Телеметрия (часть 1)
Ребят, покритикуйте и мою идею на счет авиагоризонта:
для начала постулаты, т.е. то, что мы можем сейчас сделать (если я в этом ошибаюсь, то идея не верная)
- мы можем сделать на акселерометрах авиагоризонт но он будет уплывать в показаниях во времени и особенно при маневрах. Так?
- мы можем “измерить” ускорение в какой-то момент времени датчиком расположенным на модели и вдоль перпендикуляра к модели (т.е. это вертикаль, если модель летит прямо), на важно в каких единицах (хоть в попугаях), главное ведь можем? 😃
собственно по словам отца на самолетах (он летал на ан-2, 24, 32) авиагоризонт можно “калибровать”, видимо на наших самолетах была такая кнопка (на каких конкретно самолетах - не знаю, может и везде), выставляющая “горизонт” на приборе, тут я предлагаю сделать тоже самое, только на автомате:
считаем что в течение некоторого промежутка времени наш авиагоризонт дает точные данные. А периодически мы его калибруем.
Для этого нужно убедиться что мы летим без ускорения (т.е. сравниваем ускорение на земле и текущее). При этом чем угодно (хоть маятником 😃 ) определяем “горизонтальность”, иначе корректируем положение. И опять проверяем горизонтальность. До тех пор пока у нас не будет 0 ускорение и мы не будем горизонтальны. тогда можно корректировать наш авиагоризонт. Все.Жду критики.
У меня были точно такие же мысли: когда с гироскопов не идет никаких угловых скоростей, это значит, что мы летим равномерно прямолинейно (сейчас для простоты исключим линейные ускорения, например, боковые ускорения от порывистого ветра, но для нормальной работы и их надо как-то учитывать, например, усреднять направление g за 10 секунд, надеясь что среднее минимизирует влияние порывов ветра).
В этот момент смотрим по акселерометрам куда смотрит g, полагаем что этот вектор показывает точно на землю, и корректируем возможный уход углов крена-тангажа, накопленный по показаниям от гироскопов.
Затык только один - стоимость гироскопов. Это просто жопа 😦
Если кто-то найдет доставаемый в России трехосевой гироскоп или 3 одноосевых гироскопа суммарной стоимостью хотя бы меньше 2000 целковых, тому респект и уважуха.
Внимание: речь идет не об акселерометрах - эти недорогие, а о гироскопах - датчиках угловых скоростей.
Скажите, а с как точностью надо мерить горизонт?
В смысле - какие углы отклонения от реального горизонта допустимы?
Думаю, плюс-минус градус-два-три не роляют вообще. Это если речь идет об автопилоте. Если из-за неточной установки тангажа-крена вектор скорости за 5-10 секунд отклонится от базы или высота уйдет из заданного диапазона, автопилот всё равно подкорректирует.
стоимость гироскопов <> трехосевой гироскоп или 3 одноосевых гироскопа суммарной стоимостью хотя бы меньше 2000 целковых
Думается мне что за такой ценовый порог “корочки гуры” тоже будут очень долго ждать своего владельца.
Но дорогу осилит идущий, главное - что-бы было куда идти, не замуровывать себе тропинку в будущее, развести место на платке мозга хотя бы под не дорогие гиры от AD типа ADIS 16255 трех штук по пендикулярных 11х11 LGA корпусов - это я про то что к плате мозга придётся пару стоячих вертикальных платок припаивать если гиры закладывать в проект.
Просто “озарение” про алгоритмы быть может и придёт (ну или добрые люди подскажут) после выливания на пенопласт моря циакрина после безконтрольной (угловых скоростей-то нет на борту) потери оптическим горизонтом вертикали в “гористой местности” из домов/деревьев/прочих помех. (Ну или в случае верта - нормальных бабок на зап части и перекручивания моря болтов) И денег на гиры/прочее станет не жаль - лишь бы было место под 20 ног LGA х 3 штуки ну и про аксели/магнитометры не забыть до кучи.
