Informiert=Geld gespart

Kritik und Visionen
Kontra alte Zöpfe in unserer jetzigen Fernsteuertechnologie.

© Rudolf Fiala,   adaptiert 11.10.2003, Erstveröffentlicht 1999, Nachtrag 2008 über verkürzte Frametime bei mx24s hier
Dieser mein Artikel erschien in der Österr. Aeroclubzeitschrift "Prop" und "MFI" 1999 und ist
auch heute noch vollständig aktuell.
Mit Ergänzungen.
 

Zur Sinnhaftigkeit des Begriffs "Impulsketten" ist Näheres beim Vergleich PPM/PCM hier zu finden.
Hier noch eine aus dem Empfänger-Oszillogramm vor Aufspaltung auf die einzelnen
Servoausgänge abstrahierte PPM-Skizze:

Wenn fehlt, bitte E-Mail senden!

Istzustand:

Stellen Sie sich vor, Sie sprechen zu drei anderen Leuten (=Servos) auf folgende
Weise, jeden immer reihum im Kreis anredend (1,2,3,1,2,3,1,2,3,1.....):

"Neutral,neutral, neutral, neutral, etwas hoch, neutral,neutral, etwas hoch,neutral,
neutral, neutral, neutr...................      .....tral, neutral.......usw."

Wenn Ihnen das mit einer Zykluszeit (Frametime) von 25 msec gelingt, haben Sie
Ihre 3 (Gesprächspartner-) Servos in einer Sekunde mit total 120 Worten versorgt.
Dabei haben Sie vorausgesetzt, dass diese über keinerlei Merkvermögen verfügen, somit
für die Aufrechterhaltung des Zustandes "neutral" jenen dieses auch in jedem
Ansprechdurchlauf, daher 40 mal pro Sekunde, mitzuteilen ist.

Die (Flug-) relevante Information "etwas hoch" und dann wieder "neutral" kam in dieser         
Kette tatsächlich nur 3mal vor. Dazu kam noch die Mitteilung des Startzustandes
von insgesamt 3 "neutral"-Worten an die Teilnehmerrunde.
Somit kamen in der 120 Worte umfassenden Wortkette tatsächlich nur 6 (=5%) wirklich
notwendige Informationen, der Rest (95%) ist redundantes Dauergequatsche.

Bei 8 Kanälen ist das noch ärger: 8 Worte Anfangszustand plus 2 echte
Zustandsänderungen ("etwas hoch "kam ja zweimal vor) sind 10 Informationsworte
von gesendeten 320, somit nur 3,125 %.

Warum das nicht egal ist ?
Ganz einfach;  weil Ihr Gesprächspartner für "etwas hoch" nicht genau so reagiert,
wie Sie es gerne hätten, Sie ihn aber erst mit Korrekturinformationen ansprechen
können, wenn Sie die anderen sieben, mit der Aufrechterhaltung ihres Nichtstuns
beschäftigten, mittels "neutral"-Zurufs in deren Untätigkeit bestätigt haben.

Die Burschen können sich nicht einmal merken, dass sie "nichts" tun - sprich Lage
beibehalten - sollen! (2003: Digitalservos können das jetzt schon, gilt nur mehr für Analogservos)
Grauslich, nicht ? Aber genau so funktionieren unsere "modernen" Fernsteuerungen !
Und das in einer Zeit, in der schon lange (!) die "Sample and Hold"-Technologie
inklusive der dazugehörigen elektron. Bauteile verfügbar ist und am Fernsteuersektor,
allerdings nur halbherzig und fern ihrer Leistungsfähigkeit, auch schon verwendet wird.
Der Grund ist natürlich in der aus Verkaufsgründen so wichtig scheinenden
Abwärtskompatibilität zu suchen, wenn aber Sender am Markt sind, die mehrere
sehr unterschiedliche Übertragungsverfahren auf Programmierfelddruck beherrschen, sollte
sogar das kein Entscheidungskriterium gegen die Modernisierung unserer
jahrzehntealten Übertragungsgewohnheiten sein. Gewohnheiten, jawohl!


Vision I:

Wie könnte eine modernere, sprich bis 10-fach schnellere Übertragungsmethode
steuerungsrelevanter Daten funktionieren bei Einhaltung der gesetzl. Übertragungsbandbreite?

Gehen wir wieder zu einer theoretischen Gesprächssituation und vernachlässigen
wir, dass Sie manchmal auch Luft (Synchronisation) holen müssen:

1)  werden Sie der Gruppe mitteilen: "Willkommen in der Runde, alles hört auf mich !"

