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Die Erfindung bezieht sich auf eine Fernsteuervorrichtung für fernsteuerbare Modelle mit einem dem Modell zugeordneten Empfänger und einem mit dem Empfänger drahtlos kommunizierenden Bedienmodul, das ein Benutzerinterface und ein Hilfs-Benutzerinterface mit einer Anzeigeeinheit aufweist.
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Eine bekannte Fernsteuervorrichtung weist einen Sender auf, der mit einem Hilfs-Benutzerinterface kompatibel ist. Der Sender besitzt einen Speicher für Betriebsparameter, ein Steuer-Benutzerinterface, einen Adapter oder Verbinder zum Hilfs-Benutzerinterface und einen Prozessor. Der Prozessor ist so konfiguriert, dass er einerseits Betriebsparameter zum Hilfs-Benutzerinterface sendet und Betriebsparameter in Übereinstimmung von Befehlen des Hilfs-Benutzerinterface modifiziert und andererseits Steuerbefehle vom Steuer-Benutzerinterface empfängt, ein Ausgangssignal auf Basis der Steuerbefehle und eines oder mehrerer der Betriebsparameter generiert und das Ausgangssignal an das Modell sendet. Zwischen dem Hilfs-Benutzerinterface, das z. B. ein Smartphone sein kann, und dem Sender besteht eine USB-Verbindung oder eine drahtlose Verbindung, z. B. eine Bluetooth-Verbindung. Das Hilfs-Benutzerinterface ist Teil eines tragbaren Elektronikmoduls, das in eine Aufnahme im Sendergehäuse eingesetzt ist und aus dieser herausnehmbar ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Fernsteuervorrichtung für ferngesteuerte Modelle das Steuern unterschiedlicher Modelle, wie Flug-, Fahr- und Schwimmmodelle, über große Reichweiten zu verbessern, insbesondere zu erleichtern.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Fernsteuervorrichtung hat den Vorteil, dass durch die direkte bidirektionale oder wechselseitige Kommunikation zwischen erster Signalverarbeitungseinheit und dritter Signalverarbeitungseinheit einerseits und erster Signalverarbeitungseinheit und zweiter Signalverarbeitungseinheit andererseits sowie zwischen zweiter Signalverarbeitungseinheit und dritter Signalverarbeitungseinheit das Modell sowohl vom Benutzerinterface als auch vom Hilfs-Benutzerinterface aus gesteuert werden kann und Funktionen im Empfänger ausgelöst werden können. Bei Ausfall eines der beiden Benutzerinterfaces kann die Steuerung des Modells weiter über das noch intakte Benutzerinterface durchgeführt werden, so dass ein sicheres Rückführen des Modells möglich ist. Die direkte bidirektionale Kommunikation zwischen den Signalverarbeitungseinheiten ermöglicht dabei den Einsatz interner oder externer Transceiver, die bei entsprechender Leistung die gewünschte Reichweite sicherstellen. Die der zweiten und der empfängerseitigen dritten Signalverarbeitungseinheit zugeordneten Speicher für die Betriebsparameter, das sind für die Steuerung benötigte benutzer- und modellabhängige Daten, ermöglichen die Speicherung der Einstellparameter für das jeweils im Einsatz befindliche Modell, so dass für jedes Modell eine modellabhängige Bindung und Einstellung über das Benutzer- oder Hilfs-Benutzerinterface vorgenommen werden kann. Die bidirektionale Kommunikation zwischen den Signalverarbeitungseinheiten bietet dabei die Möglichkeit, durch vom Benutzerinterface oder Hilfs-Benutzerinterface ausgehende Steuerkommandos oder Datenvorgaben die Betriebsparameter in den empfängerseitigen Speicher einzuschreiben oder zu überschreiben. Der mindestens eine Lagesensor im Empfänger ermöglicht die Stabilisierung des Modells, z. B. die Stabilisierung der Fluglage eines Flugmodells, und erleichtert im Zusammenwirken mit dem mindestens einen Lagesensor des Hilfs-Benutzerinterface das Steuern des Modells. Dies dadurch, dass ein vom Lagesensor im Hilfs-Benutzerinterface und zum Empfänger übertragener Steuerbefehl in der empfängerseitigen dritten Signalverarbeitungseinheit als Führungsgröße in einen Regelkreis eingeht, in dem der empfängerseitige Lagesensor als Messglied eingebunden ist. Im Falle des Flugmodells wird somit über das Hilfs-Benutzerinterface die Fluglage des Flugmodells geregelt und nicht ein Ruderausschlag gesteuert, was die Steuerung des Flugmodells insbesondere für einen Anfänger enorm erleichtert.
