Lösungsansatz 360° Schottelsteuerung

[Guest]

Hallo Marc

 

Anbei ein Photo des Umschalters der Wilhelmine. Umstellbar auf Weg- oder Zeit-abhängig. Hat mich auch erstaunt.

 

Der Schalter ist auf der rechten Konsole, ganz unten.

Edited January 8, 2010 by Guest
Ergänzt

[Guest Wellen-Brecher]

Moin die Runde

 

zu aller erst mal ... einen ganz tollen und interessanten Thread habt Ihr hier hinbekommen .

 

Ich bin ja nu mal ein absoluter Nullinger in solch komplexen Anwendungen, darum interessiert es mich umso mehr was für uns Alle am Ende von Euren Überlegungen herauskommen mag. Sollte solch Gesamtlösung für o.g. Steuerung mal fertig gestellt sein, bitte einen schön bebilderten Bericht darüber anfertigen.

 

Nur weiter so, ich behalte Euch im Auge .

[Guest Marc-Hamburg]

Moin moin die Runde,

 

dieses Thema lässt mich einfach nicht los, liegt wohl daran, das ich diese Steuerung möchte....

 

Da diese Steuerung möglichst auf einfachen und kostengünstigem Wege gebaut werden sollte, ist jedenfalls meine Meinung und mit dem kleinsten Aufwand für jeder Mann nun mein Vorschlag und Frage an Euch.

 

Rausgesucht habe ich für die Änderung der normalen Potis : http://www.elv-downloads.de/service/manuals_hw/61495_dp1_v2_1_km.pdf.

Die Auflösung sind zwar nur 100 Schritte bei 360 Grad, aber besser als nix. Ich jedenfalls könnte mich damit anfreunden.

 

Als Servo, ein Digitalservo : http://www.engel-modellbau.de/catalog/product_info.php?products_id=1345&osCsid=6247fd550bd61b9edf8c761f0981d38b

 

Nun zur Sache : kann man die Software im Microprozessor ändern, sprich ihm sagen, kürzesten Weg ?.

Das normale Poti Wird von dem Digitalem ersetzt und arbeitet mit den normalen Werten der Fernsteuerung weiter. Im Servo ist ja schon alles verbaut ( wenn ich richtig gelesen habe). Auch hier wird das normalen Poti im Servo gegen das Digitale ersetzt. Da es ja bekanntlich die Probleme mit z.b 355 Grad auf 5 Grad über null geht, ist die Frage, kommt man in den Prozesser des Servo mit der Programmierung ran ???.

Ich habe den Servo von Robbe ausgesucht, weil das Verbindungskabel zum PC nicht so teuer ist und die Software für die "normalen" Einstellungen kosenlos zu bekommen ist. Nun die große Quizfrage : Kann es so möglich sein oder habe ich da einen kompletten Denkfehler ???.

 

gruß Marc

[Muehi]

Moin,

 

du meinst sicherlich einen Mikrocontroller, aber ich sehe schwarz, dass sich da irgendeiner ändern läßt...

 

In der ELV-Schaltung ist eh kein Mikrocontroller ansich drinnen, sondern ein FlipFlop, ein SchmittTrigger und ein IC, wo Zähler, Speicher und Widerstandsarray mit Ansteuerungslogik integriert ist. Ändern läßt sich da so einfach nix.

Falls der Controller im Servo gemeint ist: Wenn da wirklich ein Mikrocontroller drinnen ist, und der auch nicht nur einmal programmierbar ist, ist das ändern immer noch recht heftig. Dazu müsste man die originale Software auslesen (wenn möglich, sowas läßt sich auch "sperren"), deassemblieren und verstehen (viel Spaß...), die richtige Stelle ändern, das wieder draufspielen, und hoffen das überhaupt noch was funktioniert. Hinzukommt die Anfertigung/Anschaffung eines passenden Programmers. Ich würde mir das alles nicht antun wollen, viel zu viel Zeitaufwand.

 

Weitere Sachen, die mir beim Überfliegen aufgefallen sind:

-Es steht nirgends, wie viele Raststufen der Drehgeber pro Umdrehung hat. Das müssen nicht zwangsläufig 100 sein, die 100 Stufen stehen nur für die Widerstandsauflösung des ICs. Kann durchaus sein, das der Drehgeber wesentlich weniger hat, also mehr als eine Umdrehung erforderlich ist, um von 0 auf 100 zu kommen.

-Auch hab ich auf die Schnelle keine Info gefunden, was der IC macht, wenn er am "Endpunkt" angekommen ist. Ich denke, und das wäre auch "normales" Verhalten, wenn er am Endpunkt bleibt.

