DE19818919C1 - Verfahren und Anordnung zum Betrieb des Hochfrequenzteils von Sendern zur Fernsteuerung von Modellen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren und eine Anordnung zum Betrieb des Hochfrequenzteils eines Senders zur Fernsteuerung von Modellen. Gemäß dem neuen Verfahren werden im Impulsteil des Senders den eigentlichen Steuersignalen Informationssignale zugesetzt, die dazu dienen, Betriebsparameter des Hf-Teils zu beeinflussen. Solche Betriebsparameter sind beispielsweise das Frequenzband, die Sendefrequenz, die Modulationsart und die Leistung des Hf-Teils. Das zusammengesetzte Signal wird über eine Schnittstelle in stets gleichem Format und gleicher Codierung vom Impulsteil an das Hf-Teil übergeben. Die Schnittstelle ist ferner bidirektional ausgebildet, so daß auch Informationen von Hf-Teil an das Impulsteil übergeben werden können. Das Hf-Teil besitzt eine Steuereinheit, welche das zusammengesetzte Signal wieder in Steuer- und Informationssignale zerlegt. Anschließend werden die Steuersignale der Modulationsstufe zugeführt, wogegen die Informationssignale verschiedenen Stufen des Hf-Teils zugeführt werden und deren Betriebsparameter verändern. Das Hf-Teil kann nach diesem Verfahren in hohem Maße autonom arbeiten.

Description

Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren und eine Anordnung zum Betrieb des Hochfrequenzteils eines Senders zur Fernsteuerung von Modellen.

Stand der Technik

Sender zur Fernsteuerung von Modellen bestehen üblicherweise aus den Funktionsgruppen Steuergeber, Impulsteil und Hochfrequenzteil. Steuergeber sind dabei z. B. Potentiometer in verschiedener Ausführung (z. B. Steuerknüppel-Aggregate), Schalter, Tasten usw. Dem Impulsteil kommt die Aufgabe zu, aus den Signalen der Steuergeber ein niederfrequentes, zyklisch wiederholtes Impulstelegramm zu erzeugen. Das Telegramm wird dem Hf-Teil zugeführt und moduliert die in diesem erzeugte Hochfrequenz in einer der bekannten Modulationsarten, beispielsweise Amplituden- oder Frequenzmodulation.

Die Steuerinformationen werden in dem Impulstelegramm in unterschiedlicher Weise dargestellt bzw. codiert. Bei einfachen und preiswerten Geräten werden sie z. B. durch die Länge oder durch den Abstand von aufeinander folgenden Impulsen dargestellt; in diesem Falle liegt eine analoge Zuordnung von Steuerwert zu Impulslänge vor (PWM, Impulsweitenmodulation) bzw. Impulsabstand (PPM, Impulsabstandsmodulation).

Bei hochwertigen Geräten werden die Steuerwerte häufig digital codiert (PCM, Impulscode­ modulation), wobei zum Erfüllen von anderen Bedingungen (z. B. Bandbreite des Hf-Kanals, Auflösung der Steuersignale usw.) aufwendige Codierungsverfahren erforderlich sind. Derartige Codierungsverfahren erlauben dann empfängerseitig zumindest die Erkennung von Übertragungsfehlern und zugeordnete Sicherheitsmaßnahmen.

Ein wesentliches Merkmal aller bekannten Geräte ist, daß das vom Impulsteil an das Hf-Modul übermittelte Signal bereits das Modulationssignal selbst darstellt. Dieses wird im Hf-Teil nur noch bandbreitenbegrenzt und dann unmittelbar zur Ansteuerung der Modulationsstufe (AM oder FM) verwendet.

Der Hf-Teil des Senders ist bei einfachen Geräten im Regelfall konstruktiv mit dem Impulsteil zu einer Baugruppe ("Einplatinen-Aufbau") zusammengefasst. Bei höherwertigen Sendegeräten wird der Hf- Teil jedoch meistens als konstruktiv getrennte, leicht wechselbare Einheit ("Hf-Modul") ausgebildet. Dies hat u. a. den Vorteil, daß der Sender durch Wechseln des Moduls auf den Betrieb in einem anderen Hf-Band umgestellt werden kann (z. B. für länderspezifische Ausführungen). Daneben sind auch z. B. Hf-Module für Amplituden- oder Frequenzmodulation des Hf-Signals möglich, um speziellen Anforderungen des Gesamtsystems zu genügen.