2)  Sie teilen jedem im ersten reihum Informationsdurchgang mit, welchen
Anfangswert er sich merken soll. Da Sie und Ihre Gesprächspartner seit dem letzten
Sanatoriumsaufenthalt eine Merkfähigkeitssteigerung durch Sample and Hold-Implantate
erfahren haben, trauen Sie jedem diese Merkfähigkeit auch zu.

3a)  Ab jetzt beschäftigen Sie sich nur mehr mit jenem Gesprächspartner, dem Sie
Änderungen des noch kurz vorher geltenden Zustandes mitteilen wollen. Sie wecken
ihn aus dem Besprechungschlaf, indem Sie ihn mit Namen (=Servoadresse) ansprechen
und

3b)  ihm die vorzeichenrichtige Änderung des vorherigen Zustandes in Kurzform
mitteilen. "Schneider:+32"

Schneider ist jetzt schlaugemacht und zählt zu den als Anfangszustand mitgeteilten
"567" (doch, doch, 10 Bit-Technologie haben wir ja schon) die "+32" dazu und
verhält sich konform zu dem errechneten Wert von "599" und merkt sich diesen für
den nächsten Übertragungswert-Additionsbefehl seines antennetragenden Masters.
Hr. Huber, ein Fosil ohne Speicherimplantat, bekommt halt einen Sekretär
zum rechnen und sample and hold in Form eines kleinen Vorschaltmoduls im
Empfänger oder in der Servoleitung.
(Da Sie ein technikgläubiger Chip-Fan sind, vernachlässigen Sie, dass alle Ihre Servos
ja schon einen mechanischen (!) Neutrallagen-Speicher mit grossem Merkbereich besitzen,
nämlich den Vielzahn-Servohebelanschluss mit seiner fast frei wählbaren Servohebelstellung.)


4)  Sie, als Gesprächsführender, schauen in Ihren von Ihrer Sekretärin upgedateten Speicher
- Sekretärin steht hier für die Elektronik der Knüppelabfrage und Mixerbearbeitung -,
ob Sie noch einem anderen Gesprächsteilnehmer eine Veränderung mitzuteilen haben,
wenn ja, tun sie das genauso wie mit "Schneider".

SIE KÖNNEN SICH SOFORT, OHNE ALLE ANDEREN SERVOS ANZUSPRECHEN UND OHNE
ZEITVERLUST FÜR DEN BISHER ÜBLICHEN GESAMTDURCHLAUF (Frametime!) JENEM(N) SERVO(S)
ZUWENDEN, DEM (DENEN) SIE ÜBERLEBENSWICHTIGES MITZUTEILEN HABEN.

Sie brauchen daher den nur mit der Aufrechterhaltung des gegenwärtigen Zustandes
beschäftigten Servos nicht 40mal pro Sekunde mitzuteilen, dass sie erstens nichts
zu tun brauchen und zweitens das noch in der vorher eingenommenen Position. Wo sonst.

Dafür können sie aber dem ("Schneider") Höhenruder und  zB. dem Gasservo jetzt mehrfach
schneller als beim derzeitigem Frametime-Impulskettensystem neue Steuerwerte übertragen.

Im informatorisch aufwendigsten Fall, nämlich der ununterbrochenen Veränderung
aller (8-12) Servos wäre diese System genau so schnell wie derzeitige Systeme,
die mit konstanter Frametime und voller Übertragung von bis zu 10 Bit Wortbreite
durch die dauernde unnötige (!) Mitübertragung der Neutralstellung des Servos
arbeiten,- und noch immer schneller als Systeme mit aufwendigen PCM-Prüfroutinen.

5)  Der Fall, dass Sie allen Ihren Pappenheimern und deren Merkfähigkeit nicht ganz trauen,
- der neue Buffetwagen hat eine unheimlich "zündende" Mitarbeiterin - kurz deren derzeitige
ABSOLUT-Position in Erinnerung rufen ("Refresh"), ist genau jener oben erwähnte langsamste
Informationsdurchlauf, aber den können Sie sich für jene Zeiten aufheben, in denen
Ihre Sekretärin keine Veränderungen mehr für mitteilenswert notiert hat. Da Sie ein
so überaus effizienter Manager by Exceptions sind, kommt das mehrmals pro Sekunde,
somit ausreichend, vor. Und wenn Sie einmal tatsächlich so ein herumrührender Hektiker
ununterbrochen zur Änderungsweitergabe zwingen will, so soll halt Ihre Sekretärin
dafür sorgen, dass Sie den für alle aktuellen (Sicherheits-) "Refresh" ein paarmal pro Sekunde
zwischendurch - eventuell gestaffelt für die Einzelnen - an die Servocrew senden,
auch wenn die gar nicht so dumm ist wie angenommen.

