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 Betreff des Beitrags: Re: Größe der Blöcke im Original
BeitragVerfasst: Sa 19. Apr 2014, 14:58 
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Also Ralf, da hast du mich missverstanden. Meine Antwort bezieht sich darauf, dass du mir keine Begründung für deine Ansicht gibst, welche die vorher von mir geschriebenen oder auch in den anderen Antwort enthaltenen Erklärungen als falsch nachweist. Dann kann ich mit einer Kritik, die wirklich und ehrlich für mein Projekt nur gewinnen. Du beschreibst die traditionelle Lösung mit Flaschenzug an der Winde um die Verstelllänge zu erhöhen und sprichst, zu recht davon, dass die Übersetzung und Untersetzung auf der Seite der Winde und des Baumes dazu führen, dass eine leichte Briese nicht im Stande ist diesen Widerstand zu überwinden und deshalb nicht im Stande ist den Baum zu bewegen. habe ich dich richtig verstanden?

Bei mir gibt es aber nur den „Flaschenzug” auf der Seite des Baumes. es gibt keinen Flaschenzug oder eine Reibung auf der Seite der Schottrommel. Die Elektronik sorgt dafür, dass immer an die aktuelle Baumstellung angepasst eine lose Schot bereit steht. der wind muss also nur die Reibung auf der Seite des Baumes überwinden, sowie die minimale Schotreibung in den Teflonröhren, welche die Schot von der Trommel bis auf Deck begleiten! Auch hier habe ich bereits den Hinweis bekommen, dass etwas Spülmittel in Verbindung mit der Feuchte der Schot auch hier elektrostatisch bedingte Reibungswiderstände reduziert!

Nun ist ja das Ausgangsthema des Thread ja meine Frage um die Plausibilität Blöcke auf der Baumseite zu verwenden, welche 25 mm Durchmesser haben, wsa bei einem Maßstab von 1:20 im original 50 cm wären. Diese Trommeln in den von mir geplanten Blöcken sind kugelgelagert. Das sollte es dem Baum ermöglichen auch bei leichtem Wind die Aramid-Faser der Schot, 0,9 mm Durchmesser zu bewegen.

Sollte aber wider erwarten das Problem eintreten, dass der Reibungswiderstand der Schot durch die Blöcke auf der Baumseite die Bewegung des Baumes unterbinden würde, dann könnte selbst dieses Problem überwunden werden. ich hoffe du siehst, dass ich deinen Beitrag sehr ernst nehme und mich damit sehr genau auseinandersetze.

Ich habe oben beschrieben, wie das System über bestimmte Schwellwerte der Bewegung des Baumes folgt und durch lose Schot es ermöglicht im Zusammenwirken von der Information des Drehwinkelsensors, die Anzahl der Betätigungen des Schrittmotors zu minimieren. Was spricht dagegen, wenn der Baum sich nur sehr begrenzt bewegen würde, weil die Reibung der Schot in dem einen Flaschenzug, welchen die Blöcke baumseitig bilden, durch einen kleinen Schubser durch die Schot, wenn es in Richtung Rumpfmitte geht zu unterstützen? Das wäre nur eine kleine Zusatzroutine in der Software, die man bei Auftreten des von dir geschilderten Problemes iterativ getestet, dazu schreibt.

Das Modell hat aber noch mehr Möglichkeiten, sollte sich der Baum in einer Stellung über dem Deck befinden. es gibt noch den Traveller, der betätigt ebenfalls dem Segel einen Schub geben kann. Der einzige Fall, wo mir jetzt nichts einfällt, wäre wenn der Baum weit offen stehen würde.

Aber wie bereits geschrieben Ralf, da nur ein Flaschenzug baumseitig vorhanden ist, windenseitig aber außer der reibung in den Teflonröhren keine Reibung oder zu überwindender Widerstand gegeben ist, sehe ich dem Problem recht gelassen entgegen.


@coldivia: Ausgereift würdest du die Parameter eingeben die dein Segelmodell in der für das System adäquaten Weise beschreiben, eigentlich nicht exotisches, nur die geometrischen Abmessungen die relevant sind. Dadurch wird die Parameter gesteuerte Software sich auf dein Modell und deine Realisierung des Systems anpassen.

Was ist der Nutzen?

1. Das System wird praktisch jeden Schotverstellweg durch Eingabe der Parameter unterstützen.
2. Die Mechanik ist äußerst simpel und robust, was den Einbau wesentlich erleichtert. Ich habe kürzlich den Baubericht eines Schärenkreutzers gelesen, in welchen für jede Winde eine eigene Endlosschot eingerichtet wurde. Hier wird nur ein Schrittmotor statt der Winde und die Schotrommel im Gehäuse benötigt. Also statt 2 oder 3 Winden für Vor- und Hauptsegel plus Genua, nur 2 oder 3 Schrittmotoren plus Trommel im Gehäuse.
3. Die Rumpflänge ist egal für die mögliche Schotlänge!

Das Ganze ist sehr billig, da man einen geeigneten Schrittmotor schon sehr billig in der Bucht kaufen kann! dazu braucht man einen Winkelsensor und einen passenden Magneten. Vor einiger Zeit hat ein Schiffsmodellbaufreund für eine J-Klasse Yacht mit einem Rumpf von etwa 2 Meter Länge, 400 Euro pro Winde ausgegeben!

