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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Geschwindigkeitsmessung im RC-Flugzeug


Autor: Schorsch (Gast)
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Hallo Leute,

ich möchte die Geschwindigkeit meiner RC-Flieger messen. Dass Messmodul 
sollte hier mitfliegen und Daten erfassen. Diese werden dann ausgelesen 
und am PC ausgewertet.

Ich bin im Moment auf der Suche nach einer Vernünftigen Methode die 
Geschwindigkeit zu messen. Mir sind folgende Verfahren bekannt:

- Staurohr (gefällt mir nicht so da ich dieses irgendwo am Flieger 
optimal anbringen muss)
- GPS (ist mir einfach zu gross von den Abmessungen)
- Beschleunigungssensor (da bin ich mir nicht sicher ob das in meinem 
Anwendugsfall richtig funktioniert und ob die Anazahl der Messpunkte zum 
Integrieren eine vernünftige Geschwindigkeit ergeben)

Gibt es sonst noch andere Wege und Mittel die Geschwindigkeit zu messen?
Gibt es ev. fertige ICs wie die Beschleunigungssensoren die mir schon 
ein Teil der Arbeit abnehmen?

Gruss und Danke,
Schorsch

Autor: rotzfrech (Gast)
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GPS ? ist doch incl. Antenne kleiner als ein Servo ...

Autor: Schorsch (Gast)
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@ rotzfrech

Hi,

echt? gibts die Teile wirklich so klein?
Kannst du mir da ev. nen Link zukommen lassen?

Gruss,
Schorsch.

Autor: Gast (Gast)
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Ich habe diesen hier:
Ebay-Artikel Nr. 260254291825

Kann dir jetzt nicht das genaue Gewicht sagen, aber wenn du nach "i-blue 
747"  o.ä. suchst, solltest du in den einschlägigen Foren was finden.
Das Gewicht lässt sich natürlich drastisch reduzieren, wenn man Gehäuse 
und Akku weglässt, und den Logger direkt an eine Lipo Zelle hängst (zB 
an den Balancer Anschluss).
Das Besondere an diesem Logger is übrigens, dass er in der Lage ist, mit 
5Hz zu speichern. Statt der mitgelieferten Software kann man das freie 
Programm bt747 verwenden, um zB den Logger auf 5 messungen pro sekunde 
einzustellen.
Damit lassen sich dann schöne 3D Plots in Google Earth erstellen.

Dazu habe ich mal eine Frage an die Experten hier:
Der Logger hat Bluetooth und USB eingebaut. Bluetooth hab ich sonst nix, 
daher verwende ich ausschließlich die USB Schnittstelle. Intern 
verwendet der Logger eine Serielle Schnittstelle, und einen "USB 
Wandler", der mit der Treibersoftware dem PC eine serielle Schnittstelle 
vorgaukelt. Die Baudrate lässt sich per software einstellen.
Meine Frage: wäre es möglich, die serielle verbindung direkt 
abzugreifen, und mit einem AVR zu verbinden? Das Modul ist zugleich auch 
GPS-Maus, und gibt die Daten (NMEA?) ständig aus.
Wäre dies möglich, so könnte ich die GPS Koordinaten meines Fliegers 
entweder zur Steuerung verwenden, oder über die 2,4 GHz verbindung der 
Pollin-Funkkamera runtersenden (entweder als OSD einspeisung in das PAL 
signal, oder über den Ton Kanal).

Nächste Frage: Was ist die günstigste (und kleine) Lösung für 
Druckmessung (Staurohr, bzw. Höhenmessung?)

mfg, Jan

Autor: rotzfrech (Gast)
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Es gibt ja von Garmin Forrunner Armbanduhren mit allem drum und drin.

Ich hab das Modul:
http://www.mikrocontroller.net/articles/GPS-Empfan...

