DE2731571C3

DE2731571C3 - Schaltungsanordnung zur Steuerung von Modellfahrzeugen mittels PDM-Signal-Ketten

Info

Publication number: DE2731571C3
Application number: DE2731571A
Authority: DE
Inventors: Heinz Ing.(Grad.) 8500 Nuernberg Meyer
Original assignee: Grundig EMV Elektromechanische Versuchsanstalt Max Grundig GmbH
Current assignee: Grundig EMV Elektromechanische Versuchsanstalt Max Grundig GmbH
Priority date: 1977-07-13
Filing date: 1977-07-13
Publication date: 1980-12-04
Also published as: CH633724A5; DE2731571B2; US4206411A; JPS5419836A; DE2731571A1; IT1097022B; FR2397763B3; FR2397763A1; IT7825595A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Steuerung von Modellfahrzeugen mittels PDM-Signalketten gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Jährlich ereignen sich allein in Deutschland mehrere tödliche Unfälle, die auf den Ausfall der Steuerung von Motorflugmodellen zurückzuführen sind. Die Schwere dieser Unfälle ist insbesondere darauf zurückzuführen, daß die Personen vom Motorflugmodell mit drehender Luftschraube getroffen werden. Einmal ist die kinetische Energie der bis zum Aufprall angetriebenen Flugmodel-Ie besonders groß, zum anderen entsteht zusätzlicher Schaden durch die sich drehende Luftschraube.

Wie nachträgliche Untersuchungen der Fernsteueranlagen der verunglückten Flugmodelle erwiesen haben, waren mindestens 80% der Fernsteueranlagen voll funktionstüchtig. Es besteht Grund zu der Annahme, daß die Ausfälle der Funkfernsteuerung auf Funkstörungen zurückzuführen sind.

Aus der Zeitschrift BBC-Nachrichten, Mai 1964, Seiten 280—287 ist eine sogenannte Tonfrequenz-Multiplex-Fernsteuerung (TMF-Steuerung) für Gruben-Lokomotiven unter Tage bekannt, bei der die Signale für die eingeschaltete Fahrtrichtung, für die jeweilige Fahroder Bremsstufe und für den Schaltzustand der Schienenbremse überwacht werden. Bei Unterbrechung des Trägers wird die geführte Lokomotive mit geringer Zeitverzögerung automatisch in die Nullstellung geschaltet. Ein Ausfall des Trägers bedeutet somit »Halt«. Für Flugmodelle bringt eine solche Sicherheitsschaltung jedoch nicht den gewünschten Erfolg. Die eingangs erwähnten Unfälle wären nach wie vor nicht auszuschließen, da das Flugmodell bei Ausfall der Funksteuersignale bzw. bei Störungen auf dem Übermittlungsweg unkonlroüiert weilerfliegen würde.
Aus »Nachrichtentechnische Fachberichte«, Band 25 (1962), Seiten 101-108 (Bild 2, unterste Figur sowie Seite 102, rechte Spalte, Abs. 2 und Seite 106, rechte Spalte, Abs. 2 mit Bild 6) ist es grundsätzlich bereits bekannt, im Empfanger eine Störerkennung vorzusehen. Dort wird zu diesem Zweck u. a. vorgeschlagen, mittels eines Zeittoleranzdetektors die Zeitdauer der Nachrichtenschritte zu überwachen. Bei Überschreiten der vorgegebenen Zeittoleranzen wird mittels eines vom Empfänger ausgesandten Quittungssignals q die Wiederholung der Sendung angefordert. Eine solche Störerkennung würde zusätzlich zum Empfänger einen Sender im Flugmodell erforderlich machen, was nicht nur zusätzliche Kosten verursachen würde, sondern darüber hinaus auch das Gewicht des Flugmodells erhöhen würde.