Ein dem oben beschriebenen Stand der Technik entsprechendes Gerät ist beispielsweise bekannt aus der Zeitschrift "FMT", Heft 10/97, Seite 92 ff. Eine entsprechende Anordnung sei nun nochmals anhand des Blockschaltbilds in Bild 1 erläutert.

Die zur Eingabe der Steuerkommandos dienenden Bedienelemente sind durch die Schalter 1a, 1b und die Potentiometer 2a, 2b, 2c symbolisiert. Ihre Signale werden dem Impulsteil 6 zugeführt und von diesem verarbeitet. Zusätzlich ist zur Eingabe von Parametern - z. B. zur Verknüpfung der Steuersignale - häufig eine zweite Gruppe von Bedienelementen 3a, 4a, 4b vorgesehen, deren Signale ebenfalls dem Impulsteil 6 zugeführt werden. Dieses führt über die unidirektionale Verbindung 13 das zyklisch mit der Periode T wiederholte Modulationssignal 15 dem Hf-Teil 7 zu. Im Bild ist dieses Modulationssignal 15 als PPM-Signal dargestellt, wobei die Steuerinformation durch die Impulsabstände t1, t2.... t5 dargestellt werden.

Das Hf-Teil 7 beinhaltet als erstes einen Hf-Oszillator 8. Ist dieser in Frequenzsynthesizer-Technik realisiert, so ist im Regelfall noch ein Auswahlelement 14 zur Auswahl des gewünschten Hf-Kanals und/oder des Frequenzbandes vorhanden. Der nachfolgenden Modulatorstufe 9 wird das Modulationssignal 13 bzw. 15 zugeführt. Entsprechend dem Frequenzband kann noch eine Frequenzaufbereitungs-Stufe 10 notwendig sein. In der nachfolgenden Endstufe wird das modulierte Hf-Signal auf die erforderliche Sendeleistung verstärkt und dann über die Antenne 12 zur Abstrahlung gebracht.

Kennzeichnend für die bekannten Ausgestaltungen ist, daß die Codierung des seriellen Datenstroms zum Hf-Teil ausschließlich vom Impulsteil des Senders bestimmt und nicht oder nur mit erheblichem Zusatzaufwand änderbar ist. Ferner ist bei dieser Ausgestaltung die Schnittstelle zwischen Impuls- und Hf-Teil unidirektional; Rückmeldungen (z. B. Statusinformationen) sind nicht möglich. Daneben können auch keinerlei Sonderinformationen zum Hf-Teil gesendet werden, bzw. dies ist nur unter Hinzunahme von zusätzlichen Steuerleitungen möglich. Ist beispielsweise das Hf-Teil zum einfachen Hf-Kanalwechsel in Synthesizer-Technik realisiert, so sind solche zusätzlichen Informationen und zugeordnete Steuerleitungen notwendig.

Als weiterer Nachteil ist zu werten, daß der Datenstrom (z. B. die Impulsabstände bei PPM) von dem üblicherweise im Impulsteil verwendeten Microcontroller in Echtzeit generiert werden muß, was für diesen eine erhebliche Belastung mit unerwünschten weiteren Folgen bedeutet. Dies ist u. a. unter dem Aspekt zu sehen, daß bei hochwertigen Fernsteuersendern der Microcontroller nicht nur die Signale der Steuergeber erfassen und umsetzen, sondern auch verknüpfen und die hierzu notwendigen Parameter zu jedem Zeitpunkt veränderbar einlesen muß.

Erfindungsgemäße Neuerung

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen. Erreicht wird das Ziel für das Verfahren durch die im Anspruch 1 angegebenen Merk­ male und für die Anordnung durch die im Anspruch 7 angegebenen Merkmale.

Das Verfahren nebst zugehöriger Ausgestaltung wird nachfolgend zusammen mit den erfindungsgemäßen Merkmalen beschrieben.