Последнее время активно играюсь с айфоном и не могу заметить никаких отклонений от всяких ускорений. В метро играю, летал в сочи, специально при взлете самолета и маневрах игрался с акселерометром, все нармуль. Есть игры которые чувствуют, но многие не чувствуют, как я понимаю программно они все компенсируют, и у них хорошо все получается.
По большому счету в гражданской авиации ты испытываешь ускорение 2 раза за рейс: во время разбега, когда самолет набирает скорость и пробега, когда самолет тормозит всем чем может. Все остальное время - неспешный полет. На моделях вы не будете часами выдерживать курс и эшелон. Поэтому маневров будет как минимум на порядом больше чем во время 2-х часового полета на боинге 😃
У меня были точно такие же мысли: когда с гироскопов не идет никаких угловых скоростей, это значит, что мы летим равномерно прямолинейно (сейчас для простоты исключим линейные ускорения, например, боковые ускорения от порывистого ветра, но для нормальной работы и их надо как-то учитывать, например, усреднять направление g за 10 секунд, надеясь что среднее минимизирует влияние порывов ветра).
В этот момент смотрим по акселерометрам куда смотрит g, полагаем что этот вектор показывает точно на землю, и корректируем возможный уход углов крена-тангажа, накопленный по показаниям от гироскопов.
Затык только один - стоимость гироскопов. Это просто жопа 😦
Вот для определения линейных ускорений и нужно просто сравнить модуль вектора ускорения в покое и в текущий момент полета. Т.е. для начала смотрим длину вектора, если как на земле, значит считаем что он смотрит на землю.
Кстати совсем под носом в теме Мнения о X-ufo от Silverlit - люди пытаются совершенствовать/тестировать полётный стабилизатор, дорастают до 3х осевых гиро, иногда за не очень смешные бапки - аппетит приходит во время ходьбы - да и бюджетики аппаратов плавно растут. Так что к smalltim есть вполне на мой взгляд обоснованное предложение - не надо стесьняться проектировать систему под нормальные гиры по нормальной цене. Я уже понял что готовый калиброванный на заводе (по температуре и угловой скорости) датчик типа ADIS16355 за $400 не светит, но хотя бы 3 штучки по $60, сэкономить пару сотен, но не отказываться полностью ?
Вопрос про горизонт был вызван тем, что вспомнил про то, что из оптической мыши можно достать удобную “камеру” на 18*18 точек.
Подробнее тут: spritesmods.com/?art=mouseeye
>Но дорогу осилит идущий, главное - что-бы было куда идти, не замуровывать себе тропинку в будущее, развести место на платке мозга хотя бы под не дорогие гиры от AD типа ADIS 16255 трех штук по пендикулярных 11х11 LGA корпусов - это я про то что к плате мозга придётся пару стоячих вертикальных платок припаивать если гиры закладывать в проект.
Согласен, на это надо заложиться. Потом никто не помешает в софте игнорить состояние гир, если они не впаяны, и полагаться только, скажем, на пирометры.
Вот платка от валкировского квадрокоптера 
Стоит такая платка 30Е rc-fever.com/walkera-dragonfly-ufo-4-spare-parts-u… на ней есть блок с ??? толи 3мя акселерометрами, то-ли гирами…
Не, что-то я сомневаюсь, что там трехосевой гироскоп стоит за 39 баксов.
Вообще, с акселерометрами-то проблем быть не должно.
- Лучше брать с цифровым выходом, я так понимаю, чтобы оставить больше входов АЦП для пирометров и мало ли чего еще.
- Лучше брать сразу трехосевой, чтоб перпендикулярные платы не городить
- Лучше брать с паябельным корпусом, хотя бы типа такого: www.analog.com/en/…/product.html
Всё это спокойно покупается в России и укладывается в 500 рублей, нужно только аккуратно посмотреть на соблюдение всех условий.
Гуру, а какой акселерометр вы бы посоветовали?