-Hat der Servo sicher vollen 360° Drehbereich? Auf dem Bild unten bei deinem Link meine ich immer noch nen mechanischen Anschlag erkennen zu können.

 

Soviel erstmal dazu

[Guest Marc-Hamburg]

Hi Michael,

 

der Prozessor ist im Servo verbaut.

Die 100 Schritte, habe ich aus einem anderen Datenblatt.

 

gruß Marc

[Tug_Fan]

Hallo,

 

um das Thema aufzugreifen:

Ein preiswerter Drehgeber könnte auch aus einem Schrittmotor bestehen.

Da gibt es auch ein paar Schaltungen im Netz zu...

 

Die Idee mit einem I2C-Poti oder einem D/A - Wandler scheint mir am vielversprechendsten und am universellsten zu sein.

Das 360°-Problem müßte man im Microcontrollerlösen, und eine Art "Übergangsbereich" schaffen, wo sich z.B. die Bereiche 0-5° und 360-365° überlappen - da könnte man "soft" eine Art Überlauf schaffen.

 

Viele Grüße

Holger

[Guest]

Hallo zusammen

 

Hier noch einige News zu diesem Thema:

 

http://www.schiffsmodell.net/showthread.php?t=36688

 

 

Habe das hier noch eingestellt, da gleiches Thema in verschiedenen Rubriken gepostet wurde!

Edited May 30, 2010 by Guest
Nachtrag

[Guest MdG-RC]

Hallo,

@Adam

Der will für das Teil 320€ sehen und es hat noch den Fehler, dass es grundsätzlich bei Drehungen über 180° den kürzesten Weg nimmt. Wenn es um eine Originalsteuerung geht ist das leider völlig verkehrt. Wenn diese "shortest way"-Geschichte im Schlepper ( Original) verbaut wäre, gebe es mit Sicherheit über kurz oder lang ein paar heftige Dellen im Schiff. ( Stichwort: Traverse-Arrest bzw. Full-Arrest bei Schleppmanövern)

Sonst ist die Sache sicher sehr edel.

 

Viele Grüße

Stefan Thienel

 

Hello Stefan,

 

Nice to meed you on this forum

I hope English is OK here ?

 

I found this tread today, by watching my video:

 

To come back too your message...

 

I now it's expensive...(the potentiometers are €50,- each !!!)

On the moment I can't solder SMD IC's, otherwise I will make my own potentiometers to make it cheaper

 

And for that €320,- you will get two Thruster-systems.

In this set you get 4 potentiometers and some electronics.

The only part what you will need, are all the gears and gear-motors.

 

For the transceiver you can use the potentiometers for more models...

This means... If you have two ore more models, for the second and/ore other models you only need the servo-side.

 

About that this servo always takes the shortest way...

I did ask some TUG operators and they telling me, that the system they are using (on the 1/1 model), is doing the same !

This means, there are more systems whit different steering-options.

 

This summer I will spent some more time to this system.

I hope to make it better and cheaper

I have already made a test with stepper-motors and this works also very well

 

If you guy's like this 360°servo, I will post the updates in this tread (ore I open a new one...)

[xoff]

Hello Marten

 

First a warm welcome to the forum!

 

I watched your interesting films long ago and think it's great, that you registered here and tell us about your schottels...

 

Yes, please let us know about the development of the project!

 

If you want to open your own Schottel-Thread, please do it here (this is more radio-controlled-relevant than propulsion-relevant, as far as I am concerned)

[Guest MdG-RC]

Hello Xoff,

 

Thanks for your welcome and your interest

 

I will open later this day a new tread.

And yes, this is more a radio-controlled part

[xoff]

Marten, don't be angry, if there will not be too much response on your new thread - many of us meet this weekend in Vöhl at the Edersee for the User-meeting.

 

I look forward to read about your project...

 

btw: As you're writing in english it's best to open a new thread, so there will noch be a mix of languages...

[Guest]

Hallo zusammen

 

Von Adam:

 

Wenn es um eine Originalsteuerung geht ist das leider völlig verkehrt. Wenn diese "shortest way"-Geschichte im Schlepper ( Original) verbaut wäre, gebe es mit Sicherheit über kurz oder lang ein paar heftige Dellen im Schiff. ( Stichwort: Traverse-Arrest bzw. Full-Arrest bei Schleppmanövern)

 

Das ist nicht ganz richtig. Moderne Systeme haben die Funktion Zeit- resp. Weg-optimiert (sind aber tw. abschaltbar). Habe ich mir zeigen lassen.

