JLog2 2,4GHz DSSS Eigenbautelemetrie “JTX”

Nachsatz vorne weg:  Die beiden parallel geschalteten LiPo-Zellen in der Base Unit (Bodenstation) gaben nach einem Jahr plötzlich und unerwartet den Löffel ab. Ich habe die Base Unit daraufhin umgebaut, sie ist jetzt so herzlich klein wie die Air Unit. Die Stromversorgung erfolgt aus der Trainerbuchse des Senders, irgendwas zwischen 6 (habe einen 78S05 dazwischen) und viel Volt sind okay, oder aus einem kleinen 4-Zeller.
Dann habe ich endlich mal das Ganze im Live-Modus betrieben, die Base anstatt auf ein Telemetriedisplay (JETIbox, Unidisplay oder HoTT SmartBox) auf OpenFormat Livestream mit dem JLC eingestellt. Könnte eine witzige Idee für Flugtage sein, live den Log, wie er im Logview entsteht, mit einem Beamer auf einer Leinwand darzustellen. Die Zuschauer wissen schon, was los war, bevor der Pilot fertig ist mit Fliegen. :)
JTX (JLog Telemetry on XBee)
“JTX” ist optimal abgestimmt auf JLog2 und eventuell verwendete optionale Sensoren, JLog-eigene also. Es werden alle Telemetriedaten übertragen, die auch mit JETIduplex möglich sind, also mehr, als der Multiplex Sensor Bus und MPX-Telemetrie erlauben, allerdings auch nicht mehr als JLog2 mit HoTT. Am Modell sind alle optionalen Sensoren verwendbar, und es können bei Bedarf auch zusätzlich Alarmgeber am Modell angesteuert werden. Ansonsten gehen alle Daten durch die Luft zur Ground Station. Geloggt wird zumindest modellseitig, kann aber auch, muss nicht, zusätzlich am Boden erfolgen. Das Bodengerät generiert selbst alle mit JLog2 möglichen Alarme und gibt diese akustisch und optisch an den Piloten.
Hier nun das Ganze mal aufgebaut. Sinn des JTX: JLog2-Daten und Alarme wireless als Telemetrie, für alle, die, nach momentanem Entwicklungsstand von JLog2, nicht JETI Duplex oder Multiplex M-Link (MPX Sensor Bus) oder Graupner HoTT z.V. haben.
Das Prinzip sieht so aus:  Oh ja…, Hilfe, 2x JLog… :)   Die Sache hat aber einen Vorteil:  Sie funktioniert mit jedem XBee, im Prinzip mit jedem wireless Equipment, das eine serielle Schnittstelle one-way Air->Ground mit wenigstens 9600Baud und Standard 8 Bits (8,n,1) bietet. Auf dieser Basis bekommt man die höchstmögliche funktionale Flexibilität und Mächtigkeit, weil auch hinter dem wireless Device auf der Pilotenseite “Intelligenz” in unserem Sinne werkelt.
JLog-Air (spezielle Firmware) fungiert zunächst wie ein normaler JLog2, empfängt und dekodiert die binären Datenpakete vom JIVE, macht das Data Processing, generiert das Log und zeichnet es auf, bildet bis zu 9 virtuelle Alarme und kann die, je nach Konfiguration mit JLC, auf bis zu zwei Alarmleitungen ausgeben an Alarmgeber, Alarmleitung 1 auch gepulst, “flash”, “interval”, “Morse”. Außerdem können JLog-eigene Sensoren angeschlossen werden, bis zu 5x Temperatur, 1 Drehzahl.  -  Nun werden die JIVE-Pakete mit Daten JLog-eigener Sensoren ergänzt, dazu eine Checksumme für Datenintegrität eines Paketes, und zum Boden gefunkt.  -  JLog-Air unterstützt keine andere Telemetrie, z.Z. JETI und MPX, und kein Unidisplay. Temperaturwerte JLog-eigener Sensoren werden nur als ganzzahlige Werte zum Boden gefunkt, während sie mit einer Nachkommastelle aufzeichnet und für Alarme von JLog-Air (Modellseite)ausgewertet werden.
