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Hybrid-Darstellung

  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
    Beiträge
    2.628

    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 18:26 Uhr)

  4. #4
    Registriert seit
    01.09.2005
    Beiträge
    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 20:47 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
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    Standard

    Das ist genau der jumping point bei diesem Projekt. Der Heinrich hat genau das mit seinem B-CALMXP schon perfekt gemacht und die Preise, die er aufruft, sind sehr fair. Trotzdem verstehe bzw spüre ich den Impuls, es selbst zu versuchen, auch wenn die Lösung sehr ähnlich wird (wobei ich mir nicht anmaßen möchte, eine genau so gute Implementierung hin zu kriegen).
    Ich sehe es aber als gute Gelegenheit, mich mal wieder mit ein paar Grundlagen zu beschäftigen und endlich mal den Kalman-Filter richtig zu verstehen und anzuwenden.
    Geändert von umbe (12.03.2014 um 13:30 Uhr)

  8. #8
    Ausgeschiedener Nutzer Gast

    Standard

    Zitat Zitat von umbe Beitrag anzeigen
    Ich sehe es aber als gute Gelegenheit, mich mal wieder mit ein paar Grundlagen zu beschäftigen und endlich mal den Kalman-Filter richtig zu verstehen und anzuwenden.
    Hallo,

    Du kannst praktisch alles als "Kalman" verkaufen, das irgendwie nach dem Prinzip Koppelnavigation (vom Beobachter in die Zukunft prognostiziert) funktioniert.


    Peter

  9. #9
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    P.S.: wenn ich schon sehe, wir hier das hick hack um den “richtigen“ controller anfängt und ich mich erinnere, mit welcher Rechthaberei einer der Beteiligten Fachgespräche führt, mag ich mir gar nicht erst vorstellen, wie die Diskussion um Reglerentwurf, Komplementärfilter,Wurzelortkurven etc weitergeht. Trotzdem ist es interessant zu sehen, wie viele Leute mit echter Ahnung hier unterwegs sind.
    Geändert von umbe (12.03.2014 um 13:43 Uhr)

  10. #10
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    Ähnlich wie wafi verstehe ich nicht, warum ihr in Zusammenhang mit diesem Projekt über einen Treiber für (automotive-) Spielzeug diskutiert? Ein Brückentreiber-IC, 4 oder 8 MOSFET der 5mOhm-Klasse und die Diskussion ist durch. Und auch das gibt es fertig zu kaufen.

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