Я совсем не гуру, и даже не ученик 😃
Вчера от “терраэлектроника” пришла очередная рассылка, там было следующее:
"MMA7455L – емкостной 3-осевой микроэлектромеханический (MEMS) датчик ускорения от Freescale с малым энергопотреблением и низким профилем (3х5х1мм LGA-14). В акселерометре имеются функции температурной компенсации и самокалибровки, а также программируемый уровень ускорения 0g (выводы INT1 и INT2). "
Стоит вроде менее 10 баксов
3х осевой Аксель от ФриСкале вроде установлена в самопаянном датчике от Спарк Фан, но гиры там взяты от АД.
3G аксели - маловато по словам Сержа - уровень вибраций БК электро мотора на пенопласте вроде как не удаётся загнать меньше 5G. А усреднение вихляющей синусоиды с подрезанными вершинами ХЗ что даст вместо нуля, реально выловить там вертикаль в 1 G совсем не просто с точностью 1 градус. Так что надо 10G и 14 бит, что толкает нас к злому монолитному датчику за $400, с которым не придётся паять вертикальных платог.
По поводу полётного сложения векторов ускорений свободного падения и полётных. Модель - не боинг, она всегда пляшет, ускорений - тьма, причин этих ускорений - тоже не мало.
Но чисто геометрически - если собственное ускорение модели направлено под тупым углом к силе тяжести - то результирующий вектор ускорения по величине может совпасть с 1G, а по направлению - ну совершенно нет.
Так что при таких условиях калибровать вертикаль - ну не очень правильно.
Хотя - даже без гирычей только с баровысотником и баро спидометром - можно пытаться. Положение рулей, неизменность высоты и скорости - ну откуда взяться штопору с таким экзотическим направлением ускорения, да ещё и постоянного ?
Так что быть может и проскочит. Допущения и упрощения тоже нужны, согласен.
Другой вопрос что со статически неустойчивым вертом к примеру или пилотагой без гир фокус не получится - их стабилизировать надо принудительно, иначе они свалятся об землю и баро высотник/баро спидомер глазом мыргнуть не успеет.
По поводу полётного сложения векторов ускорений свободного падения и полётных. Модель - не боинг, она всегда пляшет, ускорений - тьма, причин этих ускорений - тоже не мало.
Конечно модель не боинг в плане интерционности, но и не ставится цель сделать автопилот работающий при любых погодных условиях. При небольшом ветре, даже с порывами всегда есть время когда он стихает. Не нужно много времени чтобы померять ускорение и проверить уплыл ли авиагоризонт. Если уплывает, то по возможности калибруем его
Но чисто геометрически - если собственное ускорение модели направлено под тупым углом к силе тяжести - то результирующий вектор ускорения по величине может совпасть с 1G, а по направлению - ну совершенно нет.
Модуль вектора (его длина) измениться при сложении его с любым не нулевым вектором. Это как раз ясно из курса геометрии.
Так что проверка на длину вектора сработает (только нужно учесть погрешности вычислений) и заложить некую дельту, когда мы считаем что ускорение соответствует ускорению на земле.
3х осевой Аксель от ФриСкале вроде установлена в самопаянном датчике от Спарк Фан, но гиры там взяты от АД.
3G аксели - маловато по словам Сержа - уровень вибраций БК электро мотора на пенопласте вроде как не удаётся загнать меньше 5G. А усреднение вихляющей синусоиды с подрезанными вершинами ХЗ что даст вместо нуля, реально выловить там вертикаль в 1 G совсем не просто с точностью 1 градус. Так что надо 10G и 14 бит, что толкает нас к злому монолитному датчику за …///
Ну зачем же сразу 14 бит, … можно для “бюджетных” версий сделать блок потяжелее и виброизолировать его.
На верте без этого просто никак- там разрешение по тангажу надо в несколько раз выше выше.
Другое дело что на виброизоляции тоже можно всяких паразитных резонансов наловить. всякая конструкция должна подлежать тестированию перед полетами, а то на определеном газу могут “чудеса” повылезать.
Теперь ложка дегтя. сравнительно дешевые двухосевые adxl210 с производства в этом году с производства снимаются, и равноценной замены им не предлагается 😦 .
Ох, озадачили… Вот что значит гуру, я-то о собственной вибрации самика даже и не подумал. Бум смотреть, что можно сделать по акселерометрам. Спасибо!