Ende des synergetischen Vergleichsspiels Gespräch / Servostellungssteuerung.

Ein Ansatz zur Differenzwert-Übertragung (Delta-PCM), vorzugsweise aus Gründen
der HF-Bandbreite, ist bereits bei Futaba erfolgt. Allerdings bei noch immer
konstanter Frametime in herkömmlicher Grössenordnung.


(S)PCM oder PPM (für die Piloten, die (S)PCM aus verschiedenen Gründen nicht wollen) ist
bei dieser "Vision" keine Frage, da die Vorteile der variablen Frametime - nicht
neu, das war früher sogar üblich  -, der servointernen Speicherung der Neutralposition,
der wesentlich schmäleren Differenzimpulse (Impulsmitte ca. 0.8 msec statt 1.5 möglich) und
der Direktadressierung nachstellungspflichtiger Servos (z.B. per 4 Bit PCM-Servoadresse mit
Parity und Impulsbreite ohne Prüfsummenaufwand) ebenfalls mindestens eine Verdopplung der
bisherigen Übertragungsgeschwindigkeit und somit systemgegeben eine schnellere
Fehlerkorrektur bringen.


Vision II:

ANSÄTZE zur Beschleunigung der Informationsübertragung vom Sender zu den Servos,
insbesondere zur effizienteren SOLL-IST-FEHLERKORREKTUR.

Teil 1: Beschleunigung der herkömmlichen PPM-Technik (altes Synonym "FM").

Laut Literatur hat die Graupner MC20/24 im PCM-Betrieb eine Frametime von 21,77 msec,
eigene Messungen per netzfrequenzkalibriertem Oszilloskop im PPM-Betrieb ergaben
innerhalb der Ableseunschärfe eine Frametime von ca. 22 msec, die für die
weiteren prinzipiellen Schätzungen von Zeitgewinnen einfachheitshalber von mir
verwendet werden wird, der bewusste Fehler von 1.1 % ist nur ein kleiner Bruchteil
der erreichbaren Zeitgewinnmöglichkeiten. Die PCM-Frametime-Feinheiten kommen
noch später.

Also zu MC20/24/22-PPM, Istzustand:

Anzahl der übertragenen Servokanäle:  8
Maximale Dauer eines Impulses :    2.0 msec
Max. Dauer der Impulskette somit: 16.0 msec
Min. Dauer der  Synchronpause   :  6.0 msec = 3fache max. Impulsbreite
(Theoretisch, gemessen bis zu 8 ms. Somit ist die schon nach oben variable
Frametime bei langen Impulsketten 24 ms.)

Zu allen jetzt folgenden Zahlenbeispielen erbitten wir von den Senderherstellern
eine wahrlich winzige Änderung:

•• Der Startzeitpunkt der Synchronisationspause soll sofort bei der Endflanke des
letzten Impulses der Kette sein und nicht einer fixen Frametime (22 msec)
zugeordnet sein.••

Damit wären die oben bewiesenen Zeiten gleich, aber die beziehen sich ja zwecks
Erforschung der verwendeten Synchronisationspause auf den für diese denkbar
schlechtesten Fall, nämlich auf die maximale Länge aller zu übertragenden Impulse.

In der Praxis werden sich ohne (einfache!) besondere Maßnahmen alle Steuerimpulse
rund um ihren Mittelwert von 1,5 msec, weit vom 2,0 msec-Maximum, bewegen.

Zahlenspielereien:

1)  8 x 1,5 = 12,0 + 6,0 Pause somit 18 msec = 18% Zeitgewinn

2)  6 Servos in Betrieb, Kanal 7 und 8 werden auf die 1,0 msec Seite getrimmt:
somit Beispiel 1) - 2x0,5 msec = 17 msec = 22,7% Zeitgewinn gegen 22 msec.

