TelemetrieSystem
433 Mhz Telemetrie System
Informationen zum Telemetriesystem gibt es hier im Forum. Die für den Bau notwendigen Dateien können hier in Downloadbereich geladen werden.
Die selben Infos und Daten findet Ihr auch beim Wilhelm Krug.
Der Telemetriesender - wird in das Modell eingebaut (Masse 92mm x 36,5mm)
Der Telemetrieempfänger - wird an einen Computer (Laptop) angeschlossen (Masse 86,5mm x 49mm)
Urheberrecht:
Alle Rechte für die hier beschriebene Schaltung inklusive Software liegen bei den Entwicklern des Systems Wilhelm Krug und Jochen Ebert.
Wir gestatten die Verwendung der Schaltung, des Layouts sowie der Software ausschließlich für private Zwecke.
Eine kommerzielle Nutzung der Schaltung, des Layouts sowie der Software untersagen wir hiermit ausdrücklich.
Jeder Privatanwender hat das Recht die Schaltung, das Layout sowie die Software seine eigenen Bedürfnisse anzupassen. Dabei sollte der verwendete Quellcode aber immer frei bleiben. Eventuelle Softwareänderungen -erweiterungen -verbesserungen können Sie uns hier im Forum bekanntgeben.
Einsatzbereich:
Das System wurde für die Live Datenübermittlung aus einem fliegenden Modell entwickelt.
Als Übertragungsprotokoll wurde das Open Format von LogView verwendet. Da dieses aber auch ähnlich wie das .CSV Format von EXCEL aufgebaut ist, lassen sich geloggte Dateien auch ohne große Probleme mit EXCEL auswerten.
Das Übertragungsformat sieht folgendermaßen aus:
$3;1;99;6000;5880;770;0;0;0;0;25;33;1520;2F
$=Startzeichen für einen Datensatz
3=Aktueller Kanal ( 1+2 wird für das LiPo Voltmeter verwendet )
1=Modus
99=Zeitstempel von 0 aus aufsteigend
6000=Spannung 1 = 6V
5880=Minimalspannung 1 = 5,88V
770= Spannung 2 = 0,77V
0;0;0;0;0; = Dummies um kompatibel mit dem LiPo Voltmeter zu sein
25=Temperatur 1 = 25° C ( maximal 300° C möglich )
33=Temperatur 2 = 33° C ( maximal 300° C möglich )
1520=Drehzahl 1520 U/min, kann per DIP Fix von 1...4 Impuls pro Umdrehung eingestellt werden.
2F=Checksumme als EXOR über alle bisherigen Daten.
=Carriage Return - Line Feed als Endekenner eines Datensatzes.
Der Telemeriesender generiert jede Sekunde einen solchen Datensatz.
Der Telemetrieempfänger empfängt die Daten des Senders, prüft die EXOR Checksumme und gibt nur bei gültigen Datensätzen die Daten über die USB Schnittstelle ( 38400,8,N,1) an den PC weiter.
Fehlerhaft erkannte Datensätze werden im Telemetrieempfänger verworfen.
Ein Entwicklungsziel war es mit preisgünstigen Komponenten auszukommen, ohne dabei auf Funktionalität verzichten zu müssen.
Aus diesem Grund wurden auch die relativ preisgünstigen Sende / Empfangsmodule von Pollin verwendet, die dort unter der Bezeichnung RFM01 bzw. RFM02 für 4..5тВм pro Stück verkauft werden.
Eine Besonderheit ist noch die Antenne des Sendemoduls. Hier kam eine sog. Splatch Antenne des Herstellers "Antenna Factor" zum Einsatz.
Diese Antenne wurde kürzlich in einer Schaltung von ELEKTOR verwendet und dürfte somit auch über die Verteiber von ELEKTOR Bausätzen beziehbar sein.
Wir haben unsere Antennen aber bei Digikey geordert.
Beim Empfänger kommt ein normales Stück versilberter Kupferdraht mit ca. 17cm Länge zum Einsatz.
Aufbau:
Um die Abmessungen möglichst klein zu halten, wurden beim Telemetrie Sender überwiegend SMD Bauteile verwendet.
Als Herzstück der beiden Platinen fungiert ein Microcontroller der ATMEL AVR Reihe. Es wurde der ATMEGA 8 L8, einmal in der SMD Variante ( Telemetriesender ) und einmal in der DIL 28 Variante ( Empfänger ), verwendet.
