Mit dieser Kanalerweiterung ist es möglich, einen Proportionalkanal der Fernlenkanlage in acht Schaltkanäle umzuwandeln. Alle Schaltkanäle können optional und unabhängig voneinander mit einer Memory-Logik betrieben werden. Bei Empfangsstörungen werden alle Kanäle ausgeschaltet (fail-safe).

Die Schaltung ist für einen robbe F14 Sender entworfen, läßt sich aber auch an andere Anlagen anpassen. Dafür sollte aber ein wenig Erfahrung vorhanden sein.

Schaltungsbeschreibung

Die Schaltkanalerweiterung besteht aus insgesamt drei Modulen:

• dem Sendermodule (Encoder)
• dem Empfängermodul (Decoder)
• einer optionalen Relaisplatine

Das Funktionsprinzip ist relativ einfach: der Encoder zählt den Kanaltakt des Senders mit. Dieser Kanaltakt zeigt an, wann ein neuer Übertragungszyklus beginnt. In jedem Übertragungsrahmen, der sich etwa alle 20 ms wiederholt, wird nun die Ein/Aus Informationen einer der acht Schaltkanäle gesendet. Der neunte Rahmen sendet einen Synchronisationsimpuls, damit die so codierten Daten im Decoder, der am Empfänger angeschlossen wird, wieder decodiert werden können. Dann beginnt das Ganze von vorne.

Aufgrund des Funktionsprinzips ist die Verwendung wahrscheinlich nur mit einer (herkömmlichen) PPM Anlage möglich, ich bezweifle, dass das Prinzip an einer PCM Anlage funktioniert.

Für einen eingeschalteten Kanal hat der resultierende Empfängerimpuls ein Länge kleiner 1,25 ms. Ein ausgeschalteter Kanal resultiert in einer Impulslänge von 1,5 ms (dies entspräche der Mittelstellung eines angeschlossenen Schalters oder Proportionalkanal-Potis). Der Synchronisationsimpuls wird mit einer Länge von größer 1,75 ms kodiert.

Derzeit sind keine Fehlererkennungsalgorithmen eingebaut, d.h. es wird keine Checksumme o.ä. mit gesendet. In der Praxis war dies bisher nicht notwendig. Bei Impulsen, die nicht in das Zeitraster passen, werden alle Schaltkanäle ausgeschaltet, ebenso, wenn überhaupt kein gültiger Empfängerimpuls festgestellt werden kann. Die Ansprechzeit vom Betätigen eines Schalters bis zur Reaktion auf der Empfängerseite beträgt ca. 200 ms (solange dauert es, alle neun Rahmen zu senden).

Sendermodul (Encoder)

Das Encodermodul besteht im Wesentlichen aus vier Schaltern mit Mittelstellung und einem PIC Mikrocontroller 16F627 mit interner 4 MHz Taktung und dem Encoderprogramm. Die Umschaltkontakte der Schalter liegen an Minus, die acht anderen Anschlüsse sind mit den als Inputports konfigurierten Pins B0 bis B7 verbunden. Der B-Port des Controllers verfügt über interne weak pull-up Widerstände, so dass keine externe Beschaltung erforderlich ist. Wird ein Schalter betätigt, so wird der entsprechende Eingang auf Masse gezogen.

Anschluss im Sender: das schwarz-rot-weiße Kabel sitzt hier auf Kanal 8, das rot-schwarz-grüne Kabel auf dem Multi-Out Stecker. (Bild zum Vergrößern anklicken)

Am Eingangsport A3 liegt der Kanaltakt des Senders an, der über den (bei der robbe F14) "Multi-Out" genannten Anschluss abgegriffen wird (schwarzes Kabel am Multi-Out Anschluss im Bild). Über diesen Stecker wird auch die 5 Volt Versorgungsspannung für das Encodermodul bezogen (Farben im Bild: rotes Kabel: minus, grünes Kabel: plus). Die Buchse eines CD-ROM Audiokabels sollte genau auf den Multi-Out Ausgang passen. Bitte zur Sicherheit vor dem Anschluß mit einem Voltmeter die richtige Polung feststellen!

Das andere Kabel wird an die mit 1...8 bezeichneten 3-pol. Stiftleisten gesteckt, an denen auch die Kreuzknüppel und evtl. andere Schalter oder Potis hängen, je nachdem, welcher Proportionalkanal für die Schaltkanalerweiterung verwendet werden soll. Dabei kommt es nur auf das mittlere Kabel an, die beiden äußeren Adern werden nicht benötigt (aber auf diese Weise läßt sich ein Standard-Servokabel verwenden). Alle Anschlusskabel sollten so kurz wie möglich sein.

Die Kippschalter mit geraden Lötstiften sind "rastend" und haben eine Mittelstellung (z.B. Conrad, Best.Nr. 70 01 79-xx). Je nach Geschmack kann man bei aktivierter Memory-Funktion aber auch die "tastende" Ausführung wählen (Best.Nr. 70 01 65-xx).