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Weitere besondere Erfindungsmerkmale sowie Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstands ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Hilfs-Benutzerinterface ein Mikrofon für Spracheingabebefehle, z. B. zur Auswahl eines Menüs und zur Steuerung von Funktionen, z. B. Schalten von Licht, Tönen(Geräusche oder Musik) oder Rauch Smoke im oder am Modell, auf. Damit kann der Benutzer während des beidhändigen Steuerns des Modells zusätzliche Steuerbefehle geben und auch Parameter verändern.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Empfänger mindestens einen der Sensoren Gyroskop, Beschleunigungssensor, Magnetometer oder GPS auf. Mit den Lagesensoren Gyroskop, Beschleunigungssensor und Magnetometer wird das Modell mit Hilfe der empfängerseitigen Signalverarbeitungseinheit stabilisiert, was die Steuerung des Modells für den Benutzer vereinfacht. Mit dem GPS oder alternativ Galileo wird die Position des Modells ermittelt und mit Hilfe der empfängerseitigen Signalverarbeitungseinheit die Bewegungsrichtung des Modells optimiert und die Position des Modells gehalten.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Empfänger weitere Sensoren zur Erfassung von Geschwindigkeit, Strom, Temperatur, Spannung und Radiofrequenz-Stärke sowie ein Altimeter auf. Mittels dieser Sensoren werden für den Betriebszustand des Modells wichtige Telemetriedaten erfasst und über den Kommunikationsfluss zwischen den Interfaces in der Anzeige des Benutzer- oder Hilfs-Benutzerinterface dem Benutzer dargestellt. Der Benutzer hat damit zu jedem Zeitpunkt Informationen über die ungestörte Funktion des Modells und kann bei Auftreten einer Betriebsstörung das Modell sofort stoppen oder zurückführen. Das Altimeter erfasst bei Flugmodellen Höhenwerte und auch Sink- und Steigraten, die in den Anzeigen dem Benutzerdargestellt werden, was ihn in die Lage versetzt, das Flugmodell in eine sichere Höhe zurückzusteuern. Mittels einer erfindungsgemäß am Modell oder Empfänger vorhandenen Kamera, deren Bilder über den Kommunikationsfluss zu den Anzeigen und/oder einer Videobrille übertragen werden, kann der Benutzer bei Sichtbehinderung das Flugmodell unter Zuhilfenahme der angezeigten Messwerte des Altimeters notlanden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind das Benutzerinterface mit dem mindestens einen Geber, der Anzeigeeinheit und die erste Signalverarbeitungseinheit mit zugeordneten ersten Interfaces zu einem Sender und das Hilfs-Benutzerinterface mit dem mindestens einen Lagesensor und der Anzeigeeinheit und die zweite Signalverarbeitungseinheit mit zugeordneten zweiten Interfaces und zugeordnetem Speicher zu einer Sensoreinheit zusammengefasst und Sender und Sensoreinheit im Bedienmodul angeordnet. Die Sensoreinheit ist dabei vorteilhaft in ein Gehäuse integriert und das Gehäuse vom Bedienmodul abnehmbar und an das Bedienmodul ansetzbar ausgebildet. Durch diese konstruktive Gestaltung kann die Sensoreinheit räumlich von dem Sender ohne Aufhebung der bidirektionalen Kommunikation getrennt und abseits vom Sender eingesetzt werden, z. B. zur Ausbildung eines Schülers.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen zur Erweiterung der bidirektionalen Kommunikation, die zur Erzielung großer Reichweiten von deutlich über 1 km vorzugsweise über externe Transceiver erfolgt, die ersten, zweiten und dritten Interfaces jeweils Bluetooth und die zweiten und dritten Interfaces jeweils mindestens ein Internet-Interface auf. Die Nutzung der Bluetooth-Verbindung ermöglicht Reichweiten von über 1 km, und die Nutzung der Internetverbindung erzielt nahezu unbegrenzte Reichweiten.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Empfänger und/oder das Modell eine Kamera auf, deren Bilder zur Darstellung in mindestens einer der Anzeigeeinheiten und/oder in einer Videobrille über mindestens eine der Bluetooth- und Internetverbindungen übertragbar sind. In die dem Benutzer live angebotenen Fotos und Videoaufnahmen können Telemetriedaten eingeblendet werden. Der Benutzer kann die gemachten Aufnahmen sofort kontrollieren und ggf. eine Wiederholung der Aufnahmen veranlassen. Auch können über die live angebotenen Kameraaufnahmen Kollisionen des Modells mit anderen Objekten verhindert werden. Die Videobrille erleichtert das Betrachten der von einem Flugmodell aus momentan gemachten Flugaufnahmen live und das Lesen der gleichzeitig eingeblendeten Telemetriedaten.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Blockschaltbild einer Fernsteuervorrichtung für fernlenkbare Modelle,
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2 eine schematische Draufsicht der Fernsteuervorrichtung in 1 mit Bedienmodul und im Modell integriertem Empfänger.
