Uw hele instrumentenbord in Uw Smartfoon

[Jan Ritsma]

Het Amerikaans bedrijf Variable Technology introduceert de NODE, een extern apparaatje dat smartphones via Bluetooth voorziet van een groot aantal omgevingssensoren. De kern bevat een gyroscoop, een accelerometer en een magnetometer, en deze kan worden uitgebreid met extra sensormodules. Op deze wijze kan iedere smartphone worden gevoed met uitgebreide omgevingsinformatie. De NODE is compatibel met het Arduino-platform, en de broncodes voor zowel de Arduino firmware als voor de IOS en Android app’s zijn open.

Lees verder: http://www.elektor.nl/nieuws/sensormodu ... =news&cat=

Een gyroscoop, een accelerometer en een magnetometer zijn in principe voldoende voor een GPS onafhankelijke navigatie, een magnetisch compas en een kunstmatige horizon. Met de optionele vochtigheids, temperatuur en luchtdruksensoren kunnen alle andere data die op dit moment nog door conventionele instrumenten worden gepresenteerd worden weergegeven.

[roeles]

Een gyroscoop, een accelerometer en een magnetometer zijn in principe voldoende voor een GPS onafhankelijke navigatie, een magnetisch compas en een kunstmatige horizon. Met de optionele vochtigheids, temperatuur en luchtdruksensoren kunnen alle andere data die op dit moment nog door conventionele instrumenten worden gepresenteerd worden weergegeven.

Aangezien ik zelf ook precies dit aan het bouwen ben (om te leren hoe dit werkt), maar dan met sensoren van sparkfun, wil ik dit toch ietsje nuanceren.

Ja, met een gyroscoop, accelerometer en magnetometer (dat heet een Intertia Measurement Unit of IMU) kan je een hoop. Grote vliegtuigen hebben ook zo'n ding aan boord en Idaflieg gebruikt ook een grote vorm voor het meten van de polaires van zwevers (met een gecalibreerde "heilige" DG-300/17 er naast).

Het probleem is, vooral met de kleine MEMs sensoren, dat er een aanzienlijke hoeveelheid drift in die dingen zit. Helaas is die ook niet normaal-verdeeld. Je kan dan wel filters gebruiken (ik gebruik het Kalman filter) om bijvoorbeeld de gyroscoop en magnetometer aan elkaar te relateren met een bepaalde zekerheid.
Echter, je mist nogsteeds een absolute positie-bepaling. De onnauwkeurigheid die je dus toch altijd een beetje gaat houden, gaat accumuleren. Je gaat je verplaatsing immers integreren tot een positie.


Overigens is dit niet heel veel nieuws onder de zon (het feit dat ik het zelf kan bouwen met losse onderdelen zegt ook een hoop), want bijvoorbeeld de Butterfly Vario heeft ook een sensor-doos met dergelijke sensoren erin. LX heeft volgens mij voor hun AHRS ook een sensor-doos en ik heb Mike Borgelt ook over dergelijke dingen gehoord.

In de wereld van de quadrokopters is dit overigens dusdanig normaal, dat je kant en klare AHRS-doosjes kan kopen voor je quadrokopter. Ik heb quadrokopters van minder dan 10cm in doorsnee rocksolid zien hangen in het kielzog van een groot gebouw (windtunnel).

[Jan Ritsma]

Hi Roel, bedankt voor je bijdrage. Het is inderdaad niet echt iets nieuws en dat de positiefout accumuleert is ook duidelijk.
Wat mij enthausiast maakt is dat door steeds verdere intergratie en massaproductie, de prijs dramatisch aan het dalen is.
Dat is leuk voor de elektronica enthausiast die zelf knutselt.

Kan je trouwens het driftprobleem niet flink reduceren door van enkele units de signalen te middelen?

