Joystick Modellfernsteuerung mit iRangeX Multiprotokoll – Modul und Android Smart Device – noch kompakter!

Der vorherige Blog hat beschrieben, wie der ursprünglich verwendete Fernsteuersender durch ein iRangeX Multiprotokoll-Modul ersetzt und der gesamte Aufbau vereinfacht werden kann.

In diesem Blog wird nun ein noch kompakterer Aufbau beschrieben, bei dem der USB Hub, der USB2PPM PiKoder und das Multiprotokoll-Modul mechanisch zu einer Einheit zusammengefasst werden, die dann nur noch mit dem Smart Device und dem Joystick verbunden werden muss.

Zur Realisierung sind folgende Schritte erforderlich:

    1. Kabel USB – Hub verlängern
    2. USB2PPM PiKoder mit USB-Stecker modifizieren
    3. Baugruppenträger realisieren
    4. Module montieren und verdrahten

Kabel USB – Hub verlängern

Die gängigen USB OTG Hubs (on the go) haben in der Regel ein sehr kurzes Anschlusskabel (0,1 – 0,15 m). Im praktischen Einsatz ergeben sich hierdurch Einschränkungen, da der Hub so immer in der Nähe des Smart Devices sein muss und möglicherweise neben dem Halter in der Luft hängt und so eine „starre Verbindung“ mit dem PiKoder nicht möglich ist.

Die Verlängerung des Anschlusskabels stellt kein Problem dar. Es ist lediglich zu beachten, dass als Stecker weiterhin ein OTG-Stecker mit entsprechender Kodierung (s. Bild) zum Einsatz kommt, weil der Hub ansonsten nicht erkannt und mit Spannung versorgt wird.

Die Verlängerung lässt sich am einfachsten realisieren, indem ein Stück USB-Kabel der gewünschten Länge an die Hub-Platine angelötet wird und am anderen Ende der vorhandene Stecker mit dem kurzen Kabelende angebracht und mit Schrumpfschlauch fixiert wird.          

USB2PPM PiKoder mit USB-Stecker modifizieren

Für die direkte Verbindung zwischen USB Hub und PiKoder benötigt der USB2PPM einen USB Stecker (s. Bild rechts) anstelle der normalen USB Micro-Buchse. Damit der Stecker montiert werden kann, sägen Sie die Leiterplatte ein um dann die Befestigungslaschen durchstecken zu können. Zusätzlich ist eine Bohrung erforderlich, um die Anschlusskabel des Steckers verdrahten zu können (s. Bild unten).

Danach kleben Sie den Stecker mit Zweikomponentenkleber auf die Leiterplatte und bestücken die Leiterplatte mit den übrigen Bauteilen (s. Bilder unten). Hinweis: im weiteren Verlauf des Projektes habe ich den dreipoligen Header durch einen Molex-Verbinder ersetzt. 

 

Zum Schluss verbinden Sie nun noch die Pins des USB Steckers mit den entsprechenden PiKoder Pins; hierzu wird ein dünner, isolierter Draht verwendet. Das folgenden Bilder zeigen die schematische Verbindung und danach sehen Sie die konkrete Ausführung auf der Platinenunterseite.

 

Baugruppenträger realisieren

Der Baugruppenträger besteht aus einer einfachen gewinkelten Holzkonstruktion. Die quadratische Grundplatte von 85 mm Seitenlänge nimmt den Hub und den USB2PPM Pikoder auf. Das Multiprotokollmodul wird in der senkrechten Gabel eingeklemmt. Zur optischen Verbesserung der Kabelführung habe ich einen entsprechenden Kanal gebohrt.

Module montieren und verdrahten

Auf den folgenden Bildern sehen Sie den kompletten Aufbau. Der Hub wird mit doppelseitigem Klebeband fixiert, der USB2PPM PiKoder eingesteckt und mit Schrauben durch die beiden vorderen Befestigungslöcher fixiert. Hierbei verwenden Sie am besten einige Unterlagscheiben als Abstandhalter, damit sich die Leiterplatte nicht verbiegt.