Aber wie geschrieben, dass sind heute ungelegte Eier. Für mich war maßgeblich, dass ich die benötigten 8400 mm Verstellweg realisieren konnte!

@Peter: Danke für dein Interesse und deine Bereitschaft mir Hinweise zu geben! schade, dass ich nicht mehr die Bilder anfügen kann die ich oben verlinkt habe. Aber in dem von mir jetzt wieder in der Aktualisierung befindlichen *** Der Link ist nur für Mitglieder sichtbar. Bitte registriere Dich, oder logge dich ein. *** verweise ich bezgl. des Systems auf diesen Thread und berichte über weitere schöne Arbeiten an meinem Projekt!


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 Betreff des Beitrags: Re: Größe der Blöcke im Original
BeitragVerfasst: Sa 19. Apr 2014, 15:30 
Hallo Helmut,

mir ist schon klar, dass dieser Flaschenzug nicht im Rumpf sitzt, sondern vom Deck zum Großbaum, dies wäre natürlich absolut vorbildgetreu, aber dennoch gibt es dort das selbe Problem, da egal wo der Flaschenzug sitzt, dieser durch den Druck des Windes geöffnet werden muss, bei meiner Endeavour war der Flaschenzug auch am Großbaum, aber die Probleme waren leider die selben.

Das Problem mit dem Flaschenzug, hat natürlich nichts mit deiner Segelsteuerung zu tun, aber dennoch sehe ich keinen Vorteil bei deiner Konstruktion, ausser dass du auf eine Umlaufschot verzichten kannst.

Hast Du dir mal Gedanken über den Vorschlag des Autopilotes gemacht, da würde dann selbst ich einen Vorteil sehen und deine Steuerung wäre dafür sehr gut geeignet.

Zum Thema Blöcke:

25mm erscheinen mir doch recht groß, ich habe den Original Plan der Endeavour, dieser ist in M 1:20 gezeichnet, da sind die Blöcke 10-15mm groß.

Liebe Grüße
Ralf


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 Betreff des Beitrags: Re: Größe der Blöcke im Original
BeitragVerfasst: Sa 19. Apr 2014, 16:48 
Ich liebe sachliche Diskussionen, aber besonders mag ich Antworten auf meine Fragen.

Neuer Versuch:

Der Baum steht auf 70° und die Schot ist gespannt. nun wird, aus welchem Grund auch immer, der Baum auf 35° eingeschwenkt. Das System verringert den Schotweg entsprechend. Ok, keine lose, bzw. Wuhling. Aber ich habe am Sender doch 70° eingestellt! Wer sagt jetzt wann dem System, dass es auf 70° zurückgehen soll?
Es steht sogar zu befürchten, dass Dein System dazu führt, dass die Schot bei Starkwind und Welle den Baum ungewollt so dicht holt, dass das Schiff unbeherrschbar wird.

Nix für ungut Helmut, aber ein wenig Segelpraxis egal ob real oder im Modell würde Dir näherbringen warum wir zweifeln.

Bezüglich des von Dir geplanten Mörderschotweges von über 8 m möchte ich Ralf beipflichten.
Der Vorteil, den Du bekommst, wenn Du die originale Schotführung nachstellst wird sich ruck- zuck als Nachteil erweisen.

Die in den Originalen verwendeten, oft sehr komplexen Schotführungen mit vielen Blöcken waren der möglichen Handkraft der Bediener geschuldet.

Masstäblich verkleinert landen wir im Dilemma, welches uns als Segler immer wieder verfolgt.
Selbst die Biegeradien einer einfachen Dacron- Schot in ca. 1mm sorgen für erhebliche Reibung, die Blöcke mal aussen vor gehalten.

Soweit ich mich erinnern kann hast Du doch die Linien der Carina verändert um sie segelbarer zu machen........

Mast- und Schotbruch


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 Betreff des Beitrags: Re: Größe der Blöcke im Original
BeitragVerfasst: Sa 19. Apr 2014, 18:10 
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Hallo Gerhard, versuchen wir es weiter. Gehen wir jetzt mal umgekehrt vor! Ich habe einen Modellsegler, ferngesteuert und die Winde im Einsatz mit der Endlosschot. Die Winde befindet sich, wegen der Stellung des Steuerknüppels in der Position, wo der Baum nur bis auf 70° sich öffnen kann. Die von dir beschriebene Ausgangsituation. Aus was immer für Gründen schwenkt der Baum auf 35°, wie von dir beschrieben, richtig?

Was liegt jetzt vor? Die Schot liegt lose und hat die Länge überflüssig für die Position 35°, die den Unterschied zu der 70° Position ausmacht, richtig?

Wie kommt jetzt bei einem solchen Segler mit Winde und Endlosschot der Baum und damit das Segel wieder auf 70°?

Entweder es schwankt von selber zurück, oder es weht der Wind in das Segel und drückt das Segel solange weiter auf bis die verfügbare Schotlänge, welche der 70° Position entspricht, ein weiteres Öffnen des Baumes unmöglich macht, richtig?

Nicht anders ist es bei mir!

Der einzige Unterschied ist der, dass bei Dir die komplette überflüssige Schotlänge die den Untrschied zwischen der 35° und der 70° Position herumliegt und sich verheddern kann, richtig?

