Eine „selbstgebaute“ Telemetrie für RC-Segelflugzeuge

Was Fernbedienungen angeht: Während man früher noch problemlos eigene Systeme auf 35 oder 40 MHz entwickeln konnte, scheint es mir heute riskant, mit den handelsüblichen Systemen auf 2,4 GHz konkurrieren zu wollen. Diese sind das Ergebnis langjähriger Erfahrung von spezialisierten Fachleuten.

Es gibt jedoch einen Bereich, in dem der Hobbybastler noch relativ einfach etwas Interessantes auf die Beine stellen kann. Dabei handelt es sich um die Telemetrie.

In diesem Artikel erkläre ich, wie ich meine eigene Telemetrie realisiert habe. Sie ist mittlerweile in allen meinen RC-Segelflugzeugen verbaut.

Bei einer kurzen Recherche im Internet bin ich auf den integrierten Schaltkreis MPSX-4100A6U von Motorola-Freescale gestoßen. Dieser mit 5 V Gleichstrom versorgte IC liefert ein analoges Signal von 0,5 V bei einer Höhe von 10.000 Metern (ca. 20 kPa Luftdruck) und von 4,5 V bei einer Höhe von -150 Metern (ca. 105 kPa), abhängig von den aktuellen Wetterbedingungen.

Sehr geringe Linearitätsfehler können für den Höhenbereich, der den RC-Segelflug betrifft, vernachlässigt werden. Eine einfache Berechnung zeigt, dass die Differenz der Ausgangsspannung bei einem Höhenunterschied von 10 cm 0,05 mV beträgt. Diese Werte wurden bei Messungen mit ganz klassischen Messgeräten wie Voltmetern oder Oszilloskopen schnell bestätigt.

Der IC wurde auf einer kleinen Versuchsplatine montiert, die mit 5 V Gleichstrom versorgt wurde. Ein tragbares Digitaloszilloskop (PicoScope/Pico-Log), das mit einem Netbook verbunden war, sowie ein digitales Voltmeter wurden an den Ausgangspin des ICs angeschlossen. Ich habe

machte einen Ausflug über Stock und Stein und warf dabei ab und zu einen Blick auf diese Messgeräte. Zurück zu Hause zeigte die Auswertung der im Sekundentakt aufgezeichneten Daten, dass das Profil der Autofahrt und die Form der aufgezeichneten Kurven perfekt übereinstimmten. Außerdem zeigte sich, dass plötzliche Druckänderungen – beispielsweise beim Vorbeifahren an einem großen Lkw – eine vorübergehende Höhenänderung verursachten! Das hat mich jedoch nicht beunruhigt, da meine Segelflugzeuge niemals solchen Fahrzeugen begegnen! Es galt noch zu beweisen, dass in meinen motorisierten Segelflugzeugen, in denen Leiter, durch die Ströme von mehreren Dutzend

Amperen verlaufen, in der Nähe des Telemetriesystems platziert sind, keine Störungen dessen ordnungsgemäßen Betriebs auftreten würden.

Die Schaltung besteht aus einem analogen Teil – Verstärker, Abzweiger usw. – mit diskreten Bauteilen, die mit einem 8-Bit-Mikrocontroller vom Typ PIC 16F876 von Microchip zusammenarbeiten, um die analogen Signale zu verarbeiten und die verschiedenen erforderlichen Frequenzen zu erzeugen.

Die Schaltung wurde aus durchdrillten Bauteilen statt aus SMD-Bauteilen aufgebaut, um die Durchführung der experimentellen Phase des Projekts zu vereinfachen.

1. Beim Einschalten ermittelt das System die aktuelle lokale Höhe und speichert sie.
2. Anschließend wird ein praktischer Höhenbereich von –70 bis +700 Meter definiert.
3. Festlegung von Höhenbereichen mit einer Breite von 5 Metern alle 50 Meter.
   Ein durch Tonsignale, ähnlich wie beim Morsecode, dargestellter Code teilt dem Piloten die erfasste Höhe mit, abwechselnd mit den Anzeigen des Variometers.
4. Das Variometer sendet je nach Vertikalgeschwindigkeit unterschiedliche Pieptöne aus, wie bei bewohnbaren Segelflugzeugen.
   Von 0 bis 1 m/s positiv: „Piep-Piep“ bei 440 Hz, der Ton „A“ in der Musik
   Von 1 bis 2 m/s positiv: „Piep-Piep“ bei 523 Hz, „C“
   Über 2 m/s positiv: „Bip-Bip“-Signal bei 659 Hz, „Mi“
   Von 0 bis 1 m/s negativ: kein Signal, Stille Ab
   1 m/s negativ: „Bip-Bip“-Signal bei 220 Hz, „La“
5. Überwachung der Batteriespannung: Wenn die LiPo-Zellen eine Spannung von 2,8 V erreichen, wird als Alarm ein Dauersignal mit 698 Hz, in der Musik der Ton „F“, ausgegeben.

Es wurden mehrere Tests mit verschiedenen handelsüblichen Systemen durchgeführt. Schließlich habe ich kleine Hybridschaltungen von Radiometrix gekauft, die eine HF-Leistung von 10 mW bei einer Sendefrequenz von 434 MHz und eine gute Empfindlichkeit beim Empfang aufweisen. Diese Schaltungen benötigen nur sehr wenige externe Bauteile, sind stabil und einfach zu betreiben. Tests am Boden zur Überprüfung der Reichweite haben gezeigt, dass sie über Entfernungen von mehreren Kilometern einsetzbar sind und somit für den Modellbau geeignet sind. Außerdem kann der Empfänger in offenem Gelände gegebenenfalls als Peilgerät eingesetzt werden, falls ein Segelflugzeug unglücklicherweise in einem Maisfeld verloren gegangen sein sollte!

Wie ich bereits erwähnt habe, hatte ich große Bedenken, ob die Nähe der Telemetrie

mit den Stromversorgungskabeln des Motors, in denen gepulste Ströme von mehreren Dutzend Ampere fließen, dessen einwandfreien Betrieb beeinträchtigen würde. Die Antwort kam schnell: kein Problem. Dazu muss man sagen, dass die Leiterplatte mit den vorhandenen Mitteln zusammengebastelt wurde, dabei aber die in diesem Bereich üblichen Regeln eingehalten wurden!

Man sollte sich keine Illusionen machen: Bei einem solchen Projekt geht es nicht um die geringsten

Kosten bei einem solchen Projekt. Allein der Preis der Bauteile ist sicherlich höher als der Preis eines handelsüblichen Telemetriegeräts mit Variometer und all seinen anderen nützlichen Funktionen für den RC-Segelflug.

Berücksichtigt man zudem die Hunderte von „Arbeitsstunden“, die für die Realisierung erforderlich sind, bis das System in einigen Segelflugzeugen eingebaut werden kann, könnte man zu dem Schluss kommen, dass dies völlig unerschwinglich ist.

Wie ich bereits zu Beginn dieses Artikels angedeutet habe: Wenn man das Modellbau-Hobby ausübt und sich mit Freude dem Bau der Modelle widmet – wie in diesem Fall der elektronischen Ausrüstung –, Die Belohnung liegt in der unermesslichen Freude, die man empfindet, wenn man die sanfte Melodie der Telemetrie-Signale aus dem Segelflugzeug hört, das hoch oben unter den Wolken schwebt.

*Von Pierre Boillat, Meyriez, MG-Freiburg*