3)  Sie sind in Ihrer langen Modellfliegerpraxis draufgekommen, dass die große
Neutrallage-Einstellmöglichkeit moderner Anlagen für Sie gar nicht von Bedeutung
ist, weil Sie

a)  Ihre Modell so bauen, dass das Einfliegen Sie gar nicht mehr schreckt,
b)  erkannt haben, dass man statt großer Sendertrimmwert-Veränderungen ja auch
mal den Vielzahn-Servohebel umstecken kann,
c)  Ihre Servowegeinstellungen beim eingeflogenen Modell aus Gründen der
Gestängekinematik, Reibungs- und Zeitverringerung max. ca. 100 % betragen und
d)  beim Programmieren Ihres Senders feststellen konnten, dass der Servoneutralpunkt
in sehr weiten Grenzen verschoben werden kann. Daher:

Sie setzen Ihre Servohebel so auf, dass statt des Mittenimpulses von 1,5 msec
die Servohebel-Neutralstellung bei 1,25 msec erfolgt.
Somit nochmals 6x0.25 msec vom obigen Beispiel wegnehmen, ergibt: 15,5 msec = 70,45%

Das klingt harmlos: auf 70 % verringerte Zykluszeit.
Betrachten wir es mal umgekehrt: Unsere fiktive Anlage hat 15,5 msec durchschnittliche
Frametime und somit fast 65 mal pro Sekunde die Chance einen Steuerwert zu übermitteln
und dadurch eine piloten- oder störungsbedingte Fehlstellung zu korrigieren, während
die 22 msec Anlage um ca. 42% langsamer mit weniger häufiger Fehlerkorrekturchance

ist. Ein zu einem falschen Wert startendes Servo wird so auch früher eingebremst,
der aus dem Fehlwert resultierende Wackler wäre kleiner und kürzer.
Welche Anlage wäre Ihnen lieber, bei sonst vergleichbarer Leistungsfähigkeit ?
Noch besser: wenn Ihre Anlage umschaltbar wäre, mit welcher Einstellung würden Sie fliegen?

Im Zusammenhang mit diesen Neutralpunktverschiebungen bei voll erhaltenen Steuerwegen
ist anzumerken, dass Servos verschiedener Provenienz auch verschieden große
Ausschlagwinkel haben. Es gibt Servos, die schon bei ca. 170 Grad Gesamtwinkel
mechanisch anlaufen, während andere 200 Grad und mehr vertragen. Auch hier gibt
es noch ungenutzte Reserven.

Weiter mit den schon jetzt durchführbaren Beschleunigungen, gäbe es die variable
Frametime, einen uralten Hut aus den Anfängen der Proportionalsteuerung, in modernen Sendern:

Ich vermute, dass die meisten Piloten mit max. 6 Servokanälen, besonders die mit den
echten Kunstfliegern, pilotieren, sofern sie sich nicht Gemischregelung, Kreiselausblendung,
Zündungscutoff, Rettungsfallschirmauslösung und sonstige Kanalfresser antun.
(Für behäbige Zuckerlabwurfflieger ist ohnedies die langsame Technik ausreichend,
da die Probleme mit schnellen Böen, zB. an Flugtagen mit unbedingter Flug- und
Abwurfdemonstration, aus der zu trägen Modellreaktion resultieren und nicht aus
einer zu langsamen Informationsübermittlung.)

Wenn uns die Industrie total einstellbare Anlagen anbietet, dann sollte es ihr
auch nicht schwerfallen, die Anzahl der zu bedienenden Servos einstellbar zu machen.
Somit würde entsprechend der Grundlinie meiner Vision nach Servo 6 sofort die
Synchronisationspause folgen, unter Entfall der Impulse für Kanal 7 und 8.

Daher von den bis jetzt erreichten 15,5 msec nochmals minus 2 msec = 13,5 msec.
variable Frametime, die anfänglichen 22 msec sind jetzt bereits 63 % mehr !

Jetzt könnte man mal einige herstellerunterschiedliche Empfänger testen, und zwar
die notwendige Länge der Synchronisierpause. Die übliche Pause von ca. 6 msec erscheint
ziemlich willkürlich zu sein und dürfte ein Produkt der senderinterner Modulations-
Kompatibilität sein.

Verringern wir sie mal auf 3,5 msec = 175% eines maximalen 2 msec Servopulses:
 
Bis jetzt erreicht 13,5 msec abzüglich (6-3,5) 2,5 msec = 11 msec Frametime !

HURRA, wir sind somit doppelt so schnell als mit der fixen derz. Frametime!
Und doppelt so schnell bei einer Fehlerkorrektur, egal woher eine Servofehlstellung
stammt ! Gesendet werden nämlich 90 vollständige Pulsketten pro Sekunde statt 45.

