Нужен совет по использованию гироскопа
Все добрый день.
Сразу оговорюсь, я не вертолетчик, и гироскоп нужен для управления яхтой.
Просто наиболее квалифицированные специалисты по гироскопам собрались здесь, потому и обращаюсь к вам.
Задача такая:
Необходимо выдавать управляющее воздействие на сервомашинку при отклонении мачты на угол более 45 градусов от вертикали в любую сторону. Соответственно, как только угол станет меньше 45 градусов, управляющее воздействие снимаетсяю В какую сторону отклоняется мачта - не важно. Управляющее воздействие будет одинаковым.
Управляться будет канал газа. Аппаратура Sanwa RD 6000. 6 каналов, всякие функции по микшированию каналов присутствуют. Для управления моделью на данный момент задействованы 3 канала, т.е. еще 3 свободные.
Вопрос:
Возможно ли это реализовать и как именно. Есть ли какие подводные камни и на что обратить внимание.
Заранее благодарен.
Гироскоп не подойдет, т.к. его работа не зависит от угла наклона.
Нужен именно датчик наклона + управляющая электроника.
Серва чем управляет?
Парусом. При сильном ветре нужно отпускать парус и сбрасывать ветер, чтобы не перевернуться.
…
А разве в гироскопе нельзя задать нелинейное воздействие (экспоненту), тогда на малых углах отклонения реакция будет практически незаметной, а на больших уже значимой?
…
И еще: в гироскопе, насколько я понимаю, идет ориентация относительно оси гироскопа. Если каким-то образом положение этой оси в пространстве изменено, гироскоп начинает ориентироваться уже относительно нового положения оси? Так? Или я в чем-то ошибаюсь?
…
А существуют ли промышленно выпускаемые датчики наклона, о котором шла речь выше?
Парусом. При сильном ветре нужно отпускать парус и сбрасывать ветер, чтобы не перевернуться.
Не яхтсмен, по этому встречный (возможно глупый) вопрос: а курсом управлять нельзя, уходя под/от ветра? Или, медленно это будет?
Если можно - то тогда проще всё становится.
А разве в гироскопе нельзя задать нелинейное воздействие (экспоненту), тогда на малых углах отклонения реакция будет практически незаметной, а на больших уже значимой?
Можно, но на очень небольшом количестве гироскопов, и как правило - самых дорогих.
И еще: в гироскопе, насколько я понимаю, идет ориентация относительно оси гироскопа. Если каким-то образом положение этой оси в пространстве изменено, гироскоп начинает ориентироваться уже относительно нового положения оси? Так? Или я в чем-то ошибаюсь?
Есть два режима работы:
1 - “нормал” : гироскоп выдаёт корректирующий сигнал ПОКА его ось поворачивается. Если это не компенсирует поворот, то всё так и останется, “повёрнутым”
2 - “удержание” направления : Гироскоп “помнит” положение оси, и старается не только противодействовать повороту, но и вернуть свою ось на “запомненное” положение. То есть, будет выдавать сигнал корректировки до тех пор, пока ось не вернётся в исходное положение.
- это “грубо”, алгоритмы работы, без “ньюансов и тонкостей”.
А существуют ли промышленно выпускаемые датчики наклона, о котором шла речь выше?
Модельные (готовые к применению) пожалуй нет. А просто датчики - конечно!
Не яхтсмен, по этому встречный (возможно глупый) вопрос: а курсом управлять нельзя, уходя под/от ветра? Или, медленно это будет?
Если можно - то тогда проще всё становится.Можно, но на очень небольшом количестве гироскопов, и как правило - самых дорогих.
Есть два режима работы:
1 - “нормал” : гироскоп выдаёт корректирующий сигнал ПОКА его ось поворачивается. Если это не компенсирует поворот, то всё так и останется, “повёрнутым”
2 - “удержание” направления : Гироскоп “помнит” положение оси, и старается не только противодействовать повороту, но и вернуть свою ось на “запомненное” положение. То есть, будет выдавать сигнал корректировки до тех пор, пока ось не вернётся в исходное положение.
- это “грубо”, алгоритмы работы, без “ньюансов и тонкостей”.
Модельные (готовые к применению) пожалуй нет. А просто датчики - конечно!