Und mir incl Antenne an ein Gameboy gebaut:
http://members.fortunecity.com/kookie/

man sieht die Patch-Antenne und unten drunter ist das GPS Modul

Autor: Locher (Gast)
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Hallo...

Es gibt auch die Möglichkeit der Geschwindikeitsmessung über den 
Doppler-Effekt des Motorenlärms... funktioniert allerdings nur bei 
Propellerflugzeugen.

siehe mal unter:

http://www.sprut.de/electronic/modell/index.htm --> 
Geschwindigkeitsmessung...

Gruss Locher

Autor: Schorsch (Gast)
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Hallo,


die Messung über den Doppler-Effekt ist mir auch bekannt. Allerdings 
möchte ich diese im Logger im Flieger haben.

GPS wäre eine Überlegung wenn die Empfänger wirklich so klein sind. 
Ansonsten wird mir nichts anderes übrig bleiben als über ein Staurohr zu 
messen.

Gruss,
Schorsch

Autor: Gast (Gast)
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Such mal "GPS LOGGER GT100" bei Reichelt - 21g

Autor: Marco Beffa (Gast)
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Hallo!

Es gibt ne Menge verschiedener Varianten wie man sowas messen kann. Jede 
mehr oder weniger einfach :) Die gängigsten hast du schon aufgezählt. Es 
wrüde jedoch noch folgende Möglichkeit geben:

Man heizt einen Draht auf (bei 0 Fahrt auf bestimmte Temperatur) und der 
Fahrtwind kühlt ihn dann ab, durch diese Abkühlung kannst du die 
Geschwindkeit bestimmen. Das ganze Verfahren hat auch nen Namen.. nur 
den weis ich leider nichtmehr.

Ansonsten würde ich dir trotzdem die Variante mit dem a-Sensor 
empfehlen. Das funktioniert bestens. Wird auch in Flugzeugen verwendet, 
zur Navigation. Ausserdem hast du dann noch andere interessante Werte, 
z.B. welche Beschleunigungen bei deinen Flugmanövern auf dein Modell 
gewirkt haben etc.

MFG

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Marco Beffa wrote:
> Hallo!
>
> Es gibt ne Menge verschiedener Varianten wie man sowas messen kann. Jede
> mehr oder weniger einfach :) Die gängigsten hast du schon aufgezählt. Es
> wrüde jedoch noch folgende Möglichkeit geben:
>
> Man heizt einen Draht auf (bei 0 Fahrt auf bestimmte Temperatur) und der
> Fahrtwind kühlt ihn dann ab, durch diese Abkühlung kannst du die
> Geschwindkeit bestimmen. Das ganze Verfahren hat auch nen Namen.. nur
> den weis ich leider nichtmehr.
Und bei warmem Wind?

> Ansonsten würde ich dir trotzdem die Variante mit dem a-Sensor
> empfehlen. Das funktioniert bestens. Wird auch in Flugzeugen verwendet,
> zur Navigation. Ausserdem hast du dann noch andere interessante Werte,
> z.B. welche Beschleunigungen bei deinen Flugmanövern auf dein Modell
> gewirkt haben etc.
Ein Beschleunigungssensor alleine bringt beim Integrieren aber ganz 
schöne Integrationsfehler oder auch Driftfehler mit. Erst recht beim 
zweifachen Integrieren für die zurückgelegte Strecke.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Marco Beffa wrote:

> Ansonsten würde ich dir trotzdem die Variante mit dem a-Sensor
> empfehlen. Das funktioniert bestens. Wird auch in Flugzeugen verwendet,
> zur Navigation.

Die kosten aber ein kleines bischen mehr als sich jeder normale
Amateurbastler zu leisten bereit ist.

Autor: TOM (Gast)
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Nur eine Idee:
wenn man zwei Ultraschallkapseln je vorne und hinten am Flgzg anbringt 
und einmal die Laufzeit von vorne nach hinten und von hinten nach vorne 
mist, sollte man doch die Strömungsgeschwindigkeit der Luft berechnen 
können.

