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Mathias Schröder

RCLine Neu User

  • »Mathias Schröder« ist der Autor dieses Themas

Wohnort: Mecklenburg-Vorpommern

Beruf: Statiker

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1

Sonntag, 6. Juni 2004, 17:46

Servos mit PC steuern / Autopilot auf PC-Basis

Hallo,
ich möchte Servos mit einem PC-Mainboard ansteuern. Ich habe hier und an anderen Stellen im Internet etliche Schaltungen gefunden. Hat aber jemand bereits praktische Erfahrungen mit dem Betrieb solcher Schaltungen in Modellfahrzeugen?

Das Ganze will ich für einen Autopiloten auf PC-Basis nutzen. Ich habe dazu eine leichte GPS-Mouse und eine 4 GB HDD an ein Mini-ITX Board (VIA EPIA VE5000A mit 533 MHz Prozessor + 128 MB SDRAM) angeschlossen. Das System läuft unter DOS. Die Software habe ich mit Power-BASIC geschrieben. Damit wird die Position (aus $GPRMC -> latitude / longitude // aus $GPGGA -> altitude), der Bewegungsvektor (aus $GPRMC -> course / speed over ground), und die Zeit (aus $GPRMC -> time / date ) aus den GPS-Daten (NMEA 0183) ausgelesen. Anhand einer Liste (separate Datei) von Zielpunkten werden Kurs und Entfernung zum nächsten Zielpunkt ermittelt und bei Annäherung an den Zielpunkt auf den nächsten Zielpunkt geschaltet.

Mit dieser Software wollte ich nun die Steuerbefehle an die Servos über eine der verfügbaren Schnittstellen ausgeben.

Es gibt einfachere GPS-geführte Systeme. Aber ich habe ein PC-Mainboard gewählt, da dieses System offen für Entwicklungen ist und in der Perspektive noch weitere Funktionen vom Mainboard (intelligente Navigation, Einbeziehung weiterer Sensoren, Datenaufzeichnung usw.) übernommen werden können.

Viele Grüße
Mathias

Prof._Dr._YoMan

RCLine User

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2

Sonntag, 6. Juni 2004, 18:14

Nur ne Anmerkung: Ersetze die 4GB HDD durch eine Flashdisc. Die Platte wird nicht viele Landungen überleben und falls du das ganze in einem Stinker drin hast die Rüttelei auch nicht lange.

Das Signal zu den Servos ist ein einfach PPM Signal. 1ms linker Anschlag, 1.5ms Mitte, 2ms rechter Anschlag sollte stimmen. Polarität weiss ich nicht, aber warum misst du nicht einfach nach?
Meistens haben Platzhirsche eine hohe Beratungsresistenz, dafür eine geringe Wahrnehmungsfähigkeit..... (Claus Eckert)

Flurnügler

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Wohnort: Früher Dortmund, dann Regensburg, jetzt Schwabach bei Nürnberg !

Beruf: Elektronik-Ing

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3

Montag, 7. Juni 2004, 00:45

Hallo Mathias !

Für eines Servoimpuls braucht man einen Timer a la 8254. Der hat drei Timer-Einheiten, von denen einer die Periode vorgibt und zweie die Impulse für zwei Servos. So ein Timer ist zwar im PC drin, aber verbraucht für Refresh, Eieruhr und Brüllwürfel. Mit Interrupt-Timer ist eine brauchbare Servoauflösung nur mit viel unnötig vergeigter Rechenleistung zu machen. Dafür gehen dann 8 Kanäle auf dem Paralleldruckerinterface. Die beste Lösung ist nach meiner Ansicht ein kleiner Slave-Microcontroller (Atmel Tiny 15L, PIC) , siehe http://www.rclineforum.de/forum/thread.php?threadid=49213
Davon könnten mehrere an einer seriellen Schnittstelle hängen, die bekommen eine Adresse und ein Datenbyte, leicht per PC zu generieren und leicht vom Slave umzusetzen.
Dann kann dein Auto der wandernden GPS-Position hinterherfahren. Anhand der Reifenspuren läßt sich dann die Genauigkeit deiner GPS-Maus verfolgen. Ein Tennisplatz sollte dafür genügen.
Wo keine Strömung ist, kann auch nix abreißen

Jetzt wieder Online !

Mein Verein in Regensburg: VMR
Mein Verein im Raum Nürnberg: Noch auf der Suche

Mathias Schröder

RCLine Neu User

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4

Montag, 7. Juni 2004, 23:37

Hallo Holger, Hallo Stephan,

danke für Eure Tips. Hab gleich mal nachgestöbert.