Bei mir merkt der Winkelsensor das der Baum sich wieder Richtung der 70° bewegt und macht rechtzeitig wieder Schotlänge verfügbar, so dass wie bei dem konventionellen Verfahren der Baum wieder auf 70° kommt. Dann weiss die Software, dass sie mehr Schot nicht mehr bereitstellen darf, da jetzt die Grenze erreicht wurde die durch die Knüppelstellung bestimmt ist.

Bei der konventionellen Lösung wird die herumliegende Schot bei 70° wieder gespannt sein. Wo ist da der Unterschied?

Zu den Radien der Biegung der Schot: Ich habe eben keine so kleinen Radien, sondern mindestens 5 bis 13 mm, je nachdem wie ich den Durchmesser der Blöcke wähle. Bei den Experimenten mit dem Schrittmotor unter Last mit der Schottrommel werde ich aber deinen Fall durchtesten!

Der Rumpf der Carina ist nicht der Rumpf der Endeavour, da ich zum Zeitpunkt, wo ich mich für den Plan vom vth-Verlag entschieden habe, keine Ahnung davon hatte. Auch wird die Carina keine Rennziege sein, sondern vom Stil her eher eine Luxus-Charter-Yacht, aber die Schotführung wie bei der Endeavour werde ich ausprobieren. Ich denke wichtig wird eine gute drehfreudige Welle im Lümmelbeschlag sein, damit der Baum leicht dreht! Das Öffnen des Baumes bei geringem Wind kann man wunderbar mit einem Ventilator austesten!

Die Gefahr der Unsteuerbarkeit sehe ich wiederum überhaupt nicht! Sobald der Wind stärker ist wird sich der Baum mit Sicherheit öffnen!


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 Betreff des Beitrags: Re: Größe der Blöcke im Original
BeitragVerfasst: So 25. Mai 2014, 20:17 
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Also schein ich Gerhard mit meinen Argumenten zufrieden gestellt zu haben! es ist aber wirklich so, dass nur in der sachlichen und pragmatischen Beschäftigung mit den Einwänden, wie ben jene von Gerhard, ich eventuelle Gedankenfehler bei mir erkennen kann und als Folge sie berücksichtige!

Ich werde Matlab und Simulink, die ich nach Antritt meines E-Technik-Studiums an der TU München besitzen werde, für die Modellierung und Untersuchung der Reibung der Schot in den Blöcken verwenden. Das Werkzeug eignet sich ja vorzüglich um zu untersuchen, unter welchen Bedingungen die Drehung des Baumes durch den Flaschenzug zwischen Deck und Baum behindert wird und in welchem Umfang. Modelle für die Trommel in den Blöcken sind ja relativ simpel und können dazu verwendet werden die Reibung erst in nur einer Trommel eines Blockes zu untersuchen, dabei den Radius der Trommel variieren, die Winkel in welchen die Schot auf die Trommel kommt und von ihr abgeht, der Durchmesser der Schot, die Last an der Schot, das komplette dynamische Verhalten von einer unbeweglichen Schot, der Beschleunigung, der Geschwindigkeit, der Verzögerung, unterschiedliche Geschwindigkeitsverläufe (entweder trapezoidale Verläufe, dabei ist die Beschleunigung und die verzögerung konstant, oder S-shape, wie es der Controller von Trinamic anbietet, wo die Beschleunigung am anfang minimal ist und dann der Charakteristik einer "S-Form" folgende bis zur eingestellten maximalen Beschleunigung zunimmt und genauso auch die Verzögerung abläuft).

Interessiert bin ich aber auch um die "Bremswirkung" von elektrostatischer Aufladung der Schot. Meine Recherchen scheinen anzuzeigen, dass diese Reibungskomponente relevant ist und wo deshalb empfohlen wird die Schot mit Wasser und Spülmittel zu befeuchten, damit so eine elektrische Aufladung minimiert wird. Das werde ich auf jeden Fall am Anfang nicht in die Modellierung einfliessen lassen, habe aber im Gehäuse der Schottrommel die Möglichkeit der Sicherstellung einer gewissen Befeuchtung der Schot berücksichtigt.

Was sich jetzt bei meiner Vorbereitung auf den Studienbeginn zeigt, ist dass ich zu Recht mich sehr auf das Lernen der Mathematik konzentriere. Ein befreundeter Ingenieur besitzt ein Ingenieurbüro, wo ich mit Matlab / Simulink mich beschäftigen kann um die Benutzung zu erlernen, wie auch Maple mit dem Schwerpunkt der symbolischen Mathematik. Das wird eine echte Herausforderung und zeigt mir, wie wichtig es wird mir ein ärztliches Testat zu besorgen, welches meine eingeschränkte geistige Leistungsfähigkeit seit meinen Herzstillständen zu quantifizieren. Gespräche mit der Studienberatung haben die Möglichkeit per Testat nur 25% der Studienleistungen pro Semester zu erbringen aufgezeigt. Ich hoffe ja noch immer bis Oktober meine Lernleistung durch das Wiedererlernens des Lernens zu verbessern und durch eine solide gründliche Aneignung der Grundlagen später effizienter lernen zu können! Es geht mir ja weniger darum einen Studienabschluss zu erlangen, als vielmehr darum mir die Fertigkeiten anzueignen die faszinierenden Themen um Elektronik und Modellierung/Simulation, angewandt auf mein Projekt des Seglers Carina, erarbeiten und anwenden zu können!