Zwischen Impuls- und Hf-Teil ist eine digitale Schnittstelle definiert, über welche der Datenstrom geleitet wird. Diese Schnittstelle kann im Einzelfall entweder seriell oder parallel ausgebildet sein, wobei die dem Fachmann geläufigen Vor- und Nachteile der beiden Arten gelten. Erfindungsgemäß generiert das Impulsteil diesen Datenstrom als Übergabesignal in stets gleichem Format und in gleicher Codierung, unabhängig davon, ob der Sender letztlich z. B. ein PPM- oder PCM-codiertes Signal sendet. Dieses Datenformat bzw. diese Codierung kann dementsprechend als "Übergabeformat" bezeichnet werden.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal ist, daß der Datenstrom (= Übergabesignal) nicht nur aus den eigentlichen Steuersignalen besteht, sondern zusätzliche Informationen enthält, beispielsweise über die für die Aussendung gewählte Codierung, den Hf-Kanal, usw. Dieses zusammengesetzte Signal bildet das Übergabesignal.

Als Übergabeformat für die Schnittstelle eignen sich hinlänglich bekannte Formate; vorzugsweise ist dazu eine einfache binäre Codierung vorgesehen. Ebenso ist es bei der Verwendung einer seriellen Schnittstelle in bekannter Weise möglich, eine synchrone oder asynchrone Datenübertragung vorzusehen.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Schnittstelle bidirektional ausgebildet ist, sodaß auch Informationen vom Hf- zum Impulsteil übertragen werden können. Diese Eigenschaft muß selbstverständlich nicht immer ausgenützt werden.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal ist ferner, daß das Hf-Teil bzw. Hf-Modul eine Steuereinheit (z. B. Microcontroller oder Sequencer) enthält. Diese empfängt den Datenstrom des Übergabesignals und zerlegt ihn in die reinen Steuersignale einerseits und die o. e. zusätzlichen Informationen andererseits. Nach Maßgabe der letzteren codiert sie die Steuersignale um in das zur Modulation der Hf gewählte Format. Beispielsweise wird aus dem Steuersignal-Anteil des Übergabesignals ein Impulsabstands-moduliertes, zyklisch wiederholtes Signal generiert, mit dem die Hf moduliert wird.

Nach Maßgabe von weiteren abgetrennten Zusatzinformationen kann ergänzend z. B. die Frequenzeinstellung eines Hf-Synthesizers erfolgen, oder das Hf-Teil kann auf Frequenz-, Phasen- oder Amplitudenmodulation eingestellt werden, usw. Ein anderer zu den Zusatzinformationen gehörender Parameter kann auch die Sendeleistung des Hf-Moduls sein, die in der Praxis erheblich vom Anwendungsfall abhängig ist. Kommt Hf-seitig ein mit in Zeitschlitzen veränderlichen Sendefrequenzen arbeitendes Verfahren zur Anwendung, so kann dies leicht berücksichtigt werden.

Diese Eigenschaft kann z. B. dazu dienen, die Übertragungssicherheit zum gesteuerten Modell zu erhöhen, oder es können mehrere Modelle gleichzeitig gesteuert werden.

Nach dem Gesagten ist selbstverständlich, daß ein so ausgeführtes Hf-Modul auch in hohem Maße autonom arbeiten kann. So kann z. B. wie weiter oben gesagt ein zyklisch wiederholtes Modulationssignal erzeugt werden, ohne daß vom Impulsteil des Senders her ein zyklisch wiederholtes Übergabesignal vorliegt. Vielmehr genügt es, nur dann ein Signal zum Hf-Modul zu senden, wenn eine Änderung in den Steuerwerten oder den Zusatzinformationen vorliegt. Allein schon aus dieser Eigenschaft ist zu erkennen, daß das Impulsteil des Senders erheblich entlastet wird.

In umgekehrter Richtung kann die Steuereinheit dem Impulsteil Informationen zurücksenden, z. B. über das momentan gewählte Frequenzband und den gewählten Hf-Kanal, über die Codierung, und sonstige Statussignale. Hierzu kann z. B. auch die momentane Sendeleistung gehören.

