Einführung
Der Empfänger in einer Fernsteuerung nimmt die Signale mit der Antenne
auf, filtert, verstärkt, demoduliert und dekodiert sie. Die Signale stehen
anschließend an den Steckern für die diversen Verbraucher bereit.
Die Eingangssignale, die noch zu brauchbaren Ausgangssignalen führen sollen,
sind sehr schwach, typisch 1µV, während die Ausgangssignale bei 3
bis 4V liegen. Man muss die Signale also millionenfach verstärken!
Störungen über die Antenne
Die Antenne nimmt alles auf, was im Äther herumschwirrt. Hängt man
eine Antenne an ein Messgerät und fährt die Frequenzen durch, so sieht
man Spannungen bis zu 0,4V. Es handelt sich in diesem Fall um die 50Hz von unserer
Stromversorgung im Haus (den berüchtigten „Brumm“). Aber auch
die örtlichen Sender können Spannungen von vielen mV erzeugen. Aus
diesem Schmutz muss der Empfänger unser schwaches Signal herausfinden.
Das macht man mit Filtern. Sie lassen nur die Sollfrequenz durch plus/minus
eine kleine Bandbreite. Ein einstufiges Filter kann allen Schmutz maximal um
den Faktor 100 unterdrücken. Das reicht i.a. für die örtlichen
Sender, aber keineswegs um andere Fernsteuersender zu unterdrücken. Man
braucht also mehrstufige Filter, mindestens 3 in Serie. Und jetzt kommt der
wichtige Punkt. Wenn man nach dem 3stufigen Filter eine Leitung = Antenne von
wenigen mm hat, bekommt man wieder viel Schmutz rein. Beispiel: die Empfangsantenne
ist 20cm lang, die Leitung 2mm. Das bedeutet, dass man ca. 1 Hunderstel des
Schmutzes wieder aufnimmt, obwohl man vorher um 1 Million den Schmutz unterdrückt
hat. Man muss also dafür sorgen, dass das Filter mit der Leitung abgeschirmt
wird.
Was macht man in der Praxis? Man verwendet ein erstes Filter (Eingangskreis)
und verstärkt dann kräftig. Damit hebt man das Spannungsniveau über
den Schmutz. Die neuerliche Störung wirkt sich dann nicht mehr so stark
aus. Danach kommt das nächste Filter (ZF- Filter) und wieder ein kräftige
Verstärkung. So schafft man die nötige Dämpfung der Störsignale.
Der Aufbau
der diversen Empfänger ist zwar ähnlich, aber im Detail doch unterschiedlich.
Empfänger für dem Mikromodellbau sollen klein und leicht sein. Also
wird oft an verschiedenen Ecken gespart. Sie liegen manchmal in der Störungsdämpfung
um den Faktor 100 unter den besten Empfängern für Flugmodelle. Das
reicht aber immer noch meistens aus, weil im Mikromodellbau mit Standardsendern
nur über Distanzen unter 100m gearbeitet wird.
Treten (trotz Einsatz eines großen Akkus) Störungen auf, hilft eine
ziemlich dicht schließende metallische Abschirmung (Al Folie) um den Empfänger,
die geerdet, d.h. an den Minuspol angeschlossen werden muss. Wenn das nicht
hilft, muss man die äußeren Störquellen beseitigen.
Störungen durch Spannungseinbrüche
Empfänger können je nach Aufbau spannungsempfindlich sein. Die Empfängerchips
haben i.a. eine Spannungsstabilisierung, die Spannungen oberhalb eines bestimmten
Wertes abschneidet. Der nachfolgende Dekoder ist meistens nicht stabilisiert
und deshalb u.U. empfindlich. Manche Empfänger haben grundsätzlich
eine vorgeschaltete Spannungsstabilisierung und sind deshalb unempfindlich gegen
Spannungsschwankungen. Leider kann man keine allgemeingültige Regel aufstellen.
Moderne Chips arbeiten bei geringem Spannungsniveau und werden deshalb nicht
von den üblichen Spannungseinbrüchen berührt, ältere schneiden
bereits bei 4V ab. Man betreibt am besten den Empfänger vor dem Einbau
an einem Netzgerät und schaut, ab wann er schlecht arbeitet. Man muss dann
bei Betrieb im Modell garantieren, dass diese Spannung nie unterschritten wird,
d.h. auch nicht im Pulsbetrieb.