Aus »SEL-Nachrichten«, 1961. Heft 3, Seiten 145—153 sind schließlich verschiedene Möglichkeiten einer Störimpulssperre bekannt, die aber vorliegend ebenfalls nicht zu einem brauchbaren Ergebnis führen. Erkennung und gegebenenfalls Ausschaltung von Störimpulsen reichen nicht aus, um das Flugmodell sicher zum Boden zurückzuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, durch die die Modellfahrzeuge bei Unterbrechungen der Funkverbindung automatisch in einen vorbestimmten Zustand gesteuert werden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren beispielsweise erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Diagramm einer aus sieben Nutzsi<;naiimpulsen und einem Synchronsignalimpuls bestehenden Signalkette sowie darunter im gleichen Zeitmaßstab die

aus der Signalkette extrahierten einzelnen Nutzsignale,

Fi g. 2 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Überprüfung des Vorhandenseins und der Dauer eines Einzelsignals und

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Überwachung mehrerer oder aller Einzelsignale einer Signalkette.

Wie in der F i g. 1 dargestellt ist, kann die zur Funkfernsteuerung verwendete Signalkette beispielsweise aus sieben Einzelsignalen 1 bis 7 und einem Synchronsignal 5 bestehen. Die einzelnen Nutzsignale 1 bis 7 und das Synchronsignal 5 reihen sich dabei so aneinander, daß zwischen ihnen lediglich kleine Impulslücken gleicher Länge entstehen. Die in Fig. 1 dargestellte Extraktion der einzelnen Nutzsignale 1 bis 7 aus der Signalkette ist an sich bekannt und soll hier nicht mehr erläutert werden.

Die einzelnen Nutzsignale haben eine bestimmte vorgegebene Impulsdauer. Sie liegt im allgemeinen zwischen 0,8 und 2,3 ms. Die Periodendauer der aus Nutzsignalen 1 bis 7 und einem Synchronsignal S aufgebauten Signalkette beträgt üblicherweise etwa 20 ms.

Bei einem beispielsweise übertragungsbedingten Ausfall des Nutzsignals 5 kommt es naturgemäß auch zu einer Fehlsteuerung der zugehörigen Funktion (Funktion 5). Eine Übertragungsstörung kann daher die Ursache für eine Fehlsteuerung und damit für einen schwerwiegenden Unfall werden.

Um solche Unfälle mit hoher Wahrscheinlichkeit auszuschalten, werden erfindungsgemäß das Vorbindensein und die Dauer der einzelnen Nulzsignale ί bis 7 mittels einer Sicherheitsschaltung überprüft. Eine solche Sicherheilsschaltung ist beispielsweise in der 1 ι g. 2 als Blockschaltbild dargestellt. Ein über einen Eingang 8 der -S5 Sicherheitsschaltung zugeführtes Nutzsignal (beispielsweise das zuvor aus der Signalkette extrahierte Nutzsignal 5) wird einer Torschaltung 9 sowie zwei wiedertriggerbaren Monoflops 10 und 11 mit der minimalen bzw. der maximalen Dauer eines unver- «o fälschten Einzelsignals entsprechenden Haltezeiten zugeführt. Diese Monoflops 10 und 11 steuern die Torschaltung 9. Am Ausgang 12 der Torschaltung steht nur dann ein Ausgangssignal an, wenn der Sicherheitsschaltung über den Eingang 8 ein Nutzsignal von vorgegebener Impulsdauer zugeführt wird. Mit dem am Ausgang 12 der Torschaltung 9 anstehenden Signal wird ein ais Ansprechverzögerung dienendes wiedertriggerbares drittes Monoflop 13 angesteuert, das wiederum ein als Abfallverzögerung arbeitendes viertes Monoflop

14 ansteuert. Dieses vierte Monoflop 14 betätigt, wenn es angesteuert wird, einen elektronischen Umschalter

15 sowie einen Signalgenerator 16. Wird auf diese Weise der elektronische Umschalter 15 betätigt, so ge'angl das am Eingang 8 der Sicherheitsschaltung anstehende Nutzsignal (beispielsweise das Nutzsignal 5) nicht mehr wie im Normalfall über den elektronischen Umschalter 15 zum Ausgang 17 der Sicherheitsschaltung. Stattdessen stehen am Ausgang 17 der Sicherheitsschaltung die vom Signalgenerator 16 erzeugten vorgegebenen *>° Notfall-Signale zur Verfugi'·"

