AVR-Praxis-3-Achs-Gyro

[Nomis3000]

Keine Sorge, bei meiner bisherigen Platine hab ich es auch so gemacht. Es geht nur ein vollwertiger Servostecker zum RC-Empfänger, der Rest sind nur einpolige Stecker um die Signale abzugreifen. Mit dem einen vollwertigen Servokabel werden dann auch gleich die Servobuchsen versorgt.
Ich muss aber noch sagen dass ich etwas unentschieden bin, was die Ausführung der ganzen Anlage angeht.
Hier mal ein paar Möglichkeiten die für mich in Frage kommen:

1. Die Sensoren sind extern auf einer kleinen Platine, während sich die Servostecker auf der Platine mit dem Controller befinden.(ich hab hier im Shop bei meiner letzten Bestellung einen FFC Stecker samt Kabel mitgeordertKlick)
2. Die Platine wird in Sandwitchbauweise auf etwa 3*3 cm getrimmt und beinhaltet die Sensoren. Die Servostecker sind dann extern mit
   Servogegenkabeln oder auf einer externen mit FFC-Stecker angeschlossen Platine ausgeführt.
3. Die Platine Beinhaltet alles, eingeschlossen den Steckern.
   

Ich warte mal ab bis ich mal die ersten Bauteile in der Hand habe. Außerdem hab ich mich in letzter Zeit mehr auf eine anständige Parametriermöglichkeit über einen USB auf USART-Umsetzer konzentriert. (mehr auf die Software)

 

[Harz_Joerg]

Hi Simon,

vor FFC-Stecker und Flachkabeln im Heli habe ich sehr große Bedenken und würde sie wegen des offenen Aufbaus eines Helis nie verbauen.
Im ganzen Modellbaubereich neigt man aus gutem Grund ja ehr dazu sehr flexible Kabel zu verbauen.
Von Deinen drei Varianten wäre mir Version 1 ohne FFC mit flexiblen Kabeln am liebsten (á la V-Stabi).
Dannach Version 2 (auch ohne FFC).

Jörg

 

[Nomis3000]

Hast Recht, diese FFC Kabel sind wirklich recht steif.
Wenn du schon einen Stecker und ein Kabel dafür im Auge hast kannst du es mir gerne verraten. Es braucht 8Pole, und zwar VCC, GND 3x, Beschleunigungssensor und 3x Gyro. Es sei denn ich mach auf die Gyroplatine
einen SPI-ADU drauf, dann wären es nur VCC, GND, MISO, MOSI, und SCK.

Ansonsen löte ich die einzelnen Drähte einfach direkt auf die Platinen auf,
was mir lieber wäre weil ich so nach keinem passeneden Stecker Ausschau halten muss.

 

[Harz_Joerg]

Fest verlöten bei einer Kabellänge von 8-10 cm wäre völlig OK und der fehlende Stecker zu den Sensoren reduziert auch die Zahl der Fehlerquellen.
Von mir aus also alles was direkt an der Platine ist verlöten.

Eine Frage noch zu dem Beschleunigungssensor: soll dadurch eine Art Autostabilisierung wie beim Heli-Command realisiert werden?
Für Quadrocopter mag sowas ja evtl. gehen, denn die fliegen nicht so schnelle und auch nicht auf dem Rücken oder Loopings.
Im Heli wird das wohl ehr nicht gehen. Drum arbeiten Heli-Command und Co ja auch optisch mit Kameras.

Jörg

 

[Nomis3000]

Jep, eigentlich hab ich sowas vor, die Helicommand arbeitet zwar irgendwie Optisch(Farbtemperatur des Himmels, UV-Strahlung oder was weis ich was) aber mit Beschleunigungssensoren sollte es auch gehen.

