Funkfernsteuerung

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Zwei Sender als Beispiel: links der eines funkferngesteuerten Spielzeuges und rechts ein Sender für "echte" Modelle
Mikro-Empfänger "JST-mini" für Mikromodelle
Servos für funkferngesteuerte Modelle: Mikro- und Standardausführung
Ein Mikrofahrtregler als Beispiel für die untere Grenze der Belastbarkeit
Empfangsanlage für ein Mikromodell bestehend aus: Empfänger, Servo, Fahrtregler, Antriebsmotor und Akku
Beispiel für ein nur wenige Gramm (ca.20) schweres funkferngesteuertes Spielzeug, auch Micro RC genannt
Empfangsanlage im 1:87 RC-Modell Kuhwerder 18 (300 Gramm)


Im Modellbau versteht man unter einer Funkfernsteuerung die Technik, mit der es möglich ist, ein Modell drahtlos per Funk aus der Ferne zu steuern (Autos, Schiffe, Flugzeuge usw.). Dazu bedient der Modellbauer die Hebel und Schalter am Sender. Der Sender wiederum setzt diese Bedienung in Funkbefehle um und sendet sie an den Empfänger. Der Empfänger steuert entweder direkt die Funktionen im Modell (z.B. Lenkung, Geschwindigkeit) an oder gibt die Befehle an separate Steuergeräte weiter (z.B. Servo, Fahrtregler).


Inhaltsverzeichnis

Grundlagen

Um ein Modell per Funk zu steuern, bedient der Benutzer die Hebel, Schalter und Schieberegler am Sender. Der Sender kodiert und überträgt die entsprechenden Befehle per Funk an den Empfänger im Modell. Der Empfänger dekodiert das Funksignal und gibt die erhaltenen Befehle an die Steuerelemente im Modell weiter.

Diese Steuerelemente sind sehr häufig Servos. Das sind elektromechanische Antriebe, die in der Lage sind, die Befehle in mechanische Positionen umzusetzen. Das heisst, wenn der Modellbauer am Sender den Hebel für das Ruder nach rechts auslenkt, wird das Servo im Modell den Befehl umsetzen und das Ruder im Modell nach rechts bewegen.

Das hat zur Folge, dass das Modell (z.B. ein Schiff) eine Rechtskurve fährt.Servos werden also überall dort eingesetzt, wo eine Mechanik bestimmte Postionen einnehmen soll. Ein paar Beispiele: Ruder am Schiff, Lenkung am Auto, Gashebel am Verbrennungsmotor, Klappen und Ruder am Flugzeugmodell.

Neben den Servos gibt es eine weitere große Gruppe von Geräten, die am Empfänger angeschlossen werden: die Fahrtregler (auch Drehzahlsteller genannt). Ein Fahrtregler dient dazu, einen Elektromotor in seiner Drehzahl und evtl. auch Drehrichtung zu steuern. Beispiele sind hier die Antriebsmotoren von Elektroflugmodellen und Rennbooten (nur vorwärts), oder die Antriebsmotoren von Autos und Schiffen (vor- und rückwärts).

Es gibt noch eine Reihe von weiteren Geräten, die am Empfänger angeschlossen werden können (Kreisel, Schaltmodule usw.), die aber nicht hier bei den Grundlagen behandelt werden sollen.


2-Kanal und Mehrkanal- Fernsteuerungen

Ausgangspunkt ist folgende Überlegung: bei einem Auto sollen die Geschwindigkeit und die Lenkung gesteuert werden oder bei einem Schiff die Geschwindigkeit und das Ruder. Man braucht also ein Servo für die Lenkung und einen Fahrtregler für die Geschwindigkeit. Eine Fernsteuerung (also Sender und Empfänger) die genau so viel kann und nicht mehr, nennt man eine "2-Kanal Fernsteuerung". Man kann zwei Geräte anschliessen, daher "2 Kanäle". Dementsprechend kann man an einer "7-Kanal" Anlage maximal 7 Geräte anschliessen. Für Verwirrung bei diesem Thema sorgt die Firma Graupner. Aus historischen Gründen zählt sie die Kanäle anders. Eine Fernsteuerung für zwei Geräte (also z.B. Servo plus Fahrtregler) nennt sie eine "4-Kanal Fernsteuerung". Bei der Anschaffung einer Fernsteueranlage sollte man also nur darauf achten, wieviel Geräte man am Empfänger anschliessen kann, nicht so sehr die Bezeichnung.Für weitere Verwirrung sorgt die Tatsache, dass der Begriff "Kanal" zwei verschiedenen Bedeutungen hat: wie eben schon beschrieben, kann man an einem 7-Kanal Empfänger insgesamt 7 Geräte anschliessen. Der Steckplatz Nummer 2 wird dann als "Kanal 2" bezeichnet, Steckplatz Nr. 7 als "Kanal 7" usw. Soweit ist ja noch alles klar.

Sollte aber jemand Fragen "auf welchem Kanal man sendet", dann ist damit die Funkfrequenz gemeint. Die Frequenzen sind eingeteilt und passend zur Frequenz hat man einen Quarz im Sender. Der Quarz bestimmt die Sendefrequenz. Steht auf dem Quarz z.B. eine "59", dann sendet man auf "Kanal 59".


