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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Quadrocopter Start


Autor: Matthias R. (mons)
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Hi Leute,
Ich hab drei Fragen:

1.Was versteht man unter der Z Achse eines Beschleunigungssensors?

2.Gibt es eine Möglichkeit, per Programmcode (Bascom)zu berechnen, wie 
schnell sich die einzelnen Propeller drehen müssen? d.h. nicht jeder 
Motor dreht sich ja gleich schnell.

3.Wie kann man sich einen Gyro-Sensor selbst bauen?


Danke im vorraus

Autor: Christian H. (netzwanze) Benutzerseite
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Matthias R. schrieb:
> 1.Was versteht man unter der Z Achse eines Beschleunigungssensors?

Die senkrechte Achse (also die in Richtung Erdmittelpunkt).

> 2.Gibt es eine Möglichkeit, per Programmcode (Bascom)zu berechnen, wie
> schnell sich die einzelnen Propeller drehen müssen?

Ja, ist per Programmcode möglich, geht aber sicherlich auch auf dem 
Papier.

> d.h. nicht jeder Motor dreht sich ja gleich schnell.

Kann sein. Das muss aber per Software so angepasst werden, dass sie es 
doch tun. Das passiert im Normalfall durch die Auswertung der Sensoren.

> 3.Wie kann man sich einen Gyro-Sensor selbst bauen?

Oh, das wird kompliziert. Kaufen ist besser.

ABER: Stelle Deine Fragen doch dort: www.mikrokopter.de

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Matthias R. schrieb:
> 1.Was versteht man unter der Z Achse eines Beschleunigungssensors?
Die Achse, die in die 3. Raumrichtung zeigt. z.B. : X links, Y oben, Z 
hinten
> 2.Gibt es eine Möglichkeit, per Programmcode (Bascom)zu berechnen, wie
> schnell sich die einzelnen Propeller drehen müssen? d.h. nicht jeder
> Motor dreht sich ja gleich schnell.
Ja, du regelst die Rotoren so, dass der Quadrocopter nicht umkippt.
> 3.Wie kann man sich einen Gyro-Sensor selbst bauen?
Garnicht, wenn er in einen normalen Quadrocopter passen soll.

Autor: Cew (Gast)
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> 1.Was versteht man unter der Z Achse eines Beschleunigungssensors?

Achse die durch den Erdschwerpunkt geht. Also hoch und runter..

> 2.Gibt es eine Möglichkeit, per Programmcode (Bascom)zu berechnen, wie
> schnell sich die einzelnen Propeller drehen müssen? d.h. nicht jeder
> Motor dreht sich ja gleich schnell.

Ja, man splittet die Achsen auf und berechnet einfach, um wieviel 
schneller/langsammer sich die Motoren drehen müssen um wieder ins 
Gleichgewicht zu kommen. Da kann man mit Mathematik und Physik dran oder 
man probiert es einfach aus. Was etwas schwieriger wird ist, dass dies 
u.U. Zeitkritisch ist - da weiss ich nicht ob Assembler nicht die 
richtige Wahl wäre.

> 3.Wie kann man sich einen Gyro-Sensor selbst bauen?

Mechanisch ist das sehr aufwändig aber machbar - dummerweise aber wohl 
zu groß für einen Quadrocopter. Es gibt jedoch auch fertige 
Gyroeinheiten/ICs zu kaufen.

Autor: MaWin (Gast)
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> 1.Was versteht man unter der Z Achse eines Beschleunigungssensors?

rauf und runter.

> 2.Gibt es eine Möglichkeit, per Programmcode (Bascom)zu berechnen, wie
> schnell sich die einzelnen Propeller drehen müssen? d.h. nicht jeder
> Motor dreht sich ja gleich schnell.

Das wird eher zu langsam sein, um einen seidenweichen Flug 
hinzubekommen, denn für eine gute Regelung musst du Effekte durch 
Beschleunigung mit einrechnen, also Ableitung und Differebntiale mit 
einrechnen, und dafür fürfte BASCOM zu langsam sein.