Also ganz klar, die Hinweise von Gerhard sind ganz klar die Begründung auch die Bewegung der Schote zu modellieren und zu simulieren, so dass ich feststellen kann, ob das bei der Carina zum Problem wird, die Design-Parameter darauf zu optimieren, so dass der Baum und das Segel schon durch die Bewegung des Rumpfes durch die "Dünung" des Wassers oszillieren kann. auf jeden Fall aber feststellen, ab welcher Windstärke das Segel in Abhängigkeit des Winkels in welchem es auf die Segel trifft, der baum beginnt sich zu drehen! Ich habe durch einen Hinweis aus einem anderen Forum erfahren, dass an der Uni in Lübeck autonom fahrende Segelboote entwickelt wurden und werden und die dabei in Regatten im weltweiten Wettbewerb Siege eingefahren haben. Ich werde zu gegebener zeit dort Kontakt aufnehmen. Sicher haben die Informationen zur Modellierung des Windes und seiner Wirkung auf die Segel. Diese Informationen werden das interessante, durch Gerhard aufgebrachte Thema, bereichern!


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 Betreff des Beitrags: Re: Größe der Blöcke im Original
BeitragVerfasst: Di 3. Jun 2014, 11:26 
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Neu von mir aufgefundene Videos auf YouTube zeigen wie ich Simulink, den Simulator mit Matlab verbinden kann und in den Veröffentlichungen einer deutschen Uni habe ich auch schon die Formeln gefunden, welche Teilweise die korrekte Modellierung des Flaschenzuges ermöglichen werden.

Ich habe vor die Dünung auf dem Wasser, welche den Rumpf schwanken lassen wird, als die Summe von 2 orthogonalen Sinusschwingungen zu realisieren. In Richtung der Rumpflängsachse verlaufende Sinusschwingung wird über ihre Frequenz und ihre Amplitude für die Drehung des Rumpfes um die Querachse verantwortlich sein, eine 2. Sinusschwingung, senkrecht dazu, wird für die Drehung des Rumpfes und die Längsachse verantwortlich sein. Ich werde passende Parameter finden und über die zeitliche Veränderung jeweils das daraus resultierende oszillieren des Baumes in Matlab berechnet, Eingaben in das Simulink Modell des Flaschenzuges der Schot machen, welche als Ausgabefunktion die Pulse „A”, „B” und beim Durchgang durch die Rumpfmitte auch das Signal „Z” des Drehwinkelsensors bewirken. Das ist das Erste was ich in Matlab realisieren werde und dann in Matlab die entsprechende Ausgabefunktion zu realisieren.

Daran verknüpft, in einem 2. Teil, muss ich den Zug an der Schot durch Baum und Wind beschreiben und als Größe in das System einbringen. Diese Funktionalität beinhaltet, soweit ich es jetzt übersehe, 2 unabhängige Komponenten die addiert die „Zugkraft” als „Last” an der Schot auf das Modell des Blockes und seiner Trommel wirken. Der erste Anteil ergibt sich aus der Bewegung des Rumpfes auf den Baum, also die gleiche von Matlab stammende Information über die Rumpfbewegung durch die 2 orthogonalen Sinusschwingungen, welche die Dünung simulieren, jetzt aber unter dem Gesichtspunkt des „Lastanteils”, also der Zugkraft an der Schot. Für die Bewegung des Baumes in Richtung Rumpfmittelachse ist der Anteil „Null”. Beim Einholen der Schot um die geringere Schotlänge zu erreichen, wird aber der „Widerstand” der Schot in den Blöcken für eine „Zugkraft” auf an Baum Richtung Rumpfmitte wirksam. das könnte im extremfall sogar dafür sorgen, dass der Baum immer bis zur Rumpfmitte bewewgt werden würde, was ja nicht gewollt sein kann. Toll, die detaillierte Beschäftigung mit der Modellierung macht mich auf eventuelle Probleme aufmerksam. Sollte sich das bestätigen, bin ich sicher kann man das Modell in diesem Aspekt dann verfeinern. Ich habe ja Schwellwerte bei der Position des Baumes, die erst dann die Aktion der Schotlängen-Veränderung einleiten. Somit gibt es einen Bereich bei welchen die Schotlängenverkürzung und ein durch den Widerstand im Flaschenzug der Schotführung auf diese Schotlängenverkürzung wirkende Zugkraft am Baum nicht wirksam ist. Ich bin mir sicher, dass es hier eine intelligente Softwarelösung geben kann, welche diesen Effekt verhindert. Die Simulation wird für diese Untersuchung top sein!

