DE19502713A1 - Vorrichtung zur Meßwertübertragung bei funkferngesteuerten Modellen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Meßwertübertragung bei funkfern­ gesteuerten Modellen.

Funkferngesteuerte Modelle sind bekannt und in einer Vielzahl von Ausführungen als Fer­ tigmodell oder Bausatz auf dem Markt. Neben einigen Exoten wie U-Booten oder Schwebe­ fahrzeugen sind insbesondere Flugzeug-, Schiffs- und Automobilmodelle weit verbreitet.

Diese Modelle verfügen über Servo- oder Stellmotoren, die die verschiedensten Funktionen wie z. B. bei Flugzeugmodellen Seiten-, Höhen- und Querruder oder bei Schiffsmodellen die Schraubendrehzahl des Antriebsmotors steuern. Die zur Steuerung der Stellmotoren nötigen Impulse erhalten diese über eine Funkfernsteuerung, deren Empfänger sich in dem Modell und deren Sender sich bei dem Modellbauer befindet. Es werden Reichweiten von mehreren Kilometern erreicht.

Die Stromversorgung des Senders wie auch des Empfängers erfolgt über Akkus oder Trok­ kenbatterien. Der zur Speisung des Empfängers im Modell angeordnete Akku (Batterie) speist darüber hinaus oft auch die Stellmotoren.

Die Kapazität der Akkus (Batterien) ist begrenzt, so daß deren Ladezustand ständig überprüft werden muß, um sicherzustellen, daß das Modell nicht außer Kontrolle gerät. Die Kontrolle des Senderakkus ist dabei jederzeit mit einer entsprechenden Anzeige auf dem Sender mög­ lich. Auch bei Auto- oder Schiffsmodellen ist die Kontrolle noch einigermaßen leicht mög­ lich, da diese immer verhältnismäßig schnell vom Modellbauer herangesteuert werden kön­ nen. Vor allem bei Flugmodellen ist aber ein Landen zum Zwecke der Akkukontrolle lästig und zeitaufwendig.

Bei Modellen ist es wünschenswert, über bestimmte weitere Daten des Modells oder in der Umgebung des Modells informiert zu sein. Hierzu gehört vor allem die Flughöhe und das sogenannte Variometer, d. h. die Veränderung der Höhe, die Auskunft über Thermik oder Abwinde gibt. Weiter zu nennen sind u. a. Fluggeschwindigkeit, Umgebungstemperatur, Motordrehzahl, Stromaufnahme des E-Motors, Blindflugnavigation bei Flugzeugen, Schiffs­ navigation, Daten bei Automodellen wie z. B. Traktionskontrolle.

Bekannt ist es, dem Modellbauer die Höhenänderung bei Flugmodellen optisch durch ein an dem Flugzeug abgebrachtes Blitzlicht anzuzeigen. Diese Art der Anzeige ist jedoch nur quali­ tativ und ungenau.

Es sind weiter sogenannte Telemetrieanlagen bekannt, welche die interessierenden Meßdaten am Modell aufnehmen und an einen Telemetrieempfänger am Boden funken. Dort erfolgt die Darstellung der Daten auf Displays oder auf akustischem Wege.

Nachteilig bei dieser Art der externen Telemetrieanlagen ist es, daß diese beispielsweise vom Modellflieger, der beim Steuern des Modells beide Hände braucht, schwer zu bedienen bzw. einzusehen sind. Ein weiterer Nachteil ist es, daß derartige Anlagen zusätzliche Antennen und zusätzliche Akkus oder Batterien brauchen, deren Ladezustand wiederum kontrolliert und aufrechterhalten werden muß. Bei einer Stellungsänderung des Modellfliegers muß dieser außerdem daran denken, die Telemetrieanlage mitzunehmen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, von einer derartigen separaten Telemetrie­ anlage unabhängig zu werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung zur Meßwertübertragung ("Telemetrie") bei funkferngesteuerten Modellen vorgeschlagen, mit in dem Modell angeordneten Meßfüh­ lern zur Ermittlung verschiedener Meßwerte wie Ladezustand der Akkus oder Batterien, Hö­ he, Geschwindigkeit des Modells in allen drei Achsen, Höhenänderung ("Variometer") des Modells od. dgl., mit einem Funktelemetriesender an Bord des Modells zur Übermittlung der Meßwerte (Telemetriedaten) an einen entsprechenden Telemetrieempfänger beim Piloten des Modells, bei der Einrichtungen zur Darstellung der Telemetriedaten im, am oder auf dem Sendergehäuse der Funkfernsteuerung des Modells vorgesehen sind.