Dieser Controller benötigt natürlich Software, die auf irgend eine Weise in den Controller eingespielt werden muß.
Aus diesem Grund befindet sich bei beiden Platinen ein sog. ISP ( In System Programmable ) Anschluß. Über diesen Anschluß kann, mit einem entsprechenden Programmer, die Software in den Controller geladen werden.
Der Telemetriesender benötigt ein Programm für den Flash ( .hex File ), sowie eine Datei mit den Kalibrierungswerten für die A/D Wandler, welche im EEPROM des Controllers abgespeichert werden ( .eep Datei ).
Der Telemetrieempfänger wurde wegen der einfacheren Verarbeitung mit bedrahteten Bauteilen aufgebaut.
Der Telemetrieempfänger kommt mit einer Programmdatei, also dem .hex File aus. Das EEPROM dieses Controllers ist ungenutzt.
Zur Programmierung der Controller werden die Anschlüsse +5V, MISO, MOSI, SCK, RESET und GND benötigt.
Ein paar Links zu den benötigten Tools sind auch auf unserer Seite zum PWM Schalt / Blink Modul zu finden.
Der aktuelle Entwicklungsstand:
Zur Zeit sind 3 Prototypen im Einsatz.
Die Übertragung als solches läuft schon relativ zuverlässig, der Antennenabgleich und das Erstellen einer Bedienungsanleitung sind die nächsten größeren Programmpunkte.
Jochen Ebert ist zur Zeit am Testen und Einstellen, wird aber leider durch das unbeständige Wetter und Zeitmangel aufgehalten.
Wenn dann alles läuft hat er mir versprochen, sich über die Bedienungsanleitung herzumachen.
Ich selber hänge voll in anderen Projekten drin, deshalb komm ich auch nicht dazu.
Die vorläufigen technischen Daten sind:
Betriebsspannung 3,6...16V (1LiPo bis 12 NiMH)
Stromverbrauch der Schaltung ca. 15mA Sender, ca.10mA Empfänger
Reichweite des Systems: 100m über dem Boden ca.180m in der Luft. Wir werden aber versuchen da noch mehr rauszuholen.
Gewicht Sender 23g ohne Verkabelung und Schrumpfschlauch
Gewicht Empfänger 26g ohne Gehäuse
Die Hardware des Senders:
Die Hardware besteht im Wesentlichen aus dem Microcontroller ATMEGA 8L 8 der Firma Atmel, dem Funk- Sendemodul RFM 02 und dem OP Amp TLC 272.
Im Prinzip werden für die Spannungs- und Temperaturmessung die internen A/D Wandler des ATMEGA 8 mit 10bit Auflößsung verwendet.
Der Schaltungsteil rund um den OP-AMP IC1B stellt eine Spannungseinbruch - Erkennung dar. Der OP-Amp folgt der Spannung des Spannungseinganges VOLT1 und steigt bei einem minimalwert nur langsam wieder auf die normale Spannung von VOLT1 hoch. Das soll den Sinn haben kurzzeitige Spannungseinbrüche an einer Spannungsquelle sicher erkennen zu kößnnen ( z.B. ├Ьberlast an einer BEC ).
Die Beschaltung rund um den OP-AMP IC1A ist die Impulsaufbereitung für ein Drehzahlmesser Signal. Der Operationsverstärker arbeitet hierbei als Komperator. Über den Widerstand R6 wird dabei eine Hysterese bewirkt um saubere Signalflanken zu erhalten.
Für den Drehzahlsensor sind 2 verschiedene Typen mößglich:
1. Ein Magnetfeldsensor vom TYP TLE4905L, der an die Anschlüsse SV3 Pin 1,3 und 5 angeschaltet wird und einen kleinen Magneten abfragt.
2. Ein Fototransistor vom Typ BPY62/III der an die Pins 3 ( C ), 4 ( B ) und 5 ( E ) angeschaltet wird.
Als Temperatursensoren haben wir die KTY84-130 verwendet. Andere Temperatursensoren mit ähnlichen Eigenschaften sollten aber auch funktionieren.
Der Fototransistor sollte auf jeden Fall mit geschirmtem Kabel mit der Schaltung verbunden werden, da es sonst zu Einstreuungen über die Basis des Transistors kommen kann.