-
Быстро поменять курс нельзя, т.к. лодка инерционна. А при сильном ветре и большом крене вообще может потерять управляемость по курсу. Поэтому проще всего растравить паруса. Но это надо сделать автоматически, т.к. с берега не видно что там происходит, а опоздание грозит оверкилем (переворотом).
-
Наверное хорошо подойдет вариант “удержания” с запоминанием начального положения (вертикали) и использованием большой экспоненты, чтобы реально воздействие начиналось только при значительных отклонениях от оси.
… Я правильно понимаю, что в этом варианте гироскоп будет держать ось (вертикаль) и ему будет все равно, в какую сторону (вперед или в бок) произойдет отклонение? -
Просто датчики для автосигнализаций я видел, но, меня интересуют именно модельные, поэтому попробую реализовать на гироскопе. Какую модель Вы можете посоветовать. Учитывая, что это все эксперименты, то интересуют наиболее бюджетные варианты, можно китайские, т.к. высоких требований ко всем параметрам НЕТ. Нужно только чтобы была экспонента, позволяющая свести практически к нулю управляющие воздействия при небольших углах отклонения. Реально до 30 градусов вмешательства не требуется, а далее оно может плавно возрастать и достигать 100% при углах 45-60 градусов.
… Я правильно понимаю, что в этом варианте гироскоп будет держать ось (вертикаль) и ему будет все равно, в какую сторону (вперед или в бок) произойдет отклонение?
Нет, ось у гироскопа только одна, то есть если Вам нужно отслеживать в бок, то вперёд-назад уже нет.
При этом, нироскопу НЕ всё равно в какую сторону наклон. По этому, при наклоне скажем влево - он растравит, а при наклоне вправо - даст команду на выборку. Это, одна из проблем применения в Вашей задаче.
Реально до 30 градусов вмешательства не требуется, а далее оно может плавно возрастать и достигать 100% при углах 45-60 градусов.
Гироскопы дешёвые имеют нехорошее свойство: дрейф.
И кроме того, любой гироскоп “забывает” своё исходное положение, через какой то промежуток времени, если не может его скорректировать. То есть, при постоянном ходе под ветром с наклоном 30 градусов, через какоето время он будет это считать за вертикаль.
ИМХО, но гироскоп Вам не подойдёт. Нужен действительно датчик положения (вертикали). Причём, вполне возможно сделать примитивный (для опытов).
Переменный резистор с “качалкой”, на которой висит груз. Резистор крепится на корпусе так, что бы груз висел на этой качалке вниз в середине хода “ползунка”, при наклоне корпуса - сопротивление резистора будет меняться пропорционально углу наклона.
Если к резистору подключить схему сервотестера примитивного - получим пропорциональное управление. Но это для опыта.
А так, сигнал на лебёдку то должен идти в параллель этоу устройству, как я понимаю? Значит, без микроконтроллера не обойтись.
Нет, ось у гироскопа только одна, то есть если Вам нужно отслеживать в бок, то вперёд-назад уже нет.
При этом, нироскопу НЕ всё равно в какую сторону наклон. По этому, при наклоне скажем влево - он растравит, а при наклоне вправо - даст команду на выборку. Это, одна из проблем применения в Вашей задаче.Гироскопы дешёвые имеют нехорошее свойство: дрейф.
И кроме того, любой гироскоп “забывает” своё исходное положение, через какой то промежуток времени, если не может его скорректировать. То есть, при постоянном ходе под ветром с наклоном 30 градусов, через какоето время он будет это считать за вертикаль.ИМХО, но гироскоп Вам не подойдёт. Нужен действительно датчик положения (вертикали). Причём, вполне возможно сделать примитивный (для опытов).
Переменный резистор с “качалкой”, на которой висит груз. Резистор крепится на корпусе так, что бы груз висел на этой качалке вниз в середине хода “ползунка”, при наклоне корпуса - сопротивление резистора будет меняться пропорционально углу наклона.
Если к резистору подключить схему сервотестера примитивного - получим пропорциональное управление. Но это для опыта.
А так, сигнал на лебёдку то должен идти в параллель этоу устройству, как я понимаю? Значит, без микроконтроллера не обойтись.