Dadurch, daß die Einrichtungen zur Darstellung der Meßwerte in dem Sendergehäuse der Funkfernsteuerung des Modells angeordnet sind, ergibt sich eine erhebliche Erleichterung in der Benutzung der Telemetrieanlage. Ein gesonderter Transport sowohl auf dem Modellflug­ platz als auch auf dem Weg zu oder von diesem entfällt. Der Modellbauer kann das Teleme­ triegerät nicht liegenlassen oder verlieren, wenn er den Sender der Funkfernsteuerung bei sich führt.

Die Datenübertragung vom Telemetrieempfänger zur Einrichtung zum Darstellen des Meß­ werte kann dabei über kurze oder weite Entfernungen, per Kabel, Funk, Infrarot od. dgl. erfolgen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Dadurch, daß Einrichtungen zur Darstellung (und gegebenenfalls Verarbeitung) der Meßwer­ te in dem Sendergehäuse der Funkfernsteuerung des Modells angeordnet sind, ergibt sich erstmals die Möglichkeit, die Telemetriedaten mit den Daten des Senders der Funkfernsteue­ rung des Modells wie Motorlaufzeit od. dgl. zu verknüpfen. Eine beispielhafte Anwendung ist die Darstellung der Steigfähigkeit eines Motorseglers einmal mit und einmal ohne Motor. Die Variometerdaten werden dabei von der Telemetrie geliefert und die Daten über Motorbe­ trieb werden direkt am Sender der Funkfernsteuerung, nämlich am Schalter zum Inbetrieb­ nehmen des Motors abgegriffen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Telemetrieempfänger im, am oder auf dem Senderge­ häuse der Funkfernsteuerung des Modells angeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung entfällt die Datenübertragung vom Telemetrieempfänger zur Einrichtung zum Darstellen des Meß­ werte mittels langer externer Kabel, Funk, Infrarot od. dgl.. Das Gerät wird dadurch noch kompakter und leichter zu transportieren.

Vorteilhaft ist insbesondere die Ausbildung, bei der der Telemetrieempfänger von einem Ak­ ku des Senders der Funkfernsteuerung gespeist wird. Dies hat den Vorteil, daß nur der Lade­ zustand eines Akkus überwacht und aufrechterhalten werden muß.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Darstellung der Telemetriedaten graphisch oder optisch und die Einrichtungen zur Darstellung der Telemetriedaten sind ein oder mehrere Displays. Durch diese optische Art der Darstellung ist es dem Modellbauer möglich, alle von der Telemetrie gelieferten Daten mit einem Blick auf das Sendergehäuse einzusehen, ohne seine Hände einsetzen oder die Funkfernsteuerung aus der Hand legen zu müssen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung erzeugen die Einrichtungen zur Darstellung der Meßwerte akustische Signale. In diesem Fall muß der Modellbauer nicht einmal seinen Blick von dem Modell lassen, was insbesondere in kritischen Situationen, wenn z. B. ein Flugmo­ dell ins Trudeln gerät oder sich in großer Höhe befindet, von Vorteil ist.

Wenn der Sender der Funkfernsteuerung bereits eine optische (z. B. LCD-Display für die Senderspannung oder die Motorlaufzeit) oder akustische Anzeigemöglichkeit (z. B. Summer) aufweist, kann diese selbstverständlich zur Darstellung der Telemetriedaten mitverwendet werden. In diesem Fall müssen die Programme des oder der jeweiligen Prozessoren entspre­ chend modifiziert werden.

Die Funkfernsteuerung und der Telemetrieempfänger können eine einzige Antenne aufweisen. In diesem Fall wird also nur die ohnehin vorhandene Antenne des Senders der Funkfernsteue­ rung benutzt.

Es ist jedoch auch möglich, daß der Telemetrieempfänger eine eigene Antenne aufweist.

