Microsoft und Anbieter von Hardware
haben alles getan, um Joysticks in den
Handel zu bringen, die den
Steuerknüppel im Flugzeug so gut wie
möglich simulieren, um die Bedienung

eines Flugsimulators realitätsnah zu
gestalten. Modellflieger aber haben
schon seit jeher ihre eigenen
Vorstellungen, wie ein Flugzeug zu
steuern ist, nämlich mit den beiden

Steuerknüppeln einer
Fernsteueranlage. Scheinbar ignorie-
ren die Hersteller von Joysticks die
Tatsache, daß Flugzeuge außerhalb
der Wohnung auch anders gesteuert
werden als im Wohnzimmer und
haben die Modellflieger als
Zielgruppe völlig außer Acht gelassen.
Mit der Schaltung, die wir hier vorstel-
len, ändert sich dies gewaltig. Nicht
nur, daß zur Steuerung die beiden ver-
trauten Hebelchen eingesetzt werden,
es ist sogar möglich, mit der
Fernbedienung auf dem Bauch per
Funk die Software zu bedienen. Also:
Schirmmütze und Sonnenbrille aufge-
setzt und dann: Take off!

Interfacing

Damit der Computer die Signale, die
der Fernbedienungssender von sich
gibt, auch richtig interpretieren kann,
müssen diese angepaßt werden.
Modellflieger bedienen immer Servos,
die ein digitales, pulsbreitenmodulier-
tes Signal in eine analoge Bewegung
umsetzen, beispielsweise ein
Höhenruder in eine andere Position
bringen. Ganz anders der PC: Unter
normalen Umständen werden die zwei
Potentiometer des Joysticks für den
analogen Teil der Regelung und einige
digitale Signale für den Feuerknopf
gebraucht.

X-12 - 10/98 Elektor

EXTRA

——————————————————— PC-P

LUS

Der Handel bietet viele für PC-Flugsimulatoren geeigne-
te Joysticks an, die zwar eine realitätsnahe Steuerung
des Fluggeräts erlauben, den echten Modellflieger aber
nicht begeistern können. Er würde lieber bei seinem
gewohnten Knüppeln der Fernsteuerung bleiben. Mit der
hier beschriebenen Schaltung ist es möglich, den PC-
Flugsimulator mit der Fernbedienung drahtlos zu steuern.

Entwurf von U. Har tog

Fernsteuerung
für PC-Flugsimulator

DIE Lösung für den Modellflieger

Zur optimalen Steuerung eines
Flugsimulators, zum Beispiel Microsofts
Flugsimulator ´98, sind folgende
Funktionen nötig:

3 Höher

3 Tiefer

3 Links

3 Rechts

3 2 Feuerknöpfe

Diese Signale müssen dem PC in ana-
loger und/oder digitaler Form am
Joystick-Eingang angeboten werden.
Dies erfordert ein Interface, das nicht
nur Modellfliegern weitgehend unbe-
kannt sein dürfte, da die Umsetzung
der Fernbedienungssignale doch
einen erheblichen elektronischen
Aufwand erfordert. Die Schaltung pro-
duziert neben den vier analogen auch