 

[Harz_Joerg]

Ne, ein Bewschleunigungssensor kann das nicht leisten: man kann ja einen Looping fliegen und dabei steht ein Glas Wasser ganz ruhig auf einem Tisch und dein G-Meter zeigt immer nur 1 G an, so dass man glaubt man wäre in Ruhe.
Die Kombination von Erdbeschleinigung mit linearer und zentrifugaler Beschleunigung führt zu einem zu komplexen Zusammenspiel. Daher beim Helicommand das Kameraprinzip. Der Helicommand versucht die Bewegung des Kamerabilds zu stoppen. Braucht also licht und eine aussreichende Textru des Untergrunds. Andere arbeiten mit der Erkennung des Horizonts an seinem IR-Farbkontrast. Funzt aber bei eine ungleichmäßigem horizont (Bäume, Häuser) wohl nicht.

Natürlich könnte man bei nem Looping die Rotation um die Querachse mit einberechnen und so aus dem intergrierten Wert wiederum ermitteln, wann der Heli in Horizontallage ist. Aber nach 3 -10 Flip-Flop-Piro-Linksherum-Rechtsrum-Turns kannste die errechnete Lage im Raum sicherlich vergessen.

Bei einem Quad oder im reinen Schwebeflug mag's ja evtl. gehen, wenn man ab und zu "nullt". Dann ist der Witz des Auto-Rettungssystems allerdings flöten.

Ich wäre an sowas eh nicht interessiert, das sollte also abschaltbar sein. Für Tests kann ich es dann ja zuschalten.

Jörg

 

[Nomis3000]

Ach, wie gesagt: Keine Sorge.
Den langen Text hättest du dir sparen können.

Der Problematik bin ich mir bewusst.
Was ich mit den Beschlunigungssensoren vorhabe ist im Grunde eine Unterstützung für die Drehratensensoren.

Also ganz einfach, da die Gyros nur eine Drehrate liefern, muss man die theoretisch nur aufintegrieren um einen absoluten Winkel zu bekommen. Durch den Temperaturdrift und andere Störungen ist das aber ein absolut unzuverlässiger
Wert, vor allem wenn die Ausgangslage unbekannt ist. Über die Beschleunigungssensoren lassen sich aber vor allem während alle Kräfte am Flugobjekt gleich 0 sind(also er in keine Richtung beschleunigt) brauchbare Lagedaten ermitteln.
Doch wann beschleunigt der Heli nicht? Beim Schweben, beim Geradeausfliegen, beim Parken, beim Steigen. Überall dort KANN es vorkommen dass der Heli nicht beschleunigt. Auch die Summe der Beschleunigungen über einen ganzen Flug gerechnet ist lögischerweise 0.
Der Regler von den Beschleunigungssensorenversucht die aufintegrierten Werte der Drehratensensoren dahingehend zu verändern dass sie dem aus den Beschleungigungssensoren ermittelten Winkel entsprechen. Das macht er sehr langsam weshalb ein gemittelter Wert dabei rauskommt. Werden Schnelle bewegungen durchgeführt wird der Winkel beinahe nur durch die Drehratensensoren ermittelt, wird der Heli auf einer Schräge abgesetzt bestimmt der Bschleunigungssensor den Winkel.

Gedankenexperimente:

• Das Gyrosystem wird schräg liegend initialisiert(Logischerweise mit dem Winkel 0). Der von den Beschleunigungssensoren gespeiste Regler korregiert den berechneten Winkel so dass er sich asymptotisch(wie eine RC Ladekurve) auf den reellen Winkel annähert(ca 4Sekunden).
• Der Heli ist im schwebenden Zustand von der Fernsteuerung kommt ein neuer Sollwert, nämlich 20° Nach vorne. Der Heli neigt sich augenblicklich 20° nach vorne, das wird von den Drehratensensoren sofort richtig erkannt. Es beginnt eine Beschleunigungsphase nach vorne, der Beschleunigungssensor zeigt einen Winkel an der kleiner ist als die 20°, der dazugehörige Regler beginnt nun das zu korregieren. Nach einer halben Sekunde hat der Beschleunigungssensor den Wert auf 19° verändert, was dazu führt dass der Übergeordnete Regler den Heli wieder auf 20° Regeln muss. Der Heli ist daher auf tatsächliche 21° genickt, was, wenn er jetzt zu stark beschleunigt, die Werte der Beschleunigungssensoren weiter verfälscht und aufgrund des gegenseitigen Aufschaukelns, des übergeordneten Lagereglers und der Lageermittlung, zum Absturz führen kann. Das nehmen wir hier nicht an. 4 Sekunden sind vergangen, der Heli hat sich inzwischen auf reelle 30° nach Vorne geneigt, und aufgehört zu beschleunigen. Die Beschleunigungssensoren zeigen den richtigen wert an und der Heli beginnt sich wieder den 20° anzunähern.
• Der Pilot ist ein Wilder 3D Kunstflieger und braucht das System nicht.