Mit dem Micro USB Stecker ist der „Kompakt-Sender“ zunächst für den Anschluss an ein Android Device vorgesehen. Mit einem kleinen Adapter, z.B. von Micro USB auf USB C-Stecker kann der Sender natürlich problemlos mit einem Surface Notebook verbunden werden.  

 

Joystick Modellfernsteuerung mit Multiprotokoll-TX-Modul iRangeX IRX4+

In den beiden vorhergehenden Beiträgen zur Modellfernsteuerung mit Joystick wurde ein „ganz normaler“ Fernsteuersender zur Kommandoübertragung genutzt. Dabei wurden die Steuerknüppel und diversen Schalter nicht benötigt, weil die Steuerung selber ja durch den Joystick wahrgenommen wird.

Von daher kann der Gesamtaufbau vereinfacht werden, indem statt des kompletten Fernsteuersenders ein Multiprotokoll-TX-Modul wie das iRangeX  iRX4+ eingesetzt wird.

Das Modul kann – genauso wie der Fernsteuersender – direkt über das PPM-Signal vom USB2PPM – PiKoder angesteuert werden. Da das iRangeX bereits ab einer Betriebsspannung von 5 Volt arbeitet, ist keine zusätzliche Batterie erforderlich sondern die Spannungsversorgung erfolgt ebenfalls über den USB2PPM PiKoder. 

Aufbau 

Der USB2PPM PiKoder wird entsprechend der Anleitung aufgebaut. Auch wenn Sie bisher nur eine Cynch-Buchse bestückt haben, lässt sich der dreipolige Header problemlos nachrüsten.

Die Verbindung zwischen dem iRX4+ Moduls wird über ein dreiadriges Kabel (Vcc, PPM und Gnd) hergestellt (s. Bild links unten). An einem Ende des Kabels befindet sich eine dreipolige Buchse zum Aufstecken auf die entsprechende Stiftleiste des USB2PPM, auf der anderen Seite werden die fünf Buchsen des Moduls adaptiert – die Pinbelegung, die das Modul erwartet, sehen Sie im rechten Bild. 

  

 

 

 

 

 

Es sind darüber hinaus keine weiteren Anpassungen oder Änderungen erforderlich. 

Und der hier beschriebene Aufbau ist natürlich genauso in Verbindung mit einem Windows-Notebook zu verwenden.

Joystick Modellfernsteuerung mit Spektrum DXe (2)

Der erste Beitrag dieser Reihe hat ein Notebook verwendet, um die Joystick-Eingaben in Kommandos für den USB2PPM zu übersetzen. Alternativ hierzu kann für ausgewählte Joysticks auch ein Android(TM) Smart Device mit einer entsprechenden App zum Einsatz kommen.  

Der Hardwareaufbau im Titelbild gleicht der Konfiguration im Teil 1 bis auf den Computer, der durch das Smart Device ersetzt wird und den Hub: in Verbindung mit dem Smart Device ist unbedingt ein USB OTG Hub zu verwenden. 

Hinsichtlich der Vorbereitung des Fernsteuersenders gelten die gleichen Überlegungen zur Ergonomie und es empfiehlt sich, die Fernsteuerung wie in Teil 1 beschrieben, mit einem Schalter zu erweitern.

Hinsichtlich der App selber haben Sie die Auswahl zwischen der kostenlosen App Joystick2PPM und einer speziellen  App für Quadrocopter Joystick4UAV (s.u.); beide Apps finden Sie im Google Play Store. 

Joystick2PPM (Android App)

Die Bedieneroberfläche der App entspricht weitgehend der Windows Implementierung und ist intuitiv und einfach verständlich. Auf der linken Seite befinden sich die Joystick – Bedienelemente und die Abbildung auf die Servokanäle erfolgt auf der rechten Seite mit Drop-Down-Boxen.

Der Joystick und der USB2PPM werden nach dem Starten der APP automatisch erkannt. Der Benutzer muss beim erstmaligen Gebrauch den Zugriff der Anwendung auf die entsprechenden USB-Schnittstellen freigeben. 