vier digitale Signale. Welcher
Amateurpilot kann sich mehr wün-
schen?
In Bild 1 ist der Schaltungsteil zu sehen,
der das analoge Signal erzeugt. Das
digitale PWM-Signal, das normalerwei-
se für den Servo bestimmt ist, erscheint
an den Eingängen von IC1b und
IC1a. Am Ausgang von IC1d ist das
Signal in gepufferter Form zu finden. Es
wird eingesetzt, um über ein Zeitglied
(C2, R14, R15 und D1) den
Oszillator/Zähler IC2 zurückzusetzen.
Bei einer steigenden Flanke des
Eingangsimpulses wird der Reset-
Eingang des 4060 aktiv (High) und
bleibt es, bis sich der Kondensator C2
über R14/R15 etwa auf die halbe
Betriebsspannung entladen hat. Dies
ist bei der gewählten Dimensionierung
nach etwa 1 ms der Fall. Die genaue
Zeit kann mit R15 eingestellt werden,
die Dauer ist aber nicht kritisch, so daß
man das Trimmpoti normalerweise
ruhig in Mittelstellung belassen kann.
Während des Rücksetzimpulses gehen
alle Ausgänge auf Low. Nach dieser
Millisekunde interpretiert der Zähler die
Spannung als Low und beginnt mit
dem Zählen der Impulse, die der inter-
ne Oszillator (mit den zeitbestimmen-
den Komponenten C1 und R12)
erzeugt. Am Ausgang von IC2
erscheint das Ergebnis des
Zählvorgangs als binärer 7-bit-Kode. In
Ruhestellung (Steuerknüppel in
Mittelstellung) beträgt die Länge eines
Servo-Impulses 1,5 ms, abhängig von
der Potistellung des Senders schwankt
die Impulslänge zwischen 1 ms und 2
ms. Für die Schaltung bedeutet dies,
daß die Messung auf den zweiten Teil
des Servo-Impulses (über 1 ms)
beschränkt bleiben muß.
Ein diskret mit T1...R9 und T2 aufgebau-
ter Digital/Analog-Wandler setzt den
binären Ausgangskode in eine
Gleichspannung um, die zwischen 2 V
und 4 V schwanken kann. Mit diesen
Spannungen erreicht man
erfahrungsgemäß die besten
Ergebnisse: Die variable
Gleichspannung simuliert das Signal,
daß am Läufer eines Joystick-
Potentiometers erscheint. Die
Rückkopplung des digitalen
Ausgangssignals von IC2 nach IC1b ist
nötig, um den Oszillator anzuhalten.
Dies kann sich als notwendig erweisen,
wenn der Diskriminatorschaltkreis nicht
gut abgeglichen ist. Bei einer
Einstellung deutlich unter 1 ms kann
der Zähler nämlich an seiner
Maximalstellung “vorbeilaufen” und
die Ausgangsspannung von 4 V nach 2
V springen. Die Auswirkungen auf dem
Bildschirm könnten verheerend sein ...

PC-P

LUS

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Elektor

EXTRA

X-13 - 10/98

R1

47k

R2

39k

R3

33k

R4

22k

R5

15k

R6

6k8

R7

2k2

R8

1k5

C3

10

µ

16V

T2

BC237

R9

33k

8

9

10

IC1c

&

1

2

3

IC1a

&

5

6

4

IC1b

&

12

13

11

IC1d

&

R13

10k

R10

100k

R11

100k

R12

39k

C1

10p

C2

100n

CTR14

IC2

4060

CT=0

RCX

10

11

12

15

13

14

11

13

12

CT

CX

RX

!G

1

6

4

5

7

9

3

4

5

6

7

8

9

3

2

+

D1

1N4148

R14

4k7

10k

R15

IC1

14

7

IC2

16

8

IC1 = 4093

982071-11

5V

5V

8

9

10

IC1c

&

1

2

3

IC1a

&

5

6

4

IC1b

&

12

13

11

IC1d

&

R13

10k

R10

100k

R11

100k

R12

39k

C1

10p

C2

100n

CTR14

IC2

4060

CT=0

RCX

10

11

12

15

13

14

11

13

12

CT

CX

RX

!G

1

6

4

5

7

9

3

4

5

6

7

8

9

3

2

+

D1

1N4148

R14

4k7

10k

R15

IC1

14

7

IC2

16

8

IC1 = 4093

5V

5V

982071-12

D2

D3

D4

R7

6k8

R6

6k8

T1

T2

R8

22k

R5

22k

R9

2k2

R4

2k2

C7

10

µ

16V

C8

10

µ

16V

LED1

LED2

2

1

C4

100n

T1, T2 = BC558B

3 x 1N4148

Bild 1. Die Interface-Schaltung setzt PWM-Servosignale in analoge Signale um, mit
denen der Gameport arbeiten kann.

Bild 2. Auch die Feuerknöpfe werden simuliert. Die Schaltung ist weniger aufwendig, da
ein D/A-Wandler fehlt.