> 3.Wie kann man sich einen Gyro-Sensor selbst bauen?

Gar nicht.
Als Sensor wird man einen kommerziellen nehmen, und selbst da tut es 
nicht der allerbilligste.
Die Auswertung kann dann ein selbst programmiereter Mikroconotroller 
machen.

Quadrokopter gibt es nun reichlich fertig aus dem Laden, sogar schon mit 
Kamera und Rückfunkkkanal. Was ihnen fehlt ist meist eine Steuerung die 
verhindert daß sie mit der Umgebung kollidieren. Um z.B. durch ein 
schmales aber hohes Fenster zu kommen, muss der Kopter senkrecht stehen, 
und das kann er nicht langsam, sondern nur mit Schwung im Bogen. Solche 
Manöver zu berechnen erfordert die Trägheit des Systems mit 
einzurechnen. Dazu braucht man mehr Rechenleistung, als du dir träumst.

Autor: Matthias R. (mons)
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Cew schrieb:
> Ja, man splittet die Achsen auf und berechnet einfach, um wieviel
> schneller/langsammer sich die Motoren drehen müssen um wieder ins
> Gleichgewicht zu kommen. Da kann man mit Mathematik und Physik dran oder
> man probiert es einfach aus. Was etwas schwieriger wird ist, dass dies
> u.U. Zeitkritisch ist - da weiss ich nicht ob Assembler nicht die
> richtige Wahl wäre.

Ich kann auch Assembler proggen! Aber Basic kann ich besser ;-)
Gibt es irgendwelche Formeln? Wenn ja, welche sind es?


Danke für die Antworten!!!

Autor: Matthias R. (mons)
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MaWin schrieb:
> Quadrokopter gibt es nun reichlich fertig aus dem Laden, sogar schon mit
> Kamera und Rückfunkkkanal. Was ihnen fehlt ist meist eine Steuerung die
> verhindert daß sie mit der Umgebung kollidieren. Um z.B. durch ein
> schmales aber hohes Fenster zu kommen, muss der Kopter senkrecht stehen,
> und das kann er nicht langsam, sondern nur mit Schwung im Bogen. Solche
> Manöver zu berechnen erfordert die Trägheit des Systems mit
> einzurechnen. Dazu braucht man mehr Rechenleistung, als du dir träumst.

 Wie viel Rechenleistung?

Autor: Floh (Gast)
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Matthias R. schrieb:
> Ich kann auch Assembler proggen! Aber Basic kann ich besser ;-)
> Gibt es irgendwelche Formeln? Wenn ja, welche sind es?

Bitte tu dir und uns den Gefallen und les dich erstmal selber in die 
Thematik ein.
www.mikrokopter.de wurde ja schon genannt.
Hier alles vorgekaut zu kriegen wird nicht funktionieren.
:-)

Autor: MaWin (Gast)
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> Wie viel Rechenleistung?

Für die Manöver bei gegebener abstrahierter Umgebung:
Ein aktueller 32 bit Prozessor.

Falls aus Kamerabildern die Umgebung erst erfasst werden soll:
Selbst ein aktueller Mehrkern-PC hat seine Schwierigkeiten,
eine CUDA-Graphikkarte wäre nützlich, aber beides ist zu
schwer für den Kopter

Autor: Lehrmann Michael (ubimbo)
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Also ich will dir mal zeigen was vor dir liegt:

1. Motorcontroll - du weiß wie das funktioniert mit BLDC Motoren ?! Das 
ist nicht einfach mit PWM zu machen. Von Microchip gibt es eine 
einführende AppNote: 
http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00885a.pdf
Man muss die Spulen richtig bestromen, die aktuelle Statorposition über 
die Gegeninduktion der nicht bestromten Spulen bestimmen, etc. Eine 
stabile Version des Motorcontrollers braucht mit Sicherheit 1-2 Monate. 
Erfrahrungswert.