Bitte beachten Sie, dass die App derzeit nur eine beschränkte Anzahl von Joysticks und anderen Bediengeräten unterstützt. Den aktuellen Stand der kompatiblen Geräte finden Sie jederzeit im Playstore. 

Joystick4UAV (Android App)

Die Joystick4UAV App stellt eine Weiterentwicklung der Joystick2PPM Anwendung dar, die auf die Belange der Fernsteuerung von Quadrocoptern oder anderen Fahrzeugen (UGV) und Booten (USV) mit einem Flight Controller ausgerichtet ist.

Vom grundsätzlichen Aufbau her entspricht die Joystick4UAV den bereits beschriebenen Apps. Die Abbildung der vier Joystick-Achsen erfolgt auf die Fernsteuerkanäle 1-4 entsprechend der üblichen Belegung für Flight Controller. Diese Zuordnung innerhalb der vier Kanäle können Sie natürlich entsprechend Ihrer Präferenzen anpassen. Alle Kanäle können durch Checken der zugehörigen Box invertiert werden.

Der Flight Mode wird im Kanal 5 kodiert. Es stehen sechs Modi zur Verfügung. Die Umschaltung erfolgt über die Joystick-Taster 7-12 (s. Bild rechts unten), wobei Taster 7 Flugmode „1“ einstellt und Taster 12 den Flugmode „6“. Der gewählte Flugmode wird jeweils numerisch angezeigt („1“ im Bild oben) und der Balken entspricht dem übertragenen Kanalwert.

Die verbleibenden Taster 1-6 (Button B1 .. B6 im oberen Bereich) und der Hat-Switch stehen für Sonderfunktionen zur Verfügung und können beliebig den Kanälen 6-8 zugeordnet werden. Wird die zum Kanal gehörige Box aktiviert, dann verhält sich der Taster als Schalter.

Bitte beachten Sie, dass in der App derzeit nur der Logitech Extreme 3D Pro Joystick unterstützt wird.

Tester für Metz MECATRONIC Rudermaschine 190/18

Derzeit beschäftige ich mich mit der Restaurierung einer Metz MECATRON ‚BABY‘ Funkfernsteuerung. Zum Test und zur Inbetriebnahme der Rudermaschine wollte ich nicht jedesmal die gesamte Fernsteuerung einschalten und habe mir daher einen einfachen Tester gebaut.

Dieser Tester bildet den Ausgang des Empfängers 191/S – ein Relais mit einem Umschaltkontakt – mit einem entsprechenden Taster nach. So kann dann die Funktion der Rudermaschine, die abhängig von der eingesetzten Schaltscheibe ist, getestet werden.

In meinem Fall ist die Schaltscheibe 1 eingesetzt; damit wird gemäß der Bedienungsanleitung folgender Schalterrhythmus realsiert:

  • Sendertaste gedrückt: Ruder links, solange Taste gedrückt bleibt
  • Sendertaste kurz drücken (ca. 0,4 Sekunden), kurz loslassen (ca. 0,4 Sekunden) und gedrückt halten: Ruder rechts, solange Taste beim zweiten Mal gedrückt gehalten wird.
  • Nach Loslassen des Senderknopfes geht das Ruder immer von selbst in Stellung neutral.

Im hier vorgestellten Aufbau entspricht natürlich der Senderknopf dem Taster.

Der Tester kann sehr einfach auf einer Laborleiterplatte aufgebaut werden und der Verdrahtungsaufwand ist minimal. Den benötigten 7-poligen Stecker zur Verbindung mit der Rudermaschine habe ich, wie im Bild sichtbar,  durch das Einstecken von Lötnägeln in eine 7-polige Röhrenfassung realisiert.  

Joystick Modellfernsteuerung mit Spektrum DXe

Überblick

In diesem Beitrag wird dargestellt, wie ein Spektrum DXe Fernsteuersender mit Hilfe eines USB2PPM Adapters und eines Notebooks genutzt werden kann, um einen Quadrocopter mit einem Joystick zu fliegen. 