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Die in 1 im Blockschaltbild und in 2 schematisiert skizzierte Fernsteuervorrichtung für fernsteuerbare Modelle weist einen in einem Modell 8 eingesetzten Empfänger 3 und ein mit dem Empfänger 3 drahtlos kommunizierendes Bedienmodul 90 auf. Das Bedienmodul 90 besitzt ein Benutzer-Interface 27 und ein Hilfs-Benutzerinterface 10. Das Benutzerinterface 27 weist eine Anzeigeeinheit 29 zur visuellen Darstellung, einen Lautsprecher 26 zur akustischen Wiedergabe und mindestens einen Geber zum manuellen Auslösen von Steuerbefehlen für das Modell 8 auf. Der mindestens eine Geber kann ein Schaltgeber 272, ein Digitalgeber 276, ein Proportionalgeber 273, ein Tastgeber 271, ein Touchscreen 275 oder ein Proportional-Geber mit Neutralisierung 274 sein, wie ein solcher durch einen Steuerknüppel 274a (1) mit Neutralisierungsfeder und Knüppelmechanik realisiert ist, wobei die Neutralisierungsfeder den Steuerknüppel bei dessen Freigeben in seine Neutralstellung zurückzieht. Vorteilhaft sind im Benutzerinterface 27 mehrere der genannten verschiedenartigen Geber vorgehalten. Das Benutzerinterface 27 ist mit einer ersten Signalverarbeitungseinheit 22 verbunden, der erste Schnittstellen oder Interfaces 20 zugeordnet sind.
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Das Hilfs-Benutzerinterface 10 weist mindestens einen Lagesensor auf. Der Lagesensor ist ein Gyroskop 101 und/oder ein Beschleunigungssensor 102 und/oder ein Magnetometer 103. Vorteilhaft verfügt das Hilfs-Benutzerinterface 10 noch über einen GPS-Sensor 104 und einen Touch-Sensor 105, z. B. ein Touch-Screen. Das Hilfs-Benutzerinterface 10 ist mit einer zweiten Signalverarbeitungseinheit 12 verbunden, der zweite Schnittstellen oder Interfaces 11 und ein Speicher 13 für Betriebsparameter zugeordnet sind. Betriebsparameter sind benutzer- und modellabhängige Daten, die für die Steuerung des Modells 8 erforderlich sind. Als weitere wichtige Komponente weist das Hilfs-Benutzerinterface 10 ein Mikrofon 14 für Spracheingabe auf, das die Bedienung des Bedienmoduls 90 für den Benutzer wesentlich erleichtert. Mit Spracheingabe kann der Benutzer Menüpunkte aufrufen und auch während des beidhändigen Steuerns des Modells 8 mit dem Bedienmodell 90 Funktionen im Modell 8 auslösen. Bei einem Flugmodell sind Beispiele für mit Spracheingabe aufrufbare Menüpunkte: Grundeinstellungen Modell, Modelltyp, Gebereinstellungen, Servoeinstellung etc., Beispiele für auslösbare Funktionen durch Spracheingabebefehle: Licht an, Ton an, Rauch an, Fahrwerk einfahren, Fahrwerk ausfahren, etc..