Und das Alles könnte erreicht werden !
Nur mit der ganz einfachen Sendererweiterung der "Variablen Frametime", einer
etwas kürzeren "Synchronisationspause" und einer "Senderseitig programmierbaren
Servoanzahl". Da die FM-Bandbreite nicht steigt, gibts da keine Seitenbandprobleme.

Nachtrag 2008: die kürzere Frametime ist bei der neuen mx24s mit ca. 14,5ms und
einem Zylus von ca. 70 Frames pro Sekunde verwirklicht. 8 Jahre nach meinem MFI-Artikel!


Genug der grausamen ersten PPM-Vision. Grausam deswegen, weil es technisch völlig
uneinsehbar ist, warum diese einfache Technik nicht schon lange kaufbar ist.
Statt dessen wird an zeitaufwendigen PCM-Techniken mit Prüfsummen
herumgebastelt mit dem offensichtlich so beliebten Stottergang der Servos
(PCM Jahr 1999), die bei bestimmten Knüppelbewegungsgeschwindigkeiten schneller
sind als die dazugehörige Impulsübertragung mit deren Auswertung, Prüfung, Freigabe
und Weiterleitung an sie.

Noch einen Zopf aus uralten Zeiten gibt es:

Es wird an der mittleren Servoimpulszeit von 1,5 bis 1,6 festgehalten.
Vermuten wir mal, dass für die einwandfreie Verarbeitung der um plus/minus 0,5 msec
echtem Informationsgehalt schwankenden Impulslänge ein Servomittenimpuls von 0,8 msec
ausreicht, die Impulsvarianz somit 0,3 bis 1,3 msec betragen könnte:

Das obige Beispiel würde sich auf 11 minus (6x0,45) 2,7 = 8,3, unter einer dann
event. zulässiger Verkürzung der Synchronpause um nur 1 msec, auf 7,3 msec reduzieren,
diese Methode wäre bei zusätzlich neuen Servos für 0,8 msec Mittenlage jetzt
DREImal so schnell wie die derzeitige 22 msec Frametime-Methode.
Überraschender Nachtrag 2003: Würde bereits jetzt mit den DS-Servos gehen,
da sie ohnedies die ersten, nicht plausiblen 0,9msec (1.Bit) unterdrücken und gar
nicht zur Stellungsvorgabe verwenden!
(Nachweis: Die überraschende Erscheinung, dass Digitalservos bei zu kurzen Impulsen - unter ca. 0,85 msec -
in den andere Vollausschlag springen!)


Natürlich gäbe es in Zusammenhang mit programmierbaren Servos bereits jetzt eine einfache
Methode, da die servointern programmierbare Mittelstellung  ja kaum zwangsläufig
ausgerechnet 1,5 msec sein muss, es werden ja servointern Pulslängen-Differenzen ausgewertet.

Ende der Umorganisation von PPM, mehr wäre das nämlich wirklich nicht !
In Bezug auf die am Anfang geschilderte Gesprächssituation betone ich, dass wir uns
bei dieser PPM noch immer in der archaischen Methode befinden, bei der jeder Informations-
empfänger (Servo) dauernd zyklisch mit Daten versorgt wird, somit keine Adressierung
mit der Servonummer (Teilnehmernamen), wie weiter unten angeführt, erfolgt.


Teil 2: VISIONEN für PCM

Jetzt kommt endlich die Adressierung ins Spiel; zur Erinnerung: "Schneider:+32".
Kein dauernd im Kreis laufendes Bla Bla mit ca 5% echtem Informationsgehalt.

In den folgenden Zeilen geht es ausschließlich um die Servo-Direktadressierung,
die herstellerspezifischen Feinheiten von Datenkompressionen, Prüfsummen oder
Paritychecks, Failsafemanagement, bereits vorhandene Differenz-PCM-Methoden
werden nicht besprochen. Bei diesen Tatsachen geht es überwiegend um die Einhaltung
der gesetzl. vorgeschriebenen Bandbreite im 10 kHz Raster, das ist Sache der
Produzenten.

Servo-Adressierung:
(In Verwirklichung seit 2010 beim Futaba 2G4 Bus-System!)

Um 10-12 Servos mit ihrer Adresse zB. 1,6,10 anzusprechen, brauchen wir ein 4-Bit Wort.
Davon bleiben einige Werte für Sonderaufgaben verfügbar, da mit 4 Bit ja
16 Zustände (0000,0001,0010,0011,...bis 1111) darstellbar sind.
Zum Beispiel 1111 als "Reset" bezw. Startbefehl anstelle der störanfälligen
PPM-Synchronisationspause.