Het zou leuk zijn als je je zelfbouwprojecten hier bespreekt. Eventueel met foto's.
Zelf ben ik bezig geweest met een systeem dat in de vleugeltippen vochtigheid, luchtdruk, temperatuur en versnellingen meet.
Alles in het kader van een inteligente variometer die ook richtinginformatie geeft voor het beste stijggebied. Mijn probleem is dat je daar heel erg snelle sensoren voor nodig hebt. (een seconde is al heel erg lang) Die heb ik helaas nog niet kunnen vinden.

[roeles]

Kan je trouwens het driftprobleem niet flink reduceren door van enkele units de signalen te middelen?

Reduceren, ja. Zoals ik schreef is de drift niet altijd normaal-verdeeld. Puur middelen is dus niet genoeg, want er is ook geen garantie dat het gemiddelde van een aantal metingen "de waarheid" is.

Het zou leuk zijn als je je zelfbouwprojecten hier bespreekt. Eventueel met foto's.
Zelf ben ik bezig geweest met een systeem dat in de vleugeltippen vochtigheid, luchtdruk, temperatuur en versnellingen meet.
Alles in het kader van een inteligente variometer die ook richtinginformatie geeft voor het beste stijggebied. Mijn probleem is dat je daar heel erg snelle sensoren voor nodig hebt. (een seconde is al heel erg lang) Die heb ik helaas nog niet kunnen vinden.

Ik heb me door een student meteorologie laten vertellen dat de temperatuursverschillen maar erg klein zijn in een thermiekbel. Daarnaast heeft de snelheid van de bel meer te maken met de CAPE (grofweg de integraal van het temp-verschil) dan het verschil zelf, althans dat is wat ik ervan begrepen heb. Wellicht zit ik er naast.

Mijn project:
Ik wil momenteel een platform voor mezelf maken, waarin ik snel en makkelijk dingen kan uitproberen en mee kan experimenteren. Sensoren volgen elkaar vrij snel op. Vandaar dat ik begin met iets te bouwen wat het meten van de hele zaak wat modulair houdt, zonder al te veel in te leveren op de kwaliteit van het meten.

Ik ben begonnen met een IMU, een barometrische druksensor, de GPS van FLARM en een differentiele druksensor. Daarmee hoop ik de stand en baan van mijn vliegtuig te kunnen reproduceren. De eerste stap is dan het reproduceren van de polaire die Idaflieg destijds van de B4 heeft gemeten.
Om tijdens de vlucht feedback te kunnen krijgen, heb ik van Mike Borgelt een B400 repeater gekocht en documentatie gekregen over het aansturen van de unit. Ik heb dus een ouderwetse klok die ik met de computer kan aansturen.

Nadat ik de polaire gemeten heb en de orientatie van het vliegtuig kan reproduceren, zit ik te denken aan temperatuursensoren en/of luchtvochtigheids-sensoren erbij, afhankelijk van wat ik wil gaan meten. Die zal ik dan ook waarschijnlijk aan mijn tippen monteren. Ik heb mijn B4 laten voorzien van bedrading in de vleugels (voor de sensoren) en ik heb de venturi op de rug laten afkoppelen zodat ik hier een pitot-buis kan monteren zonder mijn primaire vlieginstrumenten potentieel in gevaar te brengen (door lekken).

De hardware die ik gebruik is:

• Een Beaglebone als centrale computer, voor berekeningen en communicatie. De Beaglebone heeft een groot scala aan bussen: i2c,rs485,can,rs232,usb,ethernet.
• Een BMP085 differentiele druksensor. Zonder oversampling kan deze makkelijk op 100Hz samplen en lees ik uit over I2C.
• Een 9 degrees of freedom IMU voor de orientatie. Deze loopt ook op ongeveer 100Hz en kan uitgelezen worden via RS232 en USB.
• Twee TMP102 temperatuursensors, uitleesbaar over I2C.
• Een differentiele druksensor van Honeywell, ook I2C.
• Een B400 repeater, met een USB-RS485