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Der Empfänger 3 weist mindestens einen Lagesensor auf, der mit einer dritten Signalverarbeitungseinheit 32 mit zugeordneten dritten Schnittstellen oder Interfaces 31 verbunden ist. Der dritten Signalverarbeitungseinheit 32 ist ein Speicher 34 für Betriebsparameter zugeordnet. Der Lagesensor ist wiederum ein Gyroskop 301 und/oder ein Beschleunigungssensor 302 und/oder ein Magnetometer 303. Vorteilhaft ist auch im Empfänger 3 ein GPS-Sensor 304 sowie ein „Vario” 305 genanntes Altimeter vorgesehen, das bei Flugmodellen Höhenwerte und Steig- und Senkraten des Modells 8 ausgibt. Darüber hinaus sind im Empfänger 3 weitere Sensoren vorhanden, die sog. Telemetriedaten über den aktuellen Betriebszustand des Modells erfassen, wie Sensor zur Messung der Geschwindigkeit 306, des Stroms 307 und der Spannung 309 des Stromversorgungsaggregats im Modell 8, der Temperatur 308 und der RF-Signalstärke 310.
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Zwischen den drei Signalverarbeitungseinheiten 22, 12 und 32 ist über die ersten, zweiten und dritten Interfaces 20, 11 und 31 eine bidirektionale Kommunikation herstellbar. Durch die bidirektionale Kommunikation können die Gebersignale vom Benutzerinterface 27 oder die Gebersignale des Hilfs-Benutzerinterface 10 direkt in der jeweils anderen Signalverarbeitungseinheit 12 bzw. 22 verarbeitet und zur Signalverarbeitungseinheit 32 im Empfänger 3 übertragen werden und umgekehrt Daten der Sensoren im Empfänger 3 zu den Signalverarbeitungseinheit 12 bzw. 22 übertragen und dort verarbeitet werden. Zur bidirektionale Kommunikation ist den ersten Interfaces 20 (Transceiver 206) ein erster Transceiver und den dritten Interfaces 31 (Transceiver 321) ein zweiter Transceiver zugeordnet, der mit dem ersten Transceiver kompatibel ist, und an dem zweiten Interfaces 11 ein Signalumsetzer 5 mit einem dritten Transceiver 51 angeschlossen, der mit dem zweiten Transceiver im Empfänger 3 kompatibel ist. Der Signalumsetzer 5 mit dem dritten Transceiver 51 kann auch eine Kabelverbindung zu den ersten Interfaces 20 besitzen. Weiterhin weisen die ersten, zweiten und dritten Interfaces 20, 11, 31 jeweils Bluetooth BT 202, BT 112, BT 312 auf. Zusätzlich besteht zwischen den zweiten Interfaces 11 und den dritten Interfaces 31 eine Internetverbindung 9 über GSM/UMTS 111 bzw. GSM/UMTS 311. Weiterhin weisen die zweiten und dritten Interfaces 11 bzw. 31 jeweils Audio 113 bzw. Audio 313 zur Ausgabe von Sound, UART 114 bzw. UART 314 für die Steuerung von Servos, USB 115 bzw. USB 315, WiFi 116 bzw. WiFi 316 für direktes Update und Einstellmöglichkeiten des Empfängers 3 über das Hilfs-Benutzerinterface oder PC, SPI 117 bzw. SPI 317, 120 118 bzw. I2C 318 auf. Zusätzlich weisen die zweiten Interfaces 11 I2S 119 und die dritten Interfaces 31 Servopuls 320 und FETs 319 zum direkten Ansteuern von Motoren und Lichtern auf. Die ersten Interfaces 20 enthalten zusätzlich SPI 203, 120 204, I2S 205, DSC 208, RF 209 und USB 210 sowie ein Interface 201 für interne Antenne und ein Interface 202 für Bluetooth-Antenne.
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Das Benutzerinterface 27 mit den Gebern 271 bis 276 und der Anzeigeeinheit 29 und dem Lautsprecher 26 und die erste Signalverarbeitungseinheit 22 mit zugeordneten ersten Interfaces 27 sind zu einem Sender 2 zusammengefasst, der im Bedienmodul 90 (1) installiert ist. Das Hilfs-Benutzer-Interface 10 mit den Sensoren 101 bis 105, der Anzeigeeinheit 17 und dem Mikrofon 14 und die zweite Signalverarbeitungseinheit 12 mit zugeordnetem Speicher 13 und zugeordneten zweiten Interfaces 11 sind zu einer Sensoreinheit 1 zusammengefasst, die in einem vom Bedienmodul 10 separierbaren Gehäuse 91 (1) integriert ist. Die Sensoreinheit 1 ist mit ihrem Gehäuse 91 an das Bedienmodul 90 ansetzbar und von diesem wieder abnehmbar, wobei eine am Bedienmodul 90 vorgegebene Halterung für eine zuverlässige Fixierung des Gehäuses 91 sorgt. Abgesetzt vom Bedienmodul 90 kann die Sensoreinheit 1 z. B. als Schülersender eingesetzt werden. Für bestimmte Anwendungsfälle kann als Sensoreinheit 1 ein Smartphone verwendet werden, in dem die genannten Komponenten der Sensoreinheit 1 standardmäßig enthalten sind.
