Проект самодельного вариометра, алгоритм расчета скороподъемности
Предлагаю обсудить теоретическую часть проекта по созданию простого вариометра для планера. Базовое железо такое: atmega168+бародатчик MS5611.
Передача на землю - через звуковой канал fpv аппаратуры.
Хочется услышать от планерных гуру - как вообще они понимают метод настройки постоянных времени усреднения. Можно на пряниках, так как не все владеют программированием, но _знают как все работает_.
Я ориентируюсь на простой планер около 2м размахом и весом 1200г.
Излагаю как я подошел к усреднению:
Каждые 22мс я получаю данные высоты с датчика. Точность ±10см. Все это пишется по кругу в массив длиной 65. В каждом такте я беру последние 20значений, усредняю их. Затем беру первые 20 значений, усредняю их. Получаю две усредненных высоты, между которыми 1с времени. Вычитаю и получаю скороподъемность с задержкой в 1с.
Обычно, в промышленных вариометрах - две постоянные времени. 1-3с и 1-30с. Я не очень понимаю, в случае с одной звуковой индикацией мне нужно задействовать обе или одну и как?
Я знаю программирование, контроллеры, летаю на металках, лелал с вариометром и пробовал делать свой. 😃
Скажу, что вариометры сильно отстают, от того, что происходит на самом деле. Для металки размахом 1.5 метра на высотах до 50-60 метров вариометр не нужен. Глазами видно лучще. Двух метрового видно до 100 метров.
Второе: 1200 для двух метров - как говорят у нас “за много”. 😦
Про усреднение.
Усреднение даёт плохой результат. 😃 И его надо считать в реальном времени.
Есть цифровые фильтры. Первого порядка очень легко реализуются. Погуглите, информации полно.
Но чем больше сглаживание, тем больше задержка. Ваша задача на конкретном железе найти компромис между шумами на выходе и задержкой.
Ещё интересная тема вычислять не скороподъёмность, а энергию.
Попробую объяснить.
Если в “нейтральном воздухе” делать кривую спираль, то на одном крае сприрали скороподъёмность будет отрицательная, а на другом слабоположительная. Захочется сместиться, а там ничего нет. Тоже самое будет, если разогнаться и взять на себя.
Поэтому, если ещё мерить скорость, вычислять потенциальную и кинетическую энергию, то толку будет больше. 😃
А что значит “за много”?😃 Я в общем это прикидочно написал для пенопланера с карбоновой трубой в крыле. Понимаю, что на 1000м турбулентность не детская, поэтому прочность - в первую очередь. Вес - во вторую.
Насчет фильтров я скептически настроен. Мы имеем за 1с около 45 выборок по высоте. Фильтровать тут особо нечего. Кроме того, все значения - равнозначны, тут нет помех в обычном понимании. Видел один старенький проект в инете на ардуино, где автор также высказался, что обычное усреднение работает лучше фильтра Кальмана. Т.е. еще раз, я не ставлю вопрос программной реализации. Я предлагаю разработать подход - как по нарисованному графику высоты за время 1-3с вычислить скороподъемность. Куда на графике присобачить регулировку времени усреднения? В первом посте я описал свое решение. Если кто-то предложит лучше - буду рад его запрограммить.
Если вам нужен вариометр для полётов на планере по fpv . То есть готовый вариант. У игловского вектора, вполне сносный встроенный вариометр.
И звуковой и графический в одном флаконе.
Доброго времени суток коллеги!
Позвольте слегка не по вопросу, поднятому Дмитрием. Пол-года подбираю себе схему вариометра для Pulsar 2,5 E, полётный вес 780 г, нагрузка 19,747 г/дм.кв, поэтому подбираю самый лёгкий вариант, на земле только звук по радиоканалу. Аппа FlySky FS-i10, там есть телеметрия, но вариометр не производят. Варио нужен для тренировок, научиться более надежно распознавать и обрабатывать потоки.
Вы накопили уже солидный опыт полётов с вариометром и его изготовления, а у меня уже глаза разбегаются от скачанных схем.
Подскажите пожалуйста оптимальное, на ваш взгляд, решение.
(Адруино не пугает, с электроникой не на “Вы”)
Заранее благодарен,
Олег
есть готовый вариант. У игловского вектора, вполне сносный встроенный вариометр.
