Motte steuern

[Mottentom]

Liebes Forum,
bin mir nicht sicher, das Thema richtig zu positionieren, aber nun denn:
Kurze Einleitung: Ich segle ein kleines Tragflächenboot, nennt sich Motte, www.imoth.de.
Technisch klappt das ganz gut, was mich nervt ist die mechanische Steuerung des Flugverhaltens und ich denke, dass dies elektronisch besser und vor allem weniger anfällig zu regeln wäre.
Bauen könnte ich das wohl schon selbst, verstehen kann ich Elektronik, aber mein Wissen reicht nicht annähernd, um so ein Projekt selbst zu entwickeln.
Mit dem Lötkolben kann ich aber umgehen, hab zu Schulzeiten mal kleinere Schaltungen gebaut, das ist aber leider so ca. 20 Jahre her... Ein wenig in C programmieren bekomme ich auch noch hin
Vielleicht hat ja hier jemand Zeit und Lust sich mit dem Projekt und meinen Fragen zu beschäftigen.
Geht also um folgendes:
Das Boot hat am Schwert und am Ruder jeweils eine Tragfläche angebracht.
Die Tragfläche am Schwert hat eine steuerbare Auftriebsklappe, ähnlich denen am Flugzeugflügel.
Das Ruder kann im Winkel zum Boot verstellt werden, wodurch der Anstellwinkel der Tragfläche verstellt werden.
Fährt das Boot nun an, wird die Klappe am Schwert durch eine Mechanik (Schleifer im Wasser) nach unten gestellt, um Auftrieb zu erzeugen, das Boot hebt sich aus dem Wasser und "fliegt". Die Höhe wird dadurch gehalten, dass der Schleifer irgend wann nicht mehr im Wasser ist, in seine Ausgangslage zurückgeht und dadurch die Klappe am Schwert wieder zurückgestellt wird. Mit dem Ruder wird durch manuelle Veränderung des Winkels zum Boot die Fluglage eingestellt, so dass der Flug parallel zur Wasseroberfläche getrimmt werden kann.
Die Idee ist, die mechanische Klappensteuerung und Ruderverstellung elektronisch und damit ohne verletzliche mechanische Teile zu bauen.
Das Thema ist nicht ganz neu und wurde mal in einer Diplomarbeit angearbeitet, aber nicht praktisch durchgeführt.
Hab den Link mal angehängt, weil dort auch der Aufbau der Steuerung grundsätzlich erklärt wird. (http://culnane.navidat.com/dc/moth/p...ache=735317137)
Der grds. Aufbau ist mir schon klar, anderes weiß ich einfach nicht anzugehen, manches muß ich noch recherieren.
Handwerklich bekomme ich den Umbau auf jeden Fall auf die Reihe.
Dass man mit vermutlich Servos die mechanische Steuerung ausführt. klar, diese sollten von einem Controller angesteuert werden, der mittels Beschleunigungssensoren (2- oder 3 Achsen?) die Fluglage ermittelt und korrigiert. (Mmpf, ob ich das umsetzen kann?)
Mein Wunschergebnis des Projektes wären folgende Punkte:
- möglichst klein und wenig Gewicht,
- wenn geht, Stromversorgung über Solarladung
- einfache Korrektur/Einstellung von Flughöhe und -Lage, während des Betriebs (also beim Segeln)
- Auslesen und Darstellung der erflogenen Daten zur Kontrolle und Optimierung am PC
- Flughöhen und -lagensteuerung muß auf Geschwindigkeit optimiert sein (das Boot soll möglichst kurz nach dem Start fliegen und schnell sein)
- logisch, alles Wasserdicht

So, erstmal genug, ich hoffe, dass es den ein oder anderen interessiert und freue mich auf Rückmeldungen!
Gruß,
Mottentom

[HannoHupmann]

@Mottentom und wo ist deine Frage an uns? Du kannst nicht erwarten, dass wir dir deine Lösung einfach so präsentieren, nur weil wir wüssten wie es gehen könnte.
Für mich wäre zum Beispiel interessant welche Kräfte auf die Lageregler wirken müssen um diese in Position zu halten. Damit kann man abschätzen welche Motoren als Steller verwendet werden müssen. Vielleicht reichen Servos gar nicht aus.

Für eine saubere Regelung bedarf es eines Regelkreises, d.h. es wird mindestenes ein Stellmotor und ein Sensor benötigt.
Mit ein bischen C lässt sich ein Regler aufbauen, da brauch man mehr C. Nächste Frage ist welche Zeitparameter hat das System? Muss es in ms ausgelenkt bzw. geregelt werden oder reichen sec?

ohne verletzliche mechanische Teile

es werden nicht weniger sondern mehr, abgesehen davon kommt noch eine anfällige Steuerung mit dazu.

Bitte spezifizer dein Frage an uns ein wenig.

Grüße
Hanno

[rolber]

Hallo !!

Das Projekt an sich hört sich schon mal gut an.
Sicher werden Wir hier auch gerne an der Lösung deiner Probleme mit arbeiten.
Aber :
Es fehlen einige wichtige Angaben von Dir z.B.: Welches Gewicht hat dein Boot ?
Wie schnell fährt Es ?
Erst dann kann man entscheiden ob Servos oder Getriebemotore für Dein Projekt in Frage kommen.
Für die Stellung der Klappen Könnte ich mir Unterdruck Sensoren als Signalgeber vorstellen.
Das sind nur ein Paar kleine Gedanken zu Deinem Grossen Projekt !!

