Modellbau Elektronik

Musterbau Elektronik

Das neue Fernbedienungskonzept mit 2,4 GPH Wofür steht die Elektronik im Modellbau? Modellbauer, die mit viel Sinn fürs Wesentliche schöne stehende Modelle herstellen, die nach Abschluss in hellen Schaukästen gut vor Schmutz und rauer Bearbeitung geschont sind, benötigen keine Modellbauelektronik. Soll ein Model jedoch mit Licht bestückt werden oder sollen sich Einzelteile modellhaft verschieben oder rotieren, wird die Sache spannender.

Die Modellbauelektronik kommt zum Einsatz, sobald das Fertigmodell per Funksteuerung fertiggestellt werden soll. Aber gerade diese Verbindung von bewährtem Modellbau und modernster Elektronik macht den RC (Radio Controlled) Modellbau für so viele Menschen so spannend. Welche sind Modellbau-Fernbedienungen? Ob Bootsmodellbauer, Car-Modellbauer, Flight Model Builder oder Funktionsmodellbauer: Sobald ein Schiffsmodell originalgetreu verschoben werden soll, kommt die Fernsteuerungstechnik zum Einsatz.

Welch ein Schauspiel, als vor einiger Zeit nur die Funkbereiche 27, 35 oder 40 MHZ zur Verfügung stand, um Models zu steuern. Zusätzlich zu den damals weit verbreiteten CB-Funkgeräten wurden viele Geräte auch durch die doppelte Zuordnung von Sendekanälen zerstört. Um den Wunsch nach dem Basteln nicht zu verleugnen, musste mancher Modelbauer hier eine sehr große Schmerzschwelle nachweisen.

Aber zum Vergnügen vieler Modelleure ist diese Katastrophe endlich zu Ende. Durch die Freisetzung des 2,4 GHz-Frequenzbandes und die Bereitstellung einer ausgereiften Sende- und Empfangstechnologie aus dem WLAN-Bereich war es nur eine Frage der Zeit, bis diese ausgeklügelte Technologie auch für Modellbau-Fernbedienungen eingesetzt wurde. Die so genannte Frequenzsprungtechnik hat den großen Vorzug, dass bei einer Störung eines Kanals nur minimal Information verloren geht.

In diesem Fall prüft der Transmitter zunächst, ob der neue Channel tatsächlich freigeschaltet ist, bevor er seine Information über die Häufigkeit dieses Channel an den Receiver schickt. Weil der Receiver mit dem Transmitter in digitaler Form verbunden ist, wird der Receiver nur auf die Signalübertragung seines" Transmitters reagieren. Die Parallelschaltung mehrerer Transmitter oder Modelle auf kleinstem Bauraum (z.B. auf einem Flugplatz oder bei einem Modellauto-Rennen) ist daher mit 2,4 GHz-Fernbedienungen überhaupt kein Thema mehr.

Mit Hilfe von Zusatzinformationen ist es dem Receiver möglich, das Empfangssignal auf seine Korrektheit zu prüfen. Das bedeutet, dass der Receiver im Model nur die korrekten Steuerungsinformationen an die Servos, Regler und elektronischen Komponenten ausgeben kann. Die durch Unruhen bedingte Furcht vor dem Leben der Models entfällt damit.

Durch die größere Breite der Sendekanäle werden Steuerungsinformationen mit einer besseren Lösung und einer schnelleren Übertragungsgeschwindigkeit übermittelt. Zusammen mit schnelllaufenden Stellgliedern sind damit reflexähnliche Regelbewegungen, wie sie z.B. zur Regelung von schnelllaufenden Modellfahrzeugen erforderlich sind, in Bruchteilen von Sekunden möglich. Weil die Antennensysteme einer 2,4 GHz-Fernbedienung nur ca. 3 cm lang sind, können sie im Model besser "versteckt" werden.

Vor allem originalgetreue Ausführungen werden erheblich verbessert, wenn keine lange Antennenleitung das Erscheinungsbild beeinträchtigt. Qualitativ hochstehende Modellbau-Fernbedienungen senden nicht nur Steuerungssignale vom Funksender an den in der Modellvariante befindlichen Funkempfänger. Die Information aus dem Model wird über den Retourkanal an die Fernbedienung zurückgegeben. Da mehrere 2,4 GHz-Receiver an einen 2,4 GHz-Sender angeschlossen oder bedient werden können, machen viele Modelbauer natürlich von dieser Möglichkeit Gebrauch und bauen in jedem Model ihre eigenen Receiver.