Das Projekt umfasst folgende Schritte:

    • Vorbereitung des Fernsteuersenders
    • Aufbau des USB2PPM Adapters
    • Download des Joystick2PPM Programms
    • Einstellungen und Inbetriebnahme

Zusätzlich zum Fernsteuersender, PC oder Notebook mit Windows 10, USB2PPM-Adapter und dem Joystick wird noch ein Trainerkabel zur Verbindung des Fernsteuersenders mit dem USB2PPM sowie ein USB-Kabel benötigt.

Vorbereitung des Fernsteuersenders

Die Ansteuerung des Spektrum DXe Fernsteuersenders erfolgt drahtgebunden über die Lehrer-/Schülerbuchse auf der Rückseite des Senders. An dieser Buchse kann ein fremdes PPM-Signal eingespeist werden – in der Regel von einem zweiten Sender, dem Schülersender. Bei der Buchse handelt es sich um eine 3,5 mm Standard-Klinkenbuchse und die Kabelverbindung wird über ein entsprechendes Mono-Aux-Kabel hergestellt. 

Damit der Lehrer jederzeit schnell die Kontrolle übernehmen kann, wird das Signal des Schülers nur übermittelt, solange der Lehrer den Bindeknopf / Panikbutton gedrückt hält. Diese praktische Umsetzung des Lehrer – Schülerbetriebs erschwert natürlich eine dauerhafte Übernahme des Senders, da man den Taster ja wahrscheinlich nicht die ganze Zeit gedrückt halten kann oder will.

Von daher habe ich in meinen Spektrum DXe einen zusätzlichen Schalter eingebaut, um den Fernsteuersender dauerhaft auf Schülerbetrieb umstellen zu können. Obwohl der Einbau einfach ist, sollte man diesen nur in Erwägung ziehen, wenn man den Verlust der Gewährleistung in Kauf nimmt.

Einbau des Zusatzschalters für den permanenten Schülerbetrieb

Das Gehäuse wird wie in der Betriebsanleitung beschrieben geöffnet. In der Rückseite befindet sich schon eine Bohrung an der idealen Position, die von außen durch einen Aufkleber überdeckt ist (s. roten Pfeil im Bild). 

Die Bohrung wird freigelegt und der zusätzliche Schalter eingesetzt (s. Details).

Die Verdrahtung erfolgt so, dass der Bind/Panik/Trainer-Taster überbrückt wird (s. Bild). Hierzu wird ein kurzes Drahtstück an der kleinen Leiterplatte angelötet.

Ich habe dann noch außen einen kleinen Pfeil angebracht, damit ich immer weiß, in welcher Betriebsart sich der Sender befindet (s. Bild).

Aufbau des USB2PPM Adapters

Der USB2PPM wird gemäß der Bauanleitung realisiert, allerdings entfällt der letzte Schritt (einlöten der dreipoligen PIN-Leiste für das PPM Signal). Stattdessen wird zum Anschluss an den Spektrum DXe eine 3,5 mm Klinkenbuchse im Experimentierfeld der Leiterplatte untergebracht (s. Bild).

Adaption USB2PPM for Spektrum DXe

Damit liegen dann alle Hardwarevoraussetzungen für den Aufbau der Fernsteuerung vor.

Download des Joystick2PPM Programms

Das Joystick2PPM Programm übernimmt die Auswertung der Joystick-Positionen und die Umsetzung in entsprechende Kommandos an den USB2PPM. Dieser wiederum erzeugt den PPM-Impulsrahmen als Eingangssignal für den Fernsteuersender. 

Das Joystick2PPM-Programm ist kostenlos im Microsoft App Store erhältlich.

Einstellungen und Inbetriebnahme

Verbinden Sie nun den USB2PPM Adapter und den Joystick mit Ihrem PC. Bei der erstmaligen Verbindung wird Windows 10 automatisch Treiber installieren und den Adapter einer COM-Schnittstelle zuordnen.

Nach Abschluss der Treiberinstallation starten Sie das Programm Joystick2PPM. Das Programm verbindet sich automatisch mit dem USB2PPM und dem ersten Joystick den es findet und stellt die verfügbaren Achsen und Schalter im linken Bildschirmteil dar. 