Ach ja: Natürlich ist das nur eine Option.

Edit: Ich hab mir das nur mal kurz überlegt, ich weiß nicht wie es die Anderen machen, aber wenn die es nicht so machen gibt es dafür wahrscheinlich einen Grund. Im Grunde ist es aber ganz einfach, je schwächer der I-Anteil des Beschleunigungssensor-Reglers ist desto gewageter dürfen die Manöver sein, und je weniger Drift die Gyrosensoren haben desto schwächer darf der I-Anteil des Bescheleunigungssensor-Reglers werden.

 

[Harz_Joerg]

Na das liest sich ja spannend
Hauptsache, man kann es auch an- und abschalten.
Bin echt gespannt auf das gute Stück.

Jörg

 

[Nomis3000]

Hauptsache, man kann es auch an- und abschalten.

Liest sich so als ob das ein Feature wäre, das unbedingt groß auf der Verpackung stehen muss.
"Jetzt auch abschaltbar."

Bin echt gespannt auf das gute Stück.

Ein zwei Monate wirst du dich schon noch gedulden müssen.

 

[Harz_Joerg]

Liest sich so als ob das ein Feature wäre, das unbedingt groß auf der Verpackung stehen muss.
"Jetzt auch abschaltbar."

Genau!!!

 

[Nomis3000]

Hi Jörg.

Ich hätte am Donnerstag beinahe alle Bauteile bestellt, es hat sich aber ein irrsinniger Preis aufsummiert. Man kommt bei dem Projekt sehr schnell auf Summen die meine Geldbörse nicht verkraftet(leicht 200Euro). Ich wär dafür dass wir uns nochmal über den Preis unterhalten.

Wie dem auch sei: Ich hab heute mal den Hauptprint gelayoutet.
Das Ding ist 26x40mm groß. Ich denke das ist für einen Helikopter noch vertretbar.

Ich wünschte es wär sich irgendwo eine LED ausgegangen.

 

[Harz_Joerg]

Hi Simon,

200 € halte ich auch für irrsinnig
Insbesonder wenn man bedenkt, dass es ein Versuchsballon mit ungewissem Ausgang ist.
Was hat den die Kosten so in die Höhe schnellen lassen?

Auf jeden Fall würden mir 200,- zuviel sein, dass sind ja mehr als die günstigsten Flybarless 3D-Systeme kosten.


Jörg

 

[Nomis3000]

Gut, dann bestell ich mal Bauteile für nur einen Prototypen.(+Bauteilreserve für den Bauteil-killenden Lötkolben ) Nach den ersten erfolgreichen Versuchen kann ich, falls du wieder Interesse bekommst, immernoch Bauteile nachbestellen.
Nur, dass man aufgrund der Mindestbestellmengen, der Preise für die Sensoren und dem Zoll auf Preise jenseits von 200Euro kommt, darauf hab ich keinen Einfluss.

 

[Nomis3000]

200 € halte ich auch für irrsinnig
Insbesonder wenn man bedenkt, dass es ein Versuchsballon mit ungewissem Ausgang ist.
Was hat den die Kosten so in die Höhe schnellen lassen?

Auf jeden Fall würden mir 200,- zuviel sein, dass sind ja mehr als die günstigsten Flybarless 3D-Systeme kosten.

200 Euro wäre zufällig auch die Summe die das Billigste 3-Achs Gyro kostet, das GU-365. Mit mehr würde ich dich aber sowieso nicht belasten.

