Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik präzisions Variometer Sensor gesucht


von Michael L. (nightflyer88)


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Hallo zusammen

Ich habe mir vor einiger Zeit ein Telemetriesystem für Modellflieger 
gebaut, um unter anderem Höhe zu messen, und daraus die Steig- und 
Sinkrate (Vario) zu bestimmen. Als Sensor ist ein BMP085 zum Einsatz 
gekommen, für die Höhe völlig ausreichend, nur eben für den Variowert 
total ungenügend...

Deshalb bin ich nun auf der Suche nach einem besseren Sensor. Es sollte 
ein  Resultat wie beim Picolario erreicht werden: 
https://www.youtube.com/watch?v=LADTbhQSIHk

Weis jemand was da für ein Sensor verbaut ist ? Habe den MPL3115A2 
bereits angeschaut, jedoch ist die Auflösung mit 0.3m zu grob. Auch 
andere Sensoren sind etwa ähnlich.

Für einen Tipp wäre ich euch dankbar.

von Cyblord -. (cyblord)


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Michael L. schrieb:

> Weis jemand was da für ein Sensor verbaut ist ? Habe den MPL3115A2
> bereits angeschaut, jedoch ist die Auflösung mit 0.3m zu grob. Auch
> andere Sensoren sind etwa ähnlich.

0.3m zu grob? Viel genauer bekommst du das über den Luftdruck nicht hin.
Den MPL3115 setze ich in meinen M-Link Varios auch ein, nach dem der 
BMP180 nicht mehr so gut zu bekommen ist.

Der MS5611 sollte noch etwas besser sein. Ist auch deutlich teurer.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Cyblord ---- schrieb:
> Der MS5611 sollte noch etwas besser sein. Ist auch deutlich teurer.

Ist er. Ich habe hier beide parallel laufen und beim MS5611 ist das 
Rauschen etwa einen Faktor 2 kleiner als beim BMP180. Für ein Variometer 
muss man in jedem Fall vernünftig filtern ;-)

von Wolfgang (Gast)


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Jetzt ist die Sensorzuordnung richtig, sorry.

von Purzel H. (hacky)


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Ntuerlich kriegt man's genauer hin. Ein ueblicher 5V Sensor mit linear 
Ausgang, mit 16 Bit gesampelt bringt 10cm Aufloesung pro bit. Das sollte 
fuer ein Vario genuegen.

von Michael L. (nightflyer88)


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@Wolfgang
Besten Dank für die Grafik. Thema Filter: bis jetz habe ich die 
Filterung mit Mittelwertbildung über 1s realisiert, Nachteil: der 
Variowert wird dann immer verzögert ausgegeben. Wie genau machst Du die 
Filterung ? Gibt es eine Lösung, damit es möglichst keine Verzögerung 
gibt ?

von Michael L. (nightflyer88)


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Cyblord ---- schrieb:
> 0.3m zu grob? Viel genauer bekommst du das über den Luftdruck nicht hin.
> Den MPL3115 setze ich in meinen M-Link Varios auch ein

Aha ok, hast Du dann so ein Resultat wie oben im Video ?

von Uwe (Gast)


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Hi Michael,

Michael L. schrieb:
> Gibt es eine Lösung, damit es möglichst keine Verzögerung
> gibt ?

Nein, das kann es nicht geben. Alle Filter müssen bzw. können immer nur 
vergangene Werten in die Berechnung einbeziehen, und das bedeutet nun 
mal Verzögerung.

Das lässt sich nur vermeiden, wenn man in die Zukunft sehen kann...

Grüße, Uwe

von Wolfgang (Gast)


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Siebzehn Für Fuenfzehn schrieb:
> Ein ueblicher 5V Sensor mit linear
> Ausgang, mit 16 Bit gesampelt bringt 10cm Aufloesung pro bit.

Dann erzähl mal, welchen du da empfehlen kannst, ohne dass die 
Zeitauflösung leidet. Der MS5611 verwendet übrigens intern einen 24-Bit 
Wandler.

Michael L. schrieb:
> Wie genau machst Du die Filterung ?
Ich lese den Sensor alle 100ms aus und habe dann ein Kalman-Filter für 
die Höhe laufen. Als Anhang noch mal einen Ausschnitt ohne Offset aus 
den Daten, so dass man die Zeitverschiebung besser sieht.

> Gibt es eine Lösung, damit es möglichst keine Verzögerung gibt ?
Dafür müßte man in die Zukunft sehen. Ich arbeite gerade noch dran ;-)

von Purzel H. (hacky)


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Was spricht denn dagegen, mit ein paar mehr Bits zu sampeln ?

von Wolfgang (Gast)


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Siebzehn Für Fuenfzehn schrieb:
> Was spricht denn dagegen, mit ein paar mehr Bits zu sampeln ?

Was soll das bringen, wenn das SNR der Daten nicht besser ist.

von Purzel H. (hacky)


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Die Bits bringen die Aufloesung, das Filtern macht das Rauschen weg. 
Davon ausgehend, dass innerhalb 100ms (kommt auf den Flieger an) sowieso 
nichts geschieht, kann man somit mit 0.1Hz filtern.
Dann sollte man sich irgendwie einmal eine Referenz schaffen. Und die 
ist sicher nicht einfach die oberste Wohnung im benachbarten Hochhaus. 
Allenfalls bei Windstill. Stroemungsverhaeltnisse in Staedten bei Wind 
sind zu komplex um einfach eine Messung zu machen. Nicht alles was als 
Rauschen erscheint muss Rauschen sein.

von Wolfgang (Gast)


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Siebzehn Für Fuenfzehn schrieb:
> ... sowieso nichts geschieht, kann man somit mit 0.1Hz filtern.