Somit könnten wir jetzt im Bedarfsfall - ohne zeitverbrauchendes im Kreis laufen
von den Istzustand aufrechterhaltenden Daten und OHNE der Übertragungsfehler
durch während eines Durchlaufs aus dem Takt kommenden Impulskette -
jedem Servo direkt seinen Sollwert senden, der sich im Sender ja geändert hat.
Sich nicht ändernde Werte hat sich das Servo oder der Empfänger mittels einer
Speicherfunktion ja gemerkt. Wie die bereits seit Jahren im Handel befindlichen
Digitalservos das auch tun.

Man braucht sogar nur den Differenzwert zum ja im Sender ebenfalls gespeicherten
vorherigen Stellungswert zu senden, das verringert die Anzahl der zu sendenden
Bits und erhöht bei gleicher HF-Bandbreite die Wirkgeschwindigkeit.

Es gibt noch einen Grund, der die Verwendung von zB. nur 6-7 Bits für die Differenzwert-
übermittlung ermöglicht: die begrenzte Laufgeschwindigkeit der Servos. Die
bekommen dann halt ihre neue Sollwertdifferenz bröckchenweise während des Laufs, wenn
der zu sendende Differenzwert breiter als 6(7) Bit, inkl. Vorzeichen (-32(64) bis +31(63)),
ist. Beobachten Sie sich, in 99,5 % der Zeit fliegen Sie temporär tatsächlich mit so kleinen
Knüppeländerungen. Der Zeitgewinn der Servo-Direktadressierung ist allerdings so groß,
dass die Bitanzahl des Differenzwortes schon wieder fast unwesentlich ist, allerdings
nicht beim funfly-Knüppeln, Speedwenden etc., daher dieser Hinweis.

Jetzt fehlt nur noch der periodische Sicherheits-"Refresh" der momentanen Servostellungen,
auch parallellaufende Computer können mal trotz Paritycheck, CRCC etc. mal nicht die
gleichen Werte haben, besonders bei unserer gesetzl. leistungsbegrenzten Funkerei
und ggf. Zündstörungen.
Dieser Refresh kann zwar je nach Vertrauen des Herstellers ein paarmal pro Sekunde
erfolgen, es bieten sich aber dafür zusätzlich auch jene Zeiträume an, in denen keine
Servoveränderungsdaten zu übermitteln sind, somit der senderinterne
Veränderungsspeicher ("Sekretärin", siehe Anfang) pro Kanal den Wert 0 hat.

Jetzt wird's schön langsam unübersichtlich.

Daher nochmals der Sinn dieser VISION:

Das Wegkommen von der zyklischen, somit uneffizient und zeitverbrauchend arbeitenden
Datenübertragungmethode mit ihrer bis zu 100% Altdatenwiederholung der ohnedies schon
erreichten Servostellungen ! Und von der Gefahr der störbaren und aufsplitterbaren Impulsketten
und vom im Empfänger bis zur Unleserlichkeit störbarem Sync-Impuls.


Jeder Zeitgewinn bei PCM ist wichtig, lesen Sie mal in den veröffentlichten PCM-Daten
nach, wie hoch bei PCM ( bis 1999) die wirklichen Zykluszeiten für die Steuerung von 8 Servos
sind. Die angegebenen Frametimes beziehen sich manchmal nämlich nur auf ein
4-Servo Impulspaket. Wenn Sie 2 Querruder und/oder 2 Höhenflossen benützen, werden
zwei unterschiedliche Impulspakete gesendet, die Zykluszeit ist dann doppelt so
groß als die angegebene Frametime. Bei PCM ist die Zykluszeit somit eventuell ca. doppelt
so groß als bei PPM ! Daher u.a. das Auftreten zeitasynchroner "Stotterruder".
Wenn das neuere 10 Bit S-PCM besser ist, könnte doch der Vertreiber das den
potentiellen Käufern mal in der Fachpresse nachweisen, Katalogangaben sind hier
einfach zu uninformell und Kataloge als zu bezahlendes Werbemittel zu teuer.
(Das ist mit meiner von Graupner abgesegneten Veröffentlichung über den
mc22-Sender erfolgt und  hier nachzulesen.)


In diesem Zusammenhang (1999) ist interessant, dass sich JR und Futaba intensiv mit
Computer-, somit Speicherservos beschäftigen und diese auf den Markt gebracht haben;
(Ergänzung 2003). Multiplex hat sie ja schon länger im Angebot.

