Frage, wie kann man den Drehwinkel detektieren

    Moin erstmal


    und die erste dumme Frage ...
    Zum Hintergrund, habe für mein Boot auf Basis Raspberry eine Selbsteueranlage gebaut, die jetzt auch tatsächlich das tut, was sie tun soll, hat aber lange gedauert ...
    Ein Punkt funktioniert noch nicht wirklich gut, der Ruderlagen geber. Bislang nehme ich mit einem linearen Poti via Schubgestänge den Ruderlagenwinkel ab. Die Auflösung sollte so 0,5° betragen, bessere Auflösung wäre natürlich klasse. Das Problem mit dem Poti ist, dass er relativ schnell durch das permanente drehen, sich abarbeitet, eigentlich kein Akt den zu tauschen ... wenn man vernünftig dran käme. Ist aber jedesmal ein Akt. Probiert habe ich jetzt mit einem Entfernungssensor Sharp OA41SK zu arbeiten, aber die Linearität ist da nicht gegeben, die Auflösung ist deutlich schlechter, als die des Potis.


    Hat jemand eine bessere Idee, wie man einen Drehwinkel aufnehmen kann?


    Gruß
    Peter

    Hallo Peter,
    es gibt von der Firma MTS Sensor berührungslose Meßsysteme, die mit sehr hoher Genauigkeit zu haben sind. Die Firma bietet auch die zugehörigen Wandler an, um z. B. aus dem Gerät ein 0-10V-Signal oder 4-20mA-Signal zu erhalten.


    In deinem Fall würde ich die Serie L oder Serie A nehmen. A hat den Vorteil, dass alles schon schon wasserdicht ist.
    Gruß Stefan

    Strengt euch an! Der Tag versaut sich nicht von alleine! :D

    Hallo Peter,


    prinzipiell ist das ein Drehgeber, ähnlich wie die in den modernen TRX. Wie z.B. KX3 oder BCR. So einer wäre für eine Ruderanlage allerdings nicht so praktisch, weil er nur Impulse an einen Zähler abgibt (was für den TRX völlig ausreicht), die gezählt werden. Für eine Ruderanlage wäre ein absolut Signal ausgebender Geber sinnvoll, weil der nach Ab- und wieder Einschalten der Anlage sofort die korrekte Position anzeigt. Ersterer zeigt in diesem Fall immer ersteinmal 000 und es muss eine Referenzfahrt durchgeführt werden, damit er weiss, wo er sich befindet.

    Tschüss von Michael, DL6ABB


    DOK: H73


    DL-QRP-AG #: 420
    G-QRP #: 11472
    AGCW #: 2994
    RTC #: 264

    Moin Stefan
    danke für den Link, einen Sensor für Drehbewegungen habe ich da noch nicht gefunden, aber die haben durchaus interessante Varianten, dann würde ich nicht die Drehbewegung des Ruderschaftes nehmen, sondern die Längsbewegung der Steuerseile.


    moin Michael,
    wie du schon schreibst, ein Drehimpulsgeber ist schwierig. Wäre machbar, denn einen Nulldurchgang hat man immer sehr schnell, ein simpler Magnet mit Reedkontakt als Impuls für den Nulldurchgang und schon hat man die Kalibrierung. Alles keine Hexerei, hatte ich auch schon mal angedacht. Jetzt kommt das ABER ... ich hab in drei Projekten solche Drehimpulsgeber verbaut und ärgere mich jedesmal über die Fehlfunktionen. Habe softwaremäßig versucht diese auszuschalten, ist mir aber nicht wirklich gelungen, (das eine war ein PIC, die beiden anderen Atmel). Es gibt zwar genügend Code Snipsel zur Fehlerbeseitigung bzw Minimierung, aber die laufen halt nicht wirklich gut. Selbiges Problem der klaren Erkennung eines Impulses habe ich btw. auch bei meinen beiden Yaesu (Ft 100 und FT 747) von daher beruhigt mich das etwas, dass auch die Profis es nicht schaffen, sowas absolut sauber aufzusetzen.

