DE4312676A1 - Schaltungsanordnung für ein Gerät zur telemetrischen Übertragung von physikalischen Zustandsdaten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Gerät zur telemetrischen Übertragung von physikalischen Zustandsdaten von einem Objekt der Modellbautechnik, z. B. der Motordrehzahl, der Akkuspannung, der Flughöhe, der Temperatur od. dgl., eines Modellflugzeuges mittels einer im Modellflugzeug angeordneten HF-Sendeeinrichtung auf eine Empfängerstation zur optischen und/oder akusti­ schen Auswertung der Daten.

Bekanntlich werden die Bewegungen von Flugmodellen mit­ tels Fernsteuersender und -empfänger gesteuert, die in den verschiedensten Ausführungsformen in ein- oder mehr­ kanaliger Form bekannt wurden. Bei diesen Fernsteuer­ anlagen muß der Bedienende die Daten für die Ausführung seiner Steuerbefehle, wie die Lage des Flugzeuges und seine ungefähre Flughöhe, durch Sichtkontakt feststel­ len und danach mit dem Steuerhebel seines Sendegerätes die Steuerung der entsprechenden Bewegungen einleiten.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrun­ de, ein Gerät zur telemetrischen Übertragung von physi­ kalischen Zustandsdaten von einem Objekt der Modellbau­ technik mittels einer HF-Sendeeinrichtung auf eine Empfängerstation zur optischen und/oder akustischen Aus­ wertung der Daten für den die Steuerbefehle ausführenden Bedienenden zu übertragen, zu schaffen.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird eine Schaltungs­ anordnung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, wel­ che dadurch gekennzeichnet ist, daß die im Objekt vorge­ sehene Sendestation entsprechend der zu übertragenden Daten eine Anzahl von analogen Sensoren enthält, die über eine multiplex arbeitende Abfrageeinrichtung mit einem A/D-Wandler verbunden sind, dessen Ausgang zu einem 8-bit-Microcontroller mit RAM führt, dessen serieller V24-Ausgang mit einem FFSK-Modem verbunden ist, dessen Ausgang mit der Steuereinrichtung eines vor­ zugsweise 433 MHz HF-Sender verbunden ist, und daß die Empfangsstation aus einem vorzugsweise 433 MHz HF-Empfänger besteht, dessen Ausgang mit einem FFSK- Modem verbunden ist, das mit dem seriellen V24-Eingang eines 8-bit-Microcontrollers mit einem RAM und einem EPROM für die Abspeicherung der Geräteadresse, Propel­ lerplatzzahl, statistische Daten, Belegung der Sender­ sensoreingänge od. dgl. verbunden ist, wobei der Micro­ controller einen NF-Ausgang mit Verstärker für einen Kopfhörer, einen Ausgang für ein LCD-Display und eine serielle V24-Schnittstelle zum Anschluß eines Computers aufweist.

Mit der Schaltungsanordnung für das Gerät zur telemetri­ schen Übertragung der genannten Daten wird der wesentli­ che Vorteil erreicht, daß in einfacher Weise eine Viel­ zahl von Daten mit entsprechenden Sensoren vom Objekt, z. B. dem Modellflugzeug, zur Bodenstation übertragen werden kann, wo die Daten in einem LCD-Display direkt angezeigt oder in einem Kopfhörer in Form von Ton­ impulsen wahrgenommen werden können. Ferner können die Daten auch einem besonderen PC, beispielsweise einem Laptop, zugeführt und mit einem entsprechenden Software­ programm ausgewertet werden.

Mit dem Gerät, das mit der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung arbeitet, kann eine Flughöhenbestimmung in einfacher und genauer Weise durchgeführt werden. Ebenso sind mit entsprechenden Sensoren Lufttemperaturmessungen und Luftdrücke genauestens durchzuführen. Hierbei können alle Meßwerte sowohl auf das Display der Empfangsstation geschaltet als auch auf den Kopfhörerausgang gelegt wer­ den, wobei die Schnelligkeit des Modells abgehört und die Flughöhe im Display abgelesen werden kann.

Anhand der Zeichnung soll am Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform die Schaltungsanordnung für das Gerät gemäß der Erfindung näher erläutert werden.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der Sendeeinrichtung.

Fig. 2 zeigt ein Prinzipschaltbild der Empfänger­ station.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, besteht die im Objekt, bei­ spielsweise einem Modellflugzeug, vorgesehene Sende­ station aus einem besonderen Sendermodul, an dem bis zu sechs anschließbare Sensormodule vorgesehen sein können. Im dargestellten Beispiel ist je ein Modul für die Dreh­ zahl, die Spannung des Empfängerakkus, die Spannung des Flugakkus, den Strom des Flugakkus sowie die Flughöhe vorgesehen. Diese Sensoren sind über eine multiplex ar­ beitende Abfrageeinrichtung mit 10-bit-A/D-Wandler mit einem Microcontroller 1 verbunden. Der Microcontroller 1 ist ein 8-bit-Microcontroller mit einem seriellen V24-Ausgang, der mit einem FFSK-Modem 2 verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Steuerteil des HF-Senders 3 mit einer Frequenz von 433 MHz in Verbindung steht. Im Sen­ der können ferner noch Dippschalter zur Einstellung der Geräteadresse und ein Verbindungskabel zum Modell­ empfänger vorgesehen sein.