 

Aber: Das System muss auch richtig bedient werden. Bei Kurs-Aenderungen in dieser Grössen-Ordnung weiss der Kapitän was passiert. Es geht nur darum, dass die Zeit bis zur neuen Position möglichst klein bleibt, da der Schottel sehr langsam dreht.

 

Ergo: Der Schiffsführer muss in diesem speziellen und eher seltenen Fall den Schub verkleinern, sonst gibt es wirklich ein Schlepper-Balett!

[Guest Marc-Hamburg]

Hallo zusammen,

 

moderne Schlepper werden damit nur noch auf ausdrücklichen Wunsch des Reeders ausgestattet. Lt. Aussage Schottel ist das in den letzten Jahren NICHT mehr vorgekommen. Nur auf Offshore-Einheiten ist diese Einrichtung noch üblich, da das für ein funktionierendes DP-System unerlässlich ist. Der Traktor Schlepper " Wilhelmine" hat diese Funktion "Shortes Way". Diese Funktion ist ein Nebeneffekt der Steuerungsanlage, der später, in neuen Modellen, durch Computer an oder abgeschaltet werden kann. Mir ist kein Manöver eines Traktor Schleppers bekannt, wo die Funktion "Shortes Way" von Vorteil ist. Weiter kenne und kannte ich keinen Kapitän, der schnell über 180° gedreht hat.

Wenn ich zum Beispiel 25° über Stb drehen will und muß aber auf einmal aufstoppen und der Antrieb den kürzesten Weg nimmt..... dann aber gute Nacht Marianne.

 

Gruß Marc

[Guest]

Hallo Marc

 

Das Drehen über 180° kommt selten vor, dürfte eigentlich im normalen Fahrbetrieb, ausser Aufstoppen im Sinne des "Letzten Manövers" auch nicht vorkommen.

 

Zur Präzisierung Deines Beispieles:

 

Wenn ich zum Beispiel 25° über Stb drehen will und muß aber auf einmal aufstoppen und der Antrieb den kürzesten Weg nimmt..... dann aber gute Nacht Marianne.

 

Das mit dem kürzesten Weg ist nur dann relevant, wenn wirklich über 180° gedreht wird. Im konkreten Fall kann das sein:

 

Steuerkurs 25 Grad

Neuer Kurs 204 Grad

Der Schottel dreht im Urzeigersinn

 

Steuerkurs 25 Grad

Neuer Kurs 200 Grad

Der Schiffsführer dreht aber am Steuerhorn unlogischerweise im Uhrzeiger-Sinn !!!!!

Der Schottel dreht im Gegen-Urzeigersinn

 

Die Funktion kürzester Weg ist eigentlich in einem anderen Fall wichtig. Wenn wir von einer Dreh-Rate von z.B. 10 Sekunden für eine volle Drehung ausgehen und der Kapitän macht nun 3 volle Ruder-Umdrehungen, würde der Schottel 3 Umrundungen machen.

 

Nehmen wir nun an:

 

Steuerkurs = 10 Grad

 

Der Kapitän macht drei Umdrehungen am Steuerhorn (und er steht nun bei 20 Grad), und der Schottel läuft nun los! Eigentlich für drei Umdrehungen. In diesem Fall, und nur in diesem, kann der kürzeste Weg von Vorteil sein, denn statt nun 30 Sekunden warten und die Kontrolle über das Schiff zu verlieren dreht der Schottel nun von 20 Grad auf 10 Grad zurück und der Schiffsführer hat, in diesem Beispiel nach 4 - 5 Sekunden wieder die Kontrolle. ...... und, in diesem Fall wird der Kapitän auch sicher dem Dampf (Schub) aus dem Schottel nehmen, ansonsten wäre das Fehler Nummer 2 und aller guten Dinge 3 !!!

 

Ist der Ausnahme-Fall, kann aber vorkommen!

Edited June 2, 2010 by Guest

[Guest]

Zusatz:

 

Moderene Systeme machen nichts anderes, der Computer denkt einfach mit und übernimmt hier kurz die Kontrolle.

 

So einfach ist das eigentlich.

[U-Jäger D185]

Hallo,

und wenn der Skipper 3 turns am Rad macht, dann taugt er nichts (wenn das Übersetzungsverhältniss 1/1 ist) , eigendlich sollte er wissen, wie sein Schiff reagiert.....

 

p.s. wird nicht heute bei den Schleppern nur noch mit Joysticks "gelenkt" ??

[Fabian F.]

