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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Funkübertragung für Skizeitnahme


Autor: Martin M. (mmc8801)
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Hallo,

ich möchte ein Zeitnahmesystem für unseren Sportverein bauen, und zwar 
geht es um die Zeitnahme bei Skirennen.

Start und Ziel sind ca. 1km auseinander, evtl. auch ohne direkte 
Sichtverbindung.

Der Start erfolgt über einen mechanischen Schalter (der Skifahrer muß 
durch eine Art Schranke durchfahren), im Ziel ist eine IR-Lichtschranke.

Bisher funktioniert das System so, daß das Startsignal zur Stoppuhr (mit 
Atmel-µC) über ein langes Kabel übertragen wird.

Um das aufwändige und fehleranfällige (wenn jemand das Kabel 
versehentlich beim Drüberfahren durchtrennt) Kabellegen zu vermeiden, 
würde ich gern das Startsignal per Funk übertragen.

Meine Idee dazu war, zwei µC zu verwenden, einen davon am Start, den 
anderen im Ziel. Die beiden µC werden beim Aufbauen des Rennkurses 
miteinander verbunden und synchronisieren ihre "Uhren" (Timer).

Wird später ein Start ausgelöst, "merkt" sich der Controller am Start 
den Zeitpunkt wann der mechanische Startschalter ausgelöst hat und 
"schickt" diesen zum Controller im Ziel.

Nun meine Frage - wie kann ich möglichst sicher diese Daten vom Start 
zum Ziel übertragen?

Meine Idee war, zwei PMR-Funkgeräte zu verwenden und das Datentelegramm 
dann als Töne kodiert ins Ziel zu senden, dort auf dem µC dann über FFT 
wieder die Daten zu extrahieren; abgesichert über CRC etc...

Bin ich da grundsätzlich auf dem richtigen Weg oder gehts einfacher?

Danke,
Martin

Autor: Karl (Gast)
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Also viel einfacher wäre einfach das Kabel durch Funk zu ersetzten.

Sprich wie du gesagt hast mit PMR-Funkgeräten zB manche haben ein Knopf 
zum drücken damit ein Signalton gesendet wird. Das kommt oben hin wo 
jetzt nur der Schalter ist.

An der anderen Seite (wo die Stoppuhr sich befindet) kommt ein zweites 
PMR Funkgerät hin und ein µC (vlt kann die Funke das auch auswerten) und 
lauscht dann sobald der Ton kommt betätigt es die Stoppuhr. Ist 
einfacher wie Syncronisieren und so...

lg

Autor: Martin M. (mmc8801)
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Das Problem ist aber dass die Frequenz ja nicht für mich reserviert ist, 
d.h. es können auch andere auf dem Kanal funken...

Und wenn das genau zu dem Zeitpunkt passiert wo ein Rennläufer startet 
dann hab ich von dem keine Zeit (und dann ist Krise :-)

Ausserdem wäre dann noch die Frage, wie deterministisch das Ganze dann 
ist...weil bei der Zeitmessung gehts um 1/100 Sekunden...

Grüße,
Martin

Autor: Stefan B. (stefan) Benutzerseite
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Martin M. schrieb:

> Das Problem ist aber dass die Frequenz ja nicht für mich reserviert ist,
> d.h. es können auch andere auf dem Kanal funken...

Du könntest ja die einmalig sicher gemessene Startzeit problemlos 
während des Laufes mehrfach über Funk übertragen und diese 
Übertragungen auch noch absichern. Also Verschlüsseln und mit 
Fehlerkorrektur versehen. Vielleicht lohnt es sich auch auf mehreren 
Kanälen nacheinander zu übertragen bis ein gültiges Starttelegramm 
empfangen wird.

Allerdings würde ich zuvor in den Betriebsbedingungen der PMR-Funkgeräte 
nachsehen, ob diese Art der Nutzung vom Gesetzgeber her erlaubt ist.