Vorteilhaft ist es, wenn diese Antenne im, am oder auf dem Sendergehäuse der Funkfern­ steuerung angeordnet ist, da eine externe Antenne z. B. die Beweglichkeit einschränkt.

Vorteilhaft ist eine Ausführung, bei der die Telemetrievorrichtung Einrichtungen zur Speiche­ rung und/oder Weiterverarbeitung der Meßdaten aufweist. Diese Daten können zur Anzeige auf einem Graphikdisplay oder zur späteren Analyse von Flugfehlern, zum Nachweis von Rekorden etc. abgerufen und/oder dargestellt werden. Dies ist z. B. im Modellsegelflug vor­ teilhaft, um taktische Flugentscheidungen treffen zu können.

Hierbei ist eine Ausführungsform besonders bevorzugt, bei der die Telemetrievorrichtung eine am Sendergehäuse der Funkfernsteuerung angeordnete Schnittstelle zur Übermittlung der aktuellen und/oder gespeicherten Meßdaten an externe Geräte wie Computer, Drucker od. dgl. aufweist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, die folgendes zeigt:

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Wirkungsweise einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 zeigt das Zusammenwirken von Telemetrieanlage und Fernsteuersender, falls die Telemetriedaten in der Synchronisationslücke empfangen werden, d. h. bei Verwen­ dung einer gemeinsamen Antenne;

Fig. 3 zeigt den Signalverlauf der Telemetrie- und der Fernsteuerdaten; und

Fig. 4 zeigt schematisch die Ablesemöglichkeit der Höheninformation am Fernsteuersender.

In Fig. 1 ist der Sender der Funkfernsteuerung mit FS bezeichnet. Der Sender FS bezieht seine Spannung von dem Akku A1, was durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Der Sen­ der der Funkfernsteuerung FS befindet sich bei dem Modellbauer und wandelt die von den nicht dargestellten Steuerknüppeln oder Joysticks der Funkfernsteuerung gelieferten Signale in Funksignale um. Diese werden über die Antenne 10 abgestrahlt. Die gebräuchlichsten Sendefrequenzen für Funkfernsteuerungen liegen bei 27, 35, 40 und 433 MHz, im Ausland z. T. auch bei 72 MHz.

Die Signale des Senders der Funkfernsteuerung FS werden vom Empfänger der Funkfern­ steuerung FE empfangen und an die Servo- oder Stellmotoren M weitergeleitet. In diesem Falle sind drei Stellmotoren M z. B. für Höhen-, Seiten- und Querruder eines Modellflug­ zeugs vorgesehen, es können jedoch auch mehr oder weniger sein. Sowohl der Empfänger der Funkfernsteuerung FE als auch die Stellmotoren M werden von dem Akku A2 gespeist.

Im Modell ist weiter ein Teil der Telemetrievorrichtung untergebracht, und zwar die Meßfüh­ ler oder Sensoren S und der Telemetriesender TS. Beide werden ebenfalls aus dem Akku A2 oder einer separaten Stromversorgung gespeist. Die Sensoren S, hier beispielhaft drei Stück, nehmen verschiedenste Signal wie Flughöhe, Höhenänderung, Außentemperatur, Bordspan­ nung, Luftdruck, Fluggeschwindigkeit etc. auf und liefern diese an den Telemetriesender TS. Der Telemetriesender TS wandelt die Signale in Funksignale um und strahlt diese über eine nicht dargestellte Antenne ab, die z. B. im Rumpf oder den Tragflächen eines Flugzeugmo­ dells angeordnet sein kann.

Die von dem Telemetriesender TS abgestrahlten Signale werden über die Antenne 10 von dem Telemetrieempfänger TE empfangen und auf dem Telemetriedatendisplay TD darge­ stellt. Sowohl der Telemetrieempfänger TE als auch das Telemetriedatendisplay TD werden von dem Akku A1 gespeist.

Das Telemetriedatendisplay TD kann ein einfaches numerisches Display oder auch ein Gra­ phikdisplay sein, auf welchem die empfangenen Daten in graphisch aufbereiteter Form dar­ gestellt werden, wie in Fig. 4 gezeigt. Beispielsweise kann als Graph dargestellt werden, wie sich die Flughöhe eines Flugzeugmodells in Abhängigkeit von der Zeit verändert bzw. verändert hat. In beiden Fällen können entweder alle verfügbaren Daten gleichzeitig, abwech­ selnd nacheinander oder auf Aufruf angezeigt werden.