Fernsteuerung in Spielzeugmodellen

Die Entwicklung der Mikroelektronik ermöglichte es, für wenig Geld funkferngesteuerte Spielzeuge auf dem Markt zu bringen. Die Möglichkeiten dieser Funkfernsteuerungen sind allerdings begrenzt, sie können (noch?) nicht mit den im Modellbau üblichen Steuerungen konkurrieren. Dafür gibt es ein paar Gründe:Viele Fernsteuerungen für Spielzeuge haben keine proportionalen Funktionen. Sie können nur stop-vollgas, geradeaus-hart rechts/links. Im Modellbau dagegen können die Modelle auch langsamste Fahrtstufen einnehen oder auch minimale Lenkausschläge umsetzen.

Spielzeug-Fernsteuerunge haben eine sehr geringe Reichweite von wenigen Metern. Modellflugzeuge dagegen dürfen auch schon mal 1000 m vom Sender entfernt sein, ohne dass sie das übel nehmen.

Manche Spielzeuge funktionieren nicht, wenn eine normale Fernsteuerung daneben in Betrieb ist. Der Modellbauer kann z.B. mit seinem Schiff auf dem Teich seine Kreise drehen und ist nicht gestört, aber das funkferngesteuerte Spielzeug macht keinen Mucks.

Die Spielzeugfernsteuerungen können also in technischer Sicht den Modellbaufernsteuerungen nicht das Wasser reichen. Aber im Preis! Einfachste ferngesteuerte Autos um die 6 cm lang bekam man im Jahr 2005 für um die 10 bis 20 Euro. Natürlich gibt es auch technisch aufwändigere Fernsteuerungen für Spielzeuge und Fertigmodelle, aber dann steigt auch sofort der Preis.Und so bietet der Markt für jeden etwas: für das schnelle einfache Spiel gibt es günstige Fertigmodelle mit Fernsteuerung und für höhere Ansprüche ist die Skala nach oben hin offen.


AM und FM

Die besonders preisgünstigen Funkfernsteuerungen auf dem Markt sind sogenannte "AM-Anlagen". Das "AM" bedeutet "amplitudenmoduliert" und ist eine Bezeichung für die Art der Funkübertragung. Qualitativ höherwertig und teueer sind die "FM-Anlagen", also die frequenzmodulierten Anlagen. Ein AM-Sender kann nicht mit einem FM-Empfänger betrieben werden, ebenso ein FM-Sender nicht mit einem AM-Empfänger. Hier gehört schon AM zu AM und FM zu FM.

Frequenzbänder

In Deutschland üblich sind die Bereiche 27 MHz, 35 MHz und 40,6 MHz. Zugelassen sind auch noch 433 MHz und 2,4 GHz (DSM-System). Für den Betrieb gelten gewisse Beschränkungen: im 35 MHz Bereich dürfen NUR (wirklich nur!!) Flugzeuge betrieben werden. Die 27 und 40,6 MHz dagegen sind für Autos, Schiffe und Flugzeuge zugelassen, aber nicht alle Kanäle. Die genauen Vorschriften findet man in den Modellbaukatalogen oder auch in Modellbauvereinen oder beim Händler.

Geschichte

Die Möglichkeit der Radiofernbedienung wurde fast nach der Erfindung des Radios durchgeführt; Nikola Tesla patentierte einen Entwurf für eine Funkfernsteuerung schon 1899, und verschiedene ferngesteuerte Schiffe wurden für die Zielübungen bei der Marine bis in die 1920er Jahre verwendet. Während des Zweiten Weltkrieges wurde die Funkfernsteuerung, hauptsächlich in Deutschland, für eine Reihe von Flugobjekten verwendet. Ihre Hauptbemühung war die Entwicklung der funkgesteuerten Flugkörper und Gleitbomben für den Einsatz gegen Schiffsverbände, ein Ziel, das anders schwierig und gefährlich anzugreifen ist. Gegen Ende des Krieges hatte die Luftwaffe ähnliche Probleme, beim Angriff auf Bomberverbände, und es wurden zahlreiche ferngesteuerte Flugkörper entwickelt, die aber nicht mehr eingesetzt werden konnten. Eine Ausnahme bildet die sogenannte Wunderwaffe der Nazis, auch V2 bekannteste)genannt. Bei ca. 20 Flügen wurden zum ersten mal Fernsteuerungen in Form von Radarstrahlen angewendet. Aber auch in diesen Systemen war es nur möglich, eine Information (1 Kanal On/Off)zu übertragen.Auch die Briten und die USA entwickelten Funksteuersysteme um die Gefährdung der Besatzungen beim Einsatz gegen stark verteidigte Ziele zu verringern. Jedoch erwies sich keines dieser Systeme als in der Praxis verwendbar. Ein Gerät, Projekt Aphrodite, erwies sich als gefährlicher für seinen Benutzer als für das Ziel. Funksteuersysteme dieser Ära waren im allgemeinen elektro-mechanischer Natur. Dabei wurde seitens der Allierten ein Radiogerät in den Flugkörper eingebaut, das vom Steuerpult übertragene Signal wurde demoduliert und einem kleinen Lautsprecher zugeführt. Vor dem Lautsprecher waren eine Zahl kleiner Metallzungen mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen angebracht, jede abgestimmt um bei einer bestimmten Frequenz in Resonanz zu geraten. Dadurch wurden die entsprechenden Steuerimpulse für die Ruder ausgelöst. Die Deutschen verwendeten oft elektro-pneumatische Systeme. Der Sender überträgt jeweils die unterschiedlichen Frequenzen in Abhängigkeit der Bewegungen des Steuerknüppels. Diese waren typische AN/AUS-Signale. Diese Systeme wurden allgemein bis in die sechziger Jahre verwendet, als der zunehmende Gebrauch von Transistoren die Funkfernsteuerung stark vereinfachte.