Nun können Sie beginnen, die Kanäle für Ihre Anwendung modellspezifisch zu konfigurieren. 

Für diesen Blog habe ich als Beispiel einen Blade INDUCTRIX Quadrocopter ausgewählt, aber Sie können natürlich auch andere Copter verbinden. 

Zur Konfiguration ordnen Sie nun auf der rechten Seite den einzelnen Kanälen der Fernsteuerung Bedienelemente des Joysticks zu (die Anleitung des Modells enthält möglicherweise Hinweise zur Zuordnung der Kanäle). Wenn Sie die Auswahlbox zu einem Kanal anklicken, werden Ihnen alle noch nicht zugeordneten Bedienelemente angezeigt und Sie können Ihre Auswahl für diesen Kanal durch anklicken treffen.

Sobald Sie eine Zuordnung vorgenommen haben, wird der aktuelle Wert für dieses Bedienelement auf die rechte Seite als Kanalwert übernommen. Die vollständige Konfiguration für meine Anwendung sehen Sie im folgenden Screendump.

 

Nun schalten Sie Ihre Fernsteuerung ein und stellen sicher, dass der Sender mit dem Fernsteuermodell „gepaired“ ist (Trainerschalter auf „aus“). Verbinden Sie nun, ohne den Fernsteuersender auszuschalten, den USB2PPM-Adapter mit dem Trainingskabel mit dem Fernsteuersender. Sobald Sie dann den Trainerschalter einschalten, können Sie Ihr Modell mit dem Joystick fernsteuern. Die Trimmung für die einzelnen Kanäle und eine eventuelle Servo-Richtungsumkehr nehmen Sie bei Bedarf am PC vor.

 

Open Source Arduino Digital RC Fernsteuersender

Der Sketch ArduinoDTX implementiert einen hochwertigen RC Fernsteuersender auf einem Arduino. Im Gegensatz zu traditionellen Fernsteuerungen erfolgt jedoch die Kodierung der Kanalinformationen nicht mit PPM-Signalen, sondern rein digital auf Basis des miniSSC-Protokolls. Zur Kommandoübertragung wird dann nur noch eine transparente serielle Verbindung wie Bluetooth, Wifi oder XBee benötigt. Als Empfänger kommt beispielsweise bei Bluetooth ein PiKoder/SSC RX zum Einsatz.

Der Sketch für den Sender basiert auf dem Open Source Projekt arduinorc von Richard Goutorbe. Damit stehen Leistungsmerkmale wie:

  • bis zu 9 Proportional-Kanäle (Nano, bei Uno maximal 6 Kanäle)
  • bis zu 6 zusätzliche Schaltkanäle
  • 9 Modellspeicher
  • Dual Rate und Exponential Schalter
  • Throttle Cut als Sicherheitsfunktion
  • 2 programmierbare Mixer
  • Justagemöglichkeiten für Endpositionen, Steuerknüppel und Servos
  • Throttle Sicherheitscheck beim Programmstart
  • Optionale Batterieüberwachung mit Alarm
  • Programmierbar unter Windows und Linux über USB-Schnittstelle und Terminalapplikation

Der arduinorc-Sketch wurde zum ArduinoDTx modifiziert, der am Arduino Ausgang D6 nun alle Kanalinformationen im miniSSC-Protokoll ausgibt. Dabei wird jedesmal dann ein Kommando erzeugt, wenn sich die Position eines Steuerknüppels verändert hat. Die PPM-Ausgabe ist komplett entfallen.

Der ArduinoDTx Sketch (.ino-Datei) ist Open Source und wird über ein entsprechendes github Repository unter den Bedingungen der GNU General Public License Version 3 zur Verfügung gestellt.