Vermeidung von Spannungseinbrüchen
Spannungseinbrüche entstehen durch den Innenwiderstand des Akkus und der
Leitungen, wenn plötzlich ein hoher Strom gezogen wird. Der Hauptverbraucher
ist meist der Antriebsmotor. Er wird vom Fahrtregler gepulst, d.h. man hat immer
starke Stromstöße und dadurch Spannungseinbrüche im gesamten
System. Beispiel: Der Motor zieht im Mittel 0,3A, d.h. typisch 0,6A als Spitzenwert.
Der Innenwiderstand des Akkus ist 0,2Ohm, der der Leitungen mit dem Schalttransistor
0,4Ohm. Dann muss man mit 360mV Abfall bis zum Motor rechnen, aber nur mit 120mV
innerhalb des Akkus. Man sollte den Empfänger mit einer separaten Leitung
direkt an den Akku anschließen. Die 120mV kann man dämpfen, wenn
man in die +Leitung des Empfängers eine kleinen Widerstand legt, z.B. 10Ohm.
Dann schaltet man noch einen Kondensator zwischen die + und – Leitung.
Hat der Regler eine Frequenz von 1 kHz muss man etwa 0,5ms überbrücken.
Dazu braucht man einen Kondensator von etwa 50µF. Bei einem Verbrauch
von 10mA hat man einen mittleren Spannungsabfall von 0,1V.
Regler, die mit einer niedrigen Frequenz arbeiten, können kaum überbrückt
werden! Da hilft am besten eine kleine, separate Batterie (1,7g Lipo Zelle)
für den Empfänger.
Die zuvor gezeigte Analyse geht davon aus, dass die Verbraucher vom Empfänger
getrennt versorgt werden. Leider werden die Versorgungsleitungen üblicherweise
durch den Empfänger geschleift, d.h. der gesamte Strom (0,6A statt 10mA)
fließt direkt durch den Empfänger! Man kann den Empfänger praktisch
nicht abblocken. Deshalb ist es ratsam, den Empfänger direkt an den Akku
anzuschließen und die +Leitungen der Versorger an den Steckern abzutrennen
und direkt am Akku anzuschließen. Noch sicherer ist die separate Batterie
für den Empfänger.
Störungen durch selbsterzeugte Abstrahlungen
Alle Bauteile, die mit gepulstem Strom beaufschlagt werden, sind potenzielle
Sender. Je höher die Frequenz, um so gefährlicher werden sie. Die
Antenne sollte möglichst weit von diesen Störquellen entfernt eingebaut
werden. Leider ist das im Mikromodellbau nur begrenzt möglich.
Am schlimmsten sind die nicht abgeschirmten Motore. Das Bürstenfeuer ist
einigermaßen hochfrequent. Ein kleiner Kondensator zwischen den Anschlusspolen
hilft. Die Motore werden zusätzlich vom Fahrtregler gepulst. Die Zuführungsleitungen
vom Akku bis zum Motor senden. Verdrillen der Leitungen hilft sehr gut. Noch
besser ist es, wenn man Koaxkabel einsetzt. Sie sind praktisch störungsfrei.
Kürzen
der Antenne
Dieser Punkt hat zwar nichts direkt mit den Störungen zu tun, wird aber
im Mikromodellbau immer wieder gefragt.
Bei sehr guten Geräten bildet die Antenne (= Induktivität) zusammen
mit den parasitären Kondensatoren einen abgestimmten Schwingkreis. Kürzt
man die Antenne, wird der Kreis verstimmt. Die Trennschärfe nimmt etwas
ab, ebenso die Reichweite. Normalerweise spielt das keine Rolle, da man genügend
Reserve hat. Es kann nur bei hochgezüchteten, d.h. schmalbandigen Eigenbauempfängern
dazu führen, dass der Eingangskreis nachgetrimmt werden muss.
Elektrostatische Aufladung
Wenn das Modellfahrzeug sich durch ionisierte Luft bewegt, kann es zu Aufladungen
kommen. Das kennt man vom Auto. Es entstehen hohe Spannungen, die sich schlagartig
entladen können. Allerdings sind die Flächen im Mikromodellbau sehr
klein und damit auch die Ladungen. Moderne Bauteile sind i.a. dagegen geschützt.
Das ist kein Problem.