RC Protokolle - Tx / RX

RC Protokolle - Tx / RX

Bei den Protokollen für Funkempfänger (RX) und Sender (TX) werden häufig verworrene Akronyme verwendet: PWM, PPM, SBUS, DSMX usw.
In diesem Artikel werden die Unterschiede zwischen diesen Signaltypen erläutert.

Was sind TX-Protokolle und RX-Protokolle?

Diese Funkprotokolle können für Anfänger verwirrend sein. Wir werden versuchen, die Grundlagen und Unterschiede dieser Funkkommunikationsprotokolle zu erklären. Wir werden uns auch einige Technologien ansehen und sehen, wie Flüge zuverlässiger und sicherer werden.

Diese Funkkommunikationsprotokolle, die in Drohnen, Flugzeugen / Flügeln und anderen funkgesteuerten Multirotoren verwendet werden, können in zwei Gruppen unterteilt werden:

  • RX-Protokolle (Kommunikation zwischen RX und FC)
  • TX-Protokolle (Kommunikation zwischen TX und RX)

Einige RX-Protokolle sind für verschiedene Marken von HF-Geräten universell, andere jedoch nur für bestimmte Marken. Einige davon beinhalten Folgendes :

  • PWM (universal)
  • PPM (universal)
  • PCM (universal)
  • SBUS (Futaba, Frsky)
  • IBUS (Flysky)
  • XBUS (JR)
  • MSP (Multiwii)
  • SUMD (Graupner)
  • SUMH (Graupner)
  • CRSF - Crossfire (TBS)
  • FPort (Frsky)
  • SPI_RX (universal) - Weitere Details in diesem Artikel

Während die TX-Protokolle sich zwischen den Marken zum größten Teil unterscheiden. Einige Marken bieten je nach Pairing-Funkempfänger möglicherweise verschiedene Protokolle an. Einige von ihnen umfassen :

  • D8 (Frsky)
  • D16 (Frsky)
  • LR12 (Frsky)
  • DSM (Spektrum)
  • DSM2 (Spektrum)
  • DSMX (Spektrum)
  • AFHDS (Flysky)
  • AFHDS 2A (Flysky)
  • A-FHSS (Hitec)
  • FASST (Futaba)
  • Hi-Sky (Déviation)

PWM - Pulsweitenmodulation

Es ist das am weitesten verbreitete und grundlegende Funksteuerungsprotokoll. Zu der Zeit, als es nur RC-Flächenflugzeuge gab, dienten die Empfänger dazu, die Servos oder den Regler direkt mit einem Standard-PWM-Signal zu steuern, einem Kanal für jedes Servo. Bis heute wird in vielen Modellen dieselbe Technologie verwendet.

Multirotoren benötigen mindestens 4 bis 5 Kanäle (manchmal sogar mehr), und Sie sehen die gleiche Anzahl Servo-Drops, die zwischen dem Empfänger und dem Flugregler angeschlossen sind.

PWM Flight Controller-Verbindung (Google Image Extract)

PWM steht für Pulsweitenmodulation. Dies ist ein analoges Signal, bei dem die Dauer des Impulses den Servoausgang oder die Drosselklappenposition angibt. Die Dauer des Signalimpulses variiert normalerweise zwischen 1000 μs und 2000 μs (Mikrosekunden), wobei 1000 μs das Minimum und 2000 μs das Maximum sind.

Der PWM-Funkempfänger ist die gebräuchlichste Option und normalerweise die günstigste. Aufgrund der komplizierten Verkabelung bevorzugen Hobbyisten nun PPM oder SBUS gegenüber dem PWM.

PPM - Impulspositionsmodulation

PPM ist auch als CPPM oder PPMSUM bekannt. Der Vorteil des PPM ist, dass für mehrere Kanäle (in der Regel maximal 8 Kanäle) nur eine Signalleitung benötigt wird, anstatt mehrere Einzeladern. Sie müssen nur das Masse-, Strom- und Signalkabel anschließen.

Herstellen einer Verbindung zu einem PPM-Thread (Google Image Extract)

Ein PPM-Signal, bei dem es sich im Wesentlichen um eine Reihe von PWM-Signalen handelt, die nacheinander auf derselben Leitung gesendet werden, das Signal jedoch unterschiedlich moduliert wird.

PPM wird als "das analoge Signal im Zeitbereich" bezeichnet (obwohl es manchmal etwas umstritten sein kann), die Kanäle werden nacheinander und nicht gleichzeitig gesendet. Sie ist daher nicht so genau wie die serielle Kommunikation, ist jedoch weitaus verfügbarer und wird von vielen Flugsteuerungen unterstützt.

PCM - Pulse Code Modulation

PCM steht für Pulse Code Modulation und ist ein Datentyp ähnlich dem PPM. Das PCM-Signal ist jedoch ein digitales Signal (mit Einsen und Nullen), während das PPM-Signal analog ist, d. H. Die Dauer, während der das Signal aktiviert wird. PCM hat das Potenzial, Signalfehler oder sogar Fehler zu erkennen, aber es hängt noch von dem Produkt ab, das Sie kaufen.