Damit das klappt, müssen Sende-µC und Empfangs-µC gleich laufende Uhren 
haben. Die Laufzeit wird als Differenz zwischen Uhrzeit Sender (Inhalt 
der oder des Sendetelegramm(s)) und der Uhrzeit im Empfänger gebildet. 
Die Synchronizität und Genauigkeit dieser beiden Uhren sicherzustellen 
ist die Kunst. Dazu könnte man z.B. die Uhrzeit aus GPS-Empfängern oder 
Realtimeclock-ICs als äußeres Kalibriersignal nutzen.

Autor: Martin M. (mmc8801)
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Ob das rechtlich erlaubt ist muß ich noch klären - oder weiß das evtl. 
jemand von euch?

Wenn ich zwei µC miteinander synchronisiere und beide µC mit einem zB 16 
MHz Quartz laufen, wie groß ist da ca. die Abweichung der beiden "Uhren" 
zueinander im Laufe von ca. 2h? Kann man das in etwa abschätzen?

Mit GPS synchronisieren - wie krieg ich das auf 1/100s genau hin?

Eine GPS-Maus schickt ja meistens nur alle 100-500ms ein 
Datentelegramm...oder geht das grundsätzlich anders?

Grüße,
Martin

Autor: Yaro G. (yaro)
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Es über PMR-Funkgeräte zu machen ist wirklich nicht schön. Zeiten in 
Töne codieren und so, das hört sich ziemlich unprofessionell an.
Für solche anwendungen gibt es spezielle "Funkgeräte", mit denen die 
Kommunikation zwischen 2 Microcontrollern schnell und sicher zustande 
kommt.
Es gibt z.B. das RFM von www.pollon.de (die Herstellerfirma ist 
"hoperf"). Diese RFMs sind sehr günstig, dafür aber sehr unschön zu 
programmieren. Außerdem haben sie nur eine Reichweite von ca. 200m 
(draußen).
Dann gibt es da noch das XBee-PRO, es ist etwas teurer, dafür hat es 
aber auch eine deutlich größere Reichweite (bis zu 1600m draußen). Ich 
habe das nie banutzt, aber ich glaube, es ist deutlich leichter zu 
programmieren =)
Es gibt noch andere solche Module, da musst du dich mal informieren.

Das Synchronisieren sollte kein Problem sein. Sie können sich ja jede 
10Sekunden per Funkt synchronisieren. Die unterschiede liegen dann im 
1/30000000s Bereich.

Schwieriger wirds beim rechtlichen... Da kann es nämlich mächtig Ärger 
geben.
Nachlesen kannst du hier: 
http://www.bundesnetzagentur.de/media/archive/16163.pdf
Dazu kannst du dir auch gerne diese Diskussion durchlesen: 
http://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?...
(aber zuende lesen...ist wirklich passend für dein Thema)

Zulässig sind max. 10mW, für deine Entfernungen brauchst du deutlich 
mehr. Entweder du musst es in mehrere kurze Strecken aufteilen, oder du 
meldest es an (aber frag mich nciht wo, und wie... wird auf jeden fall 
nicht ganz günstig).

Gruß, Yaro

Autor: Harald (Gast)
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XBee ist schon meines Erachtens genau der richtige Ansatz, allerdings 
wäre der folgende noch besser geeignet:
XBee-Pro868

Mit den anderen genannten Varianten könntest Du höchstwahrscheinlich 
aufgrund der 2.4GHz und keiner Sichtverbindung Probleme bekommen.


Das ist die Variante mit 868MHz und bis zu 315mW, legal und lizenzfrei.

Das schöne an den XBee Modulen ist die zusätzlich verfügbare I/O (analog 
und digital), die sich in einem speziellen Modus ohne Zusatz eines µCs 
per Funk bei Änderung übertragen lässt.

Im Idealfall brauchst Du doch also überhaupt nicht mit einem µXC 
'herumschlagen' (auch wenn das ab und zu mal Spaß machen kann ;-)

Wenn ich dir dazu noch eine sehr brauchbare Antenne empfehlen darf:
http://www1.conrad.de/scripts/wgate/zcop_b2c/~flN0...