Dear Marten,

 

nice to hearing from you. English is definitely not an issue, if necessary we can translate for other users..

 

If you guy's like this 360°servo, I will post the updates in this tread (ore I open a new one...)

 

I do like your solution very much and would like to hear more from your updates on this system. As already posted by yourself and Xoff, it would be the best to start a new Thread.

 

Best regards from Munich

 

Fabian

[Guest Design-HSB]

p.s. wird nicht heute bei den Schleppern nur noch mit Joysticks "gelenkt" ??

Hier auf Seite 21 wird gezeigt wie Schottelansteuerung heute aussieht.

[taucher]

Bisschen moderner design wie schon immer 8) Drehgeber mit Gashebel dabei.

 

Ralph

[Guest MdG-RC]

Hello Guy's,

 

Thanks for the discussion about the "shortest way"

I hope to get a demo in Juli, from a 1/1 TUG and will see how it work.

 

Dear Marten,

 

nice to hearing from you. English is definitely not an issue, if necessary we can translate for other users..

 

 

 

I do like your solution very much and would like to hear more from your updates on this system. As already posted by yourself and Xoff, it would be the best to start a new Thread.

 

Best regards from Munich

 

Fabian

 

Hello Fabian,

 

Thanks for your welcome and your interest in the 360° servo

For people like you...

I have opened a new topic, see here: http://www.schiffsmodell.net/showthread.php?t=36728

[Guest Marc-Hamburg]

Guten Morgen Hans,

 

ich habe zur Zeit keine Ahnung was Du mir jetzt mitteilen möchtest.

 

a) was sollen mir die Kurs-Daten sagen / was für ein Manöver willst Du fahren ?

b) kein Schipper dreht 3 mal

c) auch ohne shortes Way und 3 mal drehen würde der Antrieb nicht 3 Umdrehungen nachlaufen, sondern da stehenbleiben wo die Position der Vorgabe ist.

 

..........

 

gruß Marc

[hoppppla]

Hallo,

 

das Thema hat mir doch keine Ruhe gelassen

nachdem ich an der Uni mit den Sensoren gespielt hatte und dabei eine kleine Adapterplatine entstanden ist, hab ich eine kleine Schaltung entworfen und ein wenig rumprobiert.

Dabei ist mir aufgefallen, das es einen Sensor gibt, der direkt einen analogen Ausgang zur Verfügung stellen

D.h. die Fernsteuerungsseite ist mit einem IC und etwas Hühnerfutter (Kondensatoren, Widerständen) erledigt.

Den Ausgang des Sensors kann man über einen Widerstand direkt an die Fernsteuerung füttern. Das Problem ist nur die Mechanik. Zum testen hab ich mir einfach aus Legotechnik einen Steuerstand gebastelt..

Das ganze an ne alte D14 gehängt und oh Wunder, es funktioniert

Am Empfänger kommen Impulszeiten zwischen 950ms und 2050ms an. Nach Beschreiben eines Vollkreises springt der Wert natürlich.

 

Auf der Empfängerseite gehts leider nicht so einfach, da dort ja unterschieden werden muß, in welche Richtung das ganze jetzt drehen so.

Da kommt man also nicht um einen Mikrocontroller herum.

Verwendet habe ich einen AVR (Mega88), da der vorhanden war und ich mich damit einigermaßen auskenne. Vermutlich tuts auch jeder andere 8-Bit-MC.

Empfängersignalauswertung und Ansteuerung eines Servomotors werd ich hier nicht weiter breittreten, dazu findet sich genug im Netz.

Was mich hier wirklich interessiert hat, war die Schottelansteuerung.

Ausgangslage:

Der Sollwert kommt vom Sender, in Form eines Impulses mit unterschiedlicher Länge, hier mal als zwischen 1ms und 2ms angenommen.

dabei steht entsprechend 1ms für 0°, 2ms für 359°, so ganz grob

Das kann man nun runterrechnen auf einen Wert zwischen 0 und 255.

Der Istwert kommt vom Hallsensor, der hier digital ausgelesen wird.

Man bekommt also je nach Servostellung einen Wert zwischen 0 und 4095 (bei dem verwendeten Sensor mit 12Bit Auflösung).

Um das Rechnen zu vereinfachen und da die Auflösung eh viel zu hoch ist

wird der Wert auf 8Bit -> 0 bis 255 reduziert

 

Nun hat man einen Soll- und Istwert, die die gleiche Maximalgröße haben und die man daher gut vergleichen kann.

Noch weis aber das Servo nicht, in welche Richtung es drehen muß, um den Istwert auf dem kürzesten Weg zum Sollwert zu ändern.

