DE3833841C2 - Funkfernsteuervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Funkfernsteuervorrichtung, insbe­ sondere für lenkbare Modelle, wie Flug-, Fahrzeug- oder Schiffs­ modelle, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Derartige aus DE 33 42 575 A1 bekannte Funkfernsteuervorrich­ tungen mit Lehrer- und Schülersendegeräten dienen insbesondere bei hochwertigen Flugmodellen der Einweisung und Schulung von in der Modellflugkunst unerfahrenen Personen. Bei diesen be­ kannten Funkfernsteuervorrichtungen ist das Schülersendegerät über eine elektrische Signalleitung, z. B. eine Zweidraht­ leitung, mit dem Lehrersendegerät verbunden, wodurch der Lehrer Eingriffsmöglichkeiten in die vom Schüler ausgegebenen Steuer­ befehle erhält. Der Lehrer kann damit Lenkkorrekturen durch­ führen aber auch den Schüler vorübergehend vollständig ab­ schalten und die Steuerung des Flugmodells eigenverantwortlich übernehmen. Mehrere Schülersendegeräte können über entsprechen­ de Signalleitungen an einem Lehrersendegerät angeschlossen werden, wobei der Lehrer die Möglichkeit zur Selektion der jeweils zur Steuerung zugelassenen Schülersendegeräte hat.

Solche elektrischen Signalleitungen zwischen den Sendegeräten bilden einen Dipol, der insbesondere bei großer Kabellänge eine Verstimmung in der Abstimmung der Sendegeräte bewirkt.

Außerdem wirkt eine solche elektrische Signalleitung als Antenne, die bei größerer Kabellänge weitreichend Signale in einem für die Funkfernsteuervorrichtung nicht zugelassenen Frequenzband abstrahlt, die wiederum zu Störungen in anderen Bereichen führen. Die elektrischen Verbindungskabel für die Sendegeräte zur Signalübertragung benötigen daher eine funk­ technische Zulassung durch die Post, die bislang nur für Verbindungskabel bis zu einer Maximallänge von 1,5 m erteilt wird. Bei Funkfernsteuervorrichtungen für den Lehrbetrieb sind jedoch häufig sehr viel längere Verbindungskabel er­ wünscht und mitunter auch unbedingt notwendig.

Aus EP 0 122 994 A1 ist ein fernsteuerbares Spielzeug, ins­ besondere Spielzeugauto, bekannt, das über einen oder mehrere Lichtleiter mit einem Steuergerät verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Funkfernsteuer­ vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher große Leitungslängen für das Lehrersendegerät mit den Schülersendegeräten verbindenden Signalleitungen realisiert sind, ohne daß Störungen in den Sendegeräten selbst oder Störsignalabstrahlungen über die Signalleitungen auftreten und somit die Notwendigkeit eines funktechnischen Zulaß- und Prüfungsverfahrens entfällt.

Die Aufgabe ist bei einer Funkfernsteuervorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung erfindungsge­ mäß durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Funkfernsteuervorrichtung werden durch den Lichtleiter sämtliche aufgezeigten Probleme einer langen elektrischen Signalleitung beseitigt. Die Kommu­ nikation zwischen den Sendegeräten erfolgt auf langen Leitungen durch optische Signale, die keinerlei Störeffekte auslösen. Die erforderlichen optoelektronischen Sender und Empfänger können heute bereits preiswert im Handel erstanden werden. Hinzu kommt, daß beispielsweise als Glasfaserkabel ausgebildete Lichtleiter eine sehr große Übertragungskapazität bei relativ geringem Kabelquerschnitt besitzen, so daß die Signalübertragungsrate zwischen den Sendegeräten wesentlich erhöht werden kann.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen 2-6.

Bei einer einfachen Version der Funkfernsteuervorrichtung ist das Schülersendegerät als sog. Slave an dem Lehrersendegerät, dem sog. Master, angeschlossen. Alle Funksteuersignale werden über die Antenne des Mastergeräts abgestrahlt. Der Lehrer hat die Möglichkeit die Steuersignale des Schülers zu korrigieren oder zu unterdrücken. In diesem Fall genügt eine unidirektionale Signalleitung vom Schülersendegerät zum Lehrersendegerät und zur Kopplung des Lichtleiters ein optoelektronischer Sender oder Geber auf der Schülergeräteseite und ein optoelektronischer Empfänger auf der Lehrergeräteseite.