Allerdings könnte es bei 1km Entfernung auch mit der Drahtantenne 
funktionieren.

Autor: Harald (Gast)
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Nimm gleich das Development-Kit, da ist dann alles für Versuche sehr 
schön vorbereitet. Da sind zwei Module drin nebst allem nötigen Zubehör:

http://www.digi.com/products/wireless/point-multip...

Autor: Martin M. (mmc8801)
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Hallo Harald,

danke für die Tips, liest sich alles ganz gut :)

Gibt es außer bei Digi noch eine andere Bezugquelle (weil deren Webshop 
derzeit nicht funktioniert)?

Gruß,
Martin

Autor: Yaro G. (yaro)
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Bist du dir sicher, dass das tatsächlich lizenzfrei geht?
315mW sind schon deutlich über den erlaubten 10mW...
Ich habe schon von Leuten gehört, die wegen soetwas richtig Ärger 
bekommen haben.

Gruß, Yaro

Autor: Martin M. (mmc8801)
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hab grad recherchiert...xbee geht in D auch nur legal bis 10mW und da 
schauts dann wieder schlecht aus mit der Reichweite...

Kann mir jemand sagen ob ich mit einem PMR-Handfunkgerät eine Tonfolge 
übertragen darf - das wären für ein Skirennen (Dauer ca. 2h) ca. alle 60 
Sekunden eine Übertragung...

Oder ist das PMR-Band nur für Sprachverbindungen frei?

Martin

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
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Guck mal bei ELV nach. Die haben einen "Fernsteuerungsbausatz" für PMRs.

Autor: elral (Gast)
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Hallo zusammen,

es gibt bei Pro-Wireless die Zigbit Module ATZB-A24-PN für 2,4GHz. Die 
Firmware kann so geändert werden, dass die Module hoppen. Dann darf auch 
mit 100mW gesendet werden. Reichweiten von 2000m sind damit machbar.

Im Rahmen unseres Selbstbau RC-Senders wollen wir diese Module benutzen. 
Olli hat bereits die Firmware geändert sodass die Module bei 100mW über 
die zur Verfügung stehenden Frequenzen hoppen und somit die Anforderngen 
der EN300328 erfüllen. Die Übertragung ist natürlich bidirektional.

Weitere Informationen siehe:
http://rcos-wiki.codingmonkey.de/index.php/RCOPEN24
und zur Änderung der Firmware
http://www.nongnu.org/uracoli/index.html

Momentan gibt es aber leider noch einen Bug. Die Verbindung bricht 
sporadisch ab, bei einem Modul nach mehreren Stunden, bei einem anderen 
nach mehreren Minuten. Bekommt Olli aber sicherlich noch hin :)

Grüße

Ralf

Autor: Harald (Gast)
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Das XBeePro868 darf in Europa einschliesslich der Schweiz legal genutzt 
werden. Es gibt in diesem Band eine Art "Sonderfrequenz" (869,525MHz 
wenn ich mich recht erinnere), auf denen mit dieser Leistung (500mW 
EIRP) gesendet werden darf!!! siehe auch RTTE EN 300-220 / EN 301-489

Einschränkungen sind eben (vereinfacht gesagt) nur diese eine Frequenz 
und ein Duty-Cycle von max 10%. Durch die Paket-Codierung gibt es bei 
dieser Art von Modulen aber auch keine Probleme mit anderen 
Teilnehmern...

Ich selbst habe derartige 868MHz-Module im Einsatz über mehrere 
Kilometer und es funktioniert hervorragend...

Autor: Martin M. (mmc8801)
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Hallo Harald,

danke für die Info, hab gerade bei Digi bestellt (jetzt geht auch der 
Onlineshop wieder).

Gruß,
Martin

Autor: Harald (Gast)
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Berichte doch mal bitte deine Erfahrungen hier, würde mich 
interessieren...

Autor: chris (Gast)
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Als Anmerkung, alle Skilifte haben zusätzliche Kabel für 
Zeitabnahmesysteme bereits verlegt. Eventuell ist die Funklösung nicht 
die beste Lösung

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