Бог мой, какой ужасный звук 😵 Сорри, не удержался.
Я летаю с Граупнеровским вариком и да, он не сильно быстро реагирует.
Не могу дать ценных идей топикстартеру, но раз пишете код с ноля, то звук… на мой взгляд, что то типа такого неплох весьма😁. Особенно когда тянет вверх под 10 узлов 😒
Да, звук у векторовского варика не “айс” плюс свои искажения вносит сам радио тракт от фпвешного АВ передатчика.
В прошлом году летал с парапланерным вариометром колибри, с ним звук был получше.
вычислять вместо скороподъемности или дополнительно?
То что скорость “это наше всЁ” - я догадываюсь.
Саму скороподъёмность можно не вычислять.
Интересно вычислить общую энергию, которая равна сумме потенциальной (пропорциональна высоте) и кинетической (пропорциональна квадрату скорости).
Бог мой, какой ужасный звук 😵 Сорри, не удержался.
+1. Чудовищный звук! (без обид). Может там есть настройки? ИМХО центральная частота выбрана слишком низкой. Изменение частоты звука и периода повторений очень слабо меняется с высотой. Ну и хотелось бы слышать синусоидальный звук, а не меандр, но этого без специальных схемных решений не получить. А может просто аудио канал вносит искажения…
Я б сейчас не заморачивался с изготовлением самодельного варика, а купил бы что то уже готовое.
вот немного ссылок на модельные варики/логеры.
wstech.de
www.kennedycomposites.com/picolario.htm
www.thommys.com/vario-picolario-logger/
www.topmodelcz.cz/index.php?&desktop_back=eshop&ac…
Купить - можно, но это не интересно. Инженерная мысль должна реализовываться. И не факт, что покупные поделия будут лучше самодельных. 😃
Есть же проект OpenXvario code.google.com/p/openxvario/
и форум с обсуждением openrcforums.com/forum/viewforum.php?f=86
Большое спасибо всем ответившим!
Андрей попал в точку: “Купить - можно, но это не интересно.” И варик в пол-модели ценой для любительских полётов с последующим отказом от него по мере повышения навыков, как-то кажется нерентабельным.
Александр, в проект OpenXvario как раз больше всего и вникаю, но он изначально рассчитан на работу с телеметрией “An Arduino based vario and (optional current sensor) for openTX/ 9X / FrSky Taranis and more…”, а у моей другой протокол обмена (надо было Тараньку покупать, но отсоветовали, моя более интуитивно понятна). Ищу, как его через адруиновский комплект радио 433 мГц просто на пищалку вывести. А у Вас он работал? (можно в личку, чтобы ветку не в тему не засорять).
Этот вариометр деталями получается 700-800р, полностью делать пока не планирую. В прошлом году купил вариометр для тараниса. Попробую собрать эту схему пока без вариометра. Ардуинка скоро должна прийти, а датчик давления ещё не заказывал.
Прикрутить к этому проекту другой протокол будет проще, чем делать всё с нуля.
и кинетической (пропорциональна квадрату скорости)
И саму скорость тоже, вроде, не надо вычислять. Разность статического давления и давления заторможенного потока пропорциональна скоростному напору, то есть квадрату скорости. (или ошибаюсь?)
Очень правильное предложение. У меня есть вариометр к Таранису, но я охладел даже к идее его попробовать. Понимаю, что я со своим опытом вижу потоки лучше, будет ложная, неточная информация.
И вообще, если уж делать что-то самому, то оно должно быть принципиально лучше “покупного”. Ибо китайцев все равно не победить. 😃
Тут идея (у топикстартера) звукового вариометра для парения по камере. Хочется маршрутные полеты (парение) осваивать. Как в симуляторе планерных соревнований Кондор.
я со своим опытом вижу потоки лучше, будет ложная, неточная информация.
И вообще, если уж делать что-то самому, то оно должно быть принципиально лучше “покупного”. Ибо китайцев все равно не победить. 😃
Именно Михаил! Вам и другим планеристам Вашего уровня вариометр не нужен и, как мне сказал опытный “метальщик”, даже вреден. Поэтому для получения объективной информации с борта я и хочу на первых порах использовать вариометр, чтобы сопоставлять поведение планера со звуковыми сигналами.