Bei aufwendigeren Systemen ist eine bidirektionale Signalleitung erforderlich. Hier muß der Lichtleiter mit jedem Sendegerät sowohl über einen optoelektronischen Sender oder Geber als auch über einen optoelektronischen Empfänger gekoppelt sein. Dabei kann für die bidirektionale Signalübertragung der eine Lichtleiter in beiden Übertragungsrichtungen genutzt werden. Die Datenübertragung vom Schüler- zum Lehrersendegerät und umgekehrt ist jedoch nur seriell, also zeitlich nacheinander, möglich. Für hohe Datenübertragungsraten ist dagegen Parallelbetrieb erforderlich. Hier werden zwei Lichtleiter, je einer für eine Übertragungsrichtung, verwendet, wobei der eine Lichtleiter über einen optoelektronischen Sender an dem Schülersendegerät und über einen optisch elektronischen Empfänger an dem Lehrersendegerät und der andere Lichtleiter in umgekehrter Weise über einen optoelektronischen Sender an dem Lehrersendegerät und über einen optoelektronischen Empfänger an dem Schülersendegerät angeschlossen ist.

Die optoelektronischen Sender und Empfänger werden bevorzugt in die jeweiligen Sendegeräte integriert. Der Lichtleiter ist ein Teil eines flexiblen Verbindungskabels, beispielsweise eines Glasfaserkabels, das mit optischen Anschlußelementen in die Sendegeräte eingesteckt wird.

Für die Nachrüstung von Funkfernsteuervorrichtungen ist vorteilhaft, die optoelektronischen Sender und Empfänger in die endseitigen Anschlußstecker des flexiblen Verbindungskabels zu integrieren, wobei diese mit elektrischen Kontaktelementen zum vorzugsweise steckbaren Anschließen des Verbindungskabels an die Sendegeräte versehen sind. In diesem Fall kann das Verbindungskabel ohne jegliche technischen Änderungen an den Sendegeräten in die geräteseitigen Steckanschlüsse eingesteckt werden.

Als optoelektronischer Sender oder Strahlungssender können Lumineszenzdioden (LED) oder Halbleiterlaser verwendet werden. Diese beleuchten die Stirnflächen des Lichtleiters. Als optoelektronischer Empfänger oder Strahlungsempfänger können Fotowiderstände, Fototransistoren oder Fotodioden Verwendung finden. Diese werden von dem an der anderen Stirnfläche des Lichtleiters austretenden Licht beleuchtet. Bei stark unterschiedlichem Durchmesser von optoelektro­ nischem Sender bzw. Empfänger einerseits und des Lichtleiters andererseits können zwischen den Enden des Lichtleiters und dem optoelektronischen Sender bzw. Empfänger optische Anpaß- oder Koppelelemente eingesetzt werden. Als Lichtleiter können Glas- oder Lichtleitfasern in beliebiger Ausbildung, z. B. Gradienten- oder Mantelfasern, verwendet werden.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine Funkfernsteuervorrichtung für Lehrbetrieb,

Fig. 2 ausschnittweise ein Verbindungskabel der Funk­ fernsteuervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Funkfernsteuervorrichtung für ein Flugmodell weist ein Lehrersendegerät 10 und ein Schülersendegerät 11 auf. Beide Sendegeräte 10, 11 sind identisch aufgebaut, doch besteht zwischen ihnen ein sog. Master-Slave-Verhältnis, wobei im Schülersendegerät erzeugte Steuersignale über eine Signalleitung 12 zu dem Lehrersendegerät 10 übertragen und dort über eine Funkantenne 13 abgestrahlt werden. In dem Lehrersendegerät 10 besteht die Möglichkeit, die über die Signalleitung 12 ankommenden Steuersignale ganz oder teilweise zu unterdrücken und eigene Steuersignale über die Antenne 13 auszusenden. In den beiden Sendegeräten 10, 11 sind manuell - meist über einen Stick - zu bedienende Steuereinheiten mit 14 und 15 und ein Mikroprozessor zur Verarbeitung der Steuerbefehle und Generierung entsprechend elektrischer Steuersignale mit 16 bezeichnet. Die Steuereinheiten 14, 15 sind über elektrische Leitungen mit dem Mikroprozessor 16 verbunden. Ebenso ist die Funkantenne 13 über einen Verstärker an den Mikroprozessor 16 angeschlossen.