Das System bei Bewegung von der Rumpfmittelachse weg, also bei der Vergrößerung des Winkels zwischen Baum und Rumpfmittelachse kann wieder auf 2 Größen zurück zu führen sein. Einerseits das Oszillieren des Baumes durch die Dünung und der dadurch bewirkten Änderung der Neigungen des Rumpfes. Das dürfte mit der umgekehrten Bewegung des Baumes identisch sein. Die zweite Komponente entsteht durch den Druck des Windes auf das Segel. Dieser Druck würde in diesem Fall das Segel öffnen. Interessant und zur Untersuchung des hier geäußerten Vorbehaltes sehr hilfreich, wird sein ab welcher Zugkraft durch den Winddruck auf das Segel, das System aus Segel und Baumoszillation durch die Dünung, den Widerstand durch den Flaschenzug zwischen Deck und Baum überwinden kann. Ich bin mir sicher, dass habe ich die Simulation erst mal soweit entwickelt, ich auch die erforderlichen Formeln finden werde, welche mich beschreiben lassen, ab welchen wind der Baum sich öffnen wird! Dann kann ich entscheiden, ob der hier geäußerte Vorbehalt kritisch ist und darüber nachdenken wie ich das verhindere. Ganz schnell aus der Hüfte geschossen. Ich führe ja über die als Welle realisierte Drehachse des Baumes im Lümmelbeschlag um die Z-Achse unmittelbar an die Deckoberfläche, damit dort, unter Deck und durch eine dünnen Kunstoffhülle von der Nässe an Deck getrennt der magnetische Drehwinkelsensor unter Deck die Position des Baumes erfassen kann. Sollte der Vorbehalt berechtigt sein, so steht der Regelung im Rumpf alle Information zur Verfügung um diese Welle des Lümmelbeschlages durch einen sehr kleinen Schrittmotor so zu drehen, das diesem Reibungswiderstand entgegengewirkt werden kann. es geht ja um minimalste Drehmomente. Wie gesagt, dass wäre bei meinem System nur dann relevant, wenn der Vorbehalt bei einer Schotführung wie der des Originals der Endeavour zur Geltung käme. Wie gesagt, ich glaube es nicht, aber ich habe auch keine praktischen Erfahrungen und betrachte diese Fragestellung als ein interessantes Detail, welches ich als mögliche Störgröße in meiner Regelstrecke betrachte.

Wie aber auch schon woanders geschrieben, wird auch die Optimierung unter dem Gesichtspunkt des Leistungsverbrauches für dieses Projekt von Bedeutung und hat zum Ziel den Schrittmotor möglichst leistungssparend einzusetzen.


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 Betreff des Beitrags: Re: Größe der Blöcke im Original
BeitragVerfasst: Di 3. Jun 2014, 12:07 
"Tolstoi, schwere Kost" hieß es mal im Werbespot, aber dies ist kein Werbespot, sondern
technische Wissenschaft am Modell. Bisher konnte ich technisch folgen, vom Segeln selber
habe ich immer noch keine Ahnung, außer das ich mittlerweile sogar gegen den Wind vorwärts
komme.
Frage: welche Zeitintervalle vergehen zwischen Ursache und Erkennung Deiner Sensorik und
der Wirkung, die dann eingeleitet wird?

Ich kann weder singen (grölen geht) noch ein Musikinstrument (Hammer auf Amboß geht
auch, der Takt kommt automatisch vom Stahl zustande) bedienen, das musste auch meine
Musiklehrerin äußerst leidvoll erfahren, wurde ich doch vom Chor zu den Flöten und von dort
über alle anderen Grundschulinstrumente bis hinunter zur Triangel degradiert - und jedesmal
wenn sie mir das Zeichen gab tingelte ich doch wieder zu spät. wie wird das bei Deiner
Technik ablaufen? (Aktion-Reaktionszeit?)


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 Betreff des Beitrags: Re: Größe der Blöcke im Original
BeitragVerfasst: Di 3. Jun 2014, 15:15 
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Hallo Boris, die Reaktionszeit ist eher im Millisekunden bis Mikrosekunden-Bereich.

Betrachtet man den magnetischen Winkelsensor, so erzeugt er Flanken bei den „A” und „B”-Impulsen immer dann, wenn es die Dreh-Bewegung des Magneten im Sensor von einer seiner 4096 Positionen in einem Winkelbereich von 90° auf die nächste Position kommt. Immer, sobald jeweils beide Flanken der beiden Signale eingetroffen sind, weiß die im Controller integrierte Peripherie zur dekodierung dieser Signale, dass eine Positionsvariable um „1” erhöht, oder reduziert werden muss, je nach dem in welche Richtung der Magnet dreht, also je nachdem ob der Baum im Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigersinn dreht. Das löst ein Interrupt im Controller aus, welches der Steuersoftware sagt, der Wert des Positionsparameters hat sich geändert. Die Software läuft mit intern 72 MHz. verändert sich die Position des Baumes um einen Betrag der gleich oder größer als ein Schwellwert ist, er also eine bestimmte Anzahl der 4096 möglichen Positionen in eine bestimmte Richtung gewechselt ist, dann wird an die Steuerkarte des Schrittmotors die Info geschickt, eine bestimmte minimale anzahl von schritten sich zu drehen.

Daher ist meine Antwort oben etwas schwammig. Die Reaktionszeit vom Drehen des Baumes von einer der möglichen 4096 Positionen in einem 90° Bereich, etwa 0,022°, bis zum Aktualisieren der Winkelposition in der Peripherie des Controllers nimmt nur millionstel Sekunden in Anspruch.

