Merakit kamera pengintai FPV

Pada artikel sebelumnya , saya telah ulas perakitan modul kamera CMOS dan UHF video sender , tapi dengan dana minim tentu hasilnyapun tak banyak berarti. Sinyal yang terputus putus dan gangguan sinyal RF dari perangkat elektronik lain , menyebabkan sistem ini labil dan terbatas jangkauannya.
Ada beberapa informasi dari sejumlah situs mengenai setup kamera untuk FPV ( First Person View ) yang biasa dipakai pada Multicopter , pesawat RC atau Drone ( Drone adalah istilah bagi pesawat nirawak buat militer , biasa sebagai alat target latihan sasaran tembak , pengintai maupun senjata ).
Konon dengan sistem 5.8 Ghz jarak jangkauannya bisa mencapai 2 km dengan kualitas gambar yang baik.
Kelebihan sistem 5.8Ghz jarak jangkauan yang jauh pada ruang terbuka dengan kualitas gambar yang baik
Kelemahannya , jarak berkurang jika terhalang tembok , pepohonan , atau materi penghalang sejenisnya.
Sistem 1.2Ghz memiliki jarak jangkauan lebih baik dan mampu menembus materi padat namun kualitas gambarnya konon tidak sebaik sistem 5.8Ghz , juga setup antenanya lebih sulit.
Antena
Terkait antena ,menurut arah pancarannya ada 2 jenis antena yakni :
Omnidirectional/pancaran sinyal ke segala arah ( contohnya antena clover dan antena lurus/standar bawaan )
Unidirectional / pancaran sinyal ke satu arah ( contohnya antena Helical atau Heliaxial )
Antena clover dan helical memiliki jenis polarisasi sirkular ( CP/Circular Polarisation ).
Dari forum di www.fpvlab.com digambarkan pancaran gelombang dari antena tipe Omnidirectional dan dari tipe antena Unidirectional seperti dibawah ini :




 
Ketika memancarkan sinyal , sebuah antena jenis CP seperti clover itu akan menerima pantulan gelombang dari objek disekitarnya yang arah polarisasinya berlawanan dari gelombang yang dipancarkannya semula.
Jika antena CP kita desainnya tergolong RHCP ( Right hand Circular Polarisation ) maka akan menghasilkan pantulan gelombang yang sifatnya LHCP ( Left Hand Circular Polarisation ). Jadi bersifat mirroring (cermin ) Kedua gelombang ini idealnya tidak dapat saling terhubung.
Dari situs Wikipedia digambarkan RHCP & LHCP seperti dibawah , disebut RHCP/LHCP jika dilihat dari sudut pandang sumber pemancar gelombangnya dan disebut sebaliknya jika dilihat dari penerima/receivernya