Beispielsweise ist es auf einem Modellflughafen möglich, sehr rasch zwischen den einzelnen Flugzeugen zu wechseln. Einige der Receiver sind mit zwei oder gar vier Eingangsstufen mit je einer eigenen Sendeantenne ausstattet. Das hat den Vorzug, dass jede einzelne Antenna in eine andere Ausrichtung gebracht werden kann und das Model in jeder Flugeinstellung oder Fahrausbildung einen optimalen Empfangskomfort hat.

Darüber hinaus "packen" die Produzenten weitere nützliche Funktionalitäten in die Receiver. Ein Kreiselempfänger verfügt beispielsweise über eine integrierte Elektronik mit Positions- und Beschleunigungssensoren, um beispielsweise ein Flugsimulator in jeder Flugposition völlig standsicher zu sein. Der plötzliche Seitenwind bei der Landung stösst das Model nicht mehr aus seiner Flugschneise. Welche sind Modell-Servos?

Mit einem Handsender werden die Bewegungsabläufe der Steuerstäbe sowie die aktuellen Positionen der Weichen und Dreh-/Schieberegler in elektrische Größen umgerechnet. Dabei werden diese Daten kodiert (verschlüsselt) und per Funkspruch an das Model übermittelt. In der Modellierung müssen die elektrischen Steuerungsinformationen erhalten, dekodiert und wieder in ein mechanisches Uhrwerk zurückverwandelt werden. Modellbauservos wurden für die Umsetzung eines Stellsignals in eine Uhrwerketwickelt.

Zusätzlich zur Elektronik enthalten die Servos einen kleinen Elektromotor, der über ein Schaltgetriebe einen Verschleißhebel (Querhebel) treibt. Das, was auf der Senderseite mit Potentiometern oder Hall-Sensoren technologisch recht unkompliziert zu realisieren ist, ist bereits eine viel grössere Aufgabe im Vorbild. Unterschiedlichste Ansprüche an die Servoantriebe werden von den Modellbauern in ihren Fahrzeugen gestellt: Eine Servomaschine muss dem jeweiligen Fahrzeug entsprechen.

Aufgrund der Maße der Servo-Einbauschäfte legen viele Modellhersteller daher bereits die Baugröße des bei der Modellkonstruktion zu berücksichtigenden Servo fest. Es gibt aber auch solche Typen, bei denen die Auswahl des Stellglieds optional ist, da die benötigten Servoaufnahmen oder Servowellen vom Fahrzeughersteller selbst angefertigt werden müssen. Deshalb werden Servo antriebe in einer Vielzahl von Baugrößen und Ausführungen eingesetzt.

Als nächstes sind das Schaltmoment und das Haltemoment für ein Servogerät wichtige Parameter. Damit ist gemeint, wie viel Druck ein Servomotor für die Kopplung von Seitenrudern oder Lenkgestänge aufbringt und mit wie viel Druck die abgelenkten Teile in Position hält. Weil konventionelle Servoantriebe einen rotierenden Ausgangshebel haben und daher dem Hebelsatz unterworfen sind, werden die Angaben in Ncm gemacht.

Mit einem Servomotor mit einem Schaltmoment von 30 Nm kann eine Last von ca. 3 kg angehoben werden, wenn der Schwenkpunkt 1 cm vom Schwenkpunkt des Servogriffs liegt. Ein weiteres wesentliches Merkmal, das qualitativ hochstehende Servoantriebe unterscheidet, ist die Positioniergeschwindigkeit. Um so kürzer die Zeit, die ein Servoverstärker braucht, um sich von einem Ende zum anderen zu bewegen, umso besser werden die schnellen Steuerungsbefehle vom Messumformer ausgeführt.

Doch auch wenn beispielsweise in Hubschraubern mit elektronischen Stabilisierungssystemen (Gyros) gearbeitet wird, müssen die damit verbundenen Servoantriebe in der Lage sein, rasch und sicher auf die vom Gyro generierten Steuerungsimpulse zu interagieren. Ein Servo ist über ein dreiadriges Kabel mit einem Receiver verbunden. Zusätzlich zur Speisespannung (plus und minus) werden die Steuerungsinformationen auf der dritten Litze gesendet.

Zu diesem Zweck gibt der Receiver 50 mal pro Sek. oder alle 20 msec ( "Millisekunden") einen Kontrollimpuls aus. Am Anfang hört sich das ziemlich an. Es ist jedoch zu beachten, dass die Positionsinformationen der Senderjoysticks und Schalter hintereinander gesendet werden, so dass die Pulsbreite je nach Joystickposition nur 0,9 - 2,1 msec ( "Servo-Mittelstellung" = 1,5 msec) beträgt horizontiert (siehe Signalton A in Schaltplan 1).

