Fernsteuerung

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Eine Fernsteuerung ermöglicht, ein Modell oder Apparat fern zu steuern. Unterschieden wird zwischen Hand- und Pultsendern, Anlagen mit und ohne Computerunterstützung sowie der verwendeten Modulation.

Bauformen

Pultsender

Pultsender werden in einem 'Tragepult' mit einem Umhängeriemen um den Hals getragen. Die Hände liegen dabei auf Handauflagen auf dem Sender oder auf in das Tragepult eingearbeiteten Handauflagen. Die Steuerung erfolgt durch Daumen und Zeigefinger, die den Steuerknüppel umfassen. Durch diese Trageart sind auch größere und schwerere Sender verwendbar, die, wenn man sie in den Händen halten würde, innerhalb kürzester Zeit zur Ermüdung der Armmuskulatur führen würden.

Handsender

Im Gegensatz zu Pultsendern werden Handsender mit den Sender halb umfassenden Händen gehalten. Dabei werden die Steuerknüppel normalerweise mit den Daumen oder seltener mit Daumen und Zeigefinger (Fingerakrobatik mit Verrenkungsgefahr bei großen Fernsteuersendern vorprogrammiert) bedient. Handsender sollten sich durch ein geringes Gewicht auszeichnen, also vor dem Kauf in die Hand nehmen und ausprobieren! Viele verwenden auch beim Handsender einen Trageriemen, um das Gewicht auf die Schultern zu verlagern und somit den Sender leichter halten zu können.

Dieser Sendertyp ist im amerikanischen Raum sehr stark verbreitet, Pultsender werden dort kaum verwendet.

Ob nun Hand- oder Pultsender zu verwenden sind, daran scheiden sich die Geister, jeder sollte für sich entscheiden, wie er seinen Hubschrauber am besten steuern kann.

Computeranlagen

Computeranlagen sind relativ einfach am LC-Display zu erkennen. Sie enthalten einen oder mehrere Mikroprozessoren, die die gesamte Steuerung übernehmen. Zu den Aufgaben des Prozessors gehört unter anderem die Auswertung der Steuerknüppelstellungen, das Berechnen der Mixfunktionen, das Aktualisieren des Displays sowie die Erzeugung des PPM- oder PCM-Signals, welches dann vom Hochfrequenzteil des Senders abgestrahlt wird.

Für pitchgesteuerte Hubschrauber, deren Taumelscheibe nicht durch mechanische Mischung sondern durch elektronische Mischung der Servos (sogenanntes eCCPM) angesteuert wird, wird dagegen zwingend eine Computer-Anlage benötigt.

Vorteile

  • Einstellungen können für mehrere Modelle einzeln abgespeichert werden
  • Diverse Mixer können programmiert werden (z.B. Gas-Pitch Kurve)
  • Zusatzfunktionen wie z.B. Flugzeittimer

Nachteile

  • Eine teilweise aufwändige Programmierung (modellabhängig)
  • Reaktionsverzögerung (Latenz) von einigen Millisekunden (senderabhängig)

Anlagen ohne Computer

Analoge Fernsteuersender (ohne eingebauten Mikroprozessor) sind im Funktionsumfang im Vergleich zu Computeranlagen sehr beschränkt. Bei einigen Modellen lassen sich Mixer, Schaltmodule, Module für Dual Rate oder Expo und ggf. weitere Module nachrüsten. Die Servorichtung lässt sich im Sender durch Umdrehen des Steckers oder durch DIP-Schalter ändern.

Im Modellhubschrauberbereich eignen sie sich für kaum mehr als einfache drehzahlgesteuerte Hubschrauber. Ein einfacher Modellwechsel ist eigentlich kaum möglich, da weder Servorichtungen noch Trimmwerte gespeichert werden können und somit jedesmal neu angepasst werden müssen. Da Computeranlagen aufgrund der weiten Verbreitung auch für Anfänger erschwinglich sind, sollten diese einer Analoganlage vorgezogen werden.


Modulation

Mit der Modulation ist die 'Aufprägung' einer Information auf ein hochfrequentes Trägersignal gemeint. Im Modellbau kommen hauptsächlich zwei Modulationsarten zum Einsatz: Die Amplituden- und die Frequenzmodulation.

AM

Amplitudenmodulation (AM) ist ein Modulationsverfahren, bei dem die Amplitude ("Lautstärke") des Trägersignals durch das zu übertragende Signal beeinflusst wird.

Die Amplitudenmodulation ist eine sehr einfache Modulationsart und schaltungstechnisch sowohl bei der Modulation als auch bei der Demodulation sehr einfach zu beherrschen. Durch ihre Einfachheit ist die Amplitudenmodulation aber auch sehr störanfällig: Änderungen der Empfangsstärke ("Lautstärke") führen schon zu einem scheinbaren Nutzsignal, da die Informationen in der "Lautstärke" des Signals gespeichert sind. Sie kommt deswegen nur in sehr preiswerten, ferngesteuerten Modellspielzeugen zum Einsatz.