Sollte dieser 0,022° Drehwinkel genau das Auslösen der Reaktion auf das Erreichen/Überschreiten eines Schwellwertes bedingen, dann schließen sich folgende Aktionen an:

1. Software auf Controller, läuft mit 72 MHz, aktualisiert seinerseits den Wert der Positionsvariablen, erkennt Schwellwert überschritten, holt aus im Flash gespeicherter Tabelle eine Positionsvariable für den Schrittmotor ab und sendet diese an die Steuerkarte des Schrittmotors. Hierbei wird der dominante Teil der Zeit für die Übertragung der neuen Positionsinformation zur Steuerkarte des Schrittmotors verbraucht, die anderen Zeiten sind vernachlässigbar.
2. Da der Controller auf der Schrittmotorkarte eigentlich nur darauf wartet die Anweisung zu bekommen reden wir hier von Bruchteilen einer Millisekunde. Der Controller hier löst nur den Befehl aus Motor auf neue Schrittposition bewegen. Die Dauer hierfür ist ebenfalls vernachlässigbar.
3. Die Steuer-ICs auf der Schrittmotor-Steuerkarte erhalten die erforderlichen Daten in ihre Register geschrieben, ebenfalls vernachlässigbar.
4. Wie viele Mikroschritte jetzt der Schrittmotor bis zur neuen Position macht hängt von der aktuellen Schrittposition ab, ist aber schwankend je nach dem Wert z. B. des Sinus des aktuellen Winkels des Baumes. Befindet sich der Baum nahe der Mittelachse des Rumpfes, so sind die Schotlängenänderungen mit dem Faktor des Sinuswertes nahe dem Wert „0” als Faktor behaftet, bin ich nahe der orthogonalen Position, dann wird de Faktor des Sinus nahe dem Wert 1 stehen. Anschaulich gesprochen: Ich muss nur eine geringe Schotlängenänderng realisieren wenn der Baum sich in der Nähe der Rumpfmittelachse dreht und einen sehr viel größeren wenn er nahe der dazu senkrechten Position ist.

Die Optimierung, welche ich beim Analysieren der Simulation mache, wird auch den Gesichtspunkt der Minimierung des Energieverbrauches zum Ziel haben und so die Schotverstellänge dazu optmieren möglichst selten den Schrittmotor zu verstellen.

Ein für die Verzögerung zwischen dem Auslösen einer Positionsmeldung durch da Drehen des Baumes und als Folge davon ein Flankenpaar an die Peripheriefunktion des Controller zu setzen, bis der Schrittmotor die aus der Tabelle entnommene nächste Schrittposition angefahren hat und somit die Schotlänge angepasst ist, wird „Latenz” genannt und dürfte nur wenige Millisekunden lang sein. Das Video zeigt, wie schnell der Schrittmotor sich drehen kann. Dreht sich der Baum jedoch nur innerhalb des Bereiches bei welchen die Optimierung in der Simulation keine Positionsänderung des Schrittmotors erforderlich macht, also keine Änderung der Länge der Schot erforderlich ist, so kann die Schaltung in millionstel Sekunden Bereich die Auswertung der Positionsinformation und damit 10.000-de Male pro Sekunde entscheiden keine neue Positionsangabe an die Schrittmotorsteuerkarte zu senden.

Da die Häufigkeit den Schrittmotor Schritte zu machen entscheidend auf den Energieverbrauch Einfluss hat, wird die Optimierung ganz sicher ergeben, das je nach Winkelposition des Baumes empfindlicher die Schrittmotorposition aktualisiert werden muss, oder eben viel seltener. Extrem für selten wäre z. B. ein Schwanken des Baumes z. B. um +/- 5° um die Mittelstellung. Da würde man eventuell den Schrittmotor überhaupt nicht betätigen, da hier die Längenänderung der Schot gar nicht erforderlich wäre, da eine eventuelle Längenänderung nur minimal wäre, aber die Gefahr der Knotenbildung nicht vorhanden wäre!

Es sind gerade solche Faktoren, welche bei einer Simulation, basierend auf entsprechende Gleichungen und durch Verwendung von Optimierungsfunktionen, welche Mínima und Máxima der Funktionen identifizieren, welche auf die Qualität des Ergebnisses einen erheblichen Einfluss haben, die ich aber ohne ein solches Verfahren nur durch empirische Versuche und Auswertungen nach Gefühl und zig Iterationen optimieren kann.

Gerade hier ergibt sich folgerichtig für mich die Bedeutung, die Eigenschaften von mathematischen Funktionen, die Vielzahl der möglichen mathematischen Funktionen zu kennen. Der Übungsleiter zu einer Vorlesung an der TU München schreibt absolut zu recht, dass durch die Mächtigkeit von Werkzeugen wie eben Matlab / Simulink, Mathematica oder Maple die Rechentechniken zur Lösung komplexer mathematischer Funktionen an Bedeutung verliert, das aber das Verständnis dieser mathematischen Funktionen wächst, damit man eine Aufgabenstellung adäquat mathematisch formuliert und die Ergebnisse interpretieren und auf Plausibilität prüfen kann. Daher wird für mich nachvollziehbar und als Folge auch unheimlich interessant mich mit den Beweisen in er Analysis zu beschäftigen. es wird anschaulich und ich denke sofort darüber nach, wie es auf meine Schotsteuerung anwendbar wäre.

