DE4312676C2 - Schaltungsanordnung zur telemetrischen Übertragung von physikalischen Zustandsdaten von einem Objekt der Modellbautechnik - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs. Bekanntlich werden die Bewegun­ gen von Flugmodellen mittels Fernsteuersender und -empfän­ ger gesteuert, die in den verschiedensten Ausführungsfor­ men in ein- oder mehrkanaliger Form bekannt wurden. Bei diesen Fernsteueranlagen muß der Bedienende die Daten für die Ausführung seiner Steuerbefehle, wie z. B. die Lage des Flugzeuges und dessen ungefähre Flughöhe, durch Sichtkon­ takt feststellen und danach mit dem Steuerhebel seines Sendegerätes die Steuerung der entsprechenden Bewegungen einleiten.

Zum Stand der Technik im Hinblick auf die Datenerfassung und -übertragung in bzw. von sich bewegenden Objekten im Allgemeinen und für Objekte der Modellbautechnik im Beson­ deren wird zum einen auf die Patentschrift DE 40 36 241 verwiesen: Hier wird ein Verfahren beschrieben, bei dem es ebenfalls um die Erfassung physikalischer Zustandsdaten in Zusammenhang mit einem Objekt der Modellbautechnik geht, jedoch lediglich deren Abspeicherung an Bord des Objekts zu einer später, d. h. nach Betriebsende stattfindenden Auswertung durch zusätzliche Gerätschaften (z. B. PC o. ä.) betrifft. Eine Funkübertragung zu einer Empfangsstation und somit eine direkte Auswertung der erfaßten Daten wäh­ rend des Betriebs durch den Betreiber des Modellbauobjek­ tes ist nicht Gegenstand dieser Schrift. Als zweites wird auf die Patentschrift DE 41 31 341 verwiesen: In dieser Schrift wird eine Einrichtung zur radiofrequent-drahtlosen Übertragung von Meßdaten aus einem Fahrzeug beschrieben, bei der es insbesondere auf eine möglichst sichere und verlustfreie, Übertragung einer Vielzahl von Daten in einem möglichst schmalen Frequenzband geht. Hierzu wird ein be­ stimmtes Verfahren eingesetzt, bei dem zu fest vorgegebe­ nen Zeitpunkten die sequentielle Datenübertragung einzel­ ner Meßdaten auf explizit dafür vorgesehenen schmal­ bandigen Datenkanälen erfolgt. Um diese Art der sequen­ tiellen Datenübertragung sicher zu gewährleisten, werden die dort beschriebenen Sende- und Empfangseinrichtungen und damit die zwischen diesen Komponenten stattfindenden Datenübertragungen durch ein spezielles, von einer zusätz­ lichen (zweiten) Sendestation ausgehendes Signal perio­ disch synchronisiert. Hieraus ergibt sich nicht nur ein hoher Aufwand an benötigter Hardware sondern auch ein re­ lativ hoher Platzbedarf, so daß es nachvollziehbar wird, daß die in dieser Patentschrift dargestellte Lösung sich aus Platz- und Gewichtsgründen sowie aus Kostengründen in keiner Weise für den Einsatz in Objekten der Modellbau­ technik eignet. Vielmehr wird das dort beschriebene Ver­ fahren im bekanntermaßen kostenintensiven Automobilrenn­ sport eingesetzt.

Die Aufgabe, eine telemetrische Übertragung physikalischer Zustandsdaten von einem Objekt der Modellbautechnik mit­ tels einer HF-Sendeeinrichtung auf eine Empfängerstation zu schaffen, ist in den o.g. Patentschriften nicht be­ schrieben und läßt sich auch ohne weiteres nicht ableiten. Diese Aufgabe wird in idealer Weise von der im Anspruch beschriebenen Einrichtung gelöst. Mit der im Anspruch genannten Schaltungsanordnung zur telemetrischen Über­ tragung von physikalischen Zustandsdaten wird der wesent­ liche Vorteil erreicht, daß in einfacher Weise eine Viel­ zahl von Daten von entsprechenden, im Objekt, z. B. dem Mo­ dellflugzeug, befindlichen Sensoren zur Bodenstation über­ tragen werden kann, wo die Daten in einem LC-Display direkt angezeigt oder in einem Kopfhörer in Form von Ton­ impulsen wahrgenommen werden können Ferner können die Daten auch einem besonderen PC, z. B. einem Laptop, zuge­ führt und mit einem speziell dafür vorgesehenen 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 dem 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-Dis­ play 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-Schnitt­ stelle 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 zur telemetrischen Übertragung von physikalischen Zustandsdaten von einem Objekt der Modell­ bautechnik, z. B. der Motordrehzahl, der Akkuspannung, der Flughöhe, der Temperatur eines Modellflugzeuges, mittels einer im Objekt angeordneten HF-Sendeeinrichtung auf eine Empfängerstation zur optischen und/oder akustischen Aus­ wertung der Daten, bei welcher die im Objekt vorgesehene Sendestation entsprechend der zu übertragenden Daten eine Anzahl von analogen Sensoren enthält, die über eine multi­ plex arbeitende Abfrageeinrichtung mit einem A/D-Wandler verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus­ gang des A/D-Wandlers mit einem Micro-Controller (1) mit einem RAM verbunden ist, in dem die von den Sensoren abge­ gebenen Spannungswerte als Telegramm gespeichert werden, wobei ein Datenausgang des Micro-Controllers (1) mit einem FFSK-Modem (2) verbunden ist, dessen Ausgang mit der Steu­ ereinrichtung eines vorzugsweise 433 MHz-HF-Senders (3) verbunden ist, der jeweils ein Telegramm der gemessenen Spannungswerte; welches eine z. B. mittels eines Dip-Schal­ ters festgelegte Geräteadresse aufweist, an die Empfangs­ station sendet, die aus einem vorzugsweise 433 MHz-HF-Emp­ fänger (4) besteht, dessen Ausgang mit einem FFSK-Modem (5) verbunden ist, das mit einem Dateneingang eines Micro-Con­ trollers (6) mit einem RAM und einem EPROM für die Ab­ speicherung von Geräteadresse, Umrechnungsfaktoren, stati­ stische Daten, Belegung der Sendersensoreingänge verbunden ist, wobei der Micro-Controller (6) einen NF-Ausgang (7) mit Verstärker für einen Kopfhörer (8), einen Ausgang (9) für ein LC-Display (10) und eine Schnittstelle (11) zum Anschluß eines Computers (12) aufweist.