Mit Kompass und Arduino

Seite 6: Einfache Kurssteuerung für den Hangflug

Am Anfang der Realisierung stand die Internetrecherche. Hier und da fand ich Hinweise, dass eine elektronisch geregelte Magnetsteuerung für Freiflugmodelle realisiert worden sei, konkrete Projekte oder Konstruktionsbeschreiben habe ich aber leider nie zu Gesicht bekommen. Also hieß es: Selbst ist der Mann.

Bei der Modernisierung der elektronischen Kompasssteuerung aus den 30er Jahren galt es, die durch die damaligen Technologien bedingten Schwachstellen zu analysieren und sie durch moderne Komponenten zu ersetzen. Herausgekommen ist ein neues System.

Das Kompassmodul ist das Herzstück für die Rückholsteuerung. Ein Rundmagnet ist radial frei gelagert und richtet sich durch seine Eigenschaften stets in Nord-Süd-Richtung aus.

Seit den 1980er Jahren sind Neodym-Eisen-Bohr-Magnete in unterschiedlichen Abmessungen recht preiswert auf dem Markt. Diese Magnete gelten als die stärksten derzeit. Ich experimentierte mit Rundmagneten mit 12 mm Außendurchmesser und unterschiedlichen Längen (30–50 mm).

Um den Lichtbogeneffekt der Kontakte zu vermeiden, entschloss ich mich zu zwei Lichtschranken als berührungsfreie Kontaktabnehmer, die am Modellrumpf starr befestigt sind. Der Steuerimpuls wird mittels eines Unterbrechers ausgelöst, welcher auf der Magnetachse montiert ist und sich relativ zum Magneten radial stufenlos verdrehen lässt.

Abb. 4: Einfache elektronische Kompasssteuerung. Die Stellung des Kompasses wird berührungsfrei durch zwei Lichtschranken abgegriffen und über den Servotester in Steuerimpulse für den Servo übersetzt. Es ließe sich diese Basisausführung mit reiner Hardware in eine komplexere Rückholsteuerung ausbauen, doch das benötigt Platz und erzeugt Gewicht.

Mit dem Unterbrecher wird der gewünschte Kurs eingestellt. Der Unterbrecher ist schmaler als der lichte Abstand zwischen den Lichtschranken. Beim Geradeausflug steht er neutral zwischen ihnen. Weicht das Modell von dem gewünschten Kurs ab, dreht sich der Magnet relativ zum Modell und nimmt dabei den Unterbrecher mit. Der Lichtstrahl wird unterbrochen und ein Steuerimpuls ausgelöst, der einen Servo aktiviert. Mit dem entsprechenden Seitenruderausschlag wird der Kurs korrigiert und das Modell fliegt wieder in die gewünschte Richtung.

Abb. 5: Kompassmodul mit Führungskörper, Unterbrecher, IR-Sender und Empfänger für die beiden Lichtschranken

Um eine Unwucht zu vermeiden, ist der Unterbrecher symmetrisch ausgeführt. Nach dieser Ausführung gäbe es zwei um 180° versetzte Richtungen, die das Modell einnehmen könnte. Damit diese "Wahlmöglichkeit" entfällt, darf sich der Unterbrecher nicht frei um 360° drehen, sondern sein Drehbereich ist durch Zwangsanschläge so eingeschränkt, dass nur die gewünschte Richtung möglich ist.