Das mit der mechanischen Beanspruchung der HDD usw. ist mir klar. Ich will das Ganze auch erst mal auf dem Wasser testen, mit Elektroantrieb. Für den Flugbetrieb hab ich dann auch eher an ein Nano-ITX-Board gedacht, mit einer solid-state-disc. Die Hardware soll dann auch black-box-mäßig eingepackt (so etwa 40 G peak shock und wasserdicht) und die Schnittstellen weitestgehend galvanisch entkoppelt werden (wegen EMV... und so). Aber das kommt erst später.

Die Idee mit dem Tennisplatz ist übrigens gut, aber ich hab hier einen ausgedienten Militärflugplatz in der Nähe, da kommt auf ein paar Meter nicht so an.

Viele Grüße
Mathias

5

Donnerstag, 10. Juni 2004, 11:03

Hi, ich habe sowas mal in ein auto eingebaut, dabei allerdings mit einem PIC als Prozessor gearbeitet. Ist aber eigentlich egal, wichtig ist die Ansteuerung, dazu mußt Du nur ein einfaches PWM Signal erzeugen und damit das Servo steueren, In der aktuellen oder letzten Elektor ist ein Artikel, wie das genau geht (Servos intelligent steuern) davor gabs schon mal eine Ansteuerschlatung für Servos.
Ich denke aber dass GPS Signale im Flugzeug nicht ausreichen von der Auflösung her. Selbst wenn Du auf einen Meter auflösen kannst, kann das bei einer Fluggeschwindigkeit von 20-30 m/s schon zu grob sein. Ich würde andere Parameter mit ins Spiel bringen (optische Sensoren , die den Horizont erfassen und evtl ein Piezoelement , oder gleich eine Kreisel, dessen Ausgänge Du mit den Eingängen des MB verbinden kannst und dann die Daten auswertest.
Die Performance von heutigen Atmel oder PIC Prozessoren ist mehr als ausreichend für eine Autopilotensteuerung, schön daran sind bei einigen Typen fertig intergrierte Schnittstellen wie PWM , Seriell etc.
Für Steuerungsaufgaben im kompakten Format besser als eine PC-Anwendung mit DOS . Die Entwicklungsumgebung sind kostenlos im Internet zu bekommen. Für einen Autopilotenanwendung brauchst Du vielleiecht 3-4 Prozessoeren und evtl einen größerern EEpromSpeicher, das kostet nur einne Bruchteile eins Nano-PC-Boards.
Gruss Ralf

wurpfel1

RCLine User

Wohnort: CH-rheintal

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6

Mittwoch, 19. Januar 2005, 17:07

Hi leutz

kann mich dem vorredner nur anschliessen:
nimm ein ATMEL BUTTERFLY! kostet 29euro, ist kreditkartengross!
du brauchst keinen programmieradapter! software ist frei verfügbar, es gibt gute user-foren.....

hat drei PWM kanäle, ein LCD, 4MB speicher, 20MHz takt, div frei konfigurierbare in/outputs, 10bit A/D wandler, einen joystick...und eine serielle schnittstelle.

bin sehr zufrieden mit dem teil.
ist meine basis für IR-, blauzahn- und WLAN-RC, daten-logger, JAVA-spielzeugs usw..

wenn die software (kann auch in JAVA geschrieben sein ;) mal läuft kannst du auch einen anderen ATMEL-käfer nutzen. neu kompilieren reicht meistens!
bin schon zu alt zum spielen.. macht aber gleichwohl spass ;-)

7

Donnerstag, 27. Januar 2005, 18:07

gab mal einen Link für einen Servotester auf Windows-Basis hier im Forum. Allerdings ohne Quellcode, aber mit einer mail an den Programmierer lässt sich da vielleicht auch was drehen.

Ausgabe ist auf dem Parallelport, der sollte eigentlich auch auf jedem PC verfügbar sein.

Da das ganze alle 50 ms laufen soll, wäre eine maximal 2ms lange Routine, während der alle Interrupts gesperrt sind (vor allem Taskwechsel...) noch gerade so verschmerzbar.
Alle Servos können ja gleichzeitig die Flanke für den Startpuls bekommen, dann ist erstmal eine Millisekunde Zeit, um was anderes zu tun, bevor dann die fallende Flanke mit etwas größerer Präzision auf low gestellt werden muss.

Direkter Zugriff auf Parallelport ist spätestens ab W2000 jedoch nicht mehr ohne Zusatz-DLL möglich...

Captayne

RCLine Neu User

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8

Donnerstag, 27. Januar 2005, 19:19

Autopilot, das ist die hier die Herausforderung

Hallo Leute.

Die Servos irgendwie anzusteuern ist ja kein Thema, wie man an den zahlreichen Beiträgen sieht. Geschenkt bekommt man es zwar nicht, aber es ist eigenlich auch kein Thema.

