Das XC-Variometer

Der neue XC-Vario ist ein vollwertiges standalone Variometer mit einer modernen Darstellung auf einem sonnenlichtablesbaren Display, hat einen eingebautem Lautsprecher, und sendet darüber hinaus die Daten aller  Sensoren (Höhe, Vario, Geschwindigkeit und Temperatur) und gegebenenfalls FLARM über Bluetooth, Wifi (neu) oder auch seriell in verschiedenen Formaten (z.B. OpenVario, Borgelt, Cambride 302) an die Streckenflugsoftware XCSoar. Mittlerweile wurde ein eigener Treiber „XCVario“ entwickelt, beim Projekt XCSoar aufgenommen, und wird damit in zukünftigen Versionen in 2021 zur Verfügung stehen. Die neue Serie 2021 besitzt ein weiteres serielles Interface z.B. für optimale Anbindung an OpenVario, eine erhöhte Leistung des Audio-Verstärkers (2 Watt), sowie einen Richtungs- und Lagesensor (AHRS) welcher als zusätzliche Option angeboten wird. Der Lagesensor ergänzt das Lastvielfache im Rechenmodell für eine präzise Sollfaht oder Überziehwarnung unter beschleunigten Bedingungen, und liefert die Daten auch an XCSoar für die Horizont Anzeige.

Bei der Sensorik wurde besondere Sorgfalt auf die Filterung der Daten gelegt, ein vorausdenkendes Kalman Filter beruhigt die Vario-Anzeige optimal, ohne die sonst übliche Verzögerung von ein paar Sekunden welche herkömmliche Tiefpass-Filter mit sich bringen. 

Die Darstellung der Informationen am XCVario lässt sich konfigurieren, neben dem bisherigen „Airliner“ Style, lässt mit aktueller Software auch der „Retro“ Style, hier rechts gezeigt auswählen. Der neue Style realisiert eine auf Anfragen hin implementierte konventionelle und gut ablesbarer Zeiger-Darstellung welche die meisten Piloten von den mechanischen Rundinstrumenten her kennen und gewohnt sind. Auch hier ist der Anzeigen Bereich konfigurierbar, wie auch die Einheiten für Vario, Höhe und Fahrt nach internationalen Normen wie Knoten, Fuß, FlightLevel und mehr.

 

Das Besondere daran: Es ist keine weitere spezielle OpenVario Hardware notwendig, XC-Soar läuft auf jeden beliebigen XCSoarAndorid Gerät. Die meisten Android Geräte besitzen bereits ein internes GPS, alternativ können die GPS Daten für das XCSoar auch über ein FLARM bezogen werden, und man erhält in dieser Kombinantion ein vollwertiges ‚OpenVario‘ mit einer Moving Map, einem vollwertigen Strecken- und Endanflugsrechner, einer funktionierenden Windberechnung sowie Sollfahrt und vielen weiteren Features und Funktionen, welche ohne diese Daten nicht möglich wären. Auch ein Datenaustausch der Einstellungen für den Mac Cready Wert, Bugs und Ballast von XCSoar zum Vario oder auch vom Vario zu XCSoar hin (inkl. QNH) ist mit dem eigenen Treiber möglich.

In Verbindung mit FLARM bietet XC-Soar wertvolle Infos zum Traffic wie Abstand, Höhendifferenz und Steigwerte der anderen Flugzeuge. Selbstverständlich können hierbei Touchscreen Geräte für eine leichte Bedienung von XC-Soar können eingesetzt werden. Damit sind aufwändige und komplizierte Knüppelfernbedienungen nicht mehr notwendig.

FLARM-XCVARIO

 

Die Software dazu wurde in der OpenSource Platform github (https://github.com/iltis42/XCVario/blob/master/README.md) über einen Zeitraum von mehreren Jahren entwickelt, und besitzt mittlerweile viele Features sowie eine hohe Stabilität. Dasselbe gilt für XCSoar welches seit vielen Jahren mit tausenden Installationen auf verschiedenster Hardware gereift ist und auch nach vielen Stunden sehr stabil läuft. Technische Details, zu Software und Hardware sowie deren Evolution siehe ebenfalls obigen Link zu github.