Du bist noch nie geflogen, oder? Mit einem Variometer wird die Änderung 
der Höhe gemessen und interessieren tut einen dabei u.A. die Änderung 
der Änderung, um z.B. einen Thermikbart zu erkennen und zu zentrieren.
Bei einem 0.1Hz Filter ist man schon lange durchgeflogen, bevor die 
Anzeige überhaupt reagiert.

von Purzel H. (hacky)


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Ich flog Gleitschirm ...

von Purzel H. (hacky)


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Die Samples liesst man kontinuierlich zB alle ms aus und laesst einen 
Tiefpass drueber, Programmiertechnisch ist das dann ein exponentieller 
Mittelwert.
Siehe dazu auch http://www.ibrtses.com/embedded/exponential.html

Sofern das Rauschen auch Rauschen ist, und der Sensor die Bandbreite 
besitzt, wird das Rauschen mit der Wurzel der Samples verkleinert.

von Gerd E. (robberknight)


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Nimmt man für so schnelle Änderungen nicht Gyrosensoren?

von Wolfgang (Gast)


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Siebzehn Für Fuenfzehn schrieb:
> Ich flog Gleitschirm ...

... und da reicht dir ein Variometer mit 0.1Hz Tiefpaßfilter? Für 
kleinräumige Aufwinde nützt dir das doch beliebig wenig. In der Zeit 
bist du schon 100m weiter.

von Michael L. (nightflyer88)


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Wolfgang schrieb:
> ist man schon lange durchgeflogen, bevor die Anzeige überhaupt reagiert.

Genau, deshalb sollte die Verzögerung <0.5s sein.

von Purzel H. (hacky)


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Vergiss kleinraeumige Aufwinde, und die hohen Geschwindigkeiten. Ja man 
kann einen 50er (15m/s) brettern, dann interessieren Aufwinde aber eh 
nicht. Um wenn man sich fuer Auwinde interessiert, fliegt man langsamer. 
Ohne nachgemessen zu haben, erscheint mit ein Filter mit 100ms 
Zeitkonstante noch auf der eher schnellen Seite.
Modellflieger moegen da etwas agiler sein. Aber schnell messen und 
schnell reagieren sind nicht dasselbe.

Die Anzeige ist uebrigens ein Ton. Man kann eh nicht drauf schauen.

: Bearbeitet durch User
von Purzel H. (hacky)


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Bei einem Tiefpass ist die Verzoegerung im Bereich der Zeitkonstante.

von Ingo S. (ingo-s)


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Der MS5611 ist in der Praxis wesentlich besser als der BMP180/085.
Modellflug Varios habe ich mit beiden Varianten schon länger gebaut.

Beim MS5611 bekommt man alle 20ms einen neuen Druckwert.
Die Tiepass gefilterten Druckwerte werden bei mir über eine Tabelle in 
Höhe mit cm Auflösung umgerechnet und in einen Ringbuffer gespeichert. 
Aus diesen Werten werden dann die Steigwerte über eine einstellbare 
Integrationszeit berechnet. Dabei setze ich noch eine kleine Mittelwert 
Filterung ein.

Als Ergebnis bekommt man ein Vario, das in Ruhe bei einer Ausgabe mit 
10cm Auflösung vollkommen ruhig ist. Aber jede Vertikale Bewegung mit 
geringer Verzögerung ausgibt.

@Michael - Was für einen uP und welches Telemetrie System setzt Du 
bisher ein?

Gruß Ingo

von Wolfgang (Gast)


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Ingo Stahl schrieb:
> Der MS5611 ist in der Praxis wesentlich besser als der BMP180/085.
> Modellflug Varios habe ich mit beiden Varianten schon länger gebaut.

Interessant wäre noch ein Vergleich zum MPL3115. Vielleicht hat da noch 
jemand ein paar Vergleichsdaten (Cyblord ?).

von Michael L. (nightflyer88)


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Im Model sitzt ein tiny85 mit einem TRM-915-R25 Modul. Am Boden ist dann 
ein gleiches Modul mit Bluetooth das die Daten an das iPhone 
weiterleitet.

von Cyblord -. (cyblord)


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Wolfgang schrieb:
> Ingo Stahl schrieb:
>> Der MS5611 ist in der Praxis wesentlich besser als der BMP180/085.
>> Modellflug Varios habe ich mit beiden Varianten schon länger gebaut.
>
> Interessant wäre noch ein Vergleich zum MPL3115. Vielleicht hat da noch
> jemand ein paar Vergleichsdaten (Cyblord ?).

Nein ich habe für den MPL3115 leider keine Vergleichmessungen 
durchgeführt.
Aber der MS5611 sollte auch deutlich besser als der MPL3115 sein. Wenn 
der Preis egal ist (10 EUR vs. 3 EUR), würde ich zum MS5611 tendieren.

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