JLog-Base (spezielle Firmware) empfängt die modifizierten JIVE-Pakete von JLog-Air und arbeitet darauf zunächst ebenso wie jeder andere JLog. Er kann auch auf die SD loggen, muss das aber nicht, konfigurierbar mit JLC. Er bildet selbst Alarme und gibt sie entsprechend seiner Konfiguration auf Alarmleitungen an Alarmgeber. Eigene Sensoren unterstützt er nicht, das wäre a) ziemlich sinnlos, b) ist mindestens eine der zwei Signalleitungen grundsätzlich für einen Alarmgeber besetzt.  -  Da Datenpakete über die Luft durchaus verloren gehen könnten, würde sich das für “mAh” auswirken. JLog-Base nimmt daher immer den mAh-Wert, den JLog-Air mit herunterfunkt.  -  Als Alarmgeber wird man einen Piezo Buzzer moderater Lautstärke einsetzen, als Display für die Telemetriewerte (und zum Konfigurieren von JLog-Base, nicht mit Smart-Box) kann Unidisplay, JETIbox oder eine Smart-Box verwendet werden.  -  JLog-Base unterstützt keine MPX Telemetrie.
Die beiden Firmware-Versionen gibt es auch in einer alternativen Variante, die erlaubt, statt einer der 5  JIVE-externen Temperaturen eine externe Spannung zu messen.
Nun das Praktische, zunächst JLog-Air:Die Verschaltung ist einfach, s.o. Der Spannungsstabilisator, der die 3,3V für das XBee macht (max. 3,3V!), LE33, ist eigentlich unterdimensioniert, – genauso wie es eigentlich unzulässig ist, bis zu 215mA Peak aus dem Jumper-Anschluss des JIVE zu ziehen. Allerdings sind diese Bursts so kurz, dass sie durch die beiden Elkos abgefangen werden. Wir gehen zwar nur mit 9k6 Baud an das XBee, auf der HF-Strecke überträgt es aber viel schneller. Wer keine JLog-eigenen Sensoren oder Alarmgeber am Modell verwenden will, kann sich die beiden Anschlüsse dafür (linke Bildseite) sparen, einschließlich des Widerstands 10k.  -  Ein XBee (alle XBee-Modelle sind pin-kompatibel untereinander) hat zwei Reihen á 10 Pins. Achtung, die Pins haben 2mm Abstand, eine normale Lochrasterplatine hat ein Raster von 2,54mm! Dafür gibt es ein Breakout (kleine Platine), auf das man zwei 10-polige Header (Buchsenleiste) im 2mm-Raster setzt. Alles andere baut sich zwischen Breakout und XBee auf, da sind einige Millimeter Luft mit aufgestecktem XBee.Das Breakout ist von Sparkfun (U.S.A.) und gibt’s in DE bei den üblichen Kandidaten, lipoly.de, watterott.com, tinkersoup.de etc.pp., einschließlich der Header (zuzüglich).
So sieht’s dann aufgebaut aus:Wie man sieht, ich verwende XBees mit RPSMA-Buchse (Reverse SMA) und “Gummiwurschtantenne” (von einem WLAN Access Point). Die Antenne hat Lamba/2 Länge und spürbar mehr Gewinn als der fest montierte Lambda/4-Strahler einer anderen XBee-Variante. Auch von den Versionen mit Chipantenne oder U.FL-Koaxbuchse würde ich eher abraten.  In meinen Tests hatte der feste Viertelwellenstrahler (entspricht XPS/IFS) in etwa die Reichweite von Telemetrie mit JETI Duplex oder Multiplex M-Link, die mit dem Halbwellenstrahler war bedeutend höher. Das Pattern (Strahlungsdiagramm) der Chipantenne ist nicht direkt omnidirektional.  Siehe auch hier, – Achtung, alles ist auf den Peak der Lamba/2 Antenne normalisiert. Die aufgenommenen Patterns entsprechen meinen praktischen Reichweitenerfahrungen. Das sind hier “Serie 2″ XBees, “ZB NET”, es gehen aber auch ebenso “Serie 1″, “802.15.4″, oder XBees im 868MHz-Band oder (unzulässigerweise in Europa ;) ) XBees im 900MHz-Band. Diese Freiheit ist dank JLog-Air/Base.  -  Hier Seiten- und Rückansicht. Man sieht die Steckverbinder, auf der einen Seite 6-polige Buchse für den JLog und 3-polige Stiftleiste für das COM-Kabel, auf der anderen Seite 2x 3-polige Stiftleiste für JLog-eigene Sensoren oder Alarmleitungen am Modell.Hier nun die Komponenten und ein paar mögliche optionale JLog-eigene Sensoren, auch mal zwei angeschlossen (Das COM-Kabel geht auch schicker :) ):  –  Der Air-Modul ist hinreichend klein und leicht, eher Peanuts.