In vielen Fällen ist es erforderlich, bei Ausfall eines bestimmten Nutzsignals auch ein zweites Nutzsignal durch ein Notfall-Signal zu ersetzen. So erscheint es beispielsweise notwendig, bei Ausfall des Höhenruders w gleichzeitig auch die Motordrehzahl zu verringern. Dies geschieht in einfacher Weise dadurch, daß das einer weiteren Funktion (Motordrehzahl) zugeordnete weitere Nutzsignal einem zusätzlichen Eingang 18 der Sicherheitsschaltung zugeführt wird, von wo es über einen zweiten elektronischen Umschalter 19 im Normalfall an einen zweiten Ausgang der Sicherheiissehaltung 20 gelangt. Bei Ausfall des ersten (überwachten) Nutzsignals werden dann bei Ansteuerung des vierten Monoflops 14 gleichzeitig auch der elektronische Umschalter 19 sowie ein zugehöriger Signalgenerator 21 betätigt. Dadurch wird erreicht, daß bei Störung des überwachten Nutzsignals nicht nur dieses, sondern gleichzeitig auch das die Motordrehzahl steuernde Nutzsignal durch ein Notfall-Signal ersetzt wird. Selbstverständlich könnte auch eine zusätzliche Funktion ausgelöst werden (Abbremsung, Betätigen eines Fallschirms etc.).

Er, ist beispielsweise auch mögl'ch, die gesamte Signalkette zu überwachen und bei Ausfall eines einzelnen Nutzsignals der Signalkette sämtliche Nutzsignale durch bestimmte vorgegebene Notfall-Signale zu ersetzen. Eine hierfür geeignete Schaltung ergibt sich als Blockschaltbild aus der Fig. 3. Die am Eingang 22 der Sicherheitsschaltung anstehenden einzelnen Nutzsignale der Signalkette, die im Normalfall über einen elektronischen Umschalter 23 an den Ausgang 24 der Sicherheitsschaltung gelangen, werden vom Eingang 22 der Sicherheitsschaltung aus gleichzeitig einer Torschaltung 25, einem Synchronteil 26 und einer Taststufe 27 zugeführt. Mittels der Synchronstufe 26 wird die Taststufe 27 derart betätigt, daß die hier weiter nicht interessierenden Synchronimpulse 5 der Signalkette ausgetastet werden. Gleichzeitig setzt die Synchronstufe 26 ein erstes und ein zweites Monoflop 10 bzw. 11 bei jeder innerhalb der Signalkette auftretenden Impuislükke. Das erste Monoflop 10 und das zweite Monoflop 11, die jine der minimalen bzw. der maximalen Impulsdauer entsprechende Haltezeit aufweisen, steuern die Torschaltung 25 derart an, daß an deren Ausgang 28 nur dann ein Ausgangssignal ansteht, wenn die einzelnen Nutzsignale 1 bis 7 der Signalkette vorhanden sind und ihre Impulsdauer innerhalb vorgegebener Grenzen liegt. Gegebenenfalls kann auch der Synchronimpuls in Verbindung mit mindestens einem einzelnen Nutzsignalimpuls hierfür als Kriterium verwendet werden. Das Signal am Ausgang 28 der Torschaltung 25 steuert ein als Verzögerungsschaltung arbeitendes wiedertriggerbares drittes Monoflop 29 mit einer die Periodendauer der Signalkette nur geringfügig überschreitenden Haltezeit an. Am Ausgang 30 des dritten Monoflops 29 liegt nur dann ein Ausgangssigna! an, wenn die Signalkette Empfangslücken von weniger als einer Periode aufweist. Mit dem Signal am Ausgang 30 des dritten Monoflops 29 wird ein Auf-Ab-lntegrator 31 angesteuert, dessen Ausgangssignal dann unter einen bestimmten Wert absinkt, wenn sein Eingangssignal längere Zeit ausbleibt. Sobald ein in einem Komparator 32 gespeicherter Vergleichswert vom Ausgangssignal des Auf-Ab-Integrators 31 unterschritten wird, betätigt der Komparator 32 den elektronischen Umschalter 23 und einen Signalgenerator 33, wodurch die am Eingang 22 der Sicherheitsschaltung anstehenden Signale nicht mehr dem Ausgang 24 der .Sicherheitsschaltung zugeführt werden, sondern statt dessen vom Signalgenerator 33 kommende Notfall-Signale an den Ausgang 24 der Sicherheitsschaltung geführt werden. Der Signalgenerator 33 muß bei diesem Ausführungsbeispiel selbstverständlich die Gesamtheit der einzelnen Nutzsignale durch eine entsprechende Anzahl Notfall-Signale ersetzen.

