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  1. #1
    Ausgeschiedener Nutzer Gast

    Standard Autopilot: open source, Genossenschaft

    Hallo,

    fortführung des Trööt
    http://forum.yacht.de/showthread.php...ss-!-!-!/page4

    Viele fragen sich, warum Geräte relativ teuer sein können obwohl die Hardware übersichtlich ist.
    Tja, hauptsächlich liegt es an der Software, meine ich.
    Diese Entwicklungsstufe kann schon sehr teuer in der Vorleistung sein.

    Gerade blieb mit hilfe des AVR Microcontrollers Selectors und bspw. dem Lieferanten Reichelt übrig:
    AT90can128 (TQFP64)
    - 2 Uart (nmea0183 - seatalk-Brücke) statt ursprünglich 3 Stck. uart
    - 1 can (neueres seatalk)
    - adc (analog-digitalwandler bspw. für ruderlagensensor)
    - I2c/twi (grafisches display, mems-Sensoren)

    Vielleicht gibt es eine noch bessere Wahl, teilt sie mit.


    Peter

  2. #2
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    Mittelfranken, weit vom Wasser
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    2.211

    Standard

    Hallo Peter, wie ich schon im Vorläuferthread schrieb, denke ich schon geraume Zeit über sowas nach.
    Ausgangspunkt meiner Überlegungen ist das Vorhandensein einer gediegenen Mechanik in der Rudermaschine, mit einer total veralteten oder defekten Elektronik.
    Diese Konstellation gibt es sicher in älteren Schiffen noch öfter, es wird vermutlich viele Interessenten für so ein Projekt geben.
    Mein erster Ansatz war, eine der (außerordentlich billigen und gleichzeitig perfekt funktionierenden) Autopiloten von Flugmodellen, insbesondere Quadrokoptern zu verwenden, da scheint es jedoch massive Anpassungsprobleme zu geben, obgleich da alles drin ist, was man braucht, alle Beschleunigungssensoren, Kompaß sowie GPS.
    Bei einem selbstgestrickten System mit einem der wohlfeilen Prozessormodulen scheint mir das Problem mehr bei der Software zu liegen, da gibt es natürlich Anschlußmöglichkeiten für alles Denkbare für wenig Geld, aber da ist kein Programm drin! Das Programmieren einer Regelung ist so einfach nicht! Da braucht man einen wirklichen Informatiker, um sowas auf die Beine zu stellen.
    Ich habe mir auch das Open Sea Map Projekt angesehen, die haben da neuerdings einen Datenlogger, der (zusätzlich!) auch als Autopilot programmiert werden könnte, und vermutlich auch das zugehörige Know How. Ich halte es für sinnvoll, mal dort anzufragen, vielleicht rennt man offene Türen ein.
    viele Grüße
    nw
    Πάντα ῥεῖ (*)
    * Man kann nicht zweimal auf dem selben Fluß fahren.

  3. #3
    Ausgeschiedener Nutzer Gast

    Standard

    Hallo,

    wenn Du das Programmieren scheust, kommst Du leider überhaupt nicht weit.
    Wir sollten besser mit "C" einsteigen und auch hier bleiben. Als open source, das jedem die Chance eröffnet teilzuhaben, selbsständig zu erweitern und es verbessert mitzuteilen.

    Der AT90can128 könnte im ersten Anlauf mit einem elektonischen Kompass leicht einen uralten Autohelm-Controller ersetzen. Als P-Regler, fürs erste, nicht wahr? Das hätte viel mehr Substanz als eine nur zu 3% passende Hardwarelösung aus fertigen Frickelbausteinen mit unterschiedlichsten Versorgungsspannungen.

    Irgendwann später bekommt der AT90can128 ein SW-Update, um etwas mehr zu können, vorgeschlagen und ausgearbeitet von einem anderen Genossen. Aber bitte, immer offen geschrieben in "C".
    Ungeschickt oder geschickt geschrieben ist doch egal, der Prozessor hat genug Dampf.

    Das "AVR-Studio" wandelt "C" dann passend in die Sprache des RISC-Controllers AT90can128 um, optimiert sogar und programmiert ihn über das jtag-Interface.

    Irgendwann später, nach Update 210, kann der bestimmt mal weitere Sensoren stochastisch auswerten, als nur den anfangs angeschlossenen elektronischen Kompass.