Wenn eine Telemetrieanlage ohne äußerlich sichtbare Antenne im Gehäuse des Funkfernsteu­ ersenders FS betrieben werden soll, gibt es eine Reihe von technischen Problemen.

Da die gebräuchlichsten Sendefrequenzen für Funkfernsteuerungen (27, 35, 40 und 433 MHz, im Ausland z. T. auch bei 72 MHz s. o.) nahe an den Frequenzen liegen, die für Tele­ metrie verwendet werden (27, 40 und 433 MHz), kann der Telemetrieempfänger (TE) nicht ohne weiteres im Gehäuse der Funkfernsteuerung und ohne erhebliche hochfrequente Trennmittel erst recht nicht an der Antenne 10 des Fernsteuersenders (FS) eingesetzt werden.

Um den Betrieb der Telemetrieanlage im Gehäuse des Fernsteuersenders (FS) dennoch zu ermöglichen, gibt es verschiedene Lösungen.

Zum einen ist es möglich, für die Fernsteuerung und die Telemetrie weit voneinander entfern­ te Frequenzen zu verwenden, also z. B. 27 MHz für die Fernsteuerung und 433 MHz für die Telemetrie. Diese Lösung erfordert also erhebliche Frequenzunterschiede. Dennoch ist es möglich, daß die Eingangsstufe des Telemetrieempfängers (TE) beim Betrieb an der Antenne 10 des Fernsteuersenders (FS) übersteuert wird. In diesem Fall kann eine zusätzliche Antenne im Gehäuse des Fernsteuersenders (FS) verwendet werden.

Bei einem universellen, weil bei allen Frequenzen praktikablen Verfahren macht man sich die sogenannte Synchronisationslücke zunutze, während der der Sender der Funkfernsteuerung FS im PPM-Betrieb (pulse position modulation) und teilweise auch im PCM-Betrieb (pulse code modulation) keine Informationen ausstrahlt. In dieser Zeit schaltet ein Mikroprozessor µP bzw. Mikrocontroller des Telemetrieempfängers TE das Hochfrequenzteil HF des Senders der Funkfernsteuerung FS aus. Damit ist die Antenne 10 kurzzeitig, nämlich für die Dauer der Synchronisationslücke, frei zum Empfang hochfrequenter Signale, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Da sowohl die Telemetriedaten als auch die Fernsteuersignale mehrmals gesendet werden, sind sie redundant und eine besondere Synchronisation zwischen Teleme­ triesender TS und Telemetrieempfänger TE braucht nicht stattzufinden.

Dieses Verfahren bietet verschiedene Vorteile.

Erstens können für die Fernsteuerung und die Telemetrie beliebige und sogar gleiche Fre­ quenzen verwendet werden, zweitens kann dieselbe Antenne 10 für den Sender der Funk­ fernsteuerung FS und den Telemetrieempfänger TE verwendet werden und drittens sind kei­ nerlei hochfrequente Trennmittel nötig, da der Sender während der für den Telemetrieemp­ fänger TE reservierten Zeit gar nicht sendet. Während dieser Zeit kann also die Eingangsstufe des Telemetrieempfängers TE nicht übersteuert werden, was sich günstig auf das Kreuzmodu­ lationsverhalten des Telemetriempfängers TE auswirkt.

Dabei darf der Sender der Funkfernsteuerung FS selbstverständlich nicht ständig ausgeschal­ tet sein. Aus diesem Grunde wird der Sender der Funkfernsteuerung FS nur während eines Teils oder in der gesamten Zeit der Synchronisationspausen ausgeschaltet, also nicht dann, wenn er Steuerinformationen sendet.