PCM ist zuverlässiger und weniger störanfällig, es ist jedoch eine zusätzliche Umrüstung erforderlich, damit Geräte tendenziell teurer werden.

Serienprotokolle

Der serielle Empfänger ist ein verlustfreies digitales Protokoll, das nur drei Leitungen (Signal, Strom, Masse) für mehrere Kanäle verwendet. Wie der Name schon sagt, erfordert dieser Empfängertyp eine serielle Schnittstelle am Flugregler. Dazu gehören SBUS, XBUS, MSP, IBUS und SUMD.

  • SBUS (S.BUS, serieller Bus)

SBUS ist eine Art serielles Kommunikationsprotokoll, das von Futaba und FrSky verwendet wird. Es unterstützt bis zu 18 Kanäle mit einem einzigen Signalkabel.

SBUS ist ein invertiertes UART-Kommunikationssignal. Viele Flugcontroller können einen UART-Eingang lesen, können jedoch keine Inversion akzeptieren (z. B. die Naze32 Rev5) und eine Inversion ist erforderlich. FC F3s und einige FCs wie Pixhawks verfügen jedoch über einen dedizierten Signalinverter für diesen Zweck.

  • CRSF (Crossfire)

CRSF ist ein neues Protokoll, das vom SCT entwickelt wurde. Es ist vergleichbar mit SBUS oder anderen FC-Empfangsprotokollen. Zu den wichtigsten Vorteilen zählen höhere Aktualisierungsgeschwindigkeiten und bidirektionale Kommunikationsfunktionen, mit denen Elemente wie Telemetrie ohne zusätzliche Ports in den Kommunikationsstrom eingefügt werden können. So können Sie Ihren FC über Ihr Radio abstimmen und einfache Telemetrie auf Ihrer Fernbedienung über die Crossfire-Funkverbindung durchführen.

  • IBUS - von Flysky

IBUS ist das neue Protokoll der Flysky-Serie. Es ist eine bidirektionale Kommunikation, die das Senden und Empfangen von Daten ermöglicht: einen Port für die Slave-Datenausgabe und einen Port für Sensoren.

  • XBUS - von JR

XBUS wird von JR verwendet, der bis zu 14 Kanäle in einer Signalleitung unterstützt. Einer der Vorteile ist die geringe Verzögerung zwischen den einzelnen Kanälen.

  • MSP (Multiwii Serielles Protokoll)

Protokoll, das als Teil der Multiwii-Software erstellt wurde. Grundsätzlich können Sie MSP-Befehle als RC-Eingang verwenden und 8 Kanäle in einem Signalkabel unterstützen.

  • Graupner Hott SUMD

Das Graupner SUMD ist ein serielles Protokoll wie Speksat und SBUS. Die Kanäle sind in einem einzigen Digitalsignal codiert und haben keine signifikante Latenz. Die Vorteile von SUMD sind:

  • Im Vergleich zu SBUS benötigt SUMD keinen Signalkonverter
  • Im Vergleich zu PPM hat SUMD eine bessere Auflösung und kein Jitter, während PPM nur 250 Schritte und immer noch 4ms Jitter aufweist
  • Graupner SumH

SUMH ist ein altes Graupner-Protokoll. Graupner hat für viele Empfänger ein Firmware-Update veröffentlicht, mit dem sie stattdessen SUMD verwenden können.

  • FPort

FPort ist ein neues RX-Protokoll, das von den Entwicklern Frsky und Betaflight entwickelt wurde. Es kombiniert das Steuersignal und die Telemetriedaten in einem einzigen Draht und ist dadurch kompakter und handhabbarer.

Es ist nicht wie SBUS und Smart Port invertiert, daher ist es auch ohne Hardware-Wechselrichter mit F4 kompatibel.

Welches Empfängerprotokoll sollte ich verwenden?

Erstens hängt es von Ihrem Funksender ab. Persönlich würde ich aufgrund der einfachen Verkabelung generell das PPM oder SBUS für den Multikopter vorziehen. Für die Drohnenrennen und den freien Stil hätte ich SBUS wegen seiner minimalen Verzögerung gewählt.

  • Spektrum TX-Protokolle: DSM2 und DSMX

"Spektrum" wird häufig in Themen rund um das Radio erwähnt, bei dem es sich im Wesentlichen um eine ferngesteuerte Marke handelt. Bisher haben wir RX-Protokolle zu FC oben besprochen, DSM2 / DSMX sind Protokolle zwischen TX und RX (Funkprotokoll), die von Spektrum-Geräten verwendet werden.

Die Protokolle RX nach FC (SBUS-Äquivalent) von Spektrum DSM2 werden SPEKTRUM1024 genannt, während sie für DSMX SPEKTRUM2048 genannt werden.

Spektrum DSM2 et DSMX

Das DSM2-Signal ist resistenter gegen Rauschen, Interferenzen und andere Sender, die auf derselben Frequenz senden. Es findet auch eine Backup-Frequenz beim Start bei Ausfall der Hauptfrequenz. Dadurch wird das Risiko eines Signalverlusts stark reduziert. Wenn jedoch beide Kanäle unbrauchbar werden, kann die Verbindung unterbrochen werden.