Letztlich ist als Vorteil gegenüber der bislang üblichen Ausführung zu werten, daß ein erfindungsgemäß ausgeführtes Hf-Teil eine Vielzahl konventionell aufgebauter Module ersetzen kann. Die hierdurch erzielten Rationalisierungseffekte können den Mehraufwand durch die Steuereinheit kompensieren.

Es sei noch besonders erwähnt, daß die oben beschriebene Anordnung zwar von einem separat aufgebauten Hf-Teil des Senders ausgeht und in diesem Fall besonders vorteilhaft ist, es aber aus z. B. konstruktiven Gründen notwendig sein kann, einen räumlich nicht getrennten Aufbau der Funktionsgruppen vorzusehen. Auch in diesem Fall führt die Einführung der Schnittstelle mit einheitlichem Übergabeformat und der nachgeschalteten Kontrolleinheit zu den geschilderten Vorteilen.

Die Ausführung eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Senders soll nun nochmals anhand des Blockschaltbilds (Bild 2) erläutert werden. Die Elemente 1a, 1b, 2a, 2b, 2c stellen auch hier die eigentlichen Bedienelemente zur Steuerung des Modells dar; ebenso dienen die Elemente 3a, 4a, 4b zur Einstellung von Parametern zur Verküpfung oder sonstiger Modifizierung der Steuerwerte.

Darüber hinaus ist noch eine weitere Gruppe von Eingabeelementen 5a, 5b, 5c vorhanden, die zur Eingabe der o. e. Zusatzinformationen dient oder zumindest diese beeinflußt. In einer erweiterten Ausführung kann statt eines Eingabeelements auch ein Signaleingang 5d vorhanden sein, über den diese Zusatzinformationen während des Betriebs veränderbar sind. Die Signalquelle hierzu kann sowohl eine spezielle Baugruppe im Sender als auch ein peripheres Gerät sein. Es ist selbstverständlich, daß die Eingänge 5a, 5b usw. wie auch die Eingänge 3a, 4a usw. nicht nur als einfache Schalter o. dgl., sondern auch in Form einer Bedienoberfläche, z. B. unter Verwendung eines Displays und einer Tastatur, ausgebildet werden können.

Das Impulsteil 6, dem diese Signale zur Verarbeitung zugeführt werden, beinhaltet eine digitale Schnittstelle 18, welche nach Maßgabe aller Bedien- bzw. Eingabeelemente am Ausgang 16 einen digitalen Datenstrom 21 abgibt. Dieses digitale und vorzugsweise binär codierte Übergabesignal 21 besteht aus den Steuerwerten k1, k2 bis k5 und den zusätzlichen Informationssignalen z1, z2, z3. Die Schnittstelle des Impulsteils kann in Gegenrichtung über die Datenleitung 17 auch Informationen von Hf-Modul 7 empfangen.

Das Hf-Modul 7 weist ebenfalls eine digitale Schnittstelle 19 auf, die dem Datenaustausch mit dem Impulsteil 6 dient. Dieser nachgeschaltet ist eine Steuereinheit 20 vorgesehen, welche das Übergabesignal 21 in seine Komponenten zerlegt, konvertiert bzw. aufbereitet und den entsprechenden anderen Baugruppen des Hf-Moduls zuleitet. Beispielsweise werden im Falle einer gewählten PPM die Steuerwerte k1, k2.... k5 abgetrennt und in ein zyklisch wiederholtes PPM-Signal 22 konvertiert, welches über eine Verbindung 23 der Modulatorstufe 9 zugeleitet wird. Andererseits werden z. B. die Informationssignale z1 abgetrennt, dem Oszillator 8 zugeführt und bewirken dort die Wahl eines bestimmten Hf-Übertragungskanals. Die abgetrennten Informationssignale z2 dienen beispielsweise dazu, die Ausgangsleistung der Senderendstufe 11 zu beeinflussen. Es versteht sich von selbst, daß die Funktionen der Schnittstelle 19 und der Steuereinheit 20 z. B. mittels eines Microcontrollers und nahezu ausschließlich durch Software bewirkt werden können.