Autor: Mätte T. (maette)
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TOM wrote:
> Nur eine Idee:
> wenn man zwei Ultraschallkapseln je vorne und hinten am Flgzg anbringt
> und einmal die Laufzeit von vorne nach hinten und von hinten nach vorne
> mist, sollte man doch die Strömungsgeschwindigkeit der Luft berechnen
> können.

was sich dann aber je nach Gegenwind oder Rückenwind verändern würde. 
Sonst würde ja ein einfacher Windsensor reichen.

Autor: Unbekannter (Gast)
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> ich möchte die Geschwindigkeit meiner RC-Flieger messen

Welche Geschwindigkeit?
True airspeed oder ground speed?

Autor: Schorsch (Gast)
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Hallo,

@unbekannter:  da bin ich grad überfragt. Was ist denn der Unterschied 
zwischen true und air- speed?

@Gast: "GPS LOGGER GT100" hört sich nicht schlecht an. Wenn man da den 
Akku und das Gehäuse weglässt wird man noch einiges an Gewicht sparen. 
Ich frage mich nur ob ich da irgendwie mitm µC ran komme. Denn wie ich 
gesehen habe wird das teil z.B. per USB eingestellt. Da können 
Minimalintervale von 1s eingestellt werden. Die beiligende SW scheint 
aber keine Auswertung der Geschwinigkeit zu machen. Ist alles ja kein 
Problem so lange ich an die Daten ran komme.  Hast du zufällig das Teil 
im Einsatz? Oder jemand anders?

Die Verfahre mit Draht heiss machen und dann den Innenwiderstand messen 
usw. kenn ich schon. Wird z.B. mit 2 Widerständen bei Durchflussmessern 
gern genommen.


Gruss,
Schorschi.

Autor: Stefan Ernst (sternst)
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Schorsch wrote:
> Hallo,
>
> @unbekannter:  da bin ich grad überfragt. Was ist denn der Unterschied
> zwischen true und air- speed?

Der Unterschied liegt zwischen Air-Speed und Ground-Speed. Ersteres ist 
die Geschwindigkeit relativ zur Luft (eigentlich die entscheidende 
Größe beim Fliegen), das zweite ist die Geschwindigkeit relativ zur 
Erdoberfläche (nur für die Navigation relevant).
Das ist auch wichtig für die Messung. Mit einem Staurohr bekommst du 
nämlich nur die Air-Speed und mit GPS nur die Ground-Speed.

Autor: Wolfgang Horn (Gast)
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Hi, Schorsch,

schau mal bei www.rc-network.de ins Forum.

Die haben eine Meßstrecke aufgebaut und von irgendeiner Rennbehörde 
akkreditieren lassen oder so ähnlich.

All die Überlegungen, die mit "man könnte doch..." wurden diskutiert.
Realisierte Lösung: "Methode 'Schräge Musik'" aus dem 2. Weltkrieg - 
Nachtjäger wurden mit senkrecht schießenden Bordwaffen bewaffnet, eine 
Fotodiode löste bei Unterfliegen des Bombers die Waffen aus.

Hier keine Bordwaffen, sondern zwei Fotodioden am Boden, nach oben 
messend, in abgemessenem Abstand.

Das müßte auch umgekehrt gehen - Fotodiode im Modell, Referenz am Boden.
Nur zur Veranschaulichung: Fliege im Tiefflug längs über den 
Mittelsteeifen einer Bundesstraße und nimm die Schwarz-Weiß-Wechsel auf.

Oder installiere Fernseh-Fernsteuerungen als LED-Baken in regelmäßigem 
Abstand, die ihr moduliertes Signal nach oben strahlen - und miß nur 
diese modulierte Strahlung.

Ciao
Wolfgang Horn

Autor: Gast (Gast)
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>Was ist denn der Unterschied
zwischen true und air- speed?