    Vielen Dank für den link, ich werde mal versuchen mit denen Kontakt aufzunehmen, vielleicht kann man sich gegenseitig etwas helfen.


    Bei meinem Teil basiert das auf einem Raspberry, wobei in diesem Jahr gegen einen Banana Pi getauscht (wg schnellerer Grafik). Weshalb ein "ausgewachsener" Computer ist relativ simpel, eine der Komponenten ist OpenCPN, eine Navigationssoftware auf der eine Seekarte mitläuft, aus der heraus die Wegepunkte und Kurse an die eigentliche Selbststeueranlage übergeben wird. Folgende inputs habe ich: GPS Kurs, x-y-z Beschleunigungen, Kompaß, Windgeschwindigkeit und Richtung, Kurs zum nächsten Wegepunkt, GPS Geschwindigkeit, Ruderlage. Output geht auf eine H-Brücke und einen E-Motor einer alten Radsteuerung.
    Steuerung des Banana Pi via Steuerungsknöpfen im Cockpit und remote Lan Verbindung vom Navicomputer.


    Die Problematik Kurs zu halten, hatte ich auch. Meine ursprüngliche Idee war via Kalmanfilter etc das Boot zu steuern. Solche Ansätze gibt es bei Modellbauern, mußte aber feststellen, dass Colomba mit ihren knapp 6ton sich doch ein ganz kleines bißchen träger reagiert, als so ein kleines Modell ... gelandet bin ich dann wieder bei einem simplen PID Regler, der Beschleunigungssensor verändert dann die PID Regelung gemäß Seegang.
    Das Kompassmodul habe ich nicht so kompensiert bekommen, dass es Sinn machen würde über diesen zu steuern. Das Problem ist, dass die Deviation zu groß ist und im Nulldurchgang regelrecht springt. Ich mach das deshalb anders, Vorgabe ist der GPS Kurs, der Kompaßkurs wird nur zur Abweichung genutzt, weil GPS deutlich träger ist, als der Kompaß.
    Was noch nicht wirklich klappt ist das reine Segeln in den Grenzlagen raumer/achterliche Wind bzw hoch am Wind, ist so ein kleines Problem, was ich in diesem Winter anpacken will.
    Achso ... programmiert ist das ganze in Phyton.
    Naja und da die alte Radsteuerung in diesem Jahr den Geist aufgegeben hat, mußte die neue Anlage steuern und nach 650sm (dieses Jahr ging es nach Göteborg), scheint das Teil ganz gut zu funktionieren.

    Einmal editiert, zuletzt von DJ6MZ ()

    Also ich habe für mich beschlossen, bei solchen sachen einen anderen Weg zu gehen :
    AVR/Arduino macht den hardware Kram, und ein Tablet/Notebook etc.. macht den anderen .
    Frei nach der alten Unix-Philosophie : Mache eine sache, aber mache diese Richtig.


    Gerade Tablets kriegt man schon fast zu dem Preis eines Brotbretts.. ;)
    Um ein Haar, hätte ich schon eins nur dazu verwendet, um einen Timer für mein neuen Platinenbelichter zu realisieren. ;)
    Dann dachte ich nur : Ein Platinenbelichter, der erst noch booten muss ?! Nee.. oder ?! Also konnte ich mich gerade noch so beherschen.. ;)


    Und nach dem mein Kumpel Zabex dieses Modul ( ESP-8266-01.) in seinem Projekt verbaut hatte : http://www.zabex.de/frames/aussenthermometer.html muss ich auch mal damit spielen.
    Zuvor habe ich gerne mit Blauzahn Modulen gespielt.
    Zabex hat übrigens auch einen sehr interessanten MPPT Regler auf der Homepage. Falls mal was mit Solar bei Dir anstehen sollte. Das Know How darin, stammte vom QRL. Und mit etwas CLC am ein und ausgang, kriegt man die Dinger auch HF-mäsig ruhiggestellt.