Nun JLog-Base:An sich dasselbe wie JLog-Air, nur, dass der Eingang statt vom JIVE vom XBee kommt und der Ausgang statt zum XBee zum Unidisplay, alternativ JETIbox, Smart-Box.  -  Der Terminalbus der JETIbox oder der Smart-Box  ist ein 1-Wire-Bus, daher die Möglichkeit, für die Boxen Rx und TX zusammenzulegen, natürlich muss der JLog dafür mit JLC seitens der COM umgestellt werden. Ich war faul und platzgeizig, das Einschalten erfolgt auch mit einem Jumper, die Buchse ist gleichzeitig zum Laden des LiPos. Die Belegung der 3-poligen Buchse ist so gewählt, dass ein verdrehtes Aufstecken des Jumpers nicht den LiPo kurzschließen kann. Der LiPo ist ein Einzeller, 2x 320mAh parallel. Das ist ein 25C-Akku von Hyperion (bei lipoly.de gekauft), unter solchen Lastwerten bekommt man ja kaum noch was.  -  Eigentlich kann man den Piezo Buzzer auch “barfuss” anschließen, zwischen (+) und K4-1. Allerdings ist der Pieper um so lauter, je höher die Spannung ist, daher hier gegen (+)raw, die LiPo-Spannung. Meinen Buzzer hab’ ich aus einem kaputten Junsi-Charger ausgelötet, – der fiepte immer noch leise, wenn die Alarmleitung inaktiv war  (bis zu 3,3V out), die Spannungsdifferenz zu bis zu 4,2V bewirkte das. Daher kam die Ansteuerung des Buzzers mit zwei Transistoren rein. Der Widerstand 10k verhindert, dass es während des Reset des JLog oder seines Flashens piept.  -  Die LED (rot, 5mm, superhell) wird hingegen durch Alarmleitung 2 (K4-2) direkt angesteuert, Anode der Diode an (+)LiPo. Der Schutzwiderstand des Logger-Pins wirkt als Vorwiderstand. Die Diode ist nur ein Goodie on Top, die LED leuchtet (statisch) zusätzlich, wenn mAh-Alarm besteht. Ich lasse mir Morse-Zeichen durch JLog auf den Piezo Buzzer geben, – das sind dieselben wie mit JETI-Telemetrie.  -  Das sind die Komponenten:Ich habe mich für das Unidisplay entschieden, obwohl die Smart-Box oder JETIbox mini deutlich bessere Ablesbarkeit bietet, sie ist aber auch größer und schwerer.  -  Ich jedenfalls schaue NICHT während des Helifliegens auf’s Display.  -  Die komplette Einheit, mit LiPo 1S2P 640mAh, JLog2, Unidisplay, Antenne und Halterung, wiegt 73g, davon 2g für JLog und 12g für die Antenne, wieder “Gummiwurscht”. Der LiPo sollte für ca. 5-6h Dauerbetrieb reichen. –  Lasst Bilder sprechen:
Der Fuß der Halterung ist aus Schaumstoff, wurde gegen die eigentliche Einheit im Schrumpfschlauch geklebt. Das Unidisplay ist mit doppelseitigem Klebeband gegen die andere Seite gebappt, – hält besser, als mir lieb ist.  -  Da ich mich und die sandigen Bodenverhältnisse an den Tischen am Platz kenne, habe ich die beiden Jumper der Einheit wie einem “Schlüsselkind” um den Hals gehängt.
Wie man sieht, wurde für beide Einheiten Wert darauf gelegt, den JLog nicht einzubauen (weiterhin anderweitig verwendbar) und die Sicht auf dessen LEDs nicht zu verbauen. Allerdings könnte der Platzbedarf beider Einheiten nochmal verringert werden, indem man den jeweiligen JLog sozusagen als festen Bestandteil betrachtet verbaut.
So sieht’s dann an meiner DX7 aus. Der Piezo Buzzer ist übrigens gut laut, es gab’ schon Ärger mit Mutti deswegen. :)  Btw: Es muss ein selbstschwingender Typ sein! Der von SM-Modellbau geht nicht, die SM-Devices erzeugen selbst die ca. 2kHz, JLog macht das nicht.
