Teleauto
Gesamtansicht
Dieses Modellauto wurde zusätzlich ausgestattet mit: 12V Akku, Kamera, 23cm ATV-Sender, Mikrocontroller Atmega 8, zwei Mikrotaster, 433 MHz Telemetriesender und Antennen für beide Sender. Somit kann es von einem Monitor auf dem das Kamerabild zu sehen ist, gesteuert werden. Ein zweiter Monitor zeigt Spannungen und Zustände an, die per Telemetrie übermittelt werden.
Schema
Per Telemetrie können 8 Kanäle mit je 8 Bit und einer Übertragungsrate von 9600 kbit/s übermittelt werden. Der verwendete Mikrocontroller Atmega 8, verfügt über 8 Analog-Digitalports mit jeweils 10 Bit Auflösung. Verzichtet man auf die letzten zwei Bit, können 8 Messwerte a 8 Bit übertragen werden. Die Genauigkeit, die dadurch beeinträchtigt wird, spielt für diese Anwendung kaum eine Rolle. Im Anfangsstadium des Projektes war es schwer möglich 8 Messwerte zusammen zu bekommen, weshalb die Schaltung per Software auf nur 4 Kanäle reduziert wurde. Es sind auch nur drei davon als Analog-Digitalports aktiviert, der Vierte 8-Bit-Kanal überträgt Zustände, die von den Digitalports überwacht werden. Hier kamen erstmal nur Mikrotaster zur Anwendung. Als Referenz für die Analog- Digitalwandler wird die interne Spannung von 2,54V genutzt, womit an den Ports maximal diese Spannung messbar wäre. Trimmerpotis, die als Spannungsteiler davor geschaltet sind, ermöglichen das Messen höherer Spannungen. Sie sind als 10:1 Teiler eingestellt. An zwei Pins des Digitalports D werden wie gesagt die Zustände von zwei Mikrotastern überwacht und als Byte in den 4.Kanal gepackt. So liessen sich bis zu 8 Zustände pro Port und Kanal überwachen. Der Port D steht allerdings nicht ganz zur Verügung (PinD1=TXD), aber von C und B sind noch einige Pins frei.
Controllerboard Schaltung
Contollerboard auf Lochraster
Anschlussbelegung Controllerboards
Beim Videosender handelt es sich um einen vor Jahren selbst gebauten 23cm ATV-Sender, von dem eine Bauanleitung leider nicht mehr verfügbar ist. Die zwei Transistoren T1 und T2 verstärken das Videosignal, das dann zur Modulation auf die mit Poti 1 vorgespannte Kapazitätsdiode BB109 geleitet wird. Der freischwingende Oszillator arbeitet mit dem BFR 96. Die Schwingkreis- und Koppelinduktivitäten (mit Bleistift nachgezeichnet) sind auf die Platine geäzt. Die Abstimmung auf die Arbeitsfrequenz von 1280 MHz erfolgt mit dem Trimmer TC1. Nach dieser Stufe übernimmt ein MMIC MSA 0885 die Verstärkung auf bis zu 10 Milliwatt. Mit R12 wird die Verstärkung eingestellt. Ohne Ansteuerung durch die Oszillatorstufe dürfen maximal 60 mA fließen. Die Bestückung erfolgte auf beiden Seiten, wobei die HF-relevanten Bauelemente aufgrund der hohen Frequenz hauptsächlich als SMD ausgeführt sind und somit auf die Leiterseite gelötet werden. Vorteil dieses Senders ist die relativ niedrige Frequenz im Vergleich zu den handelsüblichen 2,4 GHz-Übertragungsstrecken. Dadurch treten weniger Störungen durch Reflektionen und Interferenzen auf. Ein alter analoger Satreceiver kann als Empfänger verwendet werden und die Stabilität des Senders ist - trotz freischwingendem Oszillator - überraschend gut.
Schaltplan ATV-Sender
Solche Sender dürfen jedoch nur von lizensierten Funkamateuren aufgebaut werden !
Die Anregung zu diesem Sender fand ich im "Funkamateur" 10/98, meine Variante hat aber nur eine Verstärkerstufe und ist komplett auf einer Platine untergebracht.
Videosender, Leiterseite
Videosender, Bestückungsseite
Kamerabild
Der Telemetriesender befindet sich direkt unter der Antenne. Sender und Empfänger sind von der Firma HM Funktechnik und arbeiten auf 433,985 MHz. Der Sender bekommt vom Controllerboard 5V Betriebsspannung und den seriellen TTL-Datenstrom.
Telemetriesender
Unter dem Gehäuse ist genug Platz für die Einbauten. Allerdings belastet die zusätzliche Last, vor allem durch die Telemetriebatterie (12V, 600mAh) das Fahrwerk mehr als gewöhnlich, sodass es bei den einzeln aufgehängten Forderräder
zum Durchhängen kam. Nach Verstellen der Spur blieben die Räder wagerecht.
Innenaufbau
Im Stromkreis des Modellautos können zum Beispiel am Motor Spannungsspitzen auftreten. Deshalb habe ich an den AD-Ports Freilaufdioden eingebaut. Zusätzlich sind die Leitungen von der Motorelektrik zum Controllerboard mit Dioden entkoppelt, was sich im Nachhinein als überflüssig erwies. Die Rückwirkungen des Controllers auf den Fernsteuerempfänger konnten durch 100nF-Kondensatoren an den Messleitungen vermindert werden, aber letztendlich hilft nur die Verwendung einer anderen Taktrate als die 8 MHz des internen Oszillators, da diese Frequenz mit der Empfangsfrequenz des Fernsteuerempfängers von 40 MHz harmonisiert.
Verkablung
Programm
Das Programm muss den Mikrokontroller veranlassen, die Analog-Digitalwandler und die USART zur seriellen Ausgabe zu aktivieren, die Ports (maximal 8) nacheinander einzulesen, die Messwerte als Bytes zu teilen, zu adressieren und sie nacheinander seriell auszugeben. Diese Vorgänge werden ständig wiederholt.Programmablauf
Programmauszug Zur Decodierung der Telemetriedaten kommt ein SYSTEM 500-Frontend der Firma L3 zum Einsatz. Es verfügt u.a. über serielle Schnittstellen. Ein Prozessrechner übernimmt die Umrechnung Bytes in kalibrierte dezimale Werte, die dann auf den im Netzwerk anschlossenen PC's angezeigt werden. Es kann aber genauso gut ein zweiter Mikrocontroller mit LCD-Display, oder ein PC mit selbstgeschriebenem Programm eingesetzt werden. Beides zu realisieren steht mir noch bevor, es ist nur eine Frage der Zeit...
Teleauto unterwegs
Fernsteuerung ohne Sichtkontakt
View zur Anzeige der TelemetriedatenVielen Dank an Jörg für seine hilfreichen Tips zur Atmel-Programmierung, an Edgar für die leihweise Bereitstellung von Telemetriesender und Empfänger, an Wolfgang, der das Auto zur Verfügung stellte und zusammen mit Reinhard das Sys500 Frontend dafür aufsetzte.
Manching, 25.09.2007