Während der verbleibenden Zeit (19,1 - 17,9 ms) empfängt das Servosystem keine Positionsinformationen und hat daher keine Möglichkeiten, den Servoarm während dieser Zeit in die gewünschte Lage zu versetzen oder die vom Messumformer vorgegebene Lage zu halten. Das Servosystem ist nicht in der Lage, die gewünschte Lage zu erreichen. Der Schaltplan 1 stellt den prinzipiellen Strukturaufbau eines konventionellen Analogservos dar. Nachdem die Positionsinformationen des Empfängers digitalisiert und gespeichert wurden, kann der Verarbeiter nun auch den Stellmotor in den Pulspausen (19,1 - 17,9 ms) steuern, um den Servoarm in die gewünschte Lage zu bewegen oder zu fixieren.

Dadurch arbeiten Digitalservos schnell, leistungsfähiger und haben enorm hohe Zuhaltekräfte. Mit der häufigen Steuerung des Stellmotors erhöht sich aber auch der Stromverbrauch des Umrichters. Werden mehrere Digitalservos in einem Gerät verwendet, muss die Spannungsversorgung immer entsprechend umgestellt werden. Dies erfordert den Gebrauch von Hochstrombatterien und entsprechend dimensionierten Kabeln und Steckern.

Große und teure Modelle sind nun mit intelligenten Weichen ausgestattet, die jedes Servogerät mit ausreichender Leistung ausstatten. Die Akkuweiche verfügt über die notwendigen Verbraucheranschlüsse, so dass die Positionsinformationen auch an die Stellglieder übermittelt werden können. Welche sind Modellsteuerungen? Dazu gibt es Motorregler oder Drehzahlregler, die wie ein Servoregler gesteuert werden.

D. h., wenn der Steuerkreuz für die Motorenfunktion auf 50% der maximalen Sendeleistung des Messumformers gesetzt ist, liefert der Drehzahlregler 50% der Batterieleistung an den motorischen Verbraucher im modellierten Zustand. Ein Drehzahlregler kann nicht erfassen oder steuern, ob der Verbrennungsmotor mit 50% seiner Antriebsleistung wirklich funktioniert oder sich aufgrund von Laständerungen schnell oder langsam bewegt.

Eine Drehzahlregelung dagegen zeichnet die aktuelle Motordrehzahl auf und passt die Leistung für den Antrieb automatisch an, wenn die Geschwindigkeit aufgrund einer Laständerung zunimmt oder abnimmt. Diese Regelungsart (Govener-Modus) ist z.B. bei elektrischen Modellhubschraubern von Bedeutung, da sie mit einer gleichbleibenden Rotorgeschwindigkeit arbeiten sollen. Beim Auswählen des geeigneten Drehzahlreglers muss zunächst der motorische Aufbau berücksichtigt werden.

Ist es sich bei dem Elektromotor um einen Sammlermotor handelnd, bei dem der elektrische Anschluss über zwei Kohlen (Bürste = Bürste) auf den Armaturenkörper erfolgt, muss ebenfalls eine gebürstete Steuerung verwendet werden. Der Verschleiß der Kohlenbürsten erfordert eine kontinuierliche Wartung oder einen Austausch. Im laufenden Betrieb unterliegen die Walzen einem sogenannten Bürstenbrand, der zu starken Beeinträchtigungen beim Empfangen der Fernbedienungssignale führt.

Deshalb haben sich im Modellbau immer mehr bürstenlose Motoren etabliert. Weil einige der Steuerungen auch Lipobatterien vor Tiefentladung bewahren und einzeln an den angeschlossene Elektromotor angepaßt werden können, sind bei der Montage die Hersteller- und Programmieranweisungen zu berücksichtigen. Da der Stromverbrauch von PKW-Modelmotoren sehr unterschiedlich ist und immer von der aktuellen Fahreinschätzung abhängig ist, wählt der PKW-Fahrer seinen Speed Controller nicht nach dem aktuellen, sondern nach der Anzahl der Motorwicklungen "Turns".

Die Zahl der Wicklungen des Motors ist umso größer, je niedriger die Zahl der Wicklungen ist, je größer der Strombedarf, den der Sensor auffangen kann. Welche sind elektronische Komponenten für den Modellbau? Soll ein Fahrzeug nicht nur mit Fahr- und Lenkfunktionen ausgerüstet werden, sind elektronische Komponenten erforderlich. Hört man unter der Haube auch ein treues Motorgeräusch, ist der Modellbau in seiner schönsten Gestalt.