Die wahrhaft reizende Herausforderung ist es, die Software für den Autopiloten zu entwickeln und ..... ja es fehlt ja noch der Lage und Positionssensor.
GPS ist da viel zu rauschend und kommt zu langsam vom Empfänger.
Um eine Bahnregelung zu realisieren muss man die Positionssignale ja noch 2x differenzieren, so dass man letztlich nur alle 3 Sekunden ein rauschendes Signal mit 5m Auflösung hat. Und damit die Ableitungen einigermaßen brauchbar sind, muss man auch noch mit mindestens 10 Werten Filtern (glätten) = 10Sek Latenz für die Istgröße. umpf. Filtern = z.B. Kalmanfilter, schon mal gehört?

Hier steckt der eigentliche Gehirnschmalz.
Die Lösung sind beim Auto Radsensoren + Kompass.
Beim Flieger Piezo Inertialsensoren + Kompass + Laser/Radar Höhenmesser.

Und dann hat man erst die groben Eingangswerte für einen Bahnregler.
Der Regler selbst ist schon die nächste Hürde.
Wer hat schon mal was von einem Zustandsregler mit Beobachter und Zustandsvektorrückführung mit Vorsteuerung und Stabilitätskriterien gehört?

Wer da in der SRT (Steuerungs und Regelungstechnik) Vorlesung gut aufgepasst hat kennt diese Begriffe und kann sich die Ärmel hochkrempeln, es geht damit. Die Theorie ist genial und anwendbar. Nicht grade nur Fleiss, sondern auch ernergisches tüfteln an Formeln und Theorie und Modell der Strecke. Aber es geht. Es gibt den roten Faden dem einfach nur gefolgt werden müsste.

Ich persönlich würde an ein modernes Handy mit Symbian als Betriebssytsem denken + GPS Mouse oder sogar integriertem GPS.
Hier hätte man zusätzlich die Möglichkeit per GPRS Daten zu übertragen, wenn nicht sogar nur über GPRS. statt FB. Ferner sollte die Reichweite, Gewicht und Standbyzeit kein Thema sein. Nochwas: Bei Handies mit Kamera kann man sogar mittels einfacher Bildauswertung den Horizont ermitteln und so die Fluglageregelung vereinfachen.
Übrigens: zz.B. das Nokia 3650 hat unter der Simcard eine serielle Schnittstelle;
per IR liesse sich aber auch jedes andere Händie anbinden.

In solchen Telefonen arbeiten 32Bit >104MhZ ARM Cores. Da ist also schon ordentlich Dampf dahinter. Doom ist kein Thema damit (Siehe NGage)
Entwicklungsumgebungen sind soweit ich weiss sogar kostenlos.

Gibts hier jemanden, der hier jetzt denkt: Cooles Projekt?
Und hat jedmand die Kenntnisse, die man braucht, um hier mitzumischen?
Und wenn es nur Facetten sind?
Gesuchte Kompetenzen für so ein Projekt wären also:
1. Stur 3+4 (Steuerungs+Regelungstechnik 3+4 ;-) )
2. Elektronik (6D-Sensoren, Microcontroller)
3. Symbian OS oder Java Programmierung mit Zielplattform Handy.
4. evtl. Bildverarbeitung
5. natürlich Modellbau
6. Geldgeber... ;-)
Es gibt wohl nur wenige, die in allen Disziplinen den totalen Plan haben, aber das ist ja auch nicht erforderlich, wozu gibt es INTERNET?

Ich organisier das ganze. Hohohoho.
- Kann aber wahrscheinlich auch etwas bei 1+2 mitreden.

Gruß, Captayne
Wer startet muss auch landen. 8)
Don't drink an fly !

9

Freitag, 28. Januar 2005, 12:35

Inertialsensoren gibts in gewisser Hinsicht fertig zu kaufen (Kreisel für Heckrotoren). Fürs Flugzeug gibts auch noch den Primitivansatz, mit vier verschiedenen Photosensoren und angelernter Beleuchtungsrichtung die Ursprungslage einzuregeln. Es muss nicht immer Highest-Tech sein, um ein System zu betreiben.

Trotzdem Hut ab, für jemand der sich die Gedanken macht, wie er eine GPS-Plattform für autonome Regelung selbst auf die Hinterbeine stellen will.

Gab auch schon diverse Beiträge hier im Forum über den Miniflieger einer Rheinischen Hochschule oder die Atlantiküberquerung mit einem Modell. Auch Cruise-Missiles sind mit ähnlicher Technik bestückt.