FM

Frequenzmodulation (FM) ist ein Modulationsverfahren, bei dem die Trägerfrequenz durch das zu übertragende Signal beeinflusst wird. Die Frequenzmodulation ist eine Winkelmodulation und verwandt mit der Phasenmodulation. Sie ist unanfällig gegenüber Störungen der Amplitude des modulierten Signals, da die Höhe der Amplitude keine Signalinformationen enthält.

Frequenzen

Im Modellbau sind Frequenzbänder von 27, 35, 40, 72 (USA) MHz sowie 2,4 GHz am weitesten verbreitet, wobei das jeweilige Frequenzband vom Sender vorgegeben ist (bei Sendern ohne austauschbares HF-Modul) und der Kanal bzw. die Frequenz über einen Quarz oder ein Synthesizer-Modul festgelegt wird.

"Kanal" bedeutet hier eine bestimmte Frequenz im jeweiligen Frequenzband, z.B. hat Kanal 65 eine Frequenz von 35,050 MHz. Die Aussage "Ich fliege Kanal 65 im 35 MHz-Band" ist eigentlich doppelt gemoppelt, so wie die "Wüste Sahara" oder "LCD Display", da die Kanalnummer über alle Modellbaufrequenzen einzigartig ist (Kanal 65 gibt es nur im 35 MHz-Band und in keinem anderen Band, siehe Frequenztabelle). Der Abstand zwischen den einzelnen Kanälen beträgt 0,01 MHz (10 kHz).


2,4 GHz

Hauptartikel: 2,4 GHz-Systeme

Aufgrund der zahlreichen, bauartbedingten Sicherheitsvorteile haben sich Anlagen mit 2,4 GHz in den vergangenen Jahren zum Standard entwickelt. Der Kanal wird hier beim Einschalten selbstständig gewählt und je nach Anlagentyp bei Störungen im laufenden Flugbetrieb auch gewechselt. Es ist daher keine manuelle Frequenzwahl mehr nötig. Ausfälle der Sende- und Empfangsanlage durch Kanaldoppelbelegungen sind damit kaum mehr möglich! Der Frequenzbereich bewegt sich zwischen 2,4000 und 2,4835 GHz. Die Sendeleistung ist abhängig vom Einsatzgebiet (z.B. EU oder International) und kann in der Regel am Sender eingestellt werden.

Da sich die Hersteller sich nicht auf ein einheitliches System einigen konnten, sind verschiedene Systeme verfügbar, z.B. Robbe/Futaba FASST, XPS (in Deutschland von Graupner unter dem Label iFS vertrieben), Spektrum, Jeti und ACT mit S3D 2,4. Von einem User wurden spektrale Betrachtungen durchgeführt, welche das Verhalten der einzelnen Anlagen verdeutlichen.

Für den Einsatz von alten 35-MHz-Sendern mit 2,4-GHz-Empfängern können entsprechende Adapter verwendet werden, die teilweise selbst gebaut werden können.

Datenübertragung 2,4 GHz

Man unterscheidet im 2,4 GHz-Bereich in 3 Datenübertragungsformen, DSSS, FHSS und Hybrid.

DSSS

Beim DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) wird die eigentliche Information durch eine vorgegebene Bitfolge (Spreizcode oder auch Chipping-Frequenz) gespreizt. Dadurch verschwindet das eigentliche Signal in einem Rauschen, weshalb nur der Empfänger mit dem entsprechenden Spreizcode das Signal wieder entschlüsseln kann.

FHSS

Beim FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) wird ständig nach einem Zufallsverfahren die Frequenz gewechselt. Die Reihenfolge der Frequenzen müssen dem Sender und dem Empfänger bekannt sein.

Hybrid

Kombination aus obigen Verfahren.

Weitere Informationen

35 und 40 MHz

In Flugmodellbau am weitesten verbreitet ist das 35 MHz Band, wobei man hier zwischen A-Band und B-Band unterscheidet (siehe Frequenztabelle).

Im 40 MHz-Band sind in Deutschland nur die Kanäle 50 bis 53 (siehe Frequenztabelle) für Flugmodelle zugelassen.

Sicherheitshinweise 35 MHz + 40 MHz

Überprüfung vor dem Start

Befinden sich mehrere Modellsportler am Platz, vergewissern Sie sich davon, dass Sie als Einziger auf dem von Ihnen benützten Kanal senden, bevor Sie Ihren Sender einschalten. Die Doppelbelegung eines Frequenzkanals verursacht Störungen und kann andere Modelle zum Absturz bringen. Bevor Sie den Empfänger einschalten, vergewissern Sie sich, dass der Gasknüppel auf Stopp/Leerlauf steht.

Datenübertragung

In der Art und Weise, wie die Fernsteuerungsinformationen vom Sender zum Empfänger übertragen werden (auf der Basis von AM und FM) kann in PPM und PCM unterschieden werden.