    naja, die Frage ist doch, was soll eine Selbststeueranlage können. Wenn es nur darum geht einen vorgegebenen Kurs zu segeln wäre eine rein arduinobasierende Lösung ok. Wenn das Ding einen Weg segeln soll über diverse Wegepunkte, dann evt auch noch Ausweichsmanöver fahren mit entsprechendem AIS input, wüßte ich nicht, wie das ein Arduino schaffen soll. Booten ist zeitmäßig kein Problem.

    Also ich plane für meine "Wireless Aktiv Antenne" will ich so vorgehen :
    Tablet berechnet alles.. und überträgt dann die Werte für den VCO via Wlan (oder wenn das zu stromhungrig ist, über was anderes).. an den controller, der dann die PLL programmiert.
    (und auch vorher den rest anschaltet.. )


    Nur.. meine Anwendungs ist im gegensatz zu Deiner nicht "Sicherheitskritisch".
    Du bewegst ja gleich mehrere Tonnen, wähend ich nur ein paar elektronen schupse.. ;)

    Hallo Peter,


    ja, das Problem kenne ich mit evtl. Aussetzern in der Impulsauswertung. Hier musst Du wahrscheinlich in den sauren Apfel beissen und einen professionellen Geber aus dem Maschinenbau verwenden (vielleicht auf dem Flohmarkt erhältlich). Vor vielen Jahren hatte ich in der Fa. so einen ausgetauscht. Da waren die hell/dunkel Flächen gelasert. Der hat sich nicht verzählt. Hat aber gut Geld gekostet! Ansonsten habe ich auch einiges mit Drehgebern experimentiert, weil es z.B. von ALPS unterschiedliche Ausführungen gibt. Ich bin gespannt auf deine Auswahl.

    Tschüss von Michael, DL6ABB


    DOK: H73


    DL-QRP-AG #: 420
    G-QRP #: 11472
    AGCW #: 2994
    RTC #: 264

    .... deswegen habe ich den Link eingestellt it den Angaben, welche Typen ich bevorzugen würde. Das sind berührungslose Meßsysteme, eines davon schön gekapselt, dass kein Wasser oder ähnliches eindringen kann. Die haben keine Aussetzer! In meiner Firma werden die für sehr schnelle Pneumatik als Wegmesssystem eingesetzt und dort positionieren wir auf +/- 0,1mm genau damit. Wird die Auswerteelektronik gleich mit bestellt, kann ein 12 bit aufgelöstes Analogsignal ausgelesen werden.


    Bei der Steuerung reicht ein reiner P, PI oder PID-Regler in der Regel NICHT aus, weil genau die beschriebenen Einflüsse das System durcheinanderbringen. Hier müssen an vielen Stellen Dämpfungsglieder eingebaut werden, dass Wellengang, und kurzartige Stellvorgaben nicht sofort zu einer Reaktion der Ausgabewerte führt.


    Aus diesem Grund sind solche Systeme auch nicht für einen Appel und ein Ei zu bekommen. Nur mal so als Beispiel: Um beim servopneumatischen Positionieren mit Wegmeßsystem und Mengen-Proportionalventil ein funktionierendes System zu erhalten, dass mit dem Medium Luft funktioniert(weil kompressibel) , und halbwegs Temeperaturschwankungen sowie geringe Versorgungsdruckschwankungen ausgleichen kann, sind in der Elektronik über 35 einzelne Reglerbausteine integriert, die alle Hand in Hand arbeiten müssen.


    Diesen Aufwand werdet Ihr sicherlich nicht brauchen, aber über die Dämpfungsstrecken und Reglerverzögerungen sollte man sich schon gebau Gedanken machen.

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    Moin,


    im Usprungsposting hatte Peter einen Entfernungssensor Sharp OA41SK erwähnt, der einfach zu ungenau und stark nichtlinear ist.