Es könnte dann auch die unnötige mehrmalige digital-analog-digital-Umwandlung
wegfallen und die Servos direkt mir (S)PCM angesteuert werden. Auch nichts Neues,
die Multiplex PCM-Empfänger hatten am vierten unbenutzten Steckerkontakt
das jeweilige Servo-PCM-Signal verfügbar. Das wäre doch schon für die Anwendung
bei den MPX-MC-Servos - technisch gesehen -  der nächste Schritt gewesen.

Die Überprüfung von in meinem Fundus befindlichen Servos mit ca. 9 msec Impulsabstand
zeigte, dass das Graupner 4041, das natürlich für so kurze Zykluszeiten nicht
freigegeben ist, diesen kurzen Impulsabstand nicht verkraften kann. Hitec 525 schien
beim Test leichte Probleme zu haben, das könnte aber auf meine (Frühjahr1999)
sendergebundene Testmethode zurückzuführen zu sein.
Die Hersteller müssten ohnedies die Servos für die schnellen Wiederholzeiten freigeben.

An dieser Stelle ist auch mein Wunsch an die Industrie festzuhalten, endlich Servos mit
Linearabtrieb anzubieten, die im System Servo - Gestänge - Ruderhebel die genaueste
Servostellung im Neutralbereich (=Trimmung) garantieren würden; dann könnte endlich die
fragliche derzeitige Vorgangsweise vergessen werden, mittels Expo eigentlich nur die
Übertragungswegfehler mit ihrem giftigen Neutralbereich mit längstem Hebelarm zu kompensieren.
Für das Seitenruder kann dieses Problem aber leicht mittels Seilzug und Servo-
Seilscheibe gelöst werden.(2003: ist es)


Schlussbetrachtung:

PPM ohne Adressierung kann viel schneller gemacht werden. Mit Minimalaufwand !

PCM mit Servo-Direktadressierung und Wegfall des Status-Quo-Datenmülls wäre auch
viel schneller. Bedarf aber einer neuen Auslegung des Sender-Datenmanagements
mit unter Umständen -aber nicht zwangsläufig - noch komplizierteren Prüf-, Refresh-
und Speicherroutinen, verschärft durch die HF-Bandbreitenproblematik.

Behauptung: Empfängerkomponenten haben nicht die geringste Schwierigkeit mit dem
Erkennen, Zuordnen und Weiterverarbeiten von verschieden breiten Impulsen.
Somit meine KOSTENGÜNSTIGE ABSCHLUSSVISION mit herkömmlichen Servos:

1)  Übertragung nur bei Veränderungen an Senderknüppeln etc. mittels PPM, ohne
zeitaufwendige Prüfmethoden, die ja bei PPM nicht gebraucht werden, und

2)  deren Zuordnung zu den entsprechenden Servos mittels einer 4-Bit PCM-Adresse.

3)  Sender und Empfänger (oder Servo) merken sich den zuletzt übermittelten Wert.
4)  Gehe zu 1) Übertragung.........

Vorgang: Nur bei Änderung (!) eines oder mehrerer Servokanäle wird mittels Adresswort
und sofort folgendem breiten Servo-Sollwertimpuls, der(die) neue(n) Sollwert(e) auf das
(die) zuständige(n) Servo(s) übertragen, gezielt und ohne zyklisches Rotieren.
Differenzwert-Rechenmethoden und Refreshprozeduren wären hier nicht gar nicht nötig.
Und auch nicht die kritische Sync-Pause.
Den obigen Visionen zugrunde liegende Technologien sind auf anderen Verwendungsgebieten
längst bekannt und bewährt.

Erstaunlich, dass wir uns noch immer mit zyklischem Datenmüll und exorbitanten
Zykluszeiten inkl. der ihnen immanenten Störanfälligkeit der Impulsketten zufrieden geben müssen !
Diese Feststellung aus 1999 gilt noch immer!

Ich selbst wäre ja schon zufrieden, wenn es die kleine Senderumstellung für
ein ca. 2-3x schnelleres PPM-System mit den dadurch wesentlich verringerten
Gleichlaufproblemen zwischen mischerversorgten Servos geben würde !
(War früher so. Hat sich seit der MC24 und noch mehr bei der MC22 verbessert!)
Dazu mittelteure Servos mit passender Wiederholrate.