Die Signalleitung 12 wird von einem Lichtleiter 17 gebildet, der als Glasfaser ausgebildet sein kann und der an einem Ende über einen optoelektronischen Sender 18 mit dem Schülersendegerät 11 und an dem anderen Ende über einen optoelektronischen Empfänger 19 mit dem Lehrersendegerät 10 gekoppelt ist. Der optoelektronische Sender 18, der beispielsweise als Lumineszenzdiode (LED) oder Halbleiterlaser ausgebildet ist, ist in dem Schülersendegerät 11 integriert und über elektrische Leitungen an den Mikroprozessor 16 angeschlossen. Seine lichtemittierende Stirnfläche ist von einer Hülse 20 umgeben, in welche ein in einer Steckfassung 22 gehaltenes optische Koppelelement 21, z. B. eine Sammellinse, eingesteckt werden kann. Das optische Koppelelement 21 bildet den einen endseitigen Abschluß eines flexiblen Verbindungskabels 25, in welchem der Lichtleiter 17 in einer Kabelumhüllung 32 verläuft, und ist mit letzterem verbunden, so daß das von dem optoelektronischen Sender 18 abgestrahlte Licht durch das optische Koppelelement 21 auf die Stirnfläche des im Durchmesser kleineren Lichtleiters 17 konzentriert wird. Am anderen Ende des flexiblen Verbindungskabels 25 ist in gleicher Weise mit dem Lichtleiter 17 ein optisches Koppelelement 24 verbunden, das ebenfalls von einer Steckfassung 22 umgeben ist, die in eine Hülse 23 im Lehrersendegerät 10 eingesteckt werden kann. Innerhalb der Hülse 23 ist die lichtempfindliche Fläche des im Lehrersendegerät 10 integrierten optoelektronischen Empfängers 19 angeordnet. Das optische Koppelelement 24 ist beispielsweise als Zerstreuungslinse ausgebildet, so daß durch das an der Stirnfläche des Lichtleiters 17 austretende Lichtbündel mit gegenüber dem Durchmesser der lichtempfindlichen Fläche des optoelektronischen Empfängers 19 wesentlich kleinerem Durchmesser dessen lichtempfindliche Fläche gleichmäßig beleuchtet wird. Der optoelektronische Empfänger 19 kann beispielsweise als Fotowiderstand, Fototransistor oder Fotodiode ausgebildet sein.

Die im Schülersendegerät 11 generierten Steuersignale werden von dem optoelektronischen Sender 18 in optische Signale umgewandelt, über das optische Koppelelement 21 in den Lichtleiter 17 eingekoppelt und über diesen zum Lehrersendegerät 10 übertragen. Im optoelektrischen Empfänger 19 werden die optischen Signale wieder in elektrische Signale rückgewandelt und über den Mikroprozessor 16 verstärkt an die Funkantenne 13 gegeben.

In Fig. 1 ist eine sehr einfache Variante einer Funkfernsteuervorrichtung für den Lehrbetrieb wiedergegeben, bei welcher die Signalübertragung über das flexible Verbindungskabel 25 nur in einer Richtung, nämlich vom Schülersendegerät 11 zum Lehrersendegerät 10, erfolgt. In einer hier nicht dargestellten aufwendigeren Version ist das Schülersendegerät 11 ebenfalls mit einer Funkantenne ausgerüstet, und eine Daten- bzw. Signalübertragung erfolgt in beiden Richtungen, also sowohl vom Schülersendegerät 11 zum Lehrersendegerät 10 als auch umgekehrt vom Lehrersendegerät 10 zum Schülersendegerät 11. Für die hierfür erforderliche bidirektionale Übertragung der optischen Signale ist zusätzlich im Lehrersendegerät 10 ein optoelektronischer Sender und im Schülersendegerät 11 ein optoelektronischer Empfänger vorzusehen. Diese optoelektronischen Sender oder Empfänger sind identisch aufgebaut wie die optoelektronischen Sender und Empfänger 18, 19 in Fig. 1. Diese beiden optoelektronischen Sender und Empfänger sind entweder an dem gleichen Lichtleiter 17 oder an einem getrennten, parallel zum Lichtleiter 17 verlegten Lichtleiter 17′ angeschlossen.