Eine besondere Beachtung sollte die Kalibrierung des Senders finden. Diese findet in 2 Schritten statt.
Als erstes wird die Sender_kalibrierung.eep Datei in den Controller eingespielt.
Nun werden an die 2 Spannungseingänge eine bekannte Spannung von etwa 12V eingespeist. Die dabei heraus gekommenen Werte werden in das EXCEL Tool eingegeben.
Bei EXCEL muss die Software für die Befehle DEZINHEX und HEXINDEZ nachinstalliert werden, sonst funktioniert das SCRIPT nicht !
Nun werden die beiden Temperatursensoren einer Temperatur von 0°C ausgesetzt. Auch diese beiden Werte werden in die EXCEL Tabelle eingetragen.
Anschließend setzt man die Temperatursensoren einer bekannten Temperatur >90°C aus ( z.B. kochendes Wasser ) und gibt auch diese Werte in die EXCEL Tabelle ein.
In der unteren Zeile der EXCEL Tabelle erscheinen nun die Werte die in ein neu zu erstellendes .eep File einzutragen sind.
Diese Datei kann man mit AVR Studio 4 ( nicht ganz einfach ), oder einem anderen Editor der INTEL .hex Files generieren kann erzeugen.
Die so erzeugte .eep Datei wird dann per ISP in den Controller des Senders eingespielt.
Die Hardware des Empängers
Die Hardware besteht auch hier aus dem Microcontroller ATMEGA 8L 8 und einem USB Bridge Baustein der Firma FTDI, dem FT 232RL, sowie dem Funk Empfangsmodul RFM 01
Die Daten die das Funkmodul RFM 01 empfängt werden im ATMEGA 8 gesammelt. Nachdem ein kompletter Datensatz empfangen wurde, wird die Checksumme geprüft und bei fehlerfrei erkanntem Frame, dieses zum FT232RL gesendet.
Hierbei kommt eine ganz normale serielle Datenübertragung zum Einsatz, mit den Eckwerten 38400 Bit / sek, 8 Datenbits, keine Parität, 1 Stoppbit.
Die komplette Anpassung an den USB Bus übernimmt der FT232RL, der hier mit den Treibern für einen Virtuellen COM Port arbeitet ( VCP Treiber ). Diesen Treiber kann man kostenlos von der Homepage von FTDI herunterladen.
Wer noch etwas warten kann, sollte auf unser LiPo Voltmeter warten, auch das wird einen Empfänger erhalten und kann die Daten des Telemetriesenders direkt auf einem 4X20 Zeichen Display ausgeben. Auch diese Schaltung wird eine USB Schnittstelle mit FT232RL zur Datenübertragung enthalten.
Vom Telemetrie Empfänger gibt es auch eine Variante mit einer normalen RS232 Schnittstelle. Diese Variante benötigt aber eine zusätzliche Stromversorgung. Die Controllersoftware für die USB und die RS232 Variante ist die gleiche.
Bezugsquellen:
Reichelt Elektronik
Nessel Elektronik
Conrad Elektronik
Farnell in One
ATMEL: Software "AVR Studio 4", sowie die Datenbl├дtter des Microcontrollers
hp info tech: Software "Code Vision AVR" als kostenlose Test und kostenpflichtige Vollversion
http://www.lancos.com/: Software "Ponyprog" sowie diverse Programmieradapter
Seite von S- Huehn: Sehr einfacher Programmieradapter für AVR.
EAGLE 4.xx: Leiterplatten Layoutprogramm in der Light Version kostenlos!
LogView: Visualisierungslösung für die meisten Ladegeräte und Datenlogger
FTDI USB Treiber: der VCP Treiber wird für den Anschluss der Empfängers an den PC/Laptop benötigt
Die Firma Bruckner hat sich bereit erklärt die Beschaffung von Platinen zu übernehmen. Allerdings müssen schon ein paar Platinen zusammen kommen damit eine Nachbestellung lohnt. Deshalb kann eine Platinenbestellung auch etwas dauern.
Die Adresse lautet:
Klebetechnik Bruckner
Angelbergerstr. 2A
92345 Dietfurt/ Töging
Tel. 0 84 64/ 60 57 46
Viel Spass
Wilhelm Krug und Jochen Ebert