Aufgrund der Verwendung eines Mikroprozessors können die bei bestimmten Situationen verwendeten einzelnen Nulzsignale in einfachster Weise als Notfall-Signale abgespeichert und zu gegebener Zeit als solche verwendet werden.

Sowohl mittels der Schaltung entsprechend F i g. 2 als auch mittels der Schaltung entsprechend Fig. 3 ist es möglich, im Störungsfalle zusätzliche Funktionen, beispielsweise Abbremsung eines Land- oder Wasserfahrzeuges, Drosselung des Antriebs oder Betätigen eines Fallschirms, auszulösen.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die bei den Ausführungsbeispielen beschriebenen Verzögerungsschaltungen lediglich bei Auftreten von Signalausfällen wirksam werden zu lassen. Selbstverständlich könnte jedoch auch eine entsprechende Verzögerungsschaltung vorgesehen werden, die eine Rückschaltung der Sicherheitsschaltung auf Normalfunktion bei Wiedererreichen der Normalbedingungen für eine bestimmte Zeit verzögert.

Soll für den Störungsfall das Einhalten einer bestimmten Drehzahl des Motors bzw. der Luftschraube unbedingt sichergestellt werden, so kann an geeigneter

ίο Stelle des Fahrzeugmodells ein optischer Sensor angebracht werden, der die Drehfrequenz des Motors bzw. der Luftschraube erfaßt und an einen Drehzahlmesser weiterleitet, der dann in an sich bekannter Weise die Drehzahl der Antriebsmaschine nachregelt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung von Modellfahrzeugen mittels PDM-Signalketten, wobei das Vorhandensein und die Dauer wenigstens eines der übermittelten PDM-Einzelsignale überprüft und bei ihrem Ausbleiben bzw. bei Überschreiten bestimmter Toleranzgrenzen die überwachten PDM-Einzelsignale durch voreinstellbare Signale ersetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Torschaltung (9,25) vorhanden ist, der das bzw. die zu überwachenden PDM-Signale (1—7) zugeführt werden und die durch zwei, eine untere und eine obere zeitliche Grenze der zu überwachenden Signale markierende Monoflops (10, 11) ansteuerbar ist, wobei die Torschaltung (9,25) die zu überwachenden Signale (1—7) nur dann hindurchläßt, wenn deren Impulsdauer innerhalb der vorgegebenen zeitlichen Grenzen liegt und wobei anderenfalls mittels eines durch eine Störauslösungsschaltung betätigten elektronischen Umschalters (15,19,23) aus einem als Signalgenerator (16,21,33) fungierenden Mikroprozessor stammende vorgegebene Signalwerte weitergeleitet werden.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Slörauslösungsschaltung ein Verzögerungsglied (13,29) vorgeschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsglied (13, 29) nur bei auftretenden Abweichungen von den Normalbedingungen, nicht jedoch beim Wiederreichen der Normalbedingungen wirksam wird.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gexennzeichnel, daß bei Überschreiten vorgegebener Slörzeiten eine zusätzliche Funktion (Betätigen einer Bremse, eines Fallschirms o. ä.) auslösbar ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswertestufe der Störauslösungssrhaltung aus einem wiedertriggerbaren dritten Monoflop (13) besteht, an dessen Ausgang ein viertes Monoflop (14) geschaltet ist, das den bzw. die elektronischen Umschalter (15, 19) sowie den bzw. die Signalgeneratoren (16,21) betätigt.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertestufe der Störauslösungsschaltung aus einem dritten Monoflop (29) besteht, dessen Haltezeit der Periodendauer der zu überwachenden Signalkelte entspricht und dessen Ausgang (30) mit einem Auf-Ab-Integrator (31) verbunden ist, dessen Ausgang wiederum mit einem nachgeschalteten Komparator (32) verbunden ist, der beim Über- bzw. Unterschreiten bestimmter Werte den elektronischen Umschalter (23) und einen Signalgenerator (33) betätigt, der eine aus Soll-Signalen bestehende Signalkette erzeugt.