Claims (13)

1. Verfahren zum Betrieb des Hochfrequenzteils eines Senders zur Fernsteuerung von Modellen mittels Modulation der Hochfrequenz durch ein von einem Impulsteil ankommendes und zur Sendung in einem vorgegebenen Sendeformat aufzube­ reitendes Steuersignal, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal vor der Übergabe an das Hochfre­ quenzteil in einem digitalen Übergabeformat codiert und ihm ein Informations­ signal für das Hochfrequenzteil in der gleichen Codierung zugefügt wird, mit dem der Wert zumindest eines auswählbaren Betriebsparameters des Hochfrequenz­ teils (7) eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochfrequenzteil digital codierte Statusinformationen an das Impulsteil sendet, wo diese decodiert und ausgewertet (z. B. an eine Anzeigeeinheit geleitet) werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Steuersignal hinzugefügte Informationssignal Anweisungen zur diskontinuierlichen, kontinuierli­ chen oder wiederholten (insbesondere zyklischen) Arbeitsweise des Hochfre­ quenzteils mit mindestens einem ausgewählten Betriebsparameter beinhaltet, in der Weise, daß eine neue Anweisung nur dann hinzugefügt wird, wenn eine Ände­ rung eines Betriebsparameters veranlaßt werden soll.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bidirektionale Datenübermittlung zwischen Hochfrequenzteil und Impulsteil über eine gemeinsa­ me serielle oder parallele Schnittstelle in gleicher Codierung im Übergabeformat erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Steuersignal und In­ formationssignal im Hochfrequenzteil (7) von einer Steuereinheit (20) getrennt werden, aus dem Steuersignal ein Modulationssignal erzeugt und der Modulator­ stufe (9) zugeleitet wird, und das Informationssignal aufbereitet und den anderen Stufen des Hf-Teils zugeleitet wird, wo eine individuelle Beeinflussung des bzw. der Betriebsparameter erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Informationen des Hf- Teils in der Steuereinheit (20) bereitgehalten werden, die kontinuierlich, zyklisch oder auf Anforderung durch ein Informationssignal vom Impulsteil ausgewählt und an dieses weitergeleitet werden.

7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Impul­ steil zur Erzeugung eines im Übergabeformat codierten Übergabesignals aus Steuersignal und Informationssignal, mit einem Hochfrequenzteil mit mindestens einer Oszillatorstufe, einer Modulatorstufe und einer Endstufe, gekennzeichnet durch einen als erste digitale Schnittstelle (18) ausgebildeten Datenausgang des Impulsteils und einen als zweite digitale Schnittstelle (19) ausgebildeten Datenein­ gang des Hochfrequenzteils zur Übertragung des Übergabesignals, sowie durch eine der zweiten Schnittstelle (19) nachgeschaltete Steuereinheit (20) zur Auf­ spaltung des Übergabesignals in Steuersignale und Informationssignale.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (20) über Steuerleitungen mit der Modulatorstufe (9), und/oder Oszillatorstufe (8) und/oder der Endstufe (11) verbunden ist und deren Arbeitsweise nach der Aus­ wertung des erhaltenen Informationssignals festlegt.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Steuer­ einheit (20) aus dem Übergabesignal gewonnene Steuersignal für die Modulator­ stufe (9) (Modulationssignal 22) insbesondere ein PPM- oder PCM-Signal ist.

10. Anordnung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulator­ stufe (9) von der Steuereinheit zwischen mehreren Modulationsarten (insbesonde­ re AM, FM, PM) entsprechend dem Informationssignalanteil im Übergabesignal umschaltbar ist.

11. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorstufe (8) als Frequenzsynthesizer ausgebildet ist, dessen Frequenzband und/oder -kanal von der Steuereinheit (20) entsprechend dem Informationssignalanteil im Überga­ besignal bestimmt wird.

12. Anordnung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Endstufe variabel einstellbar ist, und die Leistung von der Steuereinheit (20) ent­ sprechend dem Informationssignalanteil im Übergabesignal bestimmt wird.

13. Anordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß alle Bauteile in einem gemeinsamen Gehäuse (Modul) untergebracht sind, das im Sender fest eingebaut oder wechselbar in diesen eingesetzt wird.