Die Hilfsmethode, durch eine getriggerte gleichzeitige Freigabe der Steuerimpulse
im Empfänger an die Servos, die Impulsketten-Zeitverschiebung zu egalisieren,
eliminiert zwar die Winkelunterschiede schnell laufender zusammengehöriger Ruderflossen,
beschleunigt aber überhaupt nicht allfällige Fehler- bezw. Störungskorrekturen bei gleicher Frametime.
(Dieses Problem wurde genau in diesem verlangtem Sinne 2003 mit den
"4 Servos einstellbar an einem Empfängerimpuls"- Boxen gelöst, nachzulesen hier)


Optimistische Vermutung: Variable Frametimes und Servoanzahleinstellungen könnten
vielleicht in vorhandenen Sendern technisch einfach (Software) nachrüstbar sein !

Hoffungsvoller Nachtrag 2000:
Seit Verfassung dieses Manuskriptes sind am Markt Hochgeschwindigkeitsservos mit
einem zulässigen Impulsabstand von ca. 7 ms ("Highrate") erschienen, die für die
Anwendung mit den aktuellsten Piezo- oder Laser-Kreiselsystemen im rund dreimal schnelleren
Impulsübertragungsmodus (im Vergleich zum 22 ms Frametimemodus) vorgesehen sind.
Diese nähren meine noch leider unbestätigte Hoffnung, dass sie nicht nur für die wenigen
3D-Helipiloten entwickelt wurden. Also: Die Servos hätten wir zwischenzeitlich schon, der
Rest - der ähnlich diesem Visionsbericht, der ja mit den "älteren" Servos nur teilweise
mit den MPX-mc- und mcV2-Ferritservos realisierbar gewesen wäre, unterliegt daher
nicht mehr der Verhinderung durch ungeeignete Servos.
Ärgerlich ist nur, dass wir bei manchen Sendern durch die Frametime-gebundene
Knüppelstellungsverarbeitung zusätzlich noch durchschnittlich ca. 35 ms
Zeitverlust erleiden. Bei Beseitigung dieses unnötigen Sendertechnik-bedingten
Zeitverlustes könnte - ohne jede Empfängertechnologie-Änderung! - der Übertragungs-
Zeitverlust zwischen Knüppelbetätigung und Servo derzeit schon auf weniger als
die Hälfte reduziert werden !!
(Diese Vision 1999 ist bereits durch den mc22-Sender verwirklicht!)

Einen gewissen Zeitverlust gibt es bei Signalübertragung in Kettenform immer und der
ist NICHT eliminierbar:

Der den Knüppel betätigende Pilot/Prüfer handelt ja in Bezug auf den Senderzyklus völlig zufällig.
Dadurch entsteht das Wertefeld in der ungefähren Breite einer Frametime von ca. 22 msec.
Der Mittelwert ist rein arithmetisch, eben etwa 11 msec. Dieser zufallsbedingte Mittelwert wird auch in Zukunft,
auch bei theoretisch fast keiner senderinternen Verarbeitungzeit, oder realisierbar, bei totaler Verarbeitung
der Knüppelstellungen und Mischungen innerhalb des Übertragungsablaufs an den Empfänger, immer den
halben Durchschnittswert der Sender-Zykluszeit, hier etwa 11 msec, somit nie den Wert 0 haben.
(Als eine weitere Komponenten kommt noch die minimale Reaktionszeit der Servoelektronik hinzu.)
Was diese zufällige Übertragungs-Zeitverschiebung von 0 bis 22 msec bedeutet ist hier nachzulesen.


Entwicklungsgerüchte Stand 2003:

Durch ein konsequentes und modernes 11-Bit-Differenz-PCM mit geschachteltem Einzelservo-Refresh
wäre es möglich, unter Beibehaltung der gesetzlichen Bandbreite, die doppelt so gute
Stell/TRIMMgenauigkeit
("Auflösung") moderner PPM-Anlagen zu erreichen! Das ist einen Tatsache.
Details dazu hier.

Dass eine ca. 2000-3000 Euro teure 2048-PCM-Fernsteueranlage mit dieser Eigenschaft in

absehbarer Zeit auf den Markt kommen könnte, ist seit Anfang 2003 ein unbestätigtes Gerücht.
Sie würde aber auch ihre Käufer finden, aber nur, wenn damit wesentliche Sicherheitsgewinne
Hand in Hand gehen würden. Und DAS ist kein Gerücht sondern eigentlich ein logisches Ergebnis
aus einer Internetbefragung von Piloten teurer Flugzeuge.

Rudolf Fiala
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