Что касается желания Андрея “Хочется маршрутные полеты (парение) осваивать.” - я думаю, что это вообще будущее перспективное направление модельного планеризма, многие высказывают желание совершать маршрутные полёты на своих моделях.
Пока самый приемлемый для меня вот этот: (не реклама конечно!) www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1749208
Flyboat52, спасибо за ссылку. Посмотрел видео и сделал некоторые выводы. ИМХО, чувствительность надо задавить немного и увеличить плавность. Попробую на досуге проанализировать код.
Я выбрал нижнюю частоту - 123Гц (-5м/c), средняя частота 528Гц, верхняя 3000Гц(+8м/c). Граница прерывистого писка +0.2м/c примерно. Постоянная времени около 1.2с. Особо настраивать больше нечего, надо испытывать на планере, чтоб понять куда двигаться дальше.
Мои испытания в помещении…
пропорциональна скоростному напору, то есть квадрату скорости. (или ошибаюсь?)
Ошибаюсь. Скорость нужна относительно земли, то есть GPS. Вряд ли точность будет достаточная.
Что касается алгоритмов расчета, то для полетов по маршруту, или решения задачи “как можно дольше” алгоритм неважен. Это высоты 0,5-2,0 км, там потоки большие и мощные.
Дмитрий, огромное спасибо, класс! (Самара рулит!, как нынче молодежь говорит 😃)
По видео в лифте - самое то! А какая схема использована? Сразу попутная идея: очень наглядно работают светодиоды, - можно на проводках МГШВ прицепить (подпитав по току) сверхяркие, вывести снизу фюзеляжа в отверстия и будет индикация даже в случае потери связи модулей TX/RX 433
На счет маршрутных полетов - весьма популярные соревнования там. Как пример www.facebook.com/groups/221517854586852/ и другие ссылки в интернете. Triangle GPS - ключевые слова для поиска.
Вот красивое видео
Делал давно пищалку на MPX4100A, дифференциатор на операционнике LM358 с двумя танталами по 47 мкф встречно-последовательно. Далее генератор на NE555. С выхода дифференциатора сглаживалось чуток RC цепью. Работало четко, летал на параплане с таким.
Звук у него как у счетчика гейгера. Потрескивания в начале с появлением тона при бОльшей скороподъемности. Не напрягало.
Делалось лет 6 назад, по тому времени вся комплектуха в 400 рублей вставала, в смд.
Сейчас этот аналоговый датчик давления дороже цифровых, так что не актуально.
А какая схема использована? Сразу попутная идея: очень наглядно работают светодиоды, - можно на проводках МГШВ прицепить (подпитав по току) сверхяркие, вывести снизу фюзеляжа в отверстия и будет индикация даже в случае потери связи модулей TX/RX 433
Схема cloud.mail.ru/public/A8ez/L5YsK1fb6
Светодиоды наружу - это вы весьма оригинально придумали, но информативность у такой иллюминации будет неважная. Скорость мигания не будет различаться.
Там можно и не мигать: Зеленый - подъём, красный - слив 😃
Это-же для индикации процесса, а не вкручивания в поток. Хотя и вкручиваться можно на зеленый сигнал.
Практика полётов покажет.
Это на экране FPV точно видно скороподъёмность, Максим Т300 даже в облака залетает (пока связь есть), а для тренировки достаточно звука. Смотришь всё равно на планер, а звук помогает понять признаки подъёма в его поведении.
В сообщении №17 есть ссылка на забугорный проект. По сути - это пока единственный ответ, на мой вопрос “как считать скороподъемность”. Программа простая, даже слишком простая, в той части где идут вычисления скорости. ИМХО динамика работы получится неверная. При подъеме с постоянной скоростью пикалка будет работать с нарастающей частотой.
По другому аспекту проекта - все думал как окультурить звук на низких частотах(как в Кондоре). RC-цепочка частично приглушает зудящий призвук. Через радиоканал проходит нормально, звучит хорошо. Была мысль получить правильную синусоиду с помощью резистивного ЦАП. Но этот вариант упирается в ширину радиоканала. Попробовал прогнать чистый синус через 800мВт передатчик - на приемнике от 70-200гц сильное затухание и неравномерность, так что если уж делать качественный звук, то надо его синтезировать сразу на земле или передавать через более качественные каналы связи. следующий эксперимент - подключение радиомодуля rfm22b для передачи сигнала на частоте LPD рации.