In Fig. 2 ist abschnittweise ein flexibles Verbindungskabel 25′ mit zwei Lichtleitern 17 und 17′ dargestellt. Der Lichtleiter 17 ist an dem einen Ende mit dem optoelektronischen Sender 18 und der Lichtleiter 17′ an dem gleichen Ende mit einem optoelektronischen Empfänger 19′ verbunden. Wie in Fig. 2 nicht zu sehen ist, ist an dem anderen Ende des Lichtleiters 17 ein optoelektronischer Empfänger und an dem gleichen anderen Ende des Lichtleiters 17′ ein optoelektronischer Sender angeschlossen. An jedem Ende des Verbindungskabels 25′ sind der optoelektronische Sender 18 und der optoelektronische Empfänger 19′ in einem Anschlußstecker 26 integriert, der mit dem Mantel 27 des flexiblen Verbindungskabels 25′ vergossen ist. Die beiden elektrischen Anschlüsse des optoelektronischen Senders 18 und des optoelektronischen Empfängers 19′ sind jeweils an einem Koaxial-Steckstift 28 bzw. 29 angeschlossen. Mit diesen Koaxial-Steckstiften 28, 29 ist der Anschlußstecker 26 in entsprechende Koaxialbuchsen 30, 31 im in Fig. 2 angedeuteten Schülersendegerät 11 einsteckbar. Am anderen Ende des Verbindungskabels 25′ ist ein gleichartig ausgebildeter Anschlußstecker mit zwei Koaxial-Steckstiften in gleiche Koaxialbuchsen im Lehrersendegerät 10 einsteckbar. Die Koaxialbuchsen 30, 31 sind sowohl am Lehrersendegerät 10 als auch am Schülersendegerät 11 für ein elektrisches Koaxialkabel zur elektrischen Datenübertragung zwischen Lehrersendegerät 10 und Schülersendegerät 11 bereits vorhanden, so daß Lehrersendegerät 10 und Schülersendegerät 11 ohne technische Umrüstung mit dem flexiblem Verbindungskabel 25′ zur optischen Datenübertragung verbunden werden können.

Claims (6)

1. Funkfernsteuervorrichtung, insbesondere für Modelle, wie Flug-, Fahrzeug- oder Schiffsmodelle, mit mindestens einem Lehrer-Sendegerät und mindestens einem Schüler-Sendegerät und mit mindestens einer die beiden Sendegeräte verbindenden Signalleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalleitung (12) mindestens einen Lichtleiter (17) aufweist, der an einem Ende über mindestens einen optoelektronischen Sender (18) mit dem einen der beiden Sendegeräte (11) und an dem anderen Ende über mindestens einen optoelektronischen Empfänger (19) mit dem anderen der beiden Sendegeräte (10) gekoppelt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der optoelektronische Sender (18) die schülersendegeräteseitige Kopplung und der optoelektronische Empfänger (19) die lehrersendegeräteseitige Kopplung des Lichtleiters (17) bewirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eine bidirektionale Signalübertragung der Lichtleiter (17) an jedem Ende noch zusätzlich über einen optoelektronischen Empfänger bzw. optoelektronischen Sender mit den beiden Sendegeräten (10, 11) gekoppelt ist, so daß der Lichtleiter (17) mit jedem Sendegerät (10, 11) durch eine Paarung von optoelektronischem Sender und Empfänger verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eine bidirektionale Signalübertragung mindestens ein zweiter Lichtleiter (17′) über jeweils einen optoelektronischen Empfänger (19′) bzw. optoelektronischen Sender mit den beiden Sendegeräten (10, 11) in umgekehrter Weise gekoppelt ist, so daß bei jedem Sendegerät (10, 11) insgesamt eine Kopplung über einen optoelektronischen Sender (18) und einen optoelektronischen Empfänger (19′) besteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die optoelektronischen Sender (18) und Empfänger (19) in den Sendegeräten (10, 11) integriert sind und der bzw. die Lichtleiter (17) in einem flexiblen Verbindungskabel (25) verläuft bzw. verlaufen, das endseitig optische Anschlußelemente (20, 22, 24) zum vorzugsweise steckbaren Anschluß an die Sendegeräte (10, 11) trägt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Lichtleiter (17, 17′) in einem flexiblen Verbindungskabel (25′), z. B. Glasfaserkabel, verläuft bzw. verlaufen und daß die optoelektronischen Sender und Empfänger (18, 19′) in beidseitigen Anschlußsteckern (26) des Verbindungskabels (25′) integriert sind, die elektrische Kontaktelemente (28, 29) zum vorzugsweisen steckbaren Anschließen an die Sendegeräte (10, 11) aufweisen.