Die in Fig. 2 dargestellte Empfangsstation weist einen HF-Empfänger 4 mit 433 MHz auf, dessen Ausgang mit einem FFSK-Modem 5 verbunden ist, das an die serielle V24-Schnittstelle eines Microcontrollers 6 geführt ist. Der Microcontroller 6 ist ein 8-bit-Microcontroller mit RAM und EPROM für die Abspeicherung der Geräteadresse, Propellerplatzzahl, statistische Daten, Belegung der Sendersensoreingänge od. dgl.

Durch diese Maßnahme wird eine komplette Verarbeitung der Sensordaten in der Empfangsstation gewährleistet. Die Sendestation sendet lediglich die von den Sensoren abgegebenen Spannungswerte an die Bodenstation. In der Bodenstation werden die Spannungswerte anhand der ge­ speicherten Informationen - welcher Sensor wo in der Sendestation angeschlossen ist - verarbeitet. Die Ver­ arbeitungsprogramme sind im EPROM gespeichert. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß das Gerät sehr zukunfts­ sicher ist, denn alle neu in das Gerät eingebrachten Sensoren werden mit einem entsprechend aktualisierten EPROM in Verbindung gebracht. Desweiteren gewährt diese Lösung eine flexible Anpassung der Auswertung der Sensordaten an geänderte Anforderungen.

Das Abspeichern der Sendestation-Konfiguration im EPROM der Empfangsstation bietet die Anschlußmöglichkeit für bis zu sieben Sensoren. Jeder Sensor kann an jedem der sieben Sendestation-Anschlüsse angeschlossen werden. Die Anschlüsse sind gleichwertig. Die Sendestation speichert keine Informationen darüber, welcher Sensor an welchem Eingang angeschlossen ist. Der Anwender gibt die Infor­ mation, welcher Sensor wo an der Sendestation ange­ schlossen ist, in die Empfangsstation ein. Die Empfangs­ station speichert diese Informationen dauerhaft in einem EPROM ab.

Hierdurch ergeben sich folgende Vorteile.

Die Anordnung wird sehr flexibel, denn es können jeder­ zeit neue Sensoren in die Anordnung eingebracht werden, ohne die Hardware zu tauschen.

Der Anwender kann mehrere Sendestationen (mit unter­ schiedlicher Belegung) betreiben und die Sensorbelegung aller Sendestationen in einer Empfangsstation dauerhaft speichern. Desweiteren kann der Anwender die Sensor­ belegung einzelner Sendestationen sehr leicht ändern, indem er Sensoren hinzufügt oder entfernt und die Ände­ rungen in der Empfangsstation dauerhaft (menügeführt) abspeichert.

Desweiteren wird der Anwender durch das in der Empfangs­ station vorhandene Klartext-Display durch Klartext-Menüs sicher geführt und vor Fehleingaben geschützt.

Mit dem in der Sendestation angeordneten Dippschalter können die Adressen festgelegt werden, wobei jedes Tele­ gramm, das die Sendestation an die Empfangsstation sen­ det, eine Adresse enthält. Hierdurch ergibt sich folgen­ der Vorteil.

Die Empfangsstation erkennt automatisch, welche Sende­ station sendet und wählt die in der Sendestation vorhan­ dene Sensor-Konfiguration aus einem internen EEPROM aus. Der Anwender muß der Empfangsstation nicht mitteilen, welche Sendestation er gerade betreibt.

Desweiteren können mehrere Funkverbindungen von Sende­ stationen mit den zugehörigen Empfangsstationen auf dem­ selben Kanal betrieben werden.

Die Übermittlung der Daten von der Sendestation zur Empfangsstation geht sehr schnell. Einem Sendetelegramm folgt eine Pause, die etwa zwanzigmal so lang ist wie die Dauer des gesendeten Telegramms. Es ist somit ein (unsynchronisierter) Parallelbetrieb mehrerer Anordnun­ gen im Zeitmultiplexbetrieb möglich. In der Praxis wird es dadurch möglich sein, bis zu zehn Anordnungen auf dem gleichen Kanal zu betreiben.