Das Gerät kommt in einem eleganten seidenmatt schwarz anodisiertem ALU-Gehäuse. Bei der Auswahl der elektronischen Komponnten wurde durchweg auf eine gute Qualität mit hoher Lebenserwartung gesetzt, kurzlebige Elektrolytkondensatoren, Batterien oder LiPo-Akkus mit begrenzter Lebenserwartung im rauen Temperaturbereich eines Cockpits sucht man hier vergeblich. Die Fertigung der Elektronik erfolgt in einer der größten Fabriken der Welt vollständig automatisiert in Serien von dreistelligen Stückzahlen. Die Entwicklung, Integration sowie Qualitätstests der Vario’s erfolgt in Deutschland, dazu gehören Tests in der Luft auf ausgedehnten Flügen bis über 850 km. Die neue Hardware lässt sich wie ein 57 mm Standard-Instrument in fast jedem Instrumentenpanel unterbringen und wird zu einem günstigen Preis angeboten. Für Doppelsitzer kann dieselbe preisgünstige Hardware als im Doppelsitzer Modus, drahtlos verbunden via Wifi auf dem zweiten Sitzplatz verwendet werden. Eine Verkabelung oder eine Verschlauchung auf dem zweiten Platz ist damit nicht notwendig. Damit stehen auf dem zweiten Vario alle Funktionen uneingschränkt wie am vorderen Platz zur Verfügung.

Die Hardware wird mit der Software fertig programmiert und wird auf Wunsch für jede beliebige Flugzeug Polare angepasst, eine wachsende Bibliothek mit fast 100 Polaren ist bereits vorhanden und kann im Setup ausgewählt werden. Als wichtiges Feature dient der Software Update (OTA = Over The Air) über die WiFi Schnittstelle es Geräts, womit sich die Software im eingebauten Zustand einfach aktualisieren lässt, und den Zugang zu neuen Features, Polaren oder neuen Wünschen auf User-Seite ebnet.

Ab der Serie 2021 sind über das zusätzliche Interface S2 Erweiterungen wie ein Wölbklappen-Sensor, ein Magnetsensor ein weiteres serielles Gerät (OpenVario) möglich. Ab Serie 2022 wird zusätlich ein CAN Bus für Erweiterungen den CAN-Magnetsensor (RS232 bleibt somit frei), oder ein kabelgebundenes Zweitgerät im Doppelsitzer unterstützt.

Mit dem Magnetsensor kann neben einer Kreiswindberechnung nun auch eine schnelle Live-Windberechnung im Geradeausflug durchgeführt werden. Das Verfahren reagiert sehr schnell, ein Zickzack Flug ist dabei nicht notwendig. Die Deviation des Magnetsensors wird bei dem Verfahren dabei laufend optimiert. Folgendes Diagramm aus einem echten Flug zeigt die Windberechung in Aktion. Zunächst wird ein nördlicher Kurs geflogen (blau). Die letzte Kreiswindberechnung lieferte einen Wind von 110°/7 km/h (Magenta/Hellblau). Die Live-Windberechnung passt während der Phase sowohl in Richtung (gelb), als auch die Stärke (hellgrün) gut mit den Werten aus dem Kreiswind zusammen. In der Mitte des Diagramms erfolgen dann 4 Linkskreise bevor weiter auf Kurs Nord abgeflogen wird. Kurz vor dem Einflug in die Thermik weicht der Wind aus der Live-Windberechnung leicht um etwa 40° auf 150° ab. Dieser Effekt ist zu erklären durch die den Vortex der Thermik, welche auf der Nordhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn links herum dreht. Da die Thermik links stand und daher nach links eingekreist wurde, wird in der Konstellation der Ostwind etwas nach Norden abgelenkt. Die Live-Windberechnung reagiert folglich auf die nahe Thermik, und bietet einen zusätzlichen Indikator bei der Suche erfolgreich zu sein. Nach Abflug aus der Thermik, nachdem der Kurs (Blau) sich stabilisiert hat, hat sich die Windrichtung aus der Kreisflugberechnung leicht geändert auf 100° bei gleichbleibender Stärke. Dem Trend folgt auch die Geradeausflug-Berechnung. Die Windgeschwindigkeiten und auch die Richtung beider Verfahren liegen also sehr gut beieinander, der sehr schwache Wind an diesem Tag (12.9.2021) über dem Schwarzwald stellt einen kritischen Testfall dar, denn gerade bei schwachem Wind würden sich ansonsten Schwächen in der Windberechnung sehr gut zeigen. An der Windberechnung wird weiter gearbeitet, der erreichte Zwischenstand stellt für 2021 bereits ein gutes Ergebnis dar.

Aktuell ist auserdem eine gut dazu passende Display Hardware mit einem hellen Touchscreen-Display, Android, Bluetooth Wifi USB und serieller Connectivity in Vorbereitung mit vorinstalliertem XCSoar.