    Ich hatte vor etwa 10 Jahren etwas dienstliches mit einem Triangulationssensor aus der industriellen Sensorik gebastelt, der stammte von Wenglor und kostete damals allerdings ca. 700 Euro Listenpreis :(


    (die von Sick waren noch teurer und rauschten, was ich für das Projekt überhaupt nicht gebrauchen konnte)


    Ich nehme aber an, daß die inzwischen etwas preiswerter sind. Gegenüber den Billigdingern von Sharp zeichnen sie sich dadurch aus, daß sie linearisiert sind und ein Normsignal 0...10 V (ggf. auch 4...20 mA) ausgeben.


    Wenglor nennt die inzwischen "Reflextaster mit Analogausgang"; da die aber angeben, die Entfernung über eine Winkelmessung zu ermitteln, werden es wohl Triangulationssensoren sein.


    Beispiele:
    HD09MG-P24 35 ...85mm
    HN24MGV-P24 55...155mm


    Leider gibts auf der Website keine Listenpreise ...


    73, Ralf

    Hallo,


    in der Automobilindustrie werden Winkelsensoren z.B. für Drosselklappen magnetisch ausgeführt. Nachteil: meist sind einzelne Sensoren auf 180° beschränkt, so dass man 2 mit 90°Versatz für die 360°Erkennung braucht. Solche Systeme ( Magnet und Sensor) sind somit leicht beim Schrotthändler um die Ecke zu bekommen. Die mir bekannten arbeiten Ratio-metrisch ( bezogen auf 5V Versorgung) oder Digital.


    Falls man nicht mit "Schrott" experimentieren möchte , bringt die Suche nach "magnetic angular sensors" eine große Auswahl an Einzelsensoren sowie Systemlösungen.


    73, Karsten

    @All
    ich bin erstmal begeistert von euren Ideen. Vielen Dank dafür. Werde mich näher mit Preisen und Details beschäftigen, leider ist die Saison fast zuende, aber im Winterlager wird dann die eine oder andere Lösung angepackt. Im Moment neige ich zu der Lösung von Karsten, habe bei Hella einen Sensor gefunden, der +-54° macht, analog zwischen 0,5-4,5V ausgibt und 0,3° Auflösung hat, schaun wer mal. Dass alle Sensoren auch was kosten, ist so, aber nicht das Problem.
    Das Ruder hat btw +-48° aber normalerseise wird zum Steuern, je nach Geschwindigkeit zwischen 5°-max 15° Ruder gelegt (15° bei wirklich geringen Geschwindigkeiten von 1-2kn) alle Ruderlagen drüber sind beim Manöverieren mal notwendig, aber nichts für eine Selbststeueranlage.


    DL8FZ, natürlich sind mehrere Regelstrecken vorhanden. Das Problem ist dabei, dass das GEsamtsystem sich völlig anders über die Schiffsgeschwindigkeit, verhält. Der notwendige Ruderwinkel ist z.B. bei niedriger Geschwindigkeit deutlich größer, als bei irgendwas um max Schiffsgeschwindigkeit, wobei bei Seegang nicht so sehr der Ruderwinkel, dafür aber die Geschwindigkeit, wie schnell Ruder gelegt wird, ein entscheidender Faktor ist. Ging eigentlich nur empirisch über Meßfahrten raus zu bekommen, da dann über das klassische Z-Manöver.
    Mir geht`s dabei nicht um "billig" mir geht`s einfach um Spaß daran sowas zu entwickeln. Kaufen kann jeder, selber machen nicht unbedingt 8)

    Ganz laienhafte Idee :
    In jeder altmodischen mechanischen Maus sind zwei Drehgeber enthalten.


    Bei den modernen optischen Mäusen weiß ich nicht, wie die funktionieren
    (ich benutze immer Trackball oder Touchpad), aber es müsste berührungslos ähnlich sein.
    Jürgen DL2JMB