2. Du brauchst mind. 3 Gyros + 3 Beschleunigunssensoren. Nachdem die 
aber aller miteinerander Rauschen bedarf es bestimmter Filter -> siehe 
3.

3. Nun kommt Mathematik beinhart. Ein recht berühmter Filter (weil er 
der einzig Wahre ist - einfach saugut) ist der Kalmanfilter. Das ist 
numerische Mathematik und Matrizenrechnung. Scroll mal ein bisschen 
runter ...
http://en.wikipedia.org/wiki/Kalman_filter

4. Nun hat man wundervoll aufbereitete Daten. Dann kommt das komplexeste 
am ganzen Quadrocopter. Die Regelung. Primärziel: er soll ruhig in der 
Luft liegen (von Steuerung möchten wie hier nicht sprechen) Dazu braucht 
man einen PID-Regler:
http://de.wikipedia.org/wiki/Regler#PID-Regler
Hallo Mathe und Regelungstechnik =) Es dauert mehrere Monate bis man es 
geschafft hat, dass der Quadrocopter halbwegs stabil in der Luft schweb. 
Es ist zu gut Deutsch eine Drecksarbeit.

5. Dann kann man  über Steuerung nachdenken. Dazu braucht man mehrere 
Mischer. Alles nicht so easy da man realisieren muss, dass der Quad noch 
stabil bleibt aber auch in die Wunschrichtung fliegt ...

Das war mal so grob dein Abriss dessen was du vor hast.

Zum Preis: Trotz billig China Motoren und Akkus wirst du nicht unter 
400€ kommen.

Ein weiterer Tipp: kauf dir vernünftige Sensoren. Ein gutes Gyroskop ist 
einachsig und kostet um die 20€. Mehrere Gyros in einem IC ist meiner 
Erfahrung nach nichts.

Dein 2do:

1) Motorsteuerung entwerfen/kaufen und erstmal ansteuern:
http://mikrokopter.de/ucwiki/BrushlessCtrl
https://www.mikrocontroller.com/index.php?main_pag...
davon brauchst du 4 Stück.

Hier noch eine gute Site von Thomas Pfeiffer zu dem Thema:
http://thomaspfeifer.net/quadrocopter_selbstbau_avr.htm

2) Sensoren auswerten

3) Regelung: Schau dich mal etwas auf der mikrokopter.de Seite um. Da 
stehen die Grundlagen - welcher Rotor welche Drehrichtung haben muss und 
welchen man wie beschleunigen / bremsen muss um Roll, Nick und Yaw zu 
realiseren


Zeitplanung: mind. 8 Monate bis er fliegt ... außer du baust 10 Stunden 
täglich ...


Viel Erfolg

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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>Quadrokopter im Flugmanoever ...
>Gibt es irgendwelche Formeln? Wenn ja, welche sind es?

Vergiss es. Ohne Physiker zu sein bestehten leider Null
Chancen das hinzukriegen. Ich werf mal beschleunigte
Bezugssysteme in den Raum. Dann kommt noch Aerodynamik
hinzu, und schnell ist nur noch eine Handvoll Leute auf
der Welt, die das aus dem Stand koennen. Das sind dann
nicht die, die's auch aufm Quadrokopter programmieren
koennen.

Autor: Matthias R. (mons)
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Ich hab brushlesscontroler und den Gram alles! Bin mit beschl.sensor 
immer noch bei 80 €!

Autor: Arc Net (arc)
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O.. oha Jetzt ! schrieb:
>>Quadrokopter im Flugmanoever ...
>>Gibt es irgendwelche Formeln? Wenn ja, welche sind es?
>
> Vergiss es. Ohne Physiker zu sein bestehten leider Null
> Chancen das hinzukriegen. Ich werf mal *beschleunigte*
> Bezugssysteme in den Raum.