Erreicht der Zähler den Stand 96 (64 +
32), wird der Ausgang von IC1c Low
und stoppt damit den Oszillator, so
daß die Ausgangsspannung auf dem
hohen Wert von etwa 4 V verharrt, bis
ein neuer Servo-Impuls am Eingang

erscheint.
Das Interface für die digitalen
Ausgangsimpulse in Bild 2 unterschei-
det sich nur ausgangsseitig vom ana-
logen Schaltkreis. Der Zählvorgang
beginnt also erst nach etwa 1 ms und

zwar bei Null. Da die Ausgänge
CT3...CT6 unbeschaltet sind, haben
die ersten 15 Taktimpulse keinen
Einfluß. Der Ausgang von IC1c ist High,
so daß nicht nur der Oszillator schwin-
gen kann, sondern auch T2 sperrt.
Transistor T1 allerdings leitet und LED1
leuchtet (dies entspricht einem aktiven
Feuerknopf). Bei einem Zählerstand
zwischen 16 und 31 (CT7 ist High)
bleibt der Zustand von IC1c unverän-
dert, aber über D2 wird die Basis von
T1 High. Nun sperren beide
Transistoren, beide Feuerknöpfe sind
inaktiv. Erreicht der Zähler den Wert 96
(beide Eingänge von IC1c High), setzt
das Gatter den Oszillator außer und
den Feuerknopf mit T2 in Betrieb. Auf
diese Weise werden Toleranzen in den
Eingangsimpulslängen nahezu bedeu-
tungslos.

Auf der Platine

Der Nachbau des Interfaces wird durch
die abgebildeten (und wie man sieht
vom Autor entwickelten) Platinenlayouts
erleichtert. In Bild 3 sind Layout und
Bestückungsaufdruck des analogen, in
Bild 4

gleiches für das digitale

Interface zu sehen. Da die digitale
Abteilung weniger Platinenoberfläche
benötigt als die analoge, bleibt ausrei-
chend Raum auf der Platine für einen
RC-Empfänger. Und wenn man die bei-
den Platinen mit Abstandsbolzen auf-
einandersetzt, ergibt sich eine schön
kompakte Einheit.

X-14 - 10/98 Elektor

EXTRA

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LUS

Bild 3. Platinenlayout und Bestückungsplan für das analoge Interface.

Der Aufbau mit einem nicht zu starken
Lötkolben sollte keine Schwierigkeiten
bereiten, es befinden sich keinerlei kri-
tische Bauteile in der Schaltung.
Verzichten Sie aber nicht auf eine
gründliche Sichtkontrolle nach der
Bestückung, um eventuellen kalten
Lötstellen oder Lötbrücken
(Kurzschlüsse durch Lötzinnspritzer) auf
die Spur zu kommen. Den
Bauteilnummern des ersten analogen
Interface ist beim zweiten jeweils eine
Zwei, beim dritten eine Drei und beim
vierten eine Vier vorangestellt. Die

Werte entsprechen sich natürlich. Beim
ersten und zweiten Digitalinterface
verhält es sich genauso.

Stecker und Kontakte

Ein Netzteil oder eine andere externe
Spannungsversorgung sucht man übri-

PC-P

LUS

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Elektor

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X-15 - 10/98

Bild 4. Idem für das digitale Interface.

Bild 5. Steckerbelegung des 15poligen
Gameports. Damit ist der Anschluß der
Interfaces an den PC kein Problem
mehr.

gens vergeblich, da
die Schaltung über
den Gameport des PCs
versorgt wird. Im
Anschlußkabel müssen
also zwei zusätzliche
Adern für die
Spannungsversorgung
reserviert werden. Die
Steckerbelegung des
Gameports in Bild 5
zeigt, wo welche
Anschlüsse und/oder
Signale zu finden sind.
Die Servo-Anschlüsse
des Empfängers kön-
nen direkt auf die ent-
sprechenden Schal-
tungseingänge gelegt
werden, neue Steck-
kontakte oder durchge-
kniffene Kabel am PC
sind nicht nötig. Abhän-
gig von der Zahl der
Kanäle von Sender und
Empfänger stehen
maximal vier Feuer-
knöpfe und vier ana-
loge Ausgänge zur Ver-
fügung.

Ladies and Gentlemen,
this is your captain
speaking. We are
ready for take off! On
behalf of the crew:
We wish you a plea-
sant flight and a happy
landing.

(982071)rg