    Peter
    Geändert von Ausgeschiedener Nutzer (11.03.2014 um 19:26 Uhr)

  4. #4
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    1.860

    Standard

    Kiewitt,

    hast Du Dir mal die Open-Source-Software (Arducopter, Multiwii, Megapirate...) für die Quadrokopter angeschaut?

    Da gibt es fix und fertig Treiber und Auswertemodule für Gyro- und Magnetfeldsensoren, eine schnelle und empfindliche GPS-Anbindung, Präzisions-Barometer, jede Menge UARTS ... Selbst fertige Autopiloten und Fluglageregler sind vorhanden. Alles in C (z.B. auf Basis Arduino, da braucht man nichtmal ein JTAG-IF) und damit auf AVR-Prozessoren lauffähig. Und wer es sich noch einfacher machen will, kauft gleich für unter 70 Euro eine fertige Platine mit Prozessor (z. Crius AIO mit ATMega2560), allen Sensoren und hängt dann einfach einen 20-Euro-0.2-0.5kW Leistungsregler für Modellmotoren dran, der mit jedem Autopilot-Aktor leichtes Spiel haben müsste.

    NMEA- (oder Seatalk-Software für Raymarine-basierte Bordelektronik) dazu gibt es jede Menge im Internet. Auf diese Weise habe ich z.B. meinen ST4000/SPX-5 vor Jahren mal mit einer Einhebelsteuerung versehen (einfach den Friktions-Hebel am Steuerrad hoch und die Karre hält ohne weitere Maßnahmen oder Knöpfchendrückerei Kurs), eine fremde 5-Euro Funk-Fernsteuerung in den Seatalk-Bus geschleift, eine Start-Stop-Automatik für den Diesel integriert, diverse NMEA-Seatalk-Übersetzungsarbeiten erledigt und das Ganze per WLAN an mein iPad angebunden. Eine nette Spielerei, die mich einige langweilige Winterabende lang beschäftigt hat. Damals, als ich noch Zeit und Spaß an so etwas hatte ...

    Handbreit ...

  5. #5
    Ausgeschiedener Nutzer Gast

    Standard

    Hallo,

    nein, habe ich nicht.
    Vielleicht gleichst Du das mal ab, mit dem "Lastenheft" und stellst das Ergebnis vor.
    Der von mir vorgeschlagene Risc-Prozessor AT90can128 wurde nach dem im eingangs verlinkten trööt aufgeführten Lastenheft plus Lieferbarkeit ausgesucht.
    Nur bei der Anzahl der Uart ging ich von ursprünglich 3 Stk. auf 2 Stück herunter:
    +++
    Autopilot

    1 Lastenheft

    Allgemeines
    - vorläufiges Vorbild: Raymarine ST4000MKII (Downgrade zu noch älteren Modellen leicht möglich)
    - Dieses Gerät wird ein kurzzeitiger Ersatz der ST4000-Einheit, um eigene Vorstellungen auszuprobieren
    - Programmiersprache C (in ASCII-Text-Dateien)
    - Updaterate ca. 0,5s (min. Schrittweite für Auswahl Wellenperiode)
    - 12V Bleiakku
    - 1 Stk. Timer
    - 1 variables Filter für min. Stromverbrauch (sehr hohe Priorität)
    - Logge-Daten finde ich wichtig, damit das Boot bei zu wenig Speed sinnig abfällt
    - interne Polare für nichtlineare Bewegungsgewichtung
    - 1 variables Filter für min. Kursabweichung (bei Motorbetrieb)