Wie viele Freiheitsgrade hat denn das System?
Sechs http://de.wikipedia.org/wiki/Eulersche_Winkel
Wie viele werden davon mit PID geregelt?
Was kann mit "normalen" Sensoren absolut bestimmt werden und was nicht 
bzw. was bräuchte man um alles absolut bestimmen zu können?

Dann gibt's noch so Sachen wie GPS, 3-Achsen-Magnetfeldsensoren etc. pp.
http://www.magneticsensors.com/products.html

> Dann kommt noch Aerodynamik

Welche? Für was?

> hinzu, und schnell ist nur noch eine Handvoll Leute auf
> der Welt, die das aus dem Stand koennen. Das sind dann
> nicht die, die's auch aufm Quadrokopter programmieren
> koennen.

Autor: Helping Hand (Gast)
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Hallo Matthias R.

Lass die "Microcontroller-Experten" hier im Forum unter sich und schau 
mal da hin:

http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1261382

und hier:

http://radio-commande.com/international/triwiicopter-design/

Das bringt Dich weiter. Eine komplette Quadrocopter-Regelung auf Basis 
Arduino und alle Quellcodes sind offen!

Schau Dir das an und arbeite Dich dort ein. Die Amis helfen ggf. auch 
bei Fragen.

Englisch muss man natürlich schon können ;-)

Have Fun!

Autor: Ralph Fischer (Gast)
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Moin Matthias,

guck auch mal hier:

http://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=35143

Ein Quadrocopter-Projekt, das komplett in Bascom geschrieben ist und auf 
nem kleinen Atmega läuft.

Geht schon mit der Rechenleistung...

Viel Glück!

Ralph

Autor: Lehrmann Michael (ubimbo)
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Matthias R. schrieb:
> Ich hab brushlesscontroler und den Gram alles! Bin mit beschl.sensor
> immer noch bei 80 €!

Ja gut das kann man schlecht so sagen - man müsste wissen was du genau 
für einen hast aber ich kann mir das echt nicht vorstellen.

- Fernbedienung + Empfänger
- µC
- Hühnerfutter
- Materialien für das Gerüst
- Motoren
- Rotoren & Rotormitnehmer
- Brushlesscontroller 4x (die Mosfets kosten schon knapp 8€ pro 
Motorcontroller + je ein µC + Spannungsregler)
- Main-Platine
- Acc & Gyro

nich nehm dir das nicht ab - die billigsten Chinamotoren die ich kenne 
kosten 12€ das Stück ... mich würde mal ein Bild von deinem Quardocopter 
interessieren ... ich sage das war aus freien Zügen erfunden ...

Autor: Karl (Gast)
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Wenn Du ein Projekt zum Laufen bekommen willst kann ich mich den anderen 
nur anschließen.
Im Roboternetz oder in den RC Foren wird Dir geholfen.
Das sind nämlich alle Macher!!..bei denen man sieht wie einfach etwas 
umgesetzt werden kann!! und es Funktioniert!!
Im Mirocontroller.net sind nur schwafler und gescheiterte Existenzen die 
niemals ihr Ziel erreichen!

Wenn es nach den Leuten in diesem Forum hier geht, bräuchte man nie mit 
einem Projekt anfangen, weil es nicht geht, weil es zu schwer ist, weil 
man zu wenig Ahnung hat, es zu gefährlich ist, verboten etc. pp die 
Gründe sind vielseitig.
Verlierer finden halt immer Aureden sich nicht aufzuraffen.

Autor: Klaus Wachtler (mfgkw)
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Karl schrieb:
> Wenn Du ein Projekt zum Laufen bekommen willst kann ich mich den anderen
> nur anschließen.
> ...
> Im Mirocontroller.net sind nur schwafler und gescheiterte Existenzen die
> niemals ihr Ziel erreichen!

Bin ich der einzige, der hier einen gewissen Widerspruch sieht?
Hier sind nur Nulpen unterwegs, deshalb soll man sich ihrem
Rat anschließen?

Naja, du bist ja auch hier mit im Boot, dann kann es ja nicht so
schlimm sein :-)

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