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Das den Empfänger 3 tragende Modell 8 ist mit weiteren Komponenten bestückt, die von der dritten Signalverarbeitungseinheit 32 im Empfänger 3 über die dritten Interfaces 31 ansteuerbar sind. Diese die sog. Peripherie 4 der Fernsteuervorrichtung bildenden Komponenten sind zusätzliche externe Sensoren 41, Servos 42, Motorsteuerung 43, Schalterfunktion 44, z. B. Licht, Motor 45 sowie ggf. eine Kamera 47.
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Jede der Baugruppen Sensoreinheit 1, Sender 2 und am Modell 8 angeordneter Empfänger 3 weist ein eigenes Stromversorgungsaggregat, hier eine aufladbare Batterie 18, 24, 35, auf. In der Sensoreinheit 1 und im Modell 8 mit Empfänger 3 ist zum Laden der Batterie 18 bzw. 35 und zur Verlängerung von deren Betriebszeit eine Solarzelle 19 bzw. 46 vorgehalten. Die Batterie 24 im Sender 2 wird mittels einer Induktionsladespule 23 und/oder einer Solarzelle 28 regeneriert. Letztere dient ebenfalls auch zur Verlängerung der Betriebszeit der Batterie 24.
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Als weitere wichtige Komponente weist der mit dem Modell 8 verbundene Empfänger 3 eine Kamera 33 auf, die zusätzlich oder anstelle der bereits angesprochenen Peripheriekomponente „Kamera 47” des Modells 8 vorgesehen ist. Die Bilder der Kamera 33 und/oder der Kamera 47 werden mittels mindestens einer der bestehenden Bluetooth-Verbindungen zwischen den ersten, zweiten und dritten Interfaces 31, 20, 11 oder der zwischen den zweiten und dritten Interfaces 11, 31 herstellbaren Internetverbindung 9 vom Empfänger 3 zur Sensoreinheit 1 übertragen und in mindestens einer der Anzeigeneinheiten 17 und 29 von Sensoreinheit 1 und Sender 2 dargestellt. Vorteilhaft ist zusätzlich eine Videobrille 8 vorgesehen, deren Videosignale ebenfalls über die Internetverbindung oder die Bluetooth-Verbindungen übertragen werden. In die Darstellung der Kamerabilder in den Anzeigeeinheiten 17 und 29 und der Videobrille 8 können die von den Sensoren 306 bis 311 im Empfänger 3 gelieferten Telemetriedaten zusätzlich eingeblendet werden.
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Die in den Speichern 13 und 34 enthaltenden Betriebsparameter können durch Steuerkommandos oder Datenvorgabe, die im Hilfs-Benutzerinterface 10 oder Benutzerinterface 27 vorgegeben werden, eingespeichert oder durch Überschreiben geändert werden. Somit können für das jeweils im Einsatz befindliche Modell 8 die erforderlichen Einstellparameter über das Hilfs-Benutzerinterface 10 oder das Benutzerinterface 27 eingegeben werden. So kann z. B. die Fail-Safe-Einstellung mit Hilfe eines Typ-Bytes eingestellt oder geändert werden, ebenso z. B. Gyroskop-Sensitivität im Empfänger 3, Leitwerkstyp, Helikoptertaumelscheibentyp, etc..
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Zur Bedienungserleichterung kann noch ein Headset 7 vorgesehen werden, das über jeweils eines der ersten und zweiten Interfaces 20 bzw. 11 vom Benutzerinterface 27 bzw. Hilfs-Benutzerinterface 10 angesteuert wird. In diesem Fall ist eine im Hilfs-Benutzer-Interface 10 vorgehaltene Sprachausgabe 16 und das Mikrofon 14 inaktiv, da deren Funktionen von dem Headset 7 übernommen werden.
