Was bedeutet PWM, PPM, PCM, SBUS?

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Was bedeutet PWM, PPM, PCM, SBUS?

#1

Beitrag von Mike » 16.05.2017, 11:38

Wenn es um das Thema "Empfängerprotokolle" geht, schwirren oft seltsame Kürzel durch den Raum: PWM, PPM, SBUS usw. Hier ein kleiner Überblick über die Unterschiede zwischen diesen.

Ein "Protokoll" ist die Art und Weise, wie zwei Geräte miteinander kommunizieren, also miteinander Signale austauschen.

Grundsätzlich muss man zwischen zwei Protokolltypen unterscheiden: zum einen wird ein Protokoll benötigt, um die Kommunikation zwischen dem Empfänger und der Flight Control an Bord zu regeln (PWM, PPM, PCM, SBUS usw.). Zum anderen benötigt man ein Protokoll, mit dem die Fernsteuerung mit dem Empfänger kommuniziert (FrSky, FASST, DSM, DSM2, DSMX, A-FHSS, Hi-Sky, FlySky usw.)

Hier geht es erst einmal um Empfänger-zu-Flight Control Protokolle, also die Art und Weise wie der Empfänger mit der FC kommuniziert und dementsprechend auch an die Flight Control angeschlossen wird.


PWM – Pulse Width Modulation

Das gebräuchlichste Funkprotokoll. Damals, als man noch hauptsächlich Flugzeuge und keine Multikopter flog, steuerten die Empfänger im Modell meist die Servos oder Regler direkt mit einem Standard PWM Signal an - ein Kanal für jeden Servo. Bis heute wird diese Technologie noch in vielen Modellen genutzt.

Multikopter benötigen mindestens 5-6 Kanäle, was bedeuten würde, das für jeden Kanal ein Kabel vom Empfänger zum Flight Control Board verlegt werden müsste. Das gäbe ein ganz schönes Kabelverhau.

Das Kürzel PWM steht für Pulse Width Modulation. Es ist ein analoges Signal, bei dem die Länge des Impulses den Servo Output bzw. die Gasposition bestimmt. Die Länge eines Impulses variiert in der Regel zwischen 1000µs und 2000µs (Mikrosekunden), wobei 1000µs das Minimum und 2000µs das Maximum eines Wertes darstellen.

PWM Empfänger sind weit verbreitet und für gewöhnlich auch die günstigste Option. Ein grosser Nachteil ist allerdings die unübersichtliche Verkabelung, weshalb Hobbypiloten PPM oder SBUS bevorzugen.


PPM – Pulse Position Modulation

PPM wird auch als CPPM oder PPMSUM bezeichnet. Der Vorteil von PPM: für mehrere Kanäle wird nur ein Signal benötigt (für bis zu acht Kanäle), anstatt ein eigenes Kabel für jeden einzelnen Kanal. Man benötigt also nur noch drei Kabel: Power, GND und die Signalleitung.

Ein PPM Signal ist im Grunde eine Reihe von PWM Signalen, die nacheinander über das selbe Kabel gesendet werden. Das Signal wird dabei nur unterschiedlich moduliert. Die Signale der einzelnen Kanäle werden dabei nacheinander, anstatt gleichzeitig, gesendet. Deshalb ist es nicht so genau und akkurat wie serielle Übertragung, aber dennoch sehr gebräuchlich und wird von vielen Flight Controllern unterstützt.


PCM – Pulse Code Modulation

PCM steht für Pulse Code Modulation, ähnlich PPM. Das Signal ist hier allerdings digital (Nullen und Einsen) anstatt, wie bei PPM, analog (wo ja der Wert eines Signals durch die Länge des Signals bestimmt wird).

PCM bietet theoretisch die Möglichkeit einer Fehlerkorrektur (fehlerhaft empfangene Signale werden automatisch erkannt und ggf. korrigiert), aber das hängt vom jeweiligen Hersteller und Produkt ab.

PCM ist zuverlässiger und weniger anfällig für Interferenzen, dafür wird aber eine zusätzliche Umwandlung benötigt, weshalb PCM Equipment in der Regel teurer ist.


Serielle Protokolle

Serielle Protokolle sind z.B. SBUS, XBUS, MSP, IBUS, and SUMD. Serielle Empfänger nutzen ein digitales (und daher verlustfreies) Protokoll, das für mehrere Kanäle mit nur drei Kabeln auskommt (Signal, Power und GND). Wie der Name bereits sagt, erfordert dieses Protokoll einen Serial Port am Flight Controller.


SBUS (Frsky, Futaba)

SBUS ist ein serielles Protokoll, das von den Herstellern Futaba und FrSky genutzt wird. Es bietet bis zu 18 verschiedene Kanäle mit nur einem Signalkabel.

SBUS ist ein invertiertes UART Signal. Manche Flight Controller können Signale über UART empfangen, akzeptieren aber keine invertierten Signale. Allerdings besitzen fast alle F3 Flight Controller eine automatische Funktion zur Signalinvertierung für diesen Zweck.


IBUS (FlySky)

IBUS is ein recht neues, serielles FlySky Protokol. Hier handelt es sich um eine Zwei-Wege-Kommunikation, es können also sowohl Daten empfangen, als auch gesendet werden.
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