    Ein- Ausgabe
    - Eingabe mit Taster, insgesamt 8 Taster:
    Licht, Stby, Track, Auto, -1, +1, -10, +10
    /*- MOB (funtioniert nur am GPS)
    /*- Kompasskurs +-10°/+-1°
    /*- Winkel zum Wind BB/SB +-10°/+-1°
    /*- Menütaste
    - nächtliche beleuchtete Taster (via Lichtsensor)
    - Menüfunktion wie Raymarine ST4000
    - Kurs +-10°/+-1°
    - Eingabe der Wellenperiode/ Faktor der Wellenperiode: 0,5s-Schritte von 0 bis bspw. 10s/ 1-10
    => Zeitfenster für Medianberechnung/ Integration
    /*- Auslesen von Log-NMEA-Daten
    - 1Stk. uart für Seatalk (propietär von Raymarine)
    - 2 Stk. uart für nmea-Eingang (bspw. Logge, GPS, Wind)
    Die Logge-Daten finde ich wichtig, damit das Boot bei zu wenig Speed sinnig abfällt
    - Auslesen von GPS-NMEA-Datensätzen (nur wenn die Sensoren vorhanden sind)
    Course over Ground VTG/RMC/RMA
    Speed over Ground VTG/RMC/RMA
    Cross Track error APB/APA/RMB/XTE
    Bearing to waypoint APB/BWR/BWC/RMB
    Distance to waypoint BWR/BWC/RMB
    Waypoint number APB/APA/BWR/BWC/RMB
    Apparent wind speed VWR/MWV
    Speed through water VHW
    Depth DBT
    Water Temperature MTW
    Insgesamt 14 NMEA-Datensätze: APB/APA/BWC/BWR/DBT/MTW/MWV/RMA/RMB/RMC
    /VHW/VTG/VWR/XTE plus Datensätze aus der Funk-Fersteuerung
    - Ausgabe der Rechenwerte via LCD-Anzeige
    - Auslesen des bisher verbrauchten Batterie-Stroms über den Zeitraum von 24h (Laufzeit der Aktuators)
    - 1 Stk. A/D-Wandler für Ruderlagensensor (5K: 1,8K hart BB, 3,2k hart SB), Anschlagsicherung,
    Ruderstellung für min. Geigen, Kontrolle für Segeltrim, LCD-Ruderlagenanzeiger um opt. Segeltrim zu
    unterstützen, Auflösung vorläufig undefiniert
    - graphische LCD-Anzeige für Ruderlage: 2° Auflösung;max. +-30°
    - neuere MEMS-Sensoren via I2C anstatt: alte Fluxgate SSt mit 5 Ltg., von Raymarine: AN301 national/ LEM)
    - 1 Stk. CAN-Bus für neuere Netzwerke
    - 1 elektrischer und akustischer Alarm für (noch undefiniert)
    - 12V/ca. 10A Aktuator fürs Ruder: Halt/SB/BB

    /* bedeutet: auskommentiert, gestrichen


    Peter
    Geändert von Ausgeschiedener Nutzer (11.03.2014 um 21:47 Uhr)

  6. #6
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    Standard

    Hallo Peter, Dein Lastenheft würde jeden herkömmlichen Autopiloten ausstechen.
    Ich würde das Projekt vor allem am Anfang nicht maximal sondern minimal auslegen, größer wird es von selbst.
    Ich wäre schon mit schlichtem Kurshalten zufrieden.
    Man schaltet den AP ein, er hält denn anliegenden Kurs, bis zum Ausschalten. (Ohne Ruderlagensensor!) Das wär mein Minimal-Lastenheft, es wäre mit einem einzigen Drehwinkelsensor und zwei Digouts für Ruder Links/Rechts machbar. Sowas können alle Prozessormodule, die ich kenne.
    viele Grüße
    nw
    Πάντα ῥεῖ (*)
    * Man kann nicht zweimal auf dem selben Fluß fahren.

  7. #7
    Ausgeschiedener Nutzer Gast

    Standard

    Hallo,

    das Lastenheft ist nur dafür geschaffen, dass das Konzept auch in Zukunft mit einer durchgehend gleichen Schaltung funktioniert.
    Nichts ist übler als immer neue Schaltungs-Varianten, hervorgerufen durch kleine Ergänzungen.

    Für den Anfang reichen erst mal wenige Punkte aus dem Lastenheft (post #3).

    Vergleich
    - ATMega2560: 4 Uart/ 0 can
    - AT90can128: 2 Uart: (bridge nmea0183-seatalk)/ 1 can
    Bezüglich "can": das ist doch die Grundlage für ein "modernes nmea-netz", seatalk2000 oder so, nicht wahr?


    Peter
    Geändert von Ausgeschiedener Nutzer (12.03.2014 um 01:48 Uhr)

  8. #8
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    Standard

    Diese Copter-Platinen auf Basis ATMEGA2560 bieten hardwareseitig weit mehr als Du im Lastenheft forderst.
    Beispiel: http://www.rctimer.com/download/Criu...Manual_MWC.pdf

