Fjärrkontroll
Från Rilpedia
 |
Denna artikel kan behöva städas upp för att leva upp till Wikipedias artikelstandard. Förbättra gärna artikeln om du kan, och diskutera frågan på diskussionssidan. |
En fjärrkontroll är en apparat som på avstånd används för att styra en maskin. Vardagligt används fjärrkontroller till att styra hemelektronik såsom datorer, TV-apparater och DVD-spelare; dylika fjärrkontroller är i regel trådlösa och använder IR-strålning för kommunikationen. Det förekommer också fjärrkontroller med andra möjligheter och funktioner, särskilt som hjälpmedel för till exempel rörelsehindrade. Den kan även användas till radiostyrda båtar,bilar och flygplan.
Innehåll |
Historia
Den första fjärrkontrollen, FlashMatic, togs fram av Eugene Polley för företaget Zenith och använde ljus för att styra tv:ns funktioner. Den lanserades 1955. Året därpå kom Robert Adler, som också jobbade för Zenith, med Space Control. Denna variant fungerade med hjälp av ultraljud som framställdes genom att aluminiumstänger sattes i rörelse av knapparna. Enheten var således helt batterilös och den blev en betydligt större succé än föregångaren. 1997 fick Adler och Polley en Emmy för sina framsteg.
Teknik
Optokomponenter, kretsar och matematik
Fotodioder, lysdioder, våglängder osv
Hur man förbättrar en IR-fjärrkontrolls skjutavstånd
Fjärrkontroller som används till TV och annan hemelektronik fungerar på avstånd kortare än 30 meter. Men för militär användning till vägsidesbomber (både utlösning och styrande av desarmeringsrobot) är det nödvändigt att förbättra skjutavståndet. Förbättring av skjutavstånd är också nödvändigt ifall man använder IR till att styra modellflygplan.
Det finns fem olika tekniker som kan användas till att utöka skjutavståndet upp till mer än 20 km.
1A Använda konvexa linser
En lins eller ett enkelt förstoringsglas framför sändarens lysdiod kan öka skjutavståndet 5 till 25 gånger beroende på linsens brännvidd. Och det är möjligt att öka avståndet ytterligare med en lins på mottagarsidan.
En nackdel är den smala ljusstrålen. Och man måste använda ett sikte för att rikta in sändaren.
Den projicerade ljusfläckens diameter från en 5mm lysdiod (LED) på 100 meters avstånd är mellan 1 till 7 meter, vilket betyder att denna typ av fjärrkontroll kan hållas i handen. ( Vilket inte är möjligt ifall man använder en laser som projicerar en ljusfläck med 0.1 meters diameter.)
- Ljusfläckens diameter = LED diameter * Skjutavstånd / Linsens brännvidd
- Gånger förbättring av skjutavstånd = Linsdiameter / LED diameter
- Tumregel för en vidvinkel LED
- Det ljus som lyser utanför linsen är bortslösat. (Använd en smalvinkel LED istället.)
- Gånger förbättring av skjutavstånd = 2 * Brännvidd * tan(a/2) / LED diameter
- Approximativ tumregel för en smalvinkel LED, a är lysdiodens strålvinkel.
- Den här tumregeln används när linsen är bredare än ljustrålen.
- Gånger förbättring av skjutavstånd = SQR(linsarea / fotodiodens ljuskänsliga area)
- Tumregel ifall man också använder en lins på mottagarsidan.
- Linsens brännvidd är ofta kortare än 20mm därför att inriktningen blir krångligare med längre brännvidd.
Brännvidden för en lins är detsamma som avståndet från linscentrum till målet när man försöker tända eld med hjälp av solljuset. Detsamma som avståndet från linscentrum till en skärm när man projicerar en bild av någonting som befinner sig väldigt långt bort.
1B Använda multipla parallella lysdioder men ingen lins i sändaren
Förbättringen i skjutavstånd är proportionell mot kvadratroten ur antalet lysdioder. 100 lysdioder ger 10 gånger längre skjutavstånd. Högintensitets-lysdioder med en smal strålvinkel förbättrar skjutavståndet. Fördelen med den här typen av sändare är att ljusstrålen är bredare och man behöver inget sikte för att rikta in.
Den här tekniken används också i vissa TV-fjärrkontroller som har två eller fler parallella lysdioder. Ifall lysdioderna inte är parallella så är avsikten istället att ge en bredare ljustråle. Den här tekniken används också till osynlig IR belysning till TV-kameror när man vill förbättra belysningsavstånd.
2A Högströmspulser till lysdioden
En lysdiod kan överleva korta strömpulser med en strömstyrka som är 10 till 200 gånger större än vad den klarar av i kontinuerlig ström. Ju kortare puls och ju längre tid lysdioden får vila och kylas ner mellan strömpulserna, desto högre strömstyrka klarar den av. Skjutavståndet är nära proportionellt mot kvadratroten ur strömstyrkan till lysdioden. (Med undantag för extremt låga eller höga strömmar eller för långa pulser där lysdioden blir varm och olinjär. Se datablad för lysdioder). 100 gånger mer ström ger 10 gånger längre skjutavstånd. Fördelen med den här tekniken är att den är billig och enkel, vilket förklarar varför den används i många IR fjärrkontroller. Vissa extrema sändare till vägsidesbomber kan dimensioneras för ett par sekunders livslängd på lysdioden, och strömstyrkan kan vara 2 till 10 gånger högre än vad tillverkaren anger som rekommenderat maxvärde.
2B Extremt smalbandigt tonmodulerat system
Brusspänningen (en:Thermal noise) är proportionellt mot kvadratroten ur bandbredden, vilket betyder att bruset är väldigt lågt i en smalbandig mottagare. Lågt brus betyder att förstärkningen och känsligheten kan ökas för att förbättra skjutavståndet. Den här mottagaren byggs på samma sätt som en superheterodyn-radio, mixa ner den mottagna frekvensen med hjälp av en kristalloscillator. Kristallen är nödvändig för att förbättra mottagarens Q-värde upp till 10000.
- Q = Centerfrekvens / Bandbredd.
En alternativ förenklad lösning är att istället för kristall använda ett elektroniskt bandpassfilter, men dessa är inte temperaturstabila nog för högre Q-värde än 100 till 200 vid utomhusanvändning, vilket också betyder mer brus och ett kortare skjutavstånd, och mer känslig för störsändare. Nackdelen är att ett tonselektivt system är ett komplicerat och dyrt system, som också förbrukar mer ström och är lite långsammare. Fördelen är att denna typ av mottagare är svårare att störa, speciellt ifall två eller fler toner används i kombination.
Tonmodulation används i vissa IR-fjärrkontroller för att göra dem mindre känsliga för störningar ifrån lampor och andra blinkande störkällor.
För militär användning, blir mottagaren mindre känslig för laserimpuls-störsändare ifall man använder icke ringande typer av filter (enkla RC filters). Impulssvaret för ett BP filter är en ringning (som en kyrkklocka som du slår med en hammare) med amplituden dämpad Q gånger, ifall du inte saboterar detta genom att placera ett låg-Q filter före det filtersteget. Superheterodyn-mottagaren själv har ett Q-värde upp till 10000. En alternativ lösning är att justera ingångsfiltrets ringfrekvens lite förskjutet ifrån centerfrekvensen.
3 Koppla multipla sändare och mottagare i kedja.
Ingen gräns för hur mycket avståndet kan förbättras, men fördröjningen är proportionell mot antal länkar. Den här tekniken kan användas med alla typer av fjärrkontroll-media, radio, IR eller ljud.
IR-fjärrkontroller för vägsidesbomber
Fjärrstyrda vägsidesbomber används av motståndsrörelsen för att döda ockupationsmaktens mobilitet och skrämma bort fienden från att använda vägarna.
Till skillnad mot radio-typer av fjärkontroller kan IR-fjärrkontroller mycket enkelt göras immuna mot störsändare (eng radio jammers). Av följande anledningar :
Det är enkelt att skärma bort ljus från oönskade riktningar, men inte möjligt att göra samma sak med radio eftersom antennen måste vara liten och enkel.
Dämpningen av radioeffekt (för frekvenser över 2MHz) är omvänt proportionellt mot avståndet mellan sändaren och mottagaren upphöjt till 4, 1/R4. (därför att det här är inte fri-rymd-utbredning, 1/R2). Se Ground plane reflection en:Radio propagation.
Eftersom motståndsrörelsens sändare befinner sig omkring 20 gånger längre bort från mottagaren än fiendens störsändare kan man räkna ut att motståndsrörelsens sändare måste stråla ut 160000 gånger mer effekt för att ge samma signalstyrka i mottagaren. Ifall motståndsrörelsen istället använder ett optiskt system så gäller istället motsatsen. Fienden behöver 100 till 100000 gånger mer effekt än motståndsrörelsen. Därför att kriget har ändrats ifrån att handla om avstånd till mottagaren till att istället handla om fri sikt.
Det betyder att fienden har förlorat sin viktigaste fördel i störsändarkriget mot motståndsrörelsens fjärrkontroller.
De optiska systemen är också väldigt enkla att bygga och mycket billiga jämfört med ett radiosystem. Det är möjligt att plocka delar från en PC-mus och en TV-fjärrkontroll för att bygga en fjärrkontroll. Elektronikdelar som är enkla att hitta i alla ockuperade nationer.
Immuniteten mot störsändare kan förbättras ytterligare med tonselektiva system, eller smalband 20nm färgfilter, eller mikroprocessorer och pulsavståndskodning. Optiska system kan också göras immuna mot impulsvapen, och EMP Elektromagnetisk puls från kärnvapen, genom att använda optiska fibrer eller glas-stavar och pentylstubin istället för elektriska kablar och antenner. Och är också osynliga för radar ifall det inte finns några synliga metalldelar.
Speciella förbättringar av motståndsrörelsens fjärrkontroller:
Oönskade signaler kan dämpas ifall man minskar fotodiodens synvinkel. Ifall synvinkeln är 10 grader istället för 120 grader så dämpas dagsljus-DC och bredstrålande störsändar-AC en till hundradel av sina tidigare värden. En enkel lösning är att placera fotodioden inuti ett invändigt svartmålat rör som dämpar ljusreflexer. Dämpningen av oönskat DC och AC betyder att mottagaren blir mer immun mot störsändare, och att det blir möjligt för motståndsrörelsen att använda billiga 3-pin-dubbel-fototransistorer från en PC-mus.
Fotodioder är det bästa valet i en mottagare därför att de fungerar i alla ljussituationer medan en fototransistor ger problem i extremt dagsljus eller mörker. Fototransistorer används av motståndsrörelsen som måste använda vad de hittar hemma.
Hur man löser problemet med fototransistorer:
Fototransistorer har alltför hög dagsljus-DC-ström som kan paralysera mottagaren. (Transistorn är låst i en kortsluten ändposition.) Ifall fototransistorn har 3 pinnar så är det möjligt att endast använda fotodioden mellan bas- och kollektor-pinnen, eller som ett alternativ kompensera för den höga dagsljusströmmen med en enkel extern krets. Men det är inte möjligt för en 2-pin-fototransitor eftersom den inte har någon bas-pinne. Men en 2-pin-fototransistor kan användas ifall den placeras inuti ett rör som begränsar synvinkeln och skärmar bort 99% av dagsljuset. Fototransistorer blir också helt döda i mörker ifall det inte finns någon ström från dagsljuset att ställa in arbetspunkten för transistorsteget med. Ett problem som löses med att koppla ett motstånd från bas-pinnen på en 3-pin-fototransistor till positiv spänning, eller genom att använda en extra lysdiod i mottagaren som belyser 2-pin-fototransistorn.
Användning
Militär användning
Endast inom militär användning av fjärrkontroller förekommer störsändare och motåtgärder mot störsändare. Störsändare används till att sabotera fiendens användning av fjärrkonroller. Avståndet för militära fjärrkontroller är också mycket längre, upp till interkontinentala avstånd med sattelitlänkar som används av USA till att styra obemannade flygplan i Afganistan, Irak och Pakistan.
Fjärrkontroller används av motståndsrörelsen i Irak och Afganistan till att döda ockupationssoldater med vägsidesbomber Improviserade sprängmedel, Explosivt formad projektil. Kapprustningen och det faktum att fienden befinner sig många gånger närmare mottagaren har gjort det mer komplicerat och alltför dyrt att bygga radio-fjärrkontroller för vägsidesbomber som är immuna mot störsändare. De enklaste typerna av radio-fjärrkontroller har blivit nästan helt utslagna av de avancerade störsändarna, men används fortfarande mot oskyddade Irakiska och Afganska nationella trupper och civila mål. En av de enklaste lösningarna mot radio-störsändana är att lura störsändaren själv att utlösa bomberna.
Optiska typer av fjärrkontroller som använder ljus istället för radio är fortfarande immuna mot störsändare. Det rapporteras i media att motståndsrörelsen i Irak använder modifierade TV-fjärrkontroller för att utlösa bomber. [1]
Referenser
- ↑ The Progressive, Mahdi Army Bides its Time, David Enders Oct 2008