Doch auch die sichere Energieversorgung des Models über eine Weiche ist ein sehr wesentlicher Teil. Zur Verbesserung der Betriebszuverlässigkeit ihrer Geräte verwenden viele Modelleure zwei Batterien, um den Empfänger und die Servoantriebe zu betreiben. Ein Akkuhalter misst dann den Spannungspegel beider Batterien und verwendet immer den Akkupack mit dem höchsten Spannungspegel für die Spannungsversorgung des Musters.

Fällt eine Batterie mit einem technischen Fehler aus, kann die zweite Batterie das Gerät dennoch sicher mit Strom versorgen. Die zweite Batterie kann das Gerät auch bei einem Ausfall mit Strom ausstatten. Mit welchen Batterien und welcher Ladetechnologie ist der Modellbau möglich? Nicht nur über ihr eigenes Vorbild und die integrierte Elektronik müssen die Modelleure alles wissen. Auch in Sachen Batterien und Ladekonzepte sind Vorbilder.

Dies ist auch deshalb unbedingt notwendig, weil Batterien die Geräte mit Lebenskraft oder Lebenskraft ausstatten. Aus diesem Grund wird bei vielen Modellbauern großen Wert auf eine verlässliche Energieversorgung ihrer Fahrzeuge gelegt. Bei Vibrationen, denen ein Model während des Betriebs ständig exponiert ist, können die Kontaktflächen in einem Batteriecontainer nämlich rasch zu Störungen oder losen Kontakten werden.

Für jeden Modelbauer ein Horror. Diese Batterien müssen jedoch sachgemäß verwendet werden. In extremen Fällen kann die Batterie mechanisch zerstört werden, mit einer akuten Brand- und Explosionsrisiko. Anschließend schaltet die Steuerung / der Stellantrieb den Antrieb ab oder reduziert die Fördermenge, wenn eine Tiefentladung bevorsteht. Der Schiffsmodellbau verwendet gern Blei-Säure-Batterien, weil sie sowohl leistungsfähig als auch preiswert sind.

Außerdem benötigt man das große Eigengewicht der Batterien, um sicherzustellen, dass Schiffsmodelle die korrekte Wasserposition haben. Doch auch Liebhaber von Fahrzeugen mit Methanol-Verbrennungsmotor verwenden gern Bleibatterien. Zum einen als Netzteil für die Zündkerze oder zum Betreiben des E-Starters. Bleigelbatterien werden bevorzugt verwendet, da diese Batterien leckagefrei sind und in jeder Position bedient werden können.

Einige große Blei-Säure-Batterien werden auch zum schnellen Aufladen von Fahr- oder Flugbatterien unter freiem Himmel verwendet, wo es keine Stromversorgung gibt. Anders als die marktüblichen Rundzellen-Ladegeräte, die in jedem Haus zu Hause zu finden sind, zeichnet sich das Modellladegerät dadurch aus, dass es Multizellen-Akkupacks aufladen kann. Darüber hinaus sind die Akkuladegeräte so konzipiert, dass sie auch Batterien mit verschiedenen Techniken wie NiCd, NiMH, LiPo, LiIon, Lithium-Energie, Lithium-Energie oder Wasserstoff auf- und abführen können.

Um ihre Modelle ohne lange Ladezeiten bedienen zu können, verwenden viele Modelleure austauschbare Batterien. Es ist in diesem Falle zweckmäßig, wenn das Gerät zwei oder mehr Batterien zur gleichen Zeit aufladen kann. Um eine schnelle Wiederaufladung der Batterien zu gewährleisten, arbeitet das Gerät mit teilweise sehr großen Ladestromen. Natürlich müssen die Ladeleitungen und Stecker einwandfrei zu den Batterien passen, sonst können Kontaktfehler und Schäden sehr rasch auftreten.

Weil Modelleure ihre Ladetechnik sowohl zu Haus als auch für die Mobilität einsetzen, verfügen viele der GerÃ?te Ã?ber einen 230-V-Anschluss sowie einen 12-V-Anschluss. Das Kürzel FPV steht für First Person View und bezeichnet in diesem Kontext so viel wie die Sicht aus dem Plugin des Models. FPV macht im Grundsatz das möglich, wovon Modelleure seit vielen Jahren geträumt haben.

Jetzt können Sie ganz einfach erkennen, wie es wäre, wenn Sie mit Ihrem Model selbst fliegen würden oder wie es sich anfühlen würde, wenn Sie durch die Frontscheibe Ihres Modelautos schauen würden. Zu diesem Zweck sind im Gerät kleine, helle und leistungsstarke Fotoapparate eingebaut, die ihre Lichtsignale per Funksignal an einen Receiver aussenden. Will der Modellflieger sein Fahrzeug dann ausschliesslich aus der Cockpitansicht bedienen, haben sich Monitore als die besten erwiesen.

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