Der Nachteil dieser Faszination ist, das sich über das Reflektieren der Bedeutung und der Aussagen Anwendbarkeit, ich sehr viel Zeit verbrauche. Das positive aber ist, ich muss mich ja nicht an der Uni Immatrikulieren, da ich alle Vorlesungsskripte, Übungen und alten Klausuren mir geholt und heruntergeladen habe. Erst wenn ich alle fächer des 1. Semesters beherrsche, immatrikuliere ich mich. Wegen meiner Zielsetzung der Schotsteuerungssimulation, habe ich mir auch viele Unterlagen zu den Vorlesungen des 2. bis 4. Semesters herunter geladen. Wäre ich blos jünger und weniger gefährdet den Löffel abzugeben, damit ich die Zeit hätte das alles zu lernen und anzuwenden! So werde ich lernen und anwenden bis meine zeit gekommen ist oder es mein Geist nicht mehr kann!

Parallel verfolge ich ja auch noch das Erlernen der analogen Elektronik und das realisieren der Versuche in meinem Elektroniklabor, außerdem das Erlernen von Werkzeugen wir Matlab/Simulink und Blender für die 3D-Visualisierung! ich möchte ja ein 3D Video erzeugen, welches mein Schotsteuerungssystem in Aktion zeigt. Auch das macht viel Spaß!


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 Betreff des Beitrags: Re: Größe der Blöcke im Original
BeitragVerfasst: Di 3. Jun 2014, 15:45 
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Vorname: Peter
Zitat:
....Ich habe vor die, Dünung auf dem Wasser welche den Rumpf schwanken lassen wird, als die Summe von 2 orthogonalen Sinusschwingungen zu realisieren....


Hallo Hellmut,

so sehr ich dieses Projekt gerne verfolgen möchte - bei solchen Sätzen "steige ich aus".

Gib's endlich zu - Du arbeitest an einer autonomen Kampfsegelbootdrohne für die Deutsche Marine... töl

Wenn es Pixel oder bewegte Bilder gibt, dann bin ich bestimmt wieder dabei. Bis dahin - viel Glück bei Deinem Vorhaben!

VG
Peter.


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 Betreff des Beitrags: Nachvollziehbar
BeitragVerfasst: Di 3. Jun 2014, 16:59 
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Völlig nachvollziehbar Peter. Ich habe ja vor in Prozess Animationen zu erzeugen, welche dann wieder Bilder als Ergebnis haben. Aber der Weg dahin ist steinig!


Zuletzt geändert von Lucas der Lokführer am Di 3. Jun 2014, 19:21, insgesamt 1-mal geändert.
Thread zusammengeführt, Peters Hinweis gelöscht und informiert.


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 Betreff des Beitrags: Re: Größe der Blöcke im Original
BeitragVerfasst: Mi 4. Jun 2014, 10:11 
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Boris, das hast du absolut richtig abgeschätzt. Für die Elektronik passiert alles scheinbar unendlich langsam. Aber das hat auch diverse Folgen. Einerseits erreiche ich durch den Einsatz von Schrittmotoren, dass alles praktisch geräuschlos passiert und nicht wie beim Einsatz von Servos doch relativ laut. Hören kann man das in meinem Video, bei welchen ich experimentell ermittle wie schnell mein Schrittmotor maximal laufen kann, bei nur 25 VDC, also der Spannung bei praktisch leerem Akku! Andererseits bedeutet die potentiell hohe Geschwindigkeit aber auch eine möglicherweise excessive mechanische Belastung. Stell dir nur vor ich würde das Verstellen der Schotlänge mit der maximalen Geschwindigkeit ausführen und dabei den Schrittmotor mit der maximal möglichen Beschleunigung betreiben bei einem trapezoidalen Geschwindigkeitsprofil:

Dateianhang:
Trapez.jpg


Die Steilheit der Flanken gibt die Beschleunigung wieder, die Höhe der waagerechten Linie im Trapez die maximale Geschwindigkeit des Schrittmotors. Die Steuerkarte für den Schrittmotor ermittelt eigenständig in ihrer Firmware die Punkte wo die Beschleunigung aufhört und wo das Bremsen beginnt, damit der Schrittmotor die angegebene Zielposition erreicht. das gibt einen massiven Ruck, der kann alles ausreisen! Daher werde ich experimental die grenzen ermitteln, wobei das Ziel sein muss eine so geringe wie mögliche Beschleunigung zu wählen, damit die Zielposition aber trotzdem in der maximal zu wählenden zeit erreicht wird, das Trapez also so flach wie möglich machen.

Dateianhang:
S-Form Profil.jpg


Diese Graphik zeigt das von der Steuerkarte unterstützte Geschwindigkeitsprofil der „S-Form”. Es wird, so denke ich, für jeden offensichtlich das bei einem solchen Geschwindigkeitsprofil die Belastung der Blöcke sehr viel geringer ist, wodurch letztlich das erreichen der Zielposition schneller möglich wird.



Dieses Video von Trinamic, ich habe übrigens die schriftliche Erlaubnis vom Marketingchef von Trinamic seine Materialien für meine Beiträge zu verwenden, zeigt den Unterschied zwischen der trapezoidalen und der S-förmigen Geschwindigkeitsprofile anhand eines bewegten Wasserglases!


Du hast keine ausreichende Berechtigung, um die Dateianhänge dieses Beitrags anzusehen.