Also die Sensoren machen für ein Flugobjekt nur etwa 120 Euro aus und der Rest sind Standardbauteile um etwa 100 Euro. Die Kosten für Widerstände und Ähnliches würden sich mit 2 oder 3 voll bestückten Platinen nicht erhöhen, nur die Gyros sind teurer. Die Preise sind aber leider auch noch ohne Zoll.
Übrigens sind da die Controller und Quarze icht mitgerechnet, die hab ich nämlich noch daheim herumliegen.

Wenn du komplett ausschließen kannst dir zu Testzwecken ein Exemplar zuzulegen kann ich das Verstehen.
Ich hätte wirklich kein Problem damit, zumal ich inzwischen(seit Heute) mit den AVR32 das selbe machen kann wie mit mit gewöhnlichen AVRs. Nur mit 32 statt 8Bit und statt 20Mhz mit 60. Eine AVR32 Version wär damit in greifbarer Nähe.

Es würde sich für dich Preislich aber soweit wenig ändern wenn du dir Samples für den ADXRS610 von Analog Devices zulegen könntest. Die Schicken meist 2 Bausteine, und die würden die Kosten, weil ein Sensor ohne Mehrwertsteuer gewaltige 36Euro kostet, gewaltig Senken. Die könnst du dir dann selber einlöten(BGA) oder du schickst sie mir damit ich es machen kann.

 

[Harz_Joerg]

Hi Simon,

im Augenblick würde ich schon erstmal nen' Rückzieher machen. Vielleicht findest Du ja später einen Piloten in deiner direkten Umgebung, der dann deinen Aufbau austesten kann, ohne gleich einen kaufen/bauen zu müssen.

Ich selbst werde mich neben der Photonenzähl-o-matic dann erstmal an einen einfachen Mischer für die Taumelscheibe machen, um Erfahrung zu sammeln.
Ich bleibe aber auf jeden Fall in Hörweite.

Jörg

 

[Nomis3000]

Ok, Ich mach mal mit dem AVR32 weiter(das wird dauern).

 

[athome]

will mit machen

Hallo Zusammen
Bin dank Google auf euch gestossen.
Ich will mitmachen...bin gerade am mich in die Theorie einlesen...
Was du Simon da schreibst, tönt echt nach Erfolg!

was ich kann:
Ich kann mässig layouten in Eagle
ich kann mässig software entwickeln in VB
ich kann mässig Bascom AVR
ich kann mässig Elektronik entwickeln

ABER:
ich fliege angefressen Heli
ich habe extremen durchhaltewille und mein Kopf gibt mir nicht zu aufzugeben...
weiteres findest du auf www.sudar.ch
Gruss Lukacs

 

[Nomis3000]

Hallo Zusammen
Bin dank Google auf euch gestossen.
Ich will mitmachen...bin gerade am mich in die Theorie einlesen...
Was du Simon da schreibst, tönt echt nach Erfolg!

Ich weiß nicht ob das auf mich, wenn ich ein Austenstehender wäre, auch so vielversprechend aussehen würde. Aber du hast Recht, als Innenstehender kann ich sagen dass die Chancen auf Erfolg gar nicht so schlecht stehen.

was ich kann:
Ich kann mässig layouten in Eagle
ich kann mässig software entwickeln in VB
ich kann mässig Bascom AVR
ich kann mässig Elektronik entwickeln

Eigentlich wollte ich mich erst wieder melden wenn ich Ergebnisse vorweisen kann, aber da du dich jetzt meldest muss ich wohl mit dem aktuellen Stand rausrücken.
Es gibt eine Parametriersoftware geschrieben in C#, die aber im Moment nur aus der grafischen Oberfläche und einer Implementation, eines Modbus ähnlichen Protokolls, besteht.
Damit wird man über einen USB->USART-Wandler live(solange angesteckt) überwachen und einstellen können was der Regler macht.

