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Video-Fliegen

Nachdem letztes Jahr die Videos eines Kanadiers im Internet die Runde machten, der sein Flugzeug per Video fliegt, kam bei mir der Wunsch auf, so etwas auch zu realisieren.

Aus früheren Experimenten waren noch kleine Kameras und ein Videoübertragungs-System vorhanden.
Neu an den jetzigen Videos ist, dass die Kamera im Flugzeug den Bewegungen des Kopfes folgt. Das Video selbst wird durch eine Videobrille gesehen.

Videobrillen sind in unterschiedlichen Preisklassen erhältlich. Zum Testen habe ich ein sehr günstiges Modell ausgewählt.

Das größte Problem ist es, die Bewegung des Kopfes zu erfassen.
Mittlerweile auch käuflich erhältlich sind Systeme auf Kreisel-Basis. Diese arbeiten gut, haben aber auch Nachteile:
– Aufgrund des Funktionsprinzips verschiebt sich die Mittellage mit der Zeit (Drift).
– Preise ab 150€

Nachdem Versuche mit Beschleunigungssensoren nicht zum Erfolg führten, bin ich zufällig auf dieses Gerät gestoßen:

UR-F98

Vor etlichen Jahren als Joystickersatz gedacht, war es wohl nicht sehr erfolgreich und nun als Restposten für 10€ erhältlich.
Natürlich wurde gleich eines geordert…

Die ersten Tests am PC zeigten, dass die Funktion zur Erfassung der Kopfbewegung gut funktioniert.
Es basiert auf Infrarot, wobei auf dem Monitor die Infrarot-Dioden stehen und am Helm ein Sensor eingebaut ist.
Als Ausgang ist ein Joystickport und ein 9Pol Sub-D vorhanden.

Elektronik UR-F98

Die Versuche, den Joystickport zu verwenden scheiterten an dessen antiquarischer Auslegung.
Also ran an den seriellen Port.
Nach einigen Versuchen war dann das Protolkoll entschlüsselt .

Leider sendet das Gerät die Daten nicht freiwillig sondern wird vom Treiber initialisiert… aber auch das ließ sich auslesen. Die Position wird dann mit einer Auflösung von über 10 bit übertragen, das sollte genügen.

Als Interface wurde eine Mikrocontroller-Schaltung aufgebaut mit einem Atmega8.

Die Software hat folgende Funktionen:
– Initialisieren des Head-Trackers
– Auslesen der Daten
– Umwandeln der Daten in ein analoges Ausgangssignal

Die Einspeisung in die Fersteuerung erfolgt über 2 PWM-Ausgänge mit einem RC-Glied.

Die Randbereiche der Positionen müssen speziell beachtet werden, da der Tracker die Eigenschaft aufweist, dann auf die andere Seite zu springen oder wieder leicht zurück zu wandern.
Wenn man dabei eine Videobrille aufhat, freut sich das Gleichgewichtsorgan 🙂

Ein zusätzlicher Schalter wurde eingebaut, um für den Start oder bei Fehlern die Kamera in Mittelposition zu bringen.

Das ganze noch in ein Gehäuse eingebaut und den Sensor an der Videobrille befestigt und fertig ist das System.
Wichtig ist, dass die IR-Sendedioden in Richtung Brille ziegen. Ich habe sie mittlerweile an meiner fernsteuerung angebracht.
Im neu gebauten Pult befinden sich dann auch die Stromversorgung und der Videoempfänger.

Sender-Pult

Jetzt zum Flugzeug:

Aufgrund seiner geringen Geschwindigkeit und der gutmütigen Flugeigenschaften ist der Easystar von Multiplex für solche Experimente gut geeignet.
Die einzige Änderung an meinem Easystar ist ein vergrößertes Seitenruder.
Easystar

Die Kamera wird durch zwei Servos gedreht und gekippt.
KameraKamera_2
Um die 180° Drehung zu erreichen, wurde ein ATTiny13 quasi als „Impuls-Expander“ programmiert und direkt in die Servo-Zuleitung eingelötet.
Aus Impulsen mit der Dauer 1-2ms werden Impulse mit 0,5 bis 2,5ms.
Je nach Servo ist das Verhalten unterschiedlich, man muss also experimentieren. Beim verwendeten Microservo waren keine mechanischen Umbauten nötig.

Wie die ersten Tests (und Videos) zeigen, funktioniert das System sehr gut. Die in D zugelassene Sendeleitung von 10mW reicht auch aus, wenn man nicht zu weit wegfliegt. Vor dem Abbruch der Verbindung rauscht es auch schon kräftig.
Gleich am ersten Tag habe ich zwei Flüge von Start bis Landung nur über das Video gesteuert.
Mein Kollege hat mir nur bei der Einschätzung der Höhe im Landeanflug geholfen.

Von der ersten Inspiration durch die Videos im Netz bis zum Erstflug sind 2 Monate vergangen.
Jetzt wird das System weiter verbessert und ich hoffe auf viele interessante Flüge.

Das ganze ist kein „plug&play“-Projekt, für elektronikbegeisterte Modellflieger aber sehr reizvoll!