Zuletzt geändert von unvollendet am Mi 4. Jun 2014, 10:29, insgesamt 1-mal geändert.
Video-Link repariert


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 Betreff des Beitrags: Re: Größe der Blöcke im Original
BeitragVerfasst: Mi 4. Jun 2014, 16:08 
Hallo Helmut,

ich verfolge Deine Ausführungen ja nun schon länger. Manches ist mir noch nicht ganz klar, aber das ist wohl eher meiner Unwissenheit als Deinen Erklärungen geschuldet.
Das Video mit den beiden unterschiedlichen Bewegungsmustern hat aber selbst bei mir sofort ein AHA ausgelöst.
Wäre es möglich mit vertretbarem Aufwand einen Baustein zu erstellen der das kann und zwischen Empfänger und Segelwinde sitzt?
Ich liebe zackige Segelwinden, aber wie Du schon selbst sagtest treten gerade beim Anlaufen sehr hohe Kräfte auf.
Ich könnte mir gut vorstellen, unter Voraussetzung einer derartigen s- förmigen Bewegung, schneller aber auch materialschonender stellen zu können.


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 Betreff des Beitrags: Re: Größe der Blöcke im Original
BeitragVerfasst: Mi 4. Jun 2014, 16:33 
schneller nicht, aber Materialschonender, dadurch könnte u.U.
aber eine höhere Vmax im "Mittelfeld" erzielt werden, ist nur
die Frage, ob sich das "lohnt", was wiederum durch den wissenschaftlich
experimenteilen Part entbehrlich ist.


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 Betreff des Beitrags: Re: Größe der Blöcke im Original
BeitragVerfasst: Mi 4. Jun 2014, 17:34 
Hoi Boris,

weil materialschonender, dann eben auch noch schneller als bisher.

Es geht mir hier nicht um IOM oder 10R, habe was grösseres in der Pipeline, da ist der Baum über 1 m lang!


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 Betreff des Beitrags: Re: Größe der Blöcke im Original
BeitragVerfasst: Mi 4. Jun 2014, 20:13 
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Na, eine Menge Fragen und Kommentare, auf welche ich nach bestem Wissen eingehen möchte. Es sieht so aus, als ob videos und Graphiken euch bei der Stange halten und womit ihr mir einen großen gefallen tut, da mich damit zu beschäftigen mein eigenes Verständnis steigert.

Die S-Kurve wird ohne das ich Programmieraufwand habe auf der Schrittmotor-Steuerkarte im Zusammenspiel des ARM Cortex M0 Controller von Samsung und der Funktionalität der Trinamic-Bauteile erzeugt. Das wäre ja gerade im Zusammenhang damit, wann das Bremsmaneuver anzufangen hat damit der Schrittmotor in der Zielposition zum Halten kommt, nicht ganz trivial. Da es aber bei den Einstellungen in der kostenlosen IDE von Trinamic nur das "enablen" des entsprechenden Parameters bedeutet, wird diese Funktion auch bei den kleinsten Verstellvorgängen aktiv sein! Antwort eben für Odin, da ist überhaupt kein eigener Programmieraufwand damit verbunden. das ist eben dass, was die Trinamic basierende Lösung z. B. den Lösungen von TI überlegen macht. Dort würde das Programmieraufwand bedeuten.

Was eure Diskussion um „materialschonender” und/oder schneller angeht: Begrenzend bei der Geschwindigkeit ist, da der Schrittmotor viel schneller als erforderlich drehen kann, der Wunsch möglichst materialschonend zu sein. Durch die Wahl der S-Form der Beschleunigung und der Abbremsung, spielen 2 weitere Parameter eine wichtige Rolle. Das eine ist die Beschleunigung/Abbremsung. Hier kann ich einstellen wie „Steil”, also wie „stark” diese maximal sein sollen, der 2. Parameter ist die Einstellung der Höchstgeschwindigkeit. Ist nur ein kleiner Verstellbereich zu fahren, wird der Moment die Bremsung zu beginnen schon vor dem Erreichen der Höchstgeschwindigkeit erreicht und die Abbremsung eingeleitet. Das geschwindigkeitsprofil ist dann weniger wie ein Trapez mit „runden” Flanken, sondern mehr ein Buckel mit spitzer Mitte, da beim Einleiten der Abbremsung eine tangente an der Flange noch nicht waagerecht wäre.

Fährt man also materialschonend mit der S-Form, dann erreicht man die gleiche Materialbelastung wie bei einem trapezoidalen Geschwindigkeitsprofil erst bei einer stärkeren Beschleunigung. Ich kann also bei gleicher Distanz eine höhere Endgeschwindigkeit erreichen, was dann eben schneller die Distanz überbrückt.

Da ihr aber auf das Video so positiv reagiert habt möchte ich euch noch eine weitere Sonderfunktion der Trinamic basierenden Lösungen präsentieren und Euch sagen, dass Trinamic noch mehr besonderes im Köcher hat.

Jeder kennt sich das Risiko, was passiert, wenn die Mechanik blockiert und der Lauf nicht vollständig abgelaufen werden kann? Klar, die ganze Kraft des Aktuators kann eine menge Zerstörung bewirken!



Dieses Video sollte auch ein AHA-Erlebnis auslösen. Auch das ist eine Native funktion der Trinamic Bauteile auf der Schrittmotorsteuerkarte!


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