Wenigstens klingt Mathias nicht wie Osama ;-)

Mathias Schröder

RCLine Neu User

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10

Freitag, 28. Januar 2005, 13:39

RE: Autopilot, das ist die hier die Herausforderung

Hallo Captayne,
ich denke schon: Cooles Projekt :ok: vielleicht sollte man aber am Anfang ein paar Eckdaten bzw. Zielvorgaben festlegen.
Vielleicht könnte ja jemand einen Preis stiften :D so nach dem Motto "in 80 Stunden um die Welt".
Für die Steuerung kommt, meiner Meinung nach, ein kombiniertes INS/GPS - System in Frage. 3-Achsen inertial-Navigation (kann bei hinreichender Eigenstabilität des Flugkörpers evtl. auf 2-Achsen reduziert werden) + GPS-gestützte Positionsbestimmung. Eine Kommunikationsmöglichkeit müsste zudem in beide Richtungen bestehen (up -> Steuerung bei Start, Landung und Problemen, Korrektur der Wegpunkte / down -> position, fluglage, meteorologische daten, technischer zustand wie bordspannung.. triebwerksdaten.. treibstoffvorrat, evtl. bild- videoübertragung.
Viele Grüße
Mathias

11

Mittwoch, 2. Februar 2005, 08:49

RE: Autopilot, das ist die hier die Herausforderung

Hi,

dumme Frage - reicht die Positionsgenauigkeit der Satelliten aus um
ein Modellflugzeug positionsgerecht zu steuern ? ??? ???

harry
[SIZE=2]
Wer aufhört besser zu werden, hat aufgehört gut zu sein ![/SIZE]

Mathias Schröder

RCLine Neu User

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12

Mittwoch, 2. Februar 2005, 10:26

RE: Autopilot, das ist die hier die Herausforderung

Hallo Harry,
Gegenfrage: Reicht die Genauigkeit des GPS aus, um einen PKW mit Navigationssystem hinreichend genau zu steuern? ;) Nee, mal im Ernst, die Wiederholgenauigkeit des konventionellen GPS liegt bei einigen Metern in der Horizontalen, in der Vertikalen siind es einige zehn Meter. Das reicht natürlich nur für die Navigation. Die etwas kritischeren Flugphasen, wie Start, Landung und vor allem die Lageregelung kann man mit GPS Daten allein nicht absichern. Zudem kommt die Positionsmeldung von handelsüblichen GPS Empfängern nur einmal je Sekunde.
Viele Grüße
Mathias

Rudy F

RCLine User

Wohnort: Wien

Beruf: Medizintechniker/ Biomechanik in Pension

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13

Mittwoch, 2. Februar 2005, 10:36

Hi alle, :w

zum weiteren Brainstorming:

http://members.aon.at/flug.fiala/holdhoming.html#3
:w Rudy

Postings Irrtum vorbehalten.

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »rcFIA« (2. Februar 2005, 10:37)


Captayne

RCLine Neu User

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Beruf: Projektleiter

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14

Mittwoch, 2. Februar 2005, 19:34

Hm,
wenn ich mehr Zeit hätte, dann würde ich sofort loslegen.
Genial wäre es ja, wenn es einen "return of invest" gäbe. Also wenn man ein marktfähiges Produkt daraus machen könnte.

"Leider" ist mein Job grade so extrem spannend, dass ich dort 11h/Tag verbringe, und abends noch nicht mal Zeit und Ruhe habe, mich um meine geniale Kyosho Corsair F4U zu kümmern.

Wenns mal wieder ruhiger wird und es den Infinineon Hammerhead GPS Chip gibt, dann wird' langsam so reizvoll, dass man einfach so ein System entwickeln muss.
Infos zu Hammerhead: http://www.chip.de/news/c_news_12403330.html

Gruß
Captayne
Wer startet muss auch landen. 8)
Don't drink an fly !

Mathias Schröder

RCLine Neu User

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15

Mittwoch, 2. Februar 2005, 21:30

Hallo Captayne,
der Gedanke schwebt mir auch schon seit einiger Zeit vor. Marktchancen sind sicher vorhanden, wenn man den extrem wachsenden Markt für UAV's beobachtet. Man müsste nur eine Marktlücke besetzen, um als Seiteneinsteiger in die Gänge zu kommen. Anwendungen gibt es ohne Ende. Und die ganze Technologie der intelligenten Steuerung von UAV's steht meiner Meinung nach ganz am Anfang. Ich denke da nicht nur an die konventionelle Navigation und Fluglageregelung, sondern mehr an die Kombination mit aller möglichen Sensorik und deren intelligenter Weiternutzung. Wenn man etwas reinlauscht :evil: , bei den Etablierten, spürt man richtig Aufbruchsstimmung (um nicht zu sagen Goldgräberstimmung).
Viele Grüße
Mathias

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Mathias Schröder« (2. Februar 2005, 21:31)


16

Mittwoch, 2. Februar 2005, 21:47

Hi folks ;)

Macht doch hier mit ... dort "hängt" es ein bisschen.

http://autopilot.sourceforge.net/index.html

... seit einiger Zeit keine Bewegung mehr ... aber schon mal was zum lernen.

Grüße
CS