Digitale Vierkanal-Fernsteuerung

Schematischer Aufbau Arduino Digital RC

Als konkretes Anwendungsbeispiel soll nun eine digitale Fernsteuerung mit vier Kanälen realisiert werden. Der Aufbau des Prototypen ist im Bild oben dargestellt. Die zwei Thumb-Joysticks belegen die Anschlüsse Pot 1/2 und Pot 3/4 gemäß des oben dargestellten Schaltbildes. Die Verbindung zu den Analogpins des Arduino wird über ein Prototyp-Shield hergestellt. Dieses nimmt praktischerweise auch den Mode-Schalter und die LED mit ihrem Vorwiderstand von 270R auf.

Die Fernsteuerung ist für Batterieversorgung ausgelegt. Um auch beim Einsatz von Akkus mit einer Nennspannung von 1,2 V die erforderliche Mindestbetriebsspannung des Arduino von 6 V zu erreichen, wurde ein Batteriehalter für 5 AA – Zellen vorgesehen. Die beiden seitlichen Brettchen dienen zum Abstützen der Handflächen und erleichtern die Bedienung ganz erheblich.

Die USB-Schnittstelle des Arduino ist bei diesem Aufbau sehr gut zugänglich, so dass Firmware geladen werden kann und die spezifische Anwendungsparametrierung möglich ist.

Inbetriebnahme und Test

Testaufbau Arduino Digital RC

Die Inbetriebnahme beginnt mit dem Download des aduinodtx Sketch (.ino-Datei), der über ein entsprechendes github Repository zur Verfügung gestellt wird. (Hinweis: zur Übersetzung des Sketches wird die Arduino Library „TimerOne“ benötigt).

Nach dem erfolgreichen Upload des Sketches in den Arduino, kann die Funktion der Fernsteuerung am einfachsten mit dem im Bild dargestellten Aufbau einer drahtgebundenen Fernsteuerung getestet werden. In der Standardkonfiguration der Software werden durch die Pots 1 – 4 die entsprechenden Servokanäle 1 – 4 angesteuert.

Sind spezifische Anpassungen und Modelldefinitionen vorgesehen, dann sind diese gemäß der arduinorc-Beschreibung vorzunehmen: Alle Kommandos zur Programmierung der Fernsteuerfunktionen des arduinorc sind weiterhin verfügbar (Kommando Dokumentation).

Erweiterung auf Bluetooth

Bluetooth Shield Konfiguration für Arduino Digital RC

Die digitale Fernsteuerung kann mit einem ITEAD-Bluetooth Shield und einem PiKoder/SSC RX  als Empfänger mit einfachen Mitteln zu einer drahtlosen Fernsteuerung ausgebaut werden. Da die Übertragung transparent geschieht, sind keine Anpassungen der Arduino-Software gegenüber der drahtgebundenen Version vorzunehmen und es steht der volle Funktionsumfang der Fernsteuerung zur Verfügung.

Der prinzipielle Aufbau des Senders ist im Bild dargestellt. Vor der erstmaligen Inbetriebnahme ist die Verbindung zwischen den beiden Bluetooth-Modulen zu konfigurieren. Das PiKoder/SSC RX User Manual, das von der PiKoder/SSC RX Seite heruntergeladen werden kann, beschreibt die notwendigen Schritte im Detail.

Erweiterung auf WLAN

Die digitale Fernsteuerung kann mit einfachen Mitteln auch auf WLAN hochgerüstet werden. Die Beschreibung hierzu finden Sie im Beitrag WLAN Modellfernsteuerung mit Arduino

Weitere Anwendungsbeispiele

Um größere Reichweiten zu erzielen, kann die digitale Fernsteuerung alternativ auch auf XBee umgestellt werden. Der Aufbau wird in einem weiteren Beitrag Modellfernsteuerung mit Arduino über XBee erklärt.

WLAN Modellfernsteuerung mit Arduino

Der Open Source Arduino Sketch arduinodtx implementiert die Bedieneroberfläche und die Bedienelemente für einen leistungsfähigen Modellfernsteuerungssender mit einem seriellen Kommandoausgang (PiKoder/SSC bzw. PiKoder/PPM kompatibel). Für die Kommandoübertragung zum PiKoder wird ein transparenter serieller Kommunikationskanal benötigt.