Letztendlich ist das aber auch nicht sehr kompliziert. Hier hilft die Art, wie der Mikrocontroller vorzeichenbehaftete Zahlen speichert (Link).

Dadurch reicht es, den Istwert vom Sollwert (beides Zahlen ohne Vorzeichen) abzuziehen, und das Ergebnis als vorzeichenbehaftete Zahl zu speichern. Dabei nutzt man aus, das der Datentyp nur 8Bit (0-255) groß ist, 10 - 210 ergibt daher also nicht - 200, wie man sich das so vorstellen würde, sondern 200. Wenn das Ergebnis als Zahl mit Vorzeichen gespeichert wird (Wertebereich von 127 bis -128) kann die - 200 auch nicht dargestellt werden, es komm also + 55 raus (128 im negativen Bereich, dann wirds wieder positiv, fängt aber bei 127 an...)

hört sich etwas kompliziert an, ist aber in der realisierung ziemlich einfach.

Einfach Sollwert - Istwert = differenz

Die differenz kann dann werte zwischen -128 und 127 annehmen. Mit dem Vorzeichen hat man nun die Richtung, mit dem Absolutbetrag die Entfernung.

Daraus läst sich sehr einfach ein Regler bauen, der den Servomotor entsprechend ansteuert.

Um das ganze dann zu testen hab ich ein altes Servo geschlachtet und auf den Potischleifer den Magnet geklebt, darunter dann mit viel Heiskleber die Sensorplatine.

Erstaunlicher Weise funktionierts

Die Auflösung ist bei dieser Rechnung auf 8Bit, also 1,4° beschränkt. Theoretisch möglich wären 10Bit (0,35°), mehr gibt der Sensor im Sender nicht her. Im Servo wären sogar 12Bit möglich, das wären dann sogar 0,088°, da macht aber ganz sicher die Mechanik nicht mehr mit

Aktuell ist das ganze nur eine Machbarkeitsstudie...

Der Knackpunkt sind vermutlich die Sensorplatinen, die SensorICs haben einen Pinabstand von 0,65mm. Ist von Hand noch machbar, etwas Übung sollte man aber haben. Auserdem sollte der Magnet möglichst genau über dem Mittelpunkt des ICs sitzen, um die volle Genauigkeit zu erreichen.

Bei Interesse gibts gerne mehr Detail.

 

viele Grüße,

Hermann

[Guest]

Hallo Hermann

 

Gratuliere zum Konzept.

 

Ich sehe, Du hast unser damaliges Prinzip-Schaltbild und unsere Infos gut studiert. Mach weiter so.

 

Meine Einschätzung: "Der Weg ist das Ziel" und Du hast nun ca. 5 - 6 % der endgültigen Lösung geschafft.

[hoppppla]

Hallo Hans,

Ich sehe, Du hast unser damaliges Prinzip-Schaltbild und unsere Infos gut studiert.

na ja, euere mageren Infos über die technischen Details waren eigentlich eher der Auslöser des Projekts Frei nach dem Motto, so schwierig kanns doch eigentlich nicht sein...

Die einzige Schwierigkeit die ich im Moment noch sehe ist der mechanische Aufbau. Aber nachdem ich aktuell eh kein Boot mit Schottel habe ist das auch nicht so wichtig. Mir gings hier eher um eine Machbarkeitsstudie.

 

viele Grüße,

Hermann

[Guest HBose]

Hallo Hermann

 

erstmal Gratulation zu dem Erreichten.

 

Alle Herausforderungen hast du noch nicht erkannt. Das Konzept das du adaptiert hast birgt einige ganz gemeine Fallstricke. Der mechanische Aufbau erfordert zwar etwas KnowHow ist aber mit dem richtigen Maschinenpark lösbar. Präzises SMD löten erfordert eine ruhige Hand.

 

Komplizierter wird es bei der Synchronisation von Sender und Empfänger, Kompensation schwindender Senderleistung, sich verändernder Oszillator Frequenz bei sinkender Akkuspannung in Sender und Empfänger, mechanischen Gemeinheiten durch Spiel in der Servomechanik,nervöse Kapitäne etc...........

 

All diese Dinge wirst du berücksichtigen müssen wenn du eine brauchbare Steuerung bauen willst. Du hast leider kein Schiff und keine Schottelmechanik, wenn du beides hättest würdest du merken mit dem drehen eines Servos alleine ist es nicht getan.

 

Salu Hans

PS: Der Mensch ist auf der Welt um dazu zu lernen!!