    - Spannungsregeler 3.3V+5Vfür 8-30 Volt sind vorhanden.
    - Digital-IO für allerlei Tasten und Sensoren sind überreichlich vorhanden.
    - Neben den vier physikalischen UARTs können z.B. per SoftwareSerial-Lib noch weitere Pins als UART-TX/RX betrieben werden.
    - 6 Analogausgänge, zusätzlich gibt es frei definierbare Software-PWM-Ausgänge,
    - 8 AD-Wandler für allerlei analoge Sensoren.
    - I2C-Port
    - 2-Q-Leistungsregler können mit dem im Modellbau üblichen Servo-Interface (1.5 +/-0.5msec-Impulse) angeschaltet werden, gerne auch für bürsten- und sensorlose Motoren.
    - 3-Achs-Gyrosensor
    - 3-Achs Beschleunigungssensor
    - 3-Achs Magnetfeldsensor
    - Selbst so nette Sachen wie USB-Anschaltmöglichkeiten sind an Bord

    Das einzige, was fehlt, ist CAN. Ein CAN-Bus-Interface ergibt aber nur dann irgendeinen Sinn, wenn man auch die zugehörigen Protokoll- und Applikationsschichten handeln kann. Zumindest bei Seatalk- NG (Raymarine) sieht es da bezüglich frei verfügbarer Informationen meines Wissens ziemlich duster aus - oder hab' ich irgendwas verschlafen? Ähnlich liegt die Sache wohl auch bei NMEA-2000: Da kann man sich als Mitglied einkaufen (6000Euro), eine jährliche Mitgliedschaft abonnieren und bekommt erst dann die erforderlichen Informationen wie z.B. Protokoll-Dokumentation, Paket-Aufbau .... Angesichts dieses Aufwandes wäre also ein CAN-Bus-Interface nicht zwingend erforderlich, zumal ja auch heute noch bei fast allen Systemen NMEA-183 gesprochen wird.

    Wenn man dann doch noch irgendwann eine CAN-Bus (oder vielleicht gleich Ethernet, Stichwort NMEA-OneNet) Anbindung realisieren möchte, könnte man dies per I2C- oder UART-Brigde mit einem weiteren Prozessor erledigen. Der erledigt dann gleich die gesamte Vorverarbeitung (Message-Handling, Packet-Filter, ...) und reicht nur die erforderlichen Nutzdaten per UART oder I2C an den Autopiloten durch. So was habe ich kürzlich mit einem PIC18Fxxx mal gemacht, damit war die Sache mit ein paar Euro für den Prozessor und ein paar hundert Zeilen Code schnell erledigt. Wenn man in der Arduino-Welt bleiben möchte, käme auch ein CAN-Shield (z.B. bei Watterott für knapp 40 Euro) dafür in Frage.

    Handbreit ...
    Geändert von 4five (12.03.2014 um 09:16 Uhr)

  9. #9
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    Standard

    Einen ST4000 habe ich und Erfahrung mit Mikrocontrollern auch, nur mit der Zeit wird es schwer...

    Alternativer Controllervorschlag: Microchip PIC18F4580. Kann alles, was der Atmel auch kann. Der große Vorteil ist aber, dass es für die PICs mit dem PICKit3 eine sehr günstige (etwa 50€, gibt auch noch günstigere Klone aus China) und sehr sehr gut funktionierende Lösung zum Programmieren und Debuggen (enorm wichtig!) über USB gibt. Zumindest bis vor ein paar Jahren war das bei Atmel nicht so.

    Noch günstiger wäre das ganze mit den MSP430, da gibt es das Evaluationboard für 4,30€. Die sind aber etwas schwächer und haben kein CAN onboard, aber das lässt sich ja über SPI leicht nachrüsten (z.B. Microchip MCP2515+2551)

  10. #10
    Registriert seit
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    509

    Standard fix & fertig: Bcalm-xp intelligenter Autopilot

    Wer nicht länger warten will, bis hier fertig entwickelt, brainstormed, programmiert, getestet wurde,
    kann mit dem Bcalm-xp direkt eine preiswerte, höchst-intelligente (selbstlernende) 9-Freiheitsgrade / AHRS Steuerung kaufen:

    http://www.windautopilot.de/bcalmxp/bcalmxp.html

    Für die Selbst-Optimierer besteht nach meiner Lektüre beim bcalmxp noch genügend Freiraum zur Verfügung


    Ich könnte mir auch denken, daß Heinrich für weitere Features an seiner Technik/Software offen wäre.
    Zudem bräuchtet ihr nicht bei Null anfangen.
    Evtl. mit ihm Kontakt aufnehmen ?
    Geändert von Hai-710 (12.03.2014 um 14:06 Uhr)
    Hai 710 KS www.hai-710.de.vu - Perfektes Segeln mit dem Trailerboot - Törns: www.hai-710.blogspot.de

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