А как вам вот такой?
www.terraelectronica.ru/pdf/FRS/MMA7455L.pdf
8g, 3 оси, I2C на выходе, 10бит встроенный АЦП, чувствительность 0.015625g на предеде ±8g.
Если я не ошибся с подсчетами, это даст точность определения направления g в районе 1 градуса. Куда уж точнее?
Только вот паять эту 5х3х1мм хрень - убъешься.
Вот, написано гироскоп. www.mikrocontroller.com/index.php?main_page=produc… На платке что я привел выше похоже тоже гиоскопы. Всетаки это платформа и стабилизировать ее акселерометрами врядли удастся.? Другое дело что они из себя представляют по параметрам… Вот еще гирки www.mikrocontroller.com/index.php?main_page=produc…
Вот, пишу потихоньку документацию:
Если пока всё в порядке, то продолжаю 😃
Хех. А у меня как-то между делом придумалось, как сделать тахометр для БК мотора, не зависящий от числа лопастей винта.
Всё очень просто: берем и мажем моторчик мазком краски. Если тушка моторчика светленькая, то мажем темной, если темная - наоборот. В общем, контрастной краской. Дальше - копеешная оптопара, прищурившаяся на тушку моторчика с расстояния миллиметра в три, одновибратор, сглаживающий конденсатор, и подаем всё это на оставшийся незадействованным вход АЦП. Там простая математика, и вуаля.
А может, и не надо одновибраторов - сглаживающих конденсаторов. Надо аккуратно посчитать, что получится, если просто данные с АЦП смотреть. Там у меня для любого канала пачки по 64 отсчета 6 раз в секунду приходят. Может, удастся прямо число импульсов достоверно сосчитать.
Интересно?
Хех. А у меня как-то между делом придумалось, как сделать тахометр для БК мотора, не зависящий от числа лопастей винта.
Всё очень просто: берем и мажем моторчик мазком краски. Если тушка моторчика светленькая, то мажем темной, если темная - наоборот. В общем, контрастной краской. Дальше - копеешная оптопара, прищурившаяся на тушку моторчика с расстояния миллиметра в три, одновибратор, сглаживающий конденсатор, и подаем всё это на оставшийся незадействованным вход АЦП. Там простая математика, и вуаля.
А может, и не надо одновибраторов - сглаживающих конденсаторов. Надо аккуратно посчитать, что получится, если просто данные с АЦП смотреть. Там у меня для любого канала пачки по 64 отсчета 6 раз в секунду приходят. Может, удастся прямо число импульсов достоверно сосчитать.
Интересно?
Можно и так 😃 А разве тока в полете- не достаточно? Имхо, в полете важно знать, работает мотор или нет, а какие у него обороты- не очень важно. Характеристика мотора не меняется от того в полете он или нет. На земле можно установить газом нужный ток и измерить обороты обычным тахометром или осциллографом 😃
Оптопара на солнце может глючить если ее не закрыть- там в основном ик-фотодиоды стоят.
Чтобы советовать, как измерять-это надо знать временную диаграмму ресурсов, я твою, увы не знаю. …
Я бы в любом случае не тратил время на АЦП, (Задача- измерение времени или числа импульсов) а считал таймером или портом…
ЗЫ: Я бы подключился к драйверу верхнего плеча в контроллере 😃
Кстати я действительно не обратил внимания, что “чипы” в L1 сигналах с ГПС спутников повторяются через (ОДНУ ?) секунду. Если для успешного декодирования посылки (определения “псевдорасстояния” до пославшего её спутника) надо принять ВСЮ последовательность, пусть даже и с разрывами - тогда понятно, откуда растут ноги у 1 Гц определения позиции. Ну и тогда согласен - опрашивай/не опрашивай - а блин реальные данные из сигнала L1 чаще раза в секунду не получить.
Ага.
Кстати, я не однократно давал ссылки тут на модули u-blox с интерфейсом для гироскопа. Назначение такой штуки - сохранять навигацию в тоннелях и т.п. Сам непробовал, но народ говорит, что на самике такие модули ведут себя гораздо приятнее обычных, хоть и тоже неидеально.