Soll WLAN als Übertragungsweg genutzt werden, dann kann ein solcher Kanal senderseitig mit einem ESP8266-01 Modul realisiert werden; als Empfänger kommt ein PiKoder/SSC wRX zum Einsatz.

In diesem Fall werden neben den Basiskomponenten wie Steuerknüppeln, Schalter, etc., die zum Aufbau des arduinodtx-basierten Fernsteuersenders erforderlich sind, ein Logic Level Umsetzer von 5 auf 3,3 Volt, zwei Jumper zur Umschaltung der seriellen Kommunikationsschnittstelle (UART-Multiplexer) und ein ESP8266-01 Modul benötigt wie im Beitragsbild dargestellt. Die Verdrahtung entnehmen Sie dem folgenden Schaltbild (die Signale mit gleicher Bezeichnung müssen verbunden werden, Signale in blauer Schrift sind mit den entsprechenden Arduino-Signalen zu verbinden):

Der Aufbau ist relativ einfach und sollte problemlos auf einem Prototyp-Board erfolgen können.  

Im nächsten Schritt ist der ESP8266-01 als Access Point mit seriellem Ausgang zu programmieren – die Beschreibung hierzu finden Sie im Blog ESP8266-01 Sketch für den PiKoder/SSC wRX. Wollen Sie den ESP8266-01 im „eingesetzten Zustand“ programmieren, dann müssen Sie die dargestellte Schaltung um einen Programmierteil erweitern:

Bitte beachten Sie auch die Jumperstellung für D0/D1. Zusätzlich sollte bei jeder direkten Kommunikation mit dem ESP8266-01 der Arduino „stillgelegt“ werden (RESET Leitung auf GND legen), so dass die Datenübertragung nicht gestört wird.

Mit dem erfolgreichen Abschluss der Programmierung des ESP8266-01, dem Umstecken der Jumper, Aufwecken des Arduino und einem Reboot ist die Modellfernsteuerung betriebsbereit. 

 

Modellfernsteuerung mit Joystick

Überblick

Bereits im vorherigen Beitrag wurde die Möglichkeit vorgestellt, mit einem Joystick, einem PC und einem PiKoder/SSC bis zu acht Servos über eine USB-Schnittstelle zu steuern. Hier wird nun beschrieben, wie eine drahtlose Modellfernsteuerung mit einem PiKoder – Empfänger, dem PiKoder/SSC RX, realisert werden kann.  Zur Signalübertragung kommt Bluetooth zum Einsatz.

Aufbau

Zunächst ist der PiKoder/SSC RX auf der Ebene des Betriebssystems mit dem PC zu verbinden. Hierzu sucht man zunächst in der Gerätesteuerung nach neuen Bluetoothgeräten.

Nach kurzer Zeit sollte das Bluetooth-Modul des Empfängers angeboten werden. Der PIN lautet „1234“.

Mit der Auswahl „Verbinden“ erfolgt die Kopplung (Pairing) auf Systemebene.

Wie die folgende Ansicht aus dem Geräte-Manager zeigt, werden mit der Kopplung systemseitig auch zwei virtuelle serielle Schnittstellen angelegt auf die wir später im Programm zum Verbindungsaufbau zugreifen. 

Damit ist die Einrichtung abgeschlossen und das Programm Joystick2SSC kann jetzt wie im vorherigen Beitrag beschrieben gestartet werden. Bitte beachten Sie, dass Sie eine Programmversion > 1.1.0 benötigen; in der ursprünglichen Version wurden die virtuellen Bluetooth-Schnittstellen nicht unterstützt.

Joystick steuert acht Servos

Überblick

Im Bereich der Robotik ergibt sich häufiger die Notwendigkeit mehrere Servos anzusteuern, z.B. bei der Realisierung eines Roboterarms. Hierbei bietet sich ein Joystick als Bedienelement an, weil die Vielzahl der Achsen / Freiheitsgrade die effiziente Kontrolle über viele Kanäle ermöglicht.