DSMX basierte auf DSM2 und wurde im Vergleich zu DSM2, das ebenfalls das gleiche Schema verwendet, verbessert. Der Unterschied ist, dass das DSMX-Signal bei einer Unterbrechung in wenigen Millisekunden zu einem neuen Frequenzkanal wechseln kann. Theoretisch würden Sie das Problem nicht bemerken.

DSM2 ist immer noch eine beliebte Technologie. Wenn Sie sich nicht in der Nähe von Funkstörquellen befinden (z. B. WLAN, Mikrowellen und drahtlose Sicherheitskameras), sollte dies ebenso wie DSMX funktionieren. Aber DSMX ist einfach zuverlässiger.

Spektrum Satellite

Ein Spektrum-Satellit ist ein zusätzlicher Empfänger und eine Antennenschaltung, die normalerweise mit dem "Haupt" -Empfänger verbunden ist, um die Zuverlässigkeit der Verbindung durch Diversity-Empfang zu verbessern.

  • TX-Protokolle von Frsky

Abhängig von Frsky RF-Modulen und -Empfängern ist ein anderes TX-Protokoll erforderlich.

D16 : für Empfänger der X-Serie, z. X4R-SB, XSR, X8R

D8 : Für Empfänger der D- und V-Serie, z. D4R-II, D8R-II +, V8FR-II, VD5M usw.

LR12 : für den Weitbereichsempfänger L9R

TX und RX Latency

In einem Funksteuerungssystem tritt die Latenz an mehreren Stellen auf. Es gibt Latenzzeiten zwischen Ihren Sticks und dem HF-Modul des TX (bevor es auf dem Luftweg übertragen wird). Darüber hinaus besteht eine Latenz zwischen dem Empfänger und Ihrem Flight Controller.

Hier sind einige Ergebnisse :

  • Flysky i6X - 13.7ms
  • Turnigy Evolution - 14.6ms
  • Crossfire (sur X10) - 19.5ms
  • Frsky Horus X10 - 31.5ms
  • Frsky QX7 - 36.3ms
  • Spektrum DX6i - 41.5ms

Natürlich ist die niedrigste Latenzzeit besser, aber ich denke nicht, dass dies der einzige Grund für die Wahl eines Radios ist. Sie müssen auch die Zuverlässigkeit der Verbindung, die Funktionalität des Funkgeräts usw. berücksichtigen. Aber wirklich, eine zusätzliche Latenzzeit von 15 ms kann sich auf den Diebstahl einer Person auswirken? Vielleicht auch nicht.

Darüber hinaus wird spekuliert, dass die Latenz des Flysky-Funksystems tatsächlich mit der Reichweite zunimmt, während die von Frsky konsistenter ist.

Abschluss : Welches Protokoll soll ich verwenden ?

Nicht überraschend gibt es wirklich keine gute Antwort. Wir werden daher verschiedene Anwendungsfälle nennen, bei denen jede besonders effektiv ist.

PWM ist in der Regel am einfachsten zu konfigurieren, da kein Controller zur Kommunikation mit einzelnen elektronischen Komponenten erforderlich ist. Sie können also einen Geschwindigkeitsregler oder ein Servo direkt an den Empfänger anschließen, und es funktioniert perfekt. Dies funktioniert besonders gut, wenn Sie mit einem Starrflügelflugzeug fliegen, wenn Sie keinen Flugkontroller an Bord haben möchten.

Dann bleibt das PPM-Protokoll, auch wenn es etwas langsamer ist, sehr schnell und stellt eine sehr zuverlässige RC-Verbindung dar. Wir würden es nicht für Rennquads wählen, aber für größere Kameras oder feste Wings funktioniert es perfekt und die Verzögerung ist fast nicht wahrnehmbar.

Schließlich passt der SBUS aufgrund seiner Reaktionszeit und Geschwindigkeit zu den besten Renn-Quads, bei denen jeder Zoll und jeder Sekundenbruchteil zählt.

Wir hoffen, dass dies dazu beitragen wird, die Unterschiede und Vorteile jedes Protokolls zu klären !

Alle Kommentare

  1. bodobob

    Hallo, Danke, der Beitrag hat mir das die Bus- Systeme verständlicher gemacht. ;) Und wie schließe ich nun (z.B. an i-Bus Flysky Empfänger) in der Praxis Servos und Regler etc. an die Bus- Empfänger an. Brauche ich besondere Servos, Regler, Kabel etc.? Bei meiner Flysky hören die Anleitungen etwa bei "...kann auch I-bus genutzt werden..." auf. Grüße bodobob

  2. bodobob

    Hallo, Danke, der Beitrag hat mir das die Bus- Systeme verständlicher gemacht. ;) Und wie schließe ich nun (z.B. an i-Bus Flysky Empfänger) in der Praxis Servos und Regler etc. an die Bus- Empfänger an. Brauche ich besondere Servos, Regler, Kabel etc.?

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