Flugzeug Fernsteuerung

Motivation

Da ich nicht unendlich viel Geld habe, besitze ich nur einen vergleichsweise Simplen Sender. Die herkömmlichen Sender sind alle recht teuer, bieten dafür aber auch mehr Features und einen Höheren Qualitätsstandard.

Für mich gibt es ein bestimmtes Feature-Set das ein guter Sender für mich haben muss. Einige davon werden auch von den billigeren Sendern erfüllt, jedoch gibt es dort immer andere (oft nervige) Einschränkungen. Sei es ein Unübersichtliches Menü (7Seg Display mit zwei Buttons), schlechte Benutzerfreundlichkeit (Menü ist dank nur mit Anleitung verständlich) oder schlicht weg, keinen guten Weg um ein bestimmtes Ziel zu erreichen ohne am Flugzeug Modifikationen vor zu nehmen (Butterfly, Landeklappen).

Hier ein Paar Beispiele von Sendern die meine Persönlichen Mindestanforderungen erfüllen und die ich an unserem Flugplatz gesehen habe. Bestimmt gibt es billigere Sender die ebenfalls gut sind, aber diese sind dann sicherlich die Ausnahme.

Wie jeder weiß ist das Hobby „Modellflug“ nicht das billigste, aber um die 1000€ für einen Sender war mir dann doch etwas viel.

Mein (Naiver) Gedankengang

Grundgedanke

Ein Sender besteht nur aus ein paar „simplen“ Komponenten
Funk Modul
Microcontroller/Mainboard
Display für die Benutzerfreundlichkeit
Knöpfe/Schalter/Steuerknüppel
Gehäuse

Keine dieser Komponenten wirkt auf mich als ob sie unheimlich teuer sein sollte. Das Funk Modul ist die einzige Komponente bei der ich mir die ganze Zeit unsicher war, da ich bis dahin noch keine Erfahrung damit gemacht habe. Wie sich später zeigen würde, ist dies auch die Komplexeste Komponente und wahrscheinlich einer der Hauptgründe warum die herkömmlichen Sender so teuer sind.

Preisvorstellung

Also gibt es entweder eine Komponente die ich übersehen habe, oder aber die Software (die meiner Meinung nach nie besonders gut ausgereift ist) kostet um die 300€

Nachforschung

Da ich keine Ahnung von den Komponenten oder Dingen habe auf die man bei Funk und so einem Anwendungsfall achten muss, habe ich zunächst die alternativen abgewogen und mir die verschiedensten Projekte die etwas mit Funkübertragung zu tuen haben, angeschaut.
Recht schnell habe ich folgendes Projekt gefunden:

Trial and Error

Zu Beginn hatte ich noch keinerlei Vorstellungen von Formfaktor und genauen Komponenten die ich benutzen werde, weshalb es nach vielen Versuchen auf Breadboards und auch vielen gescheiterten Designs schlussendlich zu diesem 3D Modell gekommen ist

Meine Umsetzung

Hardware

Für mein Design habe ich mich für Folgende Komponenten entschieden:

• TFT Touch Display
• NRF24l01+
• Arduino Mega (Da Bildschirm mit passendem Shield kommt)
• Rotary Encoder (für einfache Eingabe von Nummerischen Werten)
• 2 Potentiometer und 2x 2Wege- und 2x 3Wege -Schalter (Die per Software auf Funktionen des Flugzeuges zugewiesen werden können)
• Lautsprecher Für Tonsignale
• 7Segment Voltmeter für Batteriespannungsanzeige.
• Schaltknüppel aus einem alten Sender
• 8 Knöpfe zum Trimmen der jeweiligen Achsen

All dies wurde in ein Gehäuse verstaut, welches meinen Vorstellungen entspricht und für meine Handgröße geeignet ist.

Wie man hier sieht, gibt es in diesem Design für jede Komponente einen festen Platz, weshalb die Toleranzen recht wichtig sind. Dies führte dazu, dass es wie bereits beschrieben, viele Iterationen und Fehldrucke gab.

Empfänger

Benutzerfreundlichkeit

Für die Menünavigation habe ich einen Farb-Touch Bildschirm benutzt, welcher es mir erlaubt eine visuell schöne Benutzeroberfläche zu erstellen, die viele Icons aber auch Texte enthalten kann. Für eingabe von Zahlenwerten (z.B. Expo, Min/Max Travel) habe ich ein Rotary Encoder hinzugefügt.

Auch wenn ich Theoretisch jedes meiner Flugzeuge manuell einprogrammieren könnte, habe ich die Gelegenheit genutzt und direkt versucht eine Benutzeroberfläche zu schaffen, die es dem Benutzer erlaubt selber ein Flugzeug ein zu tragen und für dieses Modell dann auch spezifische Einstellungen zu tätigen.

Funktionalität

Da der Sender ein NRF24l01 Modul benutzt, muss ich auf der Empfänger Seite genau das selbe Modul verwenden, hier habe ich einen Arduino Nano verwendet, der einfach nur vom Sender die jeweilige Servoposition bzw. PWM stärke in Prozent bekommt. Für eine möglichst hohe Auflösung, die aber auch noch Checksummen enthält (was laut Datenblatt für eine Hohe Reichweite empfohlen wird) habe ich mich für 8Bit Pro Kanal entschieden, was mit genug Auflösung, aber auch genug mögliche Kanäle gibt. Theoretisch könnte ich mit der Standard Bibliothek des NRF24l01 also 32 Kanäle separat ansprechen.
Für den Anfang habe ich dem Empfänger aber nur 8 Anschlüsse angelötet und auch in der Software die Kanäle auf 8 Begrenzt, was jedoch nur den Grund hat, dass ich keine Lust hatte eine Scrollbare Liste für den Sender zu Implementieren und 8 Kanäle in dem Übersichtsmenü noch schön auf den Bildschirm gepasst haben.

Fazit

Alles in allem bin ich sehr zufrieden mit dem Sender. Natürlich gibt es viele Dinge die ich gerne verbessern würde und mit denen ich unzufrieden bin, weshalb ich auch niemandem weiter empfehlen würde meine Schritte eins zu eins nach zu machen.
Außerdem gibt es eine Reihe an Gründen weshalb ich diesen Sender noch nie und in Zukunft auch nie für ein Flugzeug benutzen werde.

• Versicherunstechnisch ist es auf unserem Flugplatz nicht erlaubt mit so einem Sender zu fliegen. Bzw. wäre das Flugzeug und der Pilot in so einem Fall nicht versichert
• Da ich die Software Programmiert und die Hardware gebastelt habe, weiß ich wie dünn manche Kabel sind, wie anfällig das Programm für einen Bitflip sind und generell wie viele Dinge schief gehen könnten was zu einem Absturtz des Flugzeugs führen würden.
• Der primäre Grund war jedoch die maximale Distanz von ungefähr 400m die ich nie stabil halten und auch nicht überschreiten konnte. Auch wenn das für die meisten Flüge vielleicht ausreicht, weiß ich nicht wie Stabil 200m auf Dauer sind.

Auch wenn ich die Preise der Herkömmlichen Sendern immer noch übertrieben finde, kann ich verstehen, dass es schon viel Geld kosten kann einen guten Sender zu entwickeln und dann auch zu produzieren.