Т.е. фактически гироскоп имеет не ось, а плоскость, в которой он работает?
- А как долго по времени выдает сигнал гироскоп в режиме “нормал”?
И через какой промежуток по времени гироскоп “потеряет” свое первоначальное положение в режиме “удержание”? Мне это нужно, чтобы до конца понять как именно работает реальный гироскоп. - Проблему стороны отклонения гироскопа решить можно, как мне кажется, использованием нескольких гироскопов и установкой центров и расходов. Т.е. гироскоп может игнорировать отклонение в одну сторону и реагировать на отклонение в другую, если уже в начальном положении оси гироскопа серва находится в крайнем положении.
- Дрейф, как я понимаю, это и есть потеря гироскопом своей первоначальной оси? Я думаю, что это не проблема,т.к. вполне возможно за исходное положение принимать например 30 градусов или любой другой постоянный крен. Мне важно выдавать управляющее воздействие при его быстром изменении, и удерживать его примерно 0.5 сек. Далее, если яхта не перевернется, то выйдет из крена и можно начать все сначала: потихоньку набирать крен и считать это нормальным положением оси гироскопа.
- Датчик отклонения сделать можно, но я в этом не силен. Да и меня интересует прикладное применение в моделе. Поэтому я буду, если это возможно, ориентироваться на промышлено изготавливаемые приборы.
Т.е. фактически гироскоп имеет не ось, а плоскость, в которой он работает?
Нет, как раз таки ось (одна степень “свободы” - точнее измерения), а не плоскость - имеющею две степени.
- А как долго по времени выдает сигнал гироскоп в режиме “нормал”?
И через какой промежуток по времени гироскоп “потеряет” свое первоначальное положение в режиме “удержание”? Мне это нужно, чтобы до конца понять как именно работает реальный гироскоп.
В “нормале” - в течении поворота. Пропорционально СКОРОСТИ поворота - формируя свой сигнал управления. А не в зависимости от угла. Угол - это интеграл от скорости, это уже вторично.
Вообще то, гироскоп именно скоростью поворота и управляет, так сказать, “изначально”.
И именно в силу этого, кажется мне малопригодным для решения Вашей задачи.
- Проблему стороны отклонения гироскопа решить можно…
Ну, так решать 😵 … 1- центр в гироскопе не задаётся, центр - это сигнал с приёмника. Расход(ы) есть.
- Дрейф, как я понимаю, это и есть потеря гироскопом своей первоначальной оси?
Дрейф - это потеря, но связанная с качеством работы гироскопа.
При этом, “забывание положения” в гироскопе это не “баг”, а “фича” 😁
Предусмотренно специально. Если в течении (не очень большого) времени гироскоп не может вернуть себя “на место”, он его “забывает” и начинает помнить текущее.
Таким образом, если после хода с креном в 30 градусов вас “сдует” на 50, то гироскоп будет реагировать как будто градусов всего 20 !
Ещё раз повторю (или я этого не говорил?) - гироскоп устройство относительного измерения ( текущий угол относительно предыдущего ). А Вам нужно абсолютного!
И последнее. Боюсь, что в силу высказаных выше причин, врядли гироскоп Вам удасться заставить работать так, как нужно. Он не подходит.
А вот реализовать необходимый Вам алгоритм, на мелком процике + smm датчике ускорения, человеку понимающему - на “пять минут” работы!
В Москве то, таких найти не сложно!
P.S. Написал Вам в личку одну “мысль”…
D6B-2 OMROND6B2Миниатюрный датчик наклона с нелинейной характеристикой. Угол 45°… 75°, обратно 50°… 20°. Uпит=2,7…3,3В, -10…60°C. 291.98 245.01 10 222.74 25
Описание не читал. Посмотрите сами. Вроде это проще, правильнее и дешевле чем вы задумали.
Удачи.
D7E-3 OMROND7E3Датчик наклона. Угол 50°… 80°. Uпит=5В, -25…+60°C. 178.89 150.11 10
Спасибо за информацию. Описание датчика нашел, а где продается - нет. Если не сложно, дайте ссылку.
Ссылка в личке - что бы не рекламировать;).
Но это первое что нашел в известном магазине на вскидку.
Удачи.