Dieser Beitrag stellt eine PC-basierte Lösung zur Ansteuerung von bis zu acht Servos mit einem Joystick vor. Die Abbildung der Joystick-Kanäle und Schalter auf die Servokanäle erfolgt flexibel in der Konfigurationsoberfläche der Software. Die eigentliche Impulserzeugung für die Servos übernimmt ein PiKoder Serial Servo Controller, der über eine USB-Schnittstelle mit dem PC verbunden ist. Mit einem PiKoder/SSC lässt sich eine Ansteuergenauigkeit von 1 µs erreichen.

Aufbau

Der Aufbau erfolgt idealerweise mit Hilfe eines PiKoder/SSC – Evaluationsboard und mit einem Standard USB-Adapter. Die Spannungsversorgung des PiKoder erfolgt über das USB Kabel. Da die USB Schnittstelle nicht genügend Leistung zur Ansteuerung der Servos liefern kann, sind diese mit einer unabhängigen Spannungsquelle über die Anschlussleiste zu versorgen. Um Ausgleichströme zu verhindern, die den PC beschädigen könnten, darf der Jumper auf der PiKoder-Leiterplatte auf keinen Fall gesteckt sein. Nähere Informationen finden sich im User Manual der PiKoder.

Anschluss des USB Kabels an das PiKoder/SSC Evaluation Board – bitte beachten Sie, dass der Jumper nicht gesteckt sein darf

Software

Das Joystick2SSC Programm ist Open Source (Java) und auf github zu finden, das direkt ablauffähige Programm mit allen benötigten Modulen kann hier als .zip Datei herunter geladen werden.

Alle Dateien werden extrahiert und in das Zielverzeichnis kopiert; eine Installation ist nicht erforderlich. Der Programmstart erfolgt durch Doppelklicken von start.x86.bat (in einem 32 Bit System) oder start.x64.bat in einem 64 Bit System.

Nach dem Start der Software erscheint der Hauptbildschirm.

Hauptbildschirm Joystick2SSC

Zur Konfiguration der Servokanäle wählen Sie den Tab mit der Bezeichnung Ihres angeschlossenen Joysticks.

Zuordnung von Joystick Kanälen / Schaltern zu Servokanälen

Hier können Sie nun die notwendigen Einstellungen vornehmen. Danach kehren Sie in den Startbildschrim zurück und verbinden sich über Connect mit dem PiKoder/SSC. Mit den Balken auf der rechten Seite des Bildschirms können Sie die Positionierung und Ausgangswerte der einzelnen Kanäle nachvollziehen.

Modellfernsteuerung mit Webbrowser – intuitiver und reaktiver

In meinen bisherigen Blogs zum Thema Modellfernsteuerung mit Webbrowser habe ich Lösungen vorgestellt, die hinsichtlich der Bedieneroberfläche und der Responsezeiten (Agilität) der Fernsteuerung nur für einfache und nicht zeitkritische Anwendungen geeignet waren.

Die zuerst vorgestellte tastenorientierte Bedieneroberfläche war vergleichsweise träge, weil nach jeder Bedienung wieder die komplette Seite übertragen und neu aufgebaut wurde.

Das verbesserte „Joystick-artige“ Konzept benutzt bereits AJAX, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen. Allerdings erfordert die Steuerung noch, dass eine Bewegung durch einmaliges Antippen gestartet wird und dann durch erneutes Tippen an einer anderen Stelle des Bildschirms gestoppt wird während man eigentlich erwarten würde, dass die Bewegung solange aktiviert ist, wie die Taste „gedrückt“ wird.

Die neueste Version von httpRC erfüllt nun auf Basis einer tastenorientierten Bedieneroberfläche beide Anforderungen hinsichlich Reaktionsgeschwindigkeit und Logik: ein Befehl wird nur solange ausgeführt, wie der Button gedrückt wird.

Der Source Code für den ESP8266-01 wird über github bereit gestellt. Für die Programmierung habe ich sowohl den bereits beschriebenen Programmieradapter als auch den Arduino Due erfolgreich eingesetzt.

Weitere Informationen zum Empfängerbausatz selber finden Sie auf der entsprechenden Pikoder-Webseite.