PPM

Das PPM-Signal, kurz für Puls-Position-Modulation, ist ein Signal, welches die Information über die gewünschte Servoposition mittels der Länge der übermittelten Impulse überträgt.

Ein PPM Signal sieht wie folgt aus:

   ____   _   __   _   _   __
 _|    |_| |_|  |_| |_| |_|  |_
o------------------------------> t

Der erste Impuls ist der Längste. Er hat die Aufgabe den Empfänger auf das eintreffende Datenpaket zu synchronisieren. Im Normalfall beträgt seine Länge ca. 6ms. Die folgenden Impulse stellen je einen Fernsteuerungskanal dar (in diesem Beispiel sind 5 Fernsteuerungskanäle dargestellt). In ihrer Impulslänge ist die Information über die vom Piloten gewünschte Servoposition gespeichert. Die Impulslänge kann zwischen 1 und 2 Millisekunden betragen, wobei eine Pulslänge von 1,5ms die Neutralstellung, eine Länge von 1ms den Minimalausschlag und eine Länge von 2ms den Maximalausschlag des Servos bedeutet. In welche Richtung der Ausschlag ausgeführt wird, kann man bei vielen Sendern einstellen. Die Pause zwischen den einzelnen Impulsen beträgt ca. 0,3ms.

Einige Hersteller verwenden eine Impulslänge von 0,8-1,8ms mit einer Neutralposition von 1,3ms. Dies bedeutet eine veränderte Neutralstellung des Servos beim Fernsteuerungswechsel! Davon abgesehen ist das PPM-System herstellerübergreifend verwendbar, Fernsteuersender und Empfänger sind von verschiedenen Herstellern kombinierbar.

PCM

PCM, kurz für Puls-Code-Modulation, ist eine rein digitale Datenübertragung, die im Gegensatz zum PPM-Signal nicht herstellerübergreifend ist.

Weiterführende Informationen finden sich in der Wikipedia.

Funktionsbelegung

Die Funktionsbelegung ist vom Modus (engl. 'Mode') abhängig mit der die Fernsteuerung betrieben wird, sowie von der Fernsteuerung selbst (einige Modelle erlauben eine freie Zuweisung der Steuerfunktionen zu den Kanälen).

Drehzahlgesteuerte Helis

zusätzlich ggf.

Pitchgesteuerte Helis

zusätzlich ggf.

Modi (Modus)

Mit dem Fernsteuermodus wird die Zuordung der Fernsteuerfunktionen zu den Achsen der Kreuzknüppel beschrieben. Im allgemeinen wird die englische Bezeichnung 'Mode' verwendet. Die verschiedenen Modi sind wie folgt belegt.


Funktionen der

Kreuzknüppel

   Nick links      Pitch Rechts
   Pitch links     Nick Rechts
Heck (Gier) links
Roll rechts
Mode 1
        Nick       Pitch            
         I           I       
 Heck ---o---     ---o--- Roll   
         I           I       
Taumelscheibe getrennt        

 
Mode 2
       Pitch        Nick
         I           I               
 Heck ---o---     ---o--- Roll
         I           I
Taumelscheibe rechts
Der meist genutzte Modus, vor allem 
im englischen Sprachraum und Asien.
Roll links
Heck (Gier) rechts
Mode 3
        Nick       Pitch
         I           I               
 Roll ---o---     ---o--- Heck
         I           I               
Taumelscheibe links

 

Mode 4
       Pitch        Nick
         I           I               
 Roll ---o---     ---o--- Heck       
         I           I               
Taumelscheibe getrennt
Pitch links
Meist von Umsteigern von 
Flächenflugzeugen auf Helis benutzt.


Forenumfragen zeigen, dass Piloten von RC-Helikoptern Mode 2 und 3 bevorzugen, sprich die Trennung der Taumelscheibensteuerung (Nick, Roll) von der der Hochachse (Heck, Pitch). Eindeutige Empfehlungen für den einen oder anderen Steuermodus kann nicht ausgesprochen werden, sinnvoll ist es aber, sich bei der Entscheidung an den im persönlichen Umfeld geflogenen Modes zu orientieren. Dies vereinfacht die Hilfe durch andere Piloten, da das Fliegen mit einem ungewohnten Stickmode extrem schwer bis unmöglich ist.

Pitchmodus

Zusätzlich wird auch unterschieden, ob Pitch durch:

  • Drücken (Knüppel nach vorn, vom Körper weg => positives Pitch, Knüppel nach hinten, zum Körper hin => negatives Pitch)
  • Ziehen (Knüppel nach vorn, vom Körper weg => negatives Pitch, Knüppel nach hinten, zum Körper hin => positives Pitch)

gesteuert wird.

Die Möglichkeit, dies frei auszuwählen unterstützen allerdings nicht alle Fernsteuerungen!

Spezialfunktionen

Senderübersicht

Futaba

Graupner

JR

Spektrum

Multiplex

Hitec

Sonstige

Empfängerübersicht

Futaba

Spektrum Empfänger

Programierbeispiele

Siehe auch

Weblinks