Прошу рассмотреть общественность следующий алгоритм для определения поперечного крена модели.
***
Хочу заметить, что данный алгоритм с успехом работает в системе, которая, помимо всего прочего, измеряет поперечный уклон дорожного полотна.
В измерителе наклона полотна, с вероятностью 99%, стоит акселерометр АТ1104. Он на голову круче адишных, а так же раз в 20 больше и раз в 100 дороже. Вагонетка измерителя наклона физичеки не может испытать перегрузок самолёта, про вибрацию молчу. А адишный аксель у меня лёжа на столе чувствовал шаги кирзачей сантехника в противоположном крыле здания…
Ваша теория верна, но годится только для идеального акселя. В реале, микромеханический аксель на самолёте покажет белый шум, и выделить из него сигнал будет очень сложно.
Одно время я пытался такое сделать для измерителя крена яхты (аналог гиростабилизатора для оборудования). Ставил 2 акселя в противоположные стороны и пытался выделить сигнал разницей показаний. Даже с учётом того, что частота качки мизерная (по электронным меркам) и стояли многоуровневые цифровые фильтры, показания дешёвых акселей колебались на единицы процентов…
…пишу потихоньку документацию…
Отлично! То что нужно.
Главное по-больше фото. Вид на контакты датчиков, скрины в различных режимах и т.п.
А то вот скачал описание на GPS модуль ЕМ-406, но без тестера так и не смог определить который из выводов №1, а который №6.
Маркировки на плате модуля нет, все провода на шлейфе одного цвета. Ключи на разъеме с обоих сторон симетрично расположены - догадайся, мол, сама…
Ребят, покритикуйте и мою идею на счет авиагоризонта:
для начала постулаты, т.е. то, что мы можем сейчас сделать (если я в этом ошибаюсь, то идея не верная)
- мы можем сделать на акселерометрах авиагоризонт но он будет уплывать в показаниях во времени и особенно при маневрах. Так?
- мы можем “измерить” ускорение в какой-то момент времени датчиком расположенным на модели и вдоль перпендикуляра к модели (т.е. это вертикаль, если модель летит прямо), на важно в каких единицах (хоть в попугаях), главное ведь можем? 😃
- Не будет уплывать в манёврах. Но будет врать. В любом случае, будет сильно шуметь.
- Да, верно всё. Погуглите по фразе “маятниковая коррекция гиростабилизаторов”. Всё придумано до нас, в годах так 30-х. Но надо учитывать, какая элементная база нам доступна. Та БСО, которую мы сваяли сейчас (а над ней думал не один гироскопист) имеет уход 6 градусов за 15 минут. И это очень хороший результат. В итоге (скажу по секрету) от маятниковой коррекции решено отказаться 😉 Например Текнол корректирует по магнитометру. Неспроста 😉
У меня были точно такие же мысли: когда с гироскопов не идет никаких угловых скоростей, это значит, что мы летим равномерно прямолинейно
Ещё мы можем снижаться со скольжением, идти носом в землю или любой другой частью и тоже не будет угловых скоростей 😉
В СУ 27 гиростабилизатор состоит из 36 гироскопов и 18 акселей. В манёврах маятниковая коррекция отключается на всех самолётах. Трёхосевой гиростабилизатор, по большому счёту, расчитан только на прямолинейный полёт. Если оси гироскопов окажутся в одной плоскости (т.н. сложение рамок) идёт полная потеря стабилизации с прецессионными колебаниями (вот почему там 36 гироскопов).
Я могу на неделе отсканить главу из очень хорошей книги 4* года про гиростабилизаторы и коррекцию. Если кому интересно. Просто чтобы велосипед не изобретать.
а какой акселерометр вы бы посоветовали?
ADXRS610 + LIS3L06AL. У указаного вами предел 3g. Его зашкалит мигом.
ПС. Кондёры, что на схеме нарисованы, должны стояь НЕПОСРЕДСТВЕННО у акселя. То есть вплотную.