RHCP

LHCP

Ketika antena menerima pantulan gelombang dari sumber dan sudut yang berbeda , terjadi delay dan gelombang yg diterima akan masuk bergantian disebut sebagai multipath.
Itu artinya dua antena yakni antena Tx dan Rx yang kita pakai harus sama sama desain RHCP atau keduanya sama sama LHCP untuk hasil yang prima. Meski demikian pada antena yang kualitasnya rendah , dua desain antena yang berbeda (RHCP & LHCP ) dikombinasikan masih bisa saling terhubung.
Antena sebaik apapun tak ada yg sempurna , tapi dalam dunia ini ada harga ada kualitas , tinggal sesuaikan dengan bajet kita saja. Dengan dana minim kita harus puas dengan produk pabrikan dari China yang banyak terdapat di Ebay. Tapi menginvestasikan produk berkualitas di awal akan menghemat dana ketimbang membeli lagi barang baru setelah barang pertama rusak atau tak sesuai harapan.
Hal ini juga membuat hobi akan berlanjut kedepan.
Video sistem
Sistem kamera PAL/NTSC pada kamera dan monitor konon juga berpengaruh pada kualitas video yang diterima. Umumnya untuk kualitas gambar yang baik tapi kameranya steady ( seperti pada CCTV ) ada pada sistem PAL , sedang untuk frame rate pada video bergerak FPV akan lebih maksimal menggunakan sistem NTSC.
Umumnya sistem monitor LCD seperti foldable LCD dibawah sudah otomatis menyesuaikan jenis kamera yang dipakai baik PAL ataupun NTSC.
Modul kamera
Ada 2 jenis tipe kamera yang dibedakan dari jenis sensor didalamnya , yakni :
Kamera CCD ( charged coupling devices )
Mengubah sinyal cahaya analog dari luar ke sinyal digital ke dalam chip tanpa distorsi. Proses produksinya rumit sehingga harganya mahal , namun awalnya dikenal sebagai penghasil image terbaik.
Kamera CMOS ( complimentary metal oxide semiconductor )
Menggunakan transistor pada tiap pixelnya untuk memproses gambar. Diproduksi seperti layaknya chip biasa sehingga lebih murah. Selain itu lebih hemat daya. Saat ini sensor CMOS telah mengalami banyak kemajuan dan konon memenangkan persaingan dengan tipe CCD.
Ada juga grade berdasarkan TVL ( TV Lines )
Makin besar nilai TVL nya makin tinggi kerapatan gambarnya dan makin bagus hasil gambarnya.
Berikut tabel kesetaraan antara TVL dan pixelnya :

480 TVL	510 x 492
600 TVL	768 x 494
650 TVL	811 x 508
700 TVL	976 x 582

Dan tautan situs dibawah ini memberikan gambaran mudah dan menggoda bagi kita untuk mencobanya..


Sumber tautan :
 n.eurny-rc.fr/diy-micro-fpv-tutorial/
 http://blog.oscarliang.net/diy-micro-fpv-video-transmitter-camera/

 Daftar komponen yang diperlukan :
1x modul transmitter 5.8Ghz tipe TX5823 /170mA @ 5V (~150mA @ 3.3V) ( termurah di Aliexpress )
1x unit receiver 5.8Ghz Boscam tipe RC503 ( termurah di Aliexpress )
1x modul pinhole camera 600TVL with wide angle lens ( termurah di Banggood )
1x dioda 1N4001
1x LCD monitor 4.3 inch atau sesuai kebutuhan  ( termurah di Aliexpress )
1x baterai LiPo 1S 160mAh 25C untuk power supply transmitter ( bisa beroperasi sd 50 menit )
1x baterai LiPo 3S 2700 mAh untuk power supply receiver ( bisa beroperasi sd 2 jam )
1x Mushroom / Clover antenna ( opsional ) untuk jarak yang lebih jauh.

Skematik dibawah ada 3 jenis setup , bisa dipilih salah satunya saja , perlu diingat modul TX5823 punya dua varian , yakni varian 5V dan varian 3.3V. Pastikan menggunakan dioda 1N4001 jika tipenya 3.3V.
Di situs Smartdrone , mereka bahkan menggunakan modul DC step down dari Polulu agar lebih efisien.
Penggunaan dioda memiliki kelemahan akibat daya listrik yang terbuang menjadi panas.
Pada modul Tx5823 terdapat pinout chanel dan pada receiver RC503 juga terdapat blok switch untuk pengaturan 8 chanel. Pengaturan chanel dijelaskan pada manual produknya , tapi kadang terjadi hal yang memusingkan jika mendapatkan modul yang rusak atau karena kurang teliti saat menyolder sambungannya.
Aplikasi kamera mikro yang dipasang pada RC heli , multicopter biasanya dipakai pada liputan berita , syuting prewedding , racing atau hanya sekedar untuk selfie semata.
Hasil videonya kadang luarbiasa , bisa mengambil gambar dari tebing dan medan yang sulit. Malah ada yang bisa sampai ke atas awan dan kembali lagi ke bawah. 