Weiter darf auch der Fernsteuerungsempfang nicht beeinträchtigt werden. Zu diesem Zweck wird die Zeitkonstante für die Erzeugung des Rücksetzsignals im Empfänger der Funkfern­ steuerung FE wesentlich kürzer als die Länge des Synchronisationssignals des Senders der Funkfernsteuerung FS gewählt. Dies ist bei allen auf dem Markt erhältlichen Fernsteuerempfängern ohnehin der Fall. Eine andere Möglichkeit, die ebenfalls ohne Eingriffe in den Fern­ steuerempfänger auskommt ist es, die Steuerinformationen für die Rudermaschinen an Bord des zu steuernden Modells für die Dauer der Telemetrieaussendung auszusetzen, indem man die Signale für die Rudermaschinen für diese Zeit entsprechend beeinflußt, sie z. B. unter­ bricht.

Die beschriebenen Steuerungsaufgaben können alle von dem in der Telemetrieanlage verwen­ deten Mikroprozessor bzw. -controller übernommen oder mit geringem Schaltungsaufwand mit diskreten Bauelementen nachgerüstet werden.

Alternativ zu der vorbeschriebenen Ausführungsform, bei der die Antenne 10 sowohl von der Funkfernsteuerung als Sendeantenne als auch von der Telemetrievorrichtung als Empfangsan­ tenne genutzt wird, ist es möglich, für beide Einrichtungen getrennte Antennen vorzusehen.

Einige der bekannten externen Telemetrievorrichtungen arbeiten bei einer Frequenz von 433 MHz, so daß es aufgrund der großen Frequenzdifferenz zwischen Funkfernsteuerung und Telemetrievorrichtung nicht zu Wechselwirkungen kommt. Wegen der hohen Frequenz bzw. der geringen Wellenlänge der Telemetrievorrichtung benötigt diese nur eine sehr kleine An­ tenne, die ohne weiteres im Sendergehäuse untergebracht sein kann.

Die anhand von Ausführungsformen beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung löst die eingangs gestellte Aufgabe in einfacher und wirtschaftlicher Weise, da der ohnehin vorhande­ ne Mikroprozessor der Telemetrie die zusätzlichen Aufgaben mitübernehmen kann. Auf diese Weise stehen dem Modellbauer sämtliche von einer Telemetrieanlage gelieferte Daten aku­ stisch und/oder optisch leicht wahrnehmbar an seinem Steuergerät zu Verfügung.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Meßwertübertragung ("Telemetrie") bei funkferngesteuerten Modellen, mit in dem Modell angeordneten Meßfühlern zur Ermittlung verschiedener Meßwerte wie Ladezustand der Akkus oder Batterien, Höhe, Geschwindigkeit des Modells in allen drei Achsen, Höhenänderung ("Variometer") des Modells od. dgl., mit einem Funkteleme­ triesender an Bord des Modells zur Übermittlung der Meßwerte (Telemetriedaten) an ei­ nen entsprechenden Telemetrieempfänger beim Piloten des Modells, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Darstellung der Telemetriedaten im, am oder auf dem Senderge­ häuse der Funkfernsteuerung des Modells vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Telemetriedaten mit den Daten des Senders der Funkfernsteuerung des Modells wie Motorlaufzeit od. dgl. verknüpfbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Telemetrieempfänger (TE) im, am oder auf dem Sendergehäuse der Funkfern­ steuerung des Modells angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Telemetrieempfänger (TE) von einem Akku (A1) des Senders der Funkfernsteue­ rung (FS) gespeist wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Darstellung der Telemetriedaten graphisch oder optisch erfolgt und die Einrich­ tungen zur Darstellung der Telemetriedaten ein oder mehrere Displays (TD) sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Darstellung der Telemetriedaten akustische Signale erzeugen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkfernsteuerung (FS) und der Telemetrieempfänger (TE) eine einzige Antenne (10) aufweisen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Telemetrieempfänger (TE) eine eigene Antenne aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne des Telemetrieempfängers (TE) im, am oder auf dem Sendergehäuse der Funkfernsteuerung (FS) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Telemetrievorrichtung Einrichtungen zur Speicherung und/oder Weiterverarbei­ tung der Meßdaten aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Telemetrievorrichtung eine am Sendergehäuse der Funkfernsteuerung (FS) ange­ ordnete Schnittstelle zur Übermittlung der aktuellen und/oder gespeicherten Meßdaten an externe Geräte wie Computer, Drucker od. dgl. aufweist.