Falls nun jemand fragt, was das beste der drei möglichen Displays ist…:   Das hängt von den Anforderungen ab. Vom Platzbedarf her ist das Unidisplay das beste, dabei die zweitbeste Zeichenkapazität im Display habend, allerdings was für gute Augen, weshalb ich wider die Displaykapazität die größere Darstellung mit 12Z pro Zeile wählte. Von der Ablesbarkeit her, falls man es beim Fliegen überhaupt schafft, einen Blick auf’s Display zu wagen, ist die JETIbox mini am besten, die hat aber kaum Kontrast mit der 1S-Betriebsspannung! Ansonsten ist aber die Graupner SmartBox die funktional mächtigste Variante, mit 8 x 21 Zeichen mit der größten Displaykapazität (im Textmodus alles auf einer Seite, bis auf Min/Max!), dabei die zweitbeste Ablesbarkeit, Möglichkeit zur Inversdarstellung von Alarmwerten, mit Piezo Buzzer für akustische Alarme (nicht sehr laut, man kann sich aber u.U. den ganzen Alarmgeberteil der Base-Schaltung sparen), und ab HoTT v4 (ab Version 3.5 der SmartBox und mit der entsprechenden JLog-Firmware (nicht im Download bevor Erscheinen von HoTT v4)) kann man alternativ zu Textseiten auch eine entsprechende Binärseite (graphisches Display) auswählen, mit JLog (JLog-Base) im Augenblick die für “GAM”.  –  Ich habe jedenfalls das Unidisplay abgebaut und mich für die SmartBox entschieden, alles auf einen Blick, die Box kann ohne irgendwelche zusätzlichen Mechanikgeschichten wunderbar auf dem Bügel des Senders montiert werden. Die Telemetrieeinheit werde ich an der DX7 wahrscheinlich so wie bisher montieren, mal sehen. (Interessanterweise blieb JTX in meinem gestrigen “normierten Reichenweitentest (nur Rückkanal) unter verschärften Bedingungen” auch Sieger über HoTT, wobei HoTT aber JETI und MPX  klar abhängte.  … Tja…, die Wege der HF sind unergründlich: Bei einem erneuten Test heute, einen Tag später, war die XBee-Geschichte schlechter als HoTT.)
Eines bitte beachten!
Das Senden des JTX (XBee) am Modell erfolgt “asynchron” zur Fernsteuerung (Sender–>Rx im Modell). Damit besteht beim Betrieb beider Anlagen im selben Band (2,4GHz) die potentielle Gefahr, dass der XBee den Fernsteuer-Rx zustopft (Blocking) oder mit Phase Noise eindeckt, andere Effekte, je nach Empfängerkonzept (Mischer, Mischfrequenzerzeugung), on top vorstellbar. Mit Spektrum DSM gibt es außerdem, wenn der Sender vor dem XBee startete, die Gefahr, dass derselbe Kanal besetzt wird (XBee nimmt einen statischen Kanal, DSM nimmt zwei statische, erst DSMX ist ein hopsendes DSSS).
Also auf jeden Fall ein paar Reichweitentests machen, wobei der Sender die Servos fortlaufend ansteuert (Sender-Testprogramm oder Helfer macht das manuell) und man trabt mit dem Modell los.  –  Die Antennen des Rx und des XBee sollten so weit wie möglich voneinander entfernt montiert werden. Befinden sich die zwei Antennen eines 2G4-Rx in zwei Polarisationsebenen (90 Grad zueinander), dann sollte die Antenne des XBee möglichst in der dritten (verbleibenden) Polarisationsebene montiert werden. Das kann bis zu 20dB (Faktor 100) Dämpfung in Bezug auf den Rx bringen, wäre prinzipiell sehr hilfreich.
Ein Rx mit Rückkanal für Telemetrie hat eben den Charme, dass nicht gleichzeitig Telemetriedaten gesendet und Fernsteuerdaten empfangen werden. Dieser Charme existiert bei funktionell getrennten Systemen nicht (und übrigens offenbar auch nicht mit der Spektrum-Telemetrie, TM1000, TM11000 ;) ).
Korrektur: Scheint so, als würde der TM1000 doch koordiniert zum Empfänger senden.
— Sollte es mal ganz dünne werden an beiden Empfängerantennen, und wer kann das schon ausschließen, dann ist dieses parallele Senden schon eine Sache, die mich nervös machen könnte.. Es hängt aber auch Einiges davon ab, wie oft gesendet wird, also in welchen Abständen und jeweils wie lange. So ein unkoordinierter Rückkanal hat eben schon einen gewissen Touch des Ungesunden, jedenfalls, wenn sich das in demselben Band abspielt, darauf will ich vorsorglich hinweisen. Will man das hinreichend ausschließen, muss man mit einer eigenständigen Telemetrie in ein anderes Band, 433 MHz oder 868 MHz ISM in DE.

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