13.05.2003 Datenlogger

Nachdem ich nun seit ein paar Jahren mit VStabi unterwegs bin, und es eigentlich ganz gut funktioniert, möchte ich nun dahinter kommen warum das eigentlich so ist. Iregndwie ist es sehr merkwürdig, das das bislang noch keiner auch komerziell versucht hat. Es ist doch so einfach. Aber ist es das wirklich?

Damit ich endlich weiß, warum VStabi so gut funktioniert, habe ich mich entschlossen einen Datenlogger zu bauen um Flüge aufzeichnen un analysieren zu können.

Da ich noch einige V-Stabi Platinen der 2. Generation ligen hatte, und sogar schon ein Prozessor bestückt war, funktionierte ich kurzerhand eine davon zum Datenlogger um. Die Schnittstell nimmt die Daten auf, statt sie auszugeben, und die Daten landen in einem 2MB Flash Speicher.

Normale Flash's sind aber sehr teuer oder haben unheimlich viele Pins, so daß der Aufbau recht unhandlich werden würde. Also wurde kurzerhand eine Smart Media Karte zweckenfremdet, die ich von meiner Olympus Kamera noch übrig hatte. Wer möchte heute schon noch mit 2MB Medien hantieren. Da die Karte mit 3,3V läuft, der Controller aber 5V braucht, war ein zusätzlicher Spannungsreger erforderlich. Die Pegelanpassung erfolgt mit ganz primitiven 1K Widerständen. Das funktioniert, wenn man beim Einlesen von Daten der Karte etwas Zeit gibt, die Eingangskapazitäten des Controllers umzuladen, aber gegenüber einer seriellen Schnittstelle ists immer noch schnell genug.

Weil ich keine Lust hatte, eine Fassung für die Karte zu bauen oder zu besorgen, wurde die Karte kurzerhand an den Pads festgelötet.

Ein klein wenig Software sorgt dafür, das die Daten von der seriellen Schnittstelle in einem 256 Byte Zwischenpuffer gesammelt werden. Wenn der Puffer voll ist,  wir er in einen zweiten kopiert, der dann in aller Ruhe in den Flash Speicher geladen werden kann. Der Speicher kann nur als ganzes gelöscht werden.

VStabi gibt in seiner Standardkonfiguration einige Werte ständig in ASCII Form auf der seriellen Schnittstelle aus. Das wird z.b. auch für die Lifeanzeige mit dem PC Programm genutzt. Die Ausgabe der Parameter ist die einzige Task, die nicht im Interrupt auf VStabi läuft, so daß keine Beeinträchtigung der restlichen Funktionen möglich sind.

Als Werte stehen die Eingangsdaten aller AD Wandler, und alle RC Eingangswerte inklusive des  Heckkreisels zur Verfügung.

Dieser Datenstrom wird nun 1:1 von dem Datenlogger mitgeschnitten, und kann auf Knopfdruck genauso wieder ausgegeben werden.  Das Mitschneiden erfolgt dann auf dem PC mit einem gewöhnlichen Terminalprogramm um die Daten auf den PC zu übertragen. Eines Tages werde ich das noch in die Auswertesoftware integrieren.

Der Logger wird einfach unter dem Heli mit einem Gummi provisorisch befestigt, die Stromversorgung erfolgt über den Schnittstellenverbinder, den ich bereits in weiser Voraussicht mit einer 5V Versorgung ausgerüstet habe.

Am 11.05.2003 absolvierte ich dann die ersten Flüge mit dem Logger. Das Gewicht ist eigentlich überhaupt nicht wahrnehmbar, und so konnte ich bei schönem Wetter ein paar ganz normale Flüge machen.

Nun mußte noch eine kleine Software geschrieben werden, mit der die Daten vernünftig visualisiert werden können, und mit der man den Bezug zu den tatsächlichen Werten am Sensor herstellen kann. Das Ergebnis ist eine Art Mehrkanaloszilloskop mit einem Marker und diversen readouts. Hier eine Bildschirmansicht mit geladenem Datensatz (Bitte bild anklicken für volle Ansicht).



Das Ergebnis:

Zunnächst muß man etwas Zeit mit den Kurven verbringen, bis man versteht was hier eigentlich zu sehen ist. Die wesentliche Erkenntnis ist aber, das der Heli sehr ordentlich abgestimmt ist. Die Kurve für den RC Input stimmt weitgehend mit dem Sensorinput überein, was für ein neutrales steuerfolgsames Verhalten des Helis spricht.

Am Heckrotor ist noch Optimierungspotential vorhanden, denn wenn man sich den Mittelwert mal anschaut ist zu sehen, das er deutlich außerhalb der Mitte ist, so daß die Dynamik in eine Richtung schwächer ist als in die andere. Dahingegend ist kaum eine Reaktion des Hecks auf Pitch zu erkennen, was auf eine gut eingestellte Pitch-> Heck Mischung in VStabi spricht.

Weiterhin ist zu sehen, daß die Reaktion aller Befehle sehr schnell in einen entsprechenden Ausschlag des Sensors umgesetzt wird, auch ein Überschwingen ist kaum zu erkennen.

Sehr positiv fällt die Bewertung der Drucksensordaten aus, der vorwärts und rückwärts recht gleichmäßige Werte liefert. Eine Drift konnte ich über alle Flüge weder bei den Drehraten noch beim Drucksensor erkennen. Auch während schneller Überschläge um beide Achsen sind keine Fehlmessungen des Sensors erkennbar. Er geht immer sehr sauber auf Null, wenn der Heli nicht vorwärts fliegt.

Ich denke, wenn man etwas Erfahrung mit den Kurven sammelt, sollte es möglich sein einen unbekannten Heli relativ schnell und genau einzustellen. Die Jagd nach Datensätzen hat begonnen!