Der Microcontroller 6 weist ferner einen NF-Ausgang 7 mit Verstärker für einen Kopfhörer 8 auf. Ferner weist der Microcontroller 6 einen Ausgang 9 für ein LCD- Display 10 auf, in dem die Daten unmittelbar optisch an­ gezeigt werden können. Ferner weist der Microcontroller 6 eine weitere V24-Schnittstelle 11 auf, die mit einem Computer 12, beispielsweise einem Laptop-PC mit Aus­ wertesoftwareprogramm, verbunden werden kann.

Die Empfangsstation erlaubt es dem Anwender, menü­ gesteuert jeden von der Sendestation erfaßten Meßwert entweder auf das Display oder auf den angeschlossenen Kopfhörer zu schalten. Der Anwender ist dadurch in der Lage, zwei von ihm ausgewählte Meßdaten zugleich und on­ line mitzuverfolgen. Z. B. kann er hören, wie hoch der Stromverbrauch des Elektromotors in seinem Flugmodell ist, während er gleichzeitig z. B. die momentane Ge­ schwindigkeit seines Flugmodells ablesen kann. Desweite­ ren erhält der Anwender über den Kopfhörer Warnungstöne, die ihn vor extremen Flugsituationen warnen.

Der Mikrocontroller kann ferner online über die V24- Schnittstelle 11 mit einem angeschlossenen PC, z. B. einem Laptop, kommunizieren und dem PC die von der Sen­ destation empfangenen und aufbereiteten Meßwerte zusen­ den. Der PC kann die Meßwerte auswerten, während die Da­ ten erfaßt werden, und auf dem internen Display anzei­ gen. Der Anwender erhält dadurch sofort komplexe Auswer­ tungen seiner Meßwerte und kann damit direkte Rück­ schlüsse auf sein Flugmodell bzw. seinen Flugstil zie­ hen.

Durch die dauerhafte Speicherung von statistischen Eck­ werten der erfaßten Meßwerte - getrennt nach Adresse der Sendestationen - in einem EEPROM wird der weitere Vor­ teil erreicht, daß der Anwender von der Erfassung und Speicherung statistischer Eckwerte der erfaßten Meßwerte entlastet wird. Da die statistischen Daten getrennt nach der Adresse der Sendestation gespeichert werden, kann sich der Anwender schnell und flexibel darüber informie­ ren, welches Flugmodell er wie lange und wie oft geflo­ gen hat.

Folgende Daten können sensorisch erfaßt und auf den Bo­ den übertragen werden (einige Daten verlangen zur Erfas­ sung ein separates Sensormodul):

• - Flughöhe in m,
• - größte erreichte Höhe in m,
• - Sinken bzw. Steigen in m/s,
• - Fluggeschwindigkeit in Km/h,
• - Propellerdrehzahl in U/s,
• - Empfängerakku-Spannung in V,
• - Empfängerakku-Strom in mA,
• - Flugakku-Spannung in V,
• - Flugakku-Strom in A,
• - Fehlermeldungen,
• - Temperatur des Elektro-Antriebs in Grad,
• - Einschaltdauer des Elektro-Antriebs,
• - Gesamt-Einschaltdauer des Elektro-Antriebs über alle erfaßten Flüge
• - Dauer des momentanen Fluges,
• - Gesamtdauer aller erfaßten Flüge.

Claims (1)

1. Schaltungsanordnung für ein Gerät zur telemetrischen Übertragung von physikalischen Zustandsdaten von einem Objekt der Modellbautechnik, z. B. der Motordrehzahl, der Akkuspannung, der Flughöhe, der Temperatur od. dgl., eines Modellflugzeuges mittels einer im Modellflugzeug angeordneten HF-Sendeeinrichtung auf eine Empfänger­ station zur optischen und/oder akustischen Auswertung der Daten, dadurch gekennzeichnet, daß die im Objekt vorgesehene Sendestation entsprechend der zu übertragen­ den Daten eine Anzahl von analogen Sensoren enthält, die über eine multiplex arbeitende Abfrageeinrichtung mit einem A/D-Wandler verbunden sind, dessen Ausgang zu einem 8-bit Microcontroller mit RAM führt, dessen serieller V24-Ausgang mit einem FFSK-Modem verbunden ist, dessen Ausgang mit der Steuereinrichtung eines vor­ zugsweise 433 MHz HF-Sender verbunden ist, und daß die Empfangsstation aus einem vorzugsweise 433 MHz HF-Empfänger besteht, dessen Ausgang mit einem FFSK- Modem verbunden ist, das mit dem seriellen V24-Eingang eines 8-bit-Microcontrollers mit einem RAM und einem EPROM für die Abspeicherung der Geräteadresse, Propel­ lerplatzzahl, statistische Daten, Belegung der Sender­ sensoreingänge od. dgl. verbunden ist, wobei der Micro­ controller einen NF-Ausgang mit Verstärker für einen Kopfhörer, einen Ausgang für ein LCD-Display und eine serielle V24-Schnittstelle zum Anschluß eines Computers aufweist.