Airspeed generell: Geschwindigkeit relativ zur Umgebungsluft. Da gibt es 
dann "indicated airspeed" (IAS), der direkt aus der Druckdifferenz des 
Staurohrs ermittelt wird, "calibrated airspeed" (CAS) wo noch ein Faktor 
eingeht (zB ausrichtung des Staurohrs zur Geschwindigkeit, Einfluss der 
Strömung um den Rumpf), "equivalent airspeed" (EAS) bezieht sich auf den 
Druckunterschied zwischen der Flughöhe und Meeresniveau und 
schlussendlich "true airspeed" (TAS) der deine wahre Geschwindigkeit 
relativ zur Umgebung angibt.
Diese Feinheiten sind aber wohl belanglos für Modellflieger, erstens ist 
der Messfehler wohl größer als die Unterschiede, zumal wir uns 
vergleichsweise langsam und nicht allzu hoch bewegen.

Groundspeed: Geschwindigkeit über Boden. Das gibt dir beispielsweise ein 
GPS Gerät aus. Mein i-Blue 747 beispielsweise gibt mir 
Latitude/Longitude, Höhe und die horizontale Geschwindigkeit aus. Im 
Sturzflug ist dann allerdings die Geschwindigkeit = 0. Kann man 
natürlich aus den Koordinaten zweier Punkte errechnen, allerdings ist 
die Höhe ziemlich fehlerbehaftet, was sich vor allem durch Drift äußert 
(Obwohl ich an der selben stelle starte und lande, ist im Plot nachher 
2-3 Meter höhenunterschied).

Die Frage ist, was du brauchst. Wenn du nur wissen willst "Wie schnell 
geht der?" ist GPS wohl das einfachste. Bei Windstille und 
Horizontalflug gibt dir das sehr genaue Werte.

Autor: Schorsch (Gast)
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Hallo,

danke für die Aufklärung der Geschwindigkeiten. Mir würde somit 
Ground-Speed volkommen ausreichen. Ich will wie ihr schon schreibt nur 
wissen wie schnell
der Flieger ist (max. Geschwindigkeit).

Der GPS LOGGER GT100 vom Reichelt scheint mir hier sehr interessant zu 
sein. Verwendet den einer? Oder gibt es ähnlich leichte Alternativen?
Klar ist der Tracker nicht billig. Aber dafür könnte die Ansteuerung 
recht simpel ausfallen. So wie ich im Datenblatt lesen konnte kann man 
auf automatisches Tracken bis min. 1 Punkt pro Sekunde einstellen oder 
Manuell über einen Taster. Da fragt sich ob man über den Taster nicht 
ev. 2 Messpunkte pro Sekunte nehmen könnte.
Auslesen der Daten am PC oder ev. über eine andere Schnittstelle mit nem 
µC und direkter Auswertung. Kann alles nach dem Flug geschen und muss 
nicht mit fliegen.


Gruss,
Schorsch.

Autor: Schorsch (Gast)
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Hallo Leute,

ich hab mir jetzt mal den IGOTU besorgt.
Dieser macht jede sec einen Logeintrag. Leider loggt er die Höhe nicht 
mir.
Damit hätte ich ja noch leben können aber die Messwerte sind nicht so 
der Renner. Zum teil habe ich starke aussreisser bei denen von einem zum 
nächsten Logeintrag die Geschwindigkeit von 80km/h auf 140km/h springt.
Ich denke dass in dieser Situation die Verbindung zu einem oder mehreren 
Sateliten verloren geht und somit der Messfehler riesig wird.

Ich bin jetzt am überlegen ob ich aus dem Teil noch was machen kann oder 
mir nen anderen GPS Logger hole z.B. den i-blue-747 und diesen versuche 
im Gewicht zu reduzieren. Bei diesem lässt sich die Abtastrate auf 5Hz 
einstellen.

Gruss,
Schorsch.

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