Roland

[Mottentom]

Hai Ihrs,
schon mal vielen Dank für Euer Interesse.
Leider muss ich mich ein wenig an das Thema heranlabern, um dann die hoffentlich richtigen Fragen zu stellen.
Zunächst: Das Boot wiegt komplett fahrbereit ca. 30 kg, der Segler (mit Klamotten) ca 82kg, der Fettsack
Das Boot ist bis ca 32kn schnell, es hebt sich ab ca. 9kn aus dem Wasser (fliegt). Ich habe es bisher auf 25kn bekommen.
Die aufzuwendende Kraft, um die Klappe zu bewegen, werde ich mal messen.
Zunächst einmal fehlt mir das Wissen, um verwendbare Komponenten zu beurteilen (am ehesten kann ich mir das bei den Motoren/Servos vorstellen, bzw. ausprobieren).
Kann man eine Empfehlung abgeben, was es für ein Controller sein muss oder ist das zu sehr von anderen Komponenten abhängig?
Kann ich mithilfe der Sensorinformationen aus zB einem 2-/oder 3-achsigen Beschleunigungssensor arbeiten (muss ja nicht, wenn zB Ultraschall effizienter wäre).
Hab leider keine Erfahrung mit solchen Bauteilen, sind die zB die Signale ausreichend schnell? Und daher etwas ratlos, bis auf die Idee.
Als Controller entnehme ich dem PDF, dass dort ein MC68HC08GP32 verwendet wurde. Der ist glaub ich inzwischen ersetzt worden (worauf muss ich beim Controller achten?)
Statt der dort angegebenen Sensoren ADXL202 hab ich ein Fertigmodul gesehen: Darf ich den Link auf den Shop hier setzen?: http://www.shop.robotikhardware.de/s...roducts_id=204
Evtl. könnt Ihr sagen, ob die ganze Kiste gar per Ultraschall viel einfacher zu realisieren ist.
Außerdem, wie bekomme ich beim Beschleunigungssensor denn heraus, wann das Boot fliegt und wie hoch?
Vielleicht können wir so anfangen, auch wenn es etwas unsortiert ist?
Verspreche auch, mich möglichst schnell, möglichst schlau zu machen!

Vielen Dank an Euch,
Mottentom

[NOX]

Vorweg:
Eine gute Mechanik wird einer gebastelten elektronischen Lösung überlegen sein (sowohl in Zuverlässigkeit, als auch im Gewicht).
Mein Ansatz wäre eigentlich eher die Mechanik zu optimieren.

Was soll der Beschleunigungssensor genau auswerten?
Du wirst enorme Probleme bekommen den richtig und Sinnvoll auszuwerten. Das wird einiges an Spitzfindigkeit und Programmierkönnen erfordern!

Man könnte natürlich den alten Schwimmer durch Sensoren ersetzen und dann in die Flügelposition übersetzen.
Aber einfacher und besser wird es wohl nicht.
Gerade die Sensorik bei einer aufgewühlten Wasseroberfläche wird nicht einfach.
Der Schwimmer filtert durch seine Trägheit schon einiges an Müll heraus (Gischt, Wellen etc.). Ein elektronischer Sensor macht das nicht. Man muss ihm also über Software eine Dämpfung verpassen. Dafür muss man aber erstmal ausmessen, wie der Sensor bestimmte Gegebenheiten "wahrnimmt" um sie dann ggf. Filtern zu können.

Stell doch mal Bilder von der gesamten Mechanik und Konstruktion hier rein. Das würde das Verständnis fördern und evt neue Ideen geben.


Gruß, Max

[Mottentom]

Hi Max,
schon mal vielen Dank!
Bilder werde ich zusammen stellen (ich mal einfach mal eine Zeichnung).
Probleme der Mechanik sind zunächst: wegen Umlenkung ist recht viel Spiel drin, auf Wellen reagiert der Schleifer im Wasser sofort (weil der dann bei "normaler Flughöhe" ins Wasser eintaucht (man fährt dann die Welle nach ihrem Durchlaufen ab).
Außerdem ist die Mechanik recht filigran und daher anfällig und schwer zu lagern. Die Achse des Schleifers ist im Bug quer zur Fahrtrichtung durchgesteckt. Der Rumpf ist aber aus Carbon und so wirklich kann man darin nichts dauerhaft befestigen.
Außerdem kann ich die Mechanik mitunter nicht rechtzeitig in der Höhe stoppen. D.h. zu viel Auftrieb und die Foils kommen aus dem Wasser. Das führt dann zum Absturz, weil man "stolpert".
Von der Elektronik erhoffe ich mir eine definierte Flughöhe und -lage, sowie entsprechende Korrekturen, womit wir wieder beim Filterproblem wären.
Ich denke mir, über die Beschleunigungssensoren Lageveränderung schneller korrigieren zu können als über den Schleifer.
So nebenbei: Programmieren kann ich beruflich, wenn auch kein C, das sollte also das kleinere Problem sein.

Ich bastel mal an Zeichnung und Bildern.

Danke und Grüße,
Tommy