášajú ich (spravidla cez kábel učiteľ-žiak) do vašeho rádia. A odtiaľ na palubu lietadla, kde je takto cez mechaniku pan/tilt ovládaná kamera. Výsledok je ohromný – kam otočíte hlavu, tam sa otočí kamera na palube lietadla. Reálnejšie to už hádam ani nemôže byť… Len pozor – skutočne si to dovoľte až máte viac skúseností s lietaním cez FPV, inak môže byť toto roztomilé zariadenie príčinou vašej skazy… Ok, tak vašej väčšinou nie, ale vašeho lietadla určite.

OSD/HUD

V minulosti sa táto sranda skôr označovala ako HUD (head-up display), dnes pri FPV sa skôr stretnete s výrazom OSD (on-screen display). Ide o malé zariadenie na palube lietadla, ktoré sa zapája medzi kameru a videovysielač a jeho úlohou je doplniť obraz z kamery o niektoré zaujímavé informácie – o telemetriu. Tá je získavaná s čidiel, ktoré sú pripojené k základnému modulu OSD – spravidla je to informácia o napätí, prúde a informácie z GPS – takto máte ďalšie informácie ako rýchlosť (vzhľadom k zemi), výška, kurz, smer domov atď… Pokročilejšie OSD vedia merať aj relatívnu rýchlosť lietadla, zobrazovať umelý horizont ba v prípade núdze prevziať aj celé riadenie lietadla a zabezpečiť jeho návrat domov!

Stabilizačný systém

Stáva sa čím ďalej tým populárnejším – pričom občas môže byť súčasťou OSD, inokedy ide o úplne samostatný systém. Jeho úlohou je stabilizovať lietadlo – či už v prípade nárazového vetra alebo výpadku systému. Stabilizované lietadlo následne nie je problém „vrátiť“ domov… Stabilzácia sa robí spravidla troma spôsobmi:

• Gyroskopická
• Použitím IR senzorov
• Inertná – spája gyroskopickú stabilzáiu s akcelerometrom

Prvé dva typy sú na ústupe – gyrá skôr iba zrovnávali výkyvy vo vetre, no zrovnať lietadlá neodkázali, infrasenzory majú veľké problémy v hmle či medzi horami. Inertná stabilizácia má jediného veľkého nepriateľa – tým sú vibrácie…

Diversity controller

Nepoznám slovenský preklad tohoto zariadenia – ak vás však niekedy napadlo, či by sa na zemi nedali spojiť nejako dve antény dokopy, ste len krok od pochopenia jeho funčnosti. Samozrejme, spojiť antény je nezmysel, no môžete použiť dva samostatné prijímače, naladené na rovnakú frekvenciu, pričom ku každému je pripojená iná anténa. Ako však budete vedieť, ktorý z nich chytá lepší signál a teda ktorý treba pripojiť k videookuliarom? No – presne toto je úloha diversity controlleru. Použití je viac:

• spojenie dvoch sektorových antén pre získanie väčšieho operačného rozsahu
• spojenie sektorovej a smerovej antény pre let na veľmi dlhé vzdialenosti
• spojenie dvoch prijímačov na rôznych frekvenciách
• spojením sektorovej a všesmerovej antény pre uľahčenie pristávania
• spojením antén s rôznou polarizáciou

Využitie je bohaté a rozhodne ide o rozumné zariadenie – niekedy však aj toto vie dosť potrápiť…

Sledovanie antény (antenna tracker)

Ide o pomerne zložité zariadenie, ktoré na zemi natáča smerovú či sektorovú anténu tak, aby stále sledovala lietadlo vo vzduchu. Na to slúži spravidla telemetria, ktorá sa prenáša z OSD a je dekódovaná na zemi – môže byť schovaná buď v obraze, alebo posielaná cez audiokanál ako zvuk (pre pamätníkov – znie to potom ako nahrávanie na ZX Spectre). Výhodou je, že môžete lietať ľubovoľne okolo hlavy a anténe je stále otočená tam, kam má. Nevýhodou je veľká hardwarová náročnosť a fakt, že pri vás stojaci kamarád to zvládne lacnejšie a v prípade havárie vám poradí o niečo viac…

Systém s dlhým dosahom (LRS – long range system)

S bežným vysielačom málokedy máte bezpečný dosah na vzdialenosť viac ako 1km. Použitím veľmi kvalitného zariadenia, boosterov či smerových antén je možné dosah zvýšiť až na niekoľko (spravidla do 5) kilometrov. Ďalej to už nejde… až použitím LRS. Ide o systém, ktorý sa pripája ako modul k vašemu rádiu a ďalej vysiela na frekvenciách 433 alebo 869MHz. Samozrejmosťou je nutnosť použitia špeciálnych prijímačov… Výhodou je dosah až niekoľko desiatok kilometrov – v čase písania tohoto článku (október 2011) bola hranica 100km zatiaľ neprekonaná, no moc k nej už nechýbalo…

FPV je príliš moderné hobby na to, aby tento list bol dlho aktuálny. Stále vznikajú nové a nové systémy, ktoré uľahčujú lietanie z pohľadu pilota, sprístupňujú sa nové technológie a ceny dosiaľ ukrutne drahých systémov sa dostávajú na úroveň dostupnú aj smrteľníkom. Preto tento návod berte ako úvod do problematiky, nie ako encyklopédiu FPV – hádam vám pomôže vo vašich začiatkov, no v čase, keď ho budete čítať, môžu byť už novšie a kvalitnejšie technológie…