Die Leiterplatten befinden sich gerade in Arbeit(bei einer Firma). Ich weiß zwar nicht inwieweit die funktionieren werden(das letzte mal lief es super), wenn sie nicht laufen würden könnte ich aber noch welche in Auftrag geben.
Das Ganze läuft auf einem ATMEGA644P auf 20Mhz, hat 6 Ausgänge für Servos und 5 Eingänge für einen RC-Empfänger. Die Servos können mit bis zu 300Hz angesprochen werden.
Die USB-Schnittstelle hab ich oben schon erwähnt, und dass die Sensorplatine durch ein 8Poliges Flachbandkabel ausgelagert wird, geht aus dem Thread eh heraus.
Im Gegensatz zu der letzten Version der Schaltung sind diesmal teurere und unempfindlichere(vor allem teurer) Gyros und ein Beschleunigungssensor zur absoluten Winkelregelung integriert.
Ankommen müssten diese Platinen am Freitag oder Montag, die Bauteile sind, bis auf ein Gyro, aber schon da.

Die Software für den AVR hab ich vor in C zu schreiben, bzw. liegen schon ettliche Routinen für Servoansteuerung und Regelungen in dieser Sprache vor.
In der letzten Version meiner Schaltung hat der Code aber gut funktioniert.(wenn man die Pilotenfehler nicht mitzählt)

In diesem Thread hab ich einmal nach einem Bussystem gefragt mit dem ich eventuelle externe Peripherie anschließen könnte, das ist auf der momentanen Platine nicht vorgesehen, wäre aber eine Möglichkeit für dich gewesen GPS-Module oder so zu entwickeln. Du könntest aber auch versuchen einen einmotorigen Quadrokopter aus Heckteilen von handelsüblichen RC-Helikoptern zu bauen. CNC Erfahrung hast du ja.

ABER:
ich fliege angefressen Heli
ich habe extremen durchhaltewille und mein Kopf gibt mir nicht zu aufzugeben...
weiteres findest du auf www.sudar.ch
Gruss Lukacs

Die Seite sieht toll aus und ich wünschte du hättest dich schon früher gemeldet aber im Moment hab ich keine Aufgaben für dich.
Ich würde dir fürs Erste raten, dass du genauso wie Jörg mal abwartest wie das Ergebnis aussieht. Und wir, wenn dementsprechend Interesse besteht, uns zusammentun um ein paar Exemplare herzustellen. (es kann sich nur um Monate handeln)

Wenn ich neue Leiterplatten bestellen muss weil ich beim Layouten Mist gebaut habe können wir uns überlegen ob wir noch einen störungssicheren Bus einbauen sollen um damit eine flexiblere Basis zu haben.

 

[athome]

Hallo Simon
Danke für Dein Feedback
Wie du sicher auf meiner Webseite gesehen, mache ich gerne Softwaren und andere Projekte für und mit Communities von denen ich auch Nutzen ziehe.
Deshalb hat mich dein Projekt auch gleich sehr angesprochen.
Ist eigentlich schade wenn jeder was für sich werkelt... und immer nur begrenztes Wissen hat.

Wow...echt Cool das Projekt! Freue mich natürlich weiter davon zu lesen und ggf. bald den ersten Alpha zu testen

Gruss Lukacs

 

[Nomis3000]

Hi Lukacs

Ist eigentlich schade wenn jeder was für sich werkelt... und immer nur begrenztes Wissen hat.

Ja, hast natürlich Recht, aber zwanghaft Aufgaben auszulagern halte ich für wenig zielführend. Ich hab das Projekt nun mal blöderweise als Einzelperson angefangen. Für einen Zweiten ist da im Moment wenig Platz.


Aber hättest du nicht doch Lust einen Pitchgesteuerten Quadrokopter zu bauen? Ich bräuchte im fertigen Progrmm dann nur 5 Zeilen zu ändern und schon hättest du einen seltenen(wenn nicht den einzigen) 3d fähigen Quadrocopter.
Natürlich nur um zu den ersten zu gehören die soetwas haben.

Wenn dir Irgendetwas einfällt was du gerne machen möchtest kannst du es uns ja mitteilen.