Телеметрия (часть 1)
>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.
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.
Такая система используется в гиростабилизаторе одной небезысвестной в свете последних событий ракеты. Успешно работает 😉 Так что проблем не вижу. Тока оптопару надо ИК.
Отправил Вам письмо.
тахометр для БК мотора <> оптопара, прищурившаяся на тушку моторчика с расстояния миллиметра в <> Интересно?
Виласипет, называемый Eagle Tree Systems Optical RPM Sensor который я поюзал слегка, честно красил вломастером блестящую чашку БК аутрана (белую ведомую шестерню верта тоже кстати пробовал красить). В комнате всё работало классно, однако солнце приводит этот датчик в неописуемый восторг. В итоге - в полевых логах никаких оборотов нет. Видимо сам Деревянный Орёл признал проблему и слегка позже выпустил Brushless Electric Motor rpm Sensor для БК моторчиков. Однако подключают они его не к
драйверу верхнего плеча в контроллере
а к выходам БК контроллеров - это что-бы заводскую термоусадку не снимать и гарантию не терять. Так что я себе прикуплю такой для коллекции при очередном заказе с Башенки. Вот тока там ассортимент нужных мне зап частей что-то сильно упал, так что посылочка пока не накапливается.
P.S.
Кста обратите внимание на цену и конструкцию GPS Expander за $135. Видимо, правильная термо усадка не экранирует ГПС патч антенну. Ну а цена - модельный бизнес, куда деваццо.
>В комнате всё работало классно, однако солнце приводит этот датчик в неописуемый восторг. В итоге - в полевых логах никаких оборотов нет.
Ок, подумаем еще немного 😃
>Кста обратите внимание на цену и конструкцию GPS Expander за $135. Видимо, правильная термо усадка не экранирует ГПС патч антенну. Ну а цена - модельный бизнес, куда деваццо.
Ыыы!!! Купите кто-нибудь у меня на бакс дешевле, за 134, EM406A с негламурной термоусадкой из чипыдипа! Я тоже хочу 200% прибыли делать!! ЫЫЫ!!! Модельный бизныс!!
>Я могу на неделе отсканить главу из очень хорошей книги 4* года про гиростабилизаторы и коррекцию. Если кому интересно. Просто чтобы велосипед не изобретать.
Если не трудно. Был бы очень благодарен. Если трудно или есть аналоги в Сети - был бы благодарен за ссылки.
>Я бы подключился к драйверу верхнего плеча в контроллере
А что оттуда можно выцепить? Я как-то не копенгаген в тонкостях управления БК моторами, разве что знаю, что управляют ШИМом и всё. Там что-то будет видно кроме ШИМа?
Ещё мы можем снижаться со скольжением, идти носом в землю или любой другой частью и тоже не будет угловых скоростей
Но будет меняться высота и быть может воздушная скорость - что с опозданием но будет заметно баро высотником и спидомером.
В СУ 27 гиростабилизатор состоит из 36 гироскопов и 18 акселей.
Значит всё-таки можно хитрыми мат изысками бороться с погрешностями путём увеличения количества гир. Наверняка и оси этих гир не под 90 град друг к другу, а разбили сферу на равные углы и соориентировали гиры по ентим осям, а модель обработки данных разработал продвинутый математик. Кстати, аппаратный гиро стабилизирован по двум осям, так что для замены 36 аппаратных гир потребуется 72 датчика угловых скоростей, расположенных на не параллельных гранях какого-нибудь “октадодекаэдра” к примеру. Я просто могу себе легко куб представить с его 3мя не параллельными гранями и тетраэдр с его 4мя не параллельными гранями. А как выглядит фигура с 72 не параллельными гранями - представить могу только футбольный мяч.
В манёврах маятниковая коррекция отключается на всех самолётах.
Ну тоже хорошо что мои теоретические предположения подкрепляются большими братьями.
Если оси гироскопов окажутся в одной плоскости (т.н. сложение рамок)
Ну с твердо тельными “псевдогирами” = датчиками угловой скорости а не положения как настоящий гироскоп - оси гироскопов окажутся в одной плоскости только при механическом разрушении модуля. НО - зато есть шумы и ошибка интеграции угловой скорости, которой аппаратный гироскоп не страдает.
вот почему там 36 гироскопов
Ну на мой взгляд существенное увеличение количества твердотельных гир тоже имеет смысл для увеличения точности. С шумом однозначно будет бороться если вместо 1 гиры поставить к примеру 16 соосных и тупо усреднять. НО - если ставить оси ВСЕХ гир через равные стерео углы и корректно вычислять проекции на три опорные оси XYZ - тогда быть может влияние всяких вибраций и паразитного взаимо проникновения каналов можно будет снизить ещё сильнее чем при тупом усреднении.
главу из очень хорошей книги 4* года про гиростабилизаторы и коррекцию.
Да вот если та книга только про аппаратные гиры (волчок в подвесе) - то польза будет только общая. Потому как у твердотельных датчиков угловой скорости нюансы несколько иные - шумят, плавает от температуры и ноль и чутьё, паразитное проникновение каналов - это когда мы крутим датчик скорости НЕ вокруг его чуйствительной оси - а он сцукко всё-равно показывает маленькую угловую скорость. И вот когда мы эти нюансы начинаем интегрировать с целью получения гировертикали в вибрирующей и кувыркающейся модельке - то и имеем тот самый очень хороший результат в 1 градус/минута уплывание.
А температуру гир вполне можно пытаться и термостатировать градусах эдак на 30 или 40 тепла - просто на всяк случай. Мат коррекция - это хорошо, а термостат - лучше. Хотя жрёт энергию конечно на нагрев.
А с необходимостью наличия 3х осевого компаса - ну тоже согласен. И фиг с ним что линии на наших широтах якобы 70 градусов в землю заходит - близко к вертикали. Тем не менее по ней можно пытацца авиагоризонт калибровать ну и магнитный курс получать в “равномерном и прямолинейном”.
Эээ… гуру, а если вместо акселерометров (не гир) использовать инклинометры типа такого?
vti.fi/…/SCA100T_inclinometer_datasheet_8261800A.p…
The SCA100T Series is a 3D-MEMS-based dual axis inclinometer family that provides instrumentation grade
performance for leveling applications. The measuring axes of the sensing elements are parallel to the mounting
plane and orthogonal to each other. Low temperature dependency, high resolution and low noise, together a with
robust sensing element design, make the SCA100T the ideal choice for leveling instruments. The VTI
inclinometers are insensitive to vibration, due to their over damped sensing elements, and can withstand
mechanical shocks of up to 20000 g.
Просто и надежно. Или есть подводные грабли?