Die Abstände der Schalter sind so bemessen, dass die Platine in die entsprechenden Bohrungen eines robbe F14 Senders passt. Beim Einbau in andere Sender muss das Layout evtl. geändert werden. Den unter dem Optionsplatz angeschraubten Abstandshalter habe ich entfernt, um mehr Höhe für die Platine zu haben.

Empfängermodul (Decoder)

Das Empfängermodul besteht aus einem PIC 16F627-04 mit dem Dekodierprogramm, Low-Current LEDs zur optischen Schaltkontrolle und dem Ausgangstreiber-IC ULN2803A, der pro Ausgang theoretisch 500 mA zur Verfügung stellt.

Die Schaltkontroll-LEDs werden aus dem Empfängerakku versorgt. Die angeschlossenen Verbraucher benötigen aber eine eigene Spannungsversorgung. Im Bild unten ist gezeigt, wie diese an die Platine angeschlossen wird, die Polung ist dabei unbedingt zu beachten.

Die Verbraucher werden an der 16-pol. Stiftleiste angeschlossen. Exemplarisch ist im Bild der Anschluss einer Glühlampe gezeigt. Bei gepolten Verbrauchern (wie z.B. LEDs oder gepolten Relais) ist die Polung zu beachten.

Memory-Setup Funktion

Wird der Jumper gesteckt, befindet sich der Mikrocontroller in einem Setup-Modus, in dem für jeden einzelnen der acht Schaltkanäle eine Memory-Funktion festgelegt werden kann (d.h. der Kanal schaltet bei der ersten Betätigung ein, aber erst bei der zweiten Betätigung wieder aus).

Die Vorgehensweise ist wie folgt:

• Empfänger ist ausgeschaltet, Sender ist eingeschaltet
• Jumper aufstecken
• Empfänger einschalten
• Alle Kanäle, die eine Memory-Funktion haben sollen, werden nun am Sender eingeschaltet. Die gelben Schaltkontroll-LEDs leuchten auf. Dieser Vorgang muss nach ca. 30 s abgeschlossen sein. (Damit auch zwei Kanäle eines Schalters gleichzeitig eingeschaltet werden können, verfügen alle Kanäle für die Dauer des Setup über eine Memory-Funktion.)
• Nach ca. 30 s werden alle Kanäle automatisch wieder ausgeschaltet, und die rote LED blinkt im Sekundentakt. Der Setup-Modus ist damit beendet. Alle Kanäle, die zu diesem Zeitpunkt eingeschaltet waren, sind nun Memory-Kanäle.
• Empfänger ausschalten, ca. 30 s warten.
• Jumper wieder entfernen

Die Einstellungen bleiben bis zur Durchführung eines neuen Setup gespeichert. Das Memory-Setup kann bei Bedarf wiederholt werden.

Die 5 Volt aus der Empfängerstromversorgung sind recht genau einzuhalten (max. 5,5 Volt!), da der Mikrocontroller bei höheren Spannungen zerstört wird.

Eine rote LED zeigt Fehlerzustände an (fehlende Empfängerimpulse oder Impulse, die nicht in das Zeitraster des Encoders passen). Beim Auftreten von Fehlern werden alle Ausgänge ausgeschaltet, bis wieder gültige Impulse empfangen werden.

Die 16-pol. Stiftleiste ist dafür gedacht, die nachfolgend beschriebene Relaisplatine über ein Flachbandkabel anzuschließen. Wer andere Anforderungen hat (z.B. MOSFET-Schaltstufen) kann hier aber auch eigene Erweiterungen anschließen.

Relaisplatine

Acht Relais mit Anschlussklemmen finden auf der Relaisplatine Platz. Der Anschluss zum Decoder erfolgt mit Hilfe eines Flachbandkabels.

Da ich die Schaltkanalerweiterung vor allem zum Schalten und Umpolen von kleinen Elektromotoren verwende (zur Steuerung von Kränen, Luken etc), habe ich alle Ausgänge auf kleine Dual-In-Line Relais geführt (z.B. Reichelt, Best.Nr. Fin 30.22.9, 6 Volt). Die Relais können einen Strom von 2 A schalten, die Anschlüsse sind über Anschlussklemmen im 5,0 mm Rastermaß (z.B. Reichelt, Best.Nr. AKL-055-03) herausgeführt.

Jedem Relais habe ich noch eine 3mm-LED mit Vorwiderstand parallel geschaltet, damit leichter zu sehen ist, welche Kanäle gerade eingeschaltet sind. Dioden zum Schutz vor Induktionsspannungen hat der ULN2803A bereits integriert, so dass ich darauf verzichtet habe.

Bei der Verdrahtung der Relais-Anschlüsse zum Zweck der Umpolung von Elektromotoren ist unbedingt darauf zu achten, dass bei gleichzeitigem Anziehen der zwei beteiligten Relais kein Kurzschluss entsteht, da Übertragungsfehler nie ganz ausgeschlossen werden können.