Diagram pinout modul TX5823

Bagian belakang modul Tx5823

diberi tambahan blok switch u/pilih channel ( www.flitetest.com )

www.flitetest.com

mini quadcopter with FPV dari www.smartdrone.com

Sedangkan antena bisa hanya dengan seutas kabel pendek spt gambar dibawah , bisa juga pakai antena jamur yang khusus dibuat untuk Tx/Rx 5.8Ghz , biasa juga disebut clover antenna. Yang Tx terdiri 3 loop yang Rx terdiri dari 4 loop kawat tembaga 0.6 mm. Kalau yg berbentuk jamur jika dibuka isinya juga kawat loop.
Jika hendak menyolder sendiri antena jamurnya , pastikan konektornya saling bersesuaian pasangannya.
Sebab ada setidaknya 4 jenis konektor yang dipakai untuk modul seperti ini.
konektor  RP-SMA male & female,  SMA male & female . Ada yang L shape ada yang lurus.
Karena setup yang minim komponen penunjang , biasanya timbul panas setelah penggunaan beberapa lama.
Panas yg terjadi juga suatu indikasi jika desain antenanya tidak cocok dengan spek Tx ( pemancar ) nya.
sebab daya yang dikeluarkan Tx tak terpancar sempurna dan berbalik ke Tx menyebabkan overheat.
Pada versi produk jadinya ( bukan cuma berupa modul ) , dari pabrikan biasanya dipasangi heatsink pendingin. Para DIYers menggunakan teknik dibawah tujuannya agar mengurangi beban payload pesawat.
Biayanya memang cukup besar kalau semua ditotal sekitar Rp 700.000 pada saat ini.
Tapi akan lebih mahal lagi jika beli yang sudah jadi , apalagi model monitor  yang bisa dikenakan seperti pada model Google Fat Shark dan sejenisnya , yang jelas jutaan harganya. 

    



 

antenna

cara setup dari blog Eurny

Contoh setup dari Oscarliang V2.0

Setup Oscarliang V1.0

Unit receiver RC503 terhubung monitor LCD sbg ground station

Foldable LCD monitor 4.3 inci

Contoh setup clover antena

Antena mushroom/clover opsional untuk jarak menengah

Antena Helical untuk long range (www.mavbot.com)

Helical & RC305 (www.rcshutter.com )

Robot dengan kendali bluetooth L293D dan smartphone Android

Seiring meningkatnya penggunaan smartphone android pada hampir semua lapisan masyarakat baik tua muda bahkan juga anak - anak , tentulah kita menginginkan sesuatu yang out of the box , sesuatu yang lain dari biasanya dari fungsi smartphone yang sekedar untuk sms , chat , teleponan , internet dan main game.
Smartphone terbaru saat ini memiliki segudang fungsi yang nyaris setara dengan netbook . Didalamnya terdapat prosesor , berbagai sensor dan konektivitas yang banyak. Sebut saja koneksi Bluetooth , NFC , USB , WiFi , sensor gyro , accelerometer , kamera , dan infrared .
Kita bisa memanfaatkan fitur yang melimpah dari smartphone untuk melengkapi hobi robotik ini.
Kalau bisa menekan harga komponennya , mungkin bisa juga dijual sebagai mainan atau kit robot.
         Mungkin kita sudah tak asing lagi dengan mainan pelengkap iPhone dan Android yang sering tampil di berbagai situs gadget dan teknologi. Banyak juga yang telah berhasil membuatnya dan mengupload videonya di Youtube . Dan lebih banyak lagi tutorial tentang hal ini di blog dan website.
Tapi apa kita ngga penasaran untuk membuatnya sendiri ? dengan tantangan baru : biaya sekecil mungkin.
        Sulit dipungkiri jika harga komponen yg sebenarnya sudah murah itu masih terasa mahal di kantong.
Salahsatu cara menyiasatinya diantaranya dengan menyolder sendiri dan membeli komponen terpisah ketimbang modul jadi. Atau membeli komponen sekaligus pada satu penjual agar mendapat potongan harga maupun biaya kirim yang lebih murah.
         Proyek yang pertama adalah menggunakan :
1. Arduino ( jenis apa saja )
    Untuk  Arduino Uno , NanoV3 dan ProMini sama konfigurasinya.
2. IC DC motor driver L293D
3. HC-05 Bluetooth module
4. DC motor 2 buah
5. Peralatan penunjang misal kabel , PCB , baterai , chassis untuk robotnya dan smartphone Android yang telah diinstal aplikasi BT_Car yang bisa diunduh pada alamat email yg tercantum di bawah artikel ini.
Saya memilih menggunakan Arduino Nano V3 clone berikut shield dudukannya dan modul L293D
Pertimbangannya , saya tak perlu repot menyolder kabel dan kaki IC , bentuknya kecil dan bisa dibongkar lagi jika hendak dibuat proyek yang lain. Arduino Nano V3 bisa diprogram dengan program yang biasa dituliskan pada Arduino Uno tanpa harus merubah programnya. tinggal sesuaikan saja pin yang akan dihubungkan. Bedanya hanya dari bentuknya yang kecil. Karena kecil maka mudah ditempatkan diatas chassis robot maupun ke dalam bekas mainan yang akan dijadikan target.
Arduino yang sekarang ada dua jenis , satu yg menggunakan IC serial interface FTDI satu lagi menggunakan IC CH340 , jadi pastikan kita install dulu driver yang tepat ke PC.
Untuk yang pakai IC CH340 harga Arduinonya lebih murah dibanding yang FTDI.

Sumber : Tokoduino , Tokopedia

Diatas gambar Arduino Nano yang nangkring diatas dudukannya ( terminal adapter for Arduino Nano ).
atau biasa disebut Screw adapter for Nano.Bisa beli di Tokoduino di Tokopedia.com atau di Ebay.com.

Yang diatas ini adalah gambar dua buah module HC-05
yang kiri tampak bagian bawahnya , yang kanan adalah penampakan bagian atasnya.
Kita hanya membutuhkan satu unit modul HC-05 , fungsinya sebagai pemancar sekaligus penerima sinyal Bluetooth. Ketika mengupload sketch ke dalam Arduino , pastikan lepaskan dulu sambungan Tx/Rx dari modul bluetooth ke Arduino.

Yang diatas ini contoh modul driver L293D dan dua DC motor yang terhubung padanya.Sebenarnya IC nya saja yang dipakai pun bisa , kita hanya perlu menyolderkan sendiri saja kaki kaki IC L293D dengan kedua terminal DC motor tersebut , sesuai skema rangkaian dibawah .Adapun transistor yang nampak pada modul diatas hanyalah IC 7805 yang dipakai untuk penyetabil tegangan masuk jika menggunakan power supply untuk DC motor yang terpisah dengan Arduino. Modul itu hanya mempermudah perakitannya , jadi tinggal bautkan kabel tanpa perlu menyolder. Terkadang solderan yang kurang baik menyebabkan proyeknya jadi gagal.
Bentuk modul driver L293D beragam , intinya kita lihat saja datasheet IC L293D karena semua modul tersebut tak pernah menyertakan manual cara penggunaannya .
Dibawah ini adalah rangkaian menggunakan breadboard dari situs www.learnhowtomakerobot.blogspot.com yang berjudul Make Robot in Less than 15 minutes , kunjungi situsnya untuk mendapatkan program Arduino dan aplikasi Android sebagai remote controlnya sebagai diulas diatas , Arduino Uno bisa diganti dengan Arduino Nano tanpa mengubah isi program dan hanya menyesuaikan ( menyamakan ) pin out yang terhubung seperti diagram di bawah :

Dan diatas itu adalah tampilan aplikasi BT_Car yang telah diinstal di layar smartphone Android , sebagai pengendali robot yang akan kita buat menggunakan Arduino , modul Bluetooth dan IC L293D.
Seperti biasa diperlukan pairing Bluetooth dahulu , masukkan kode (1234 ) jika diminta , barulah aplikasi dan robotnya bisa terhubung. Jangan lupa aktifkan dulu mode Bluetooth di smartphonenya , karena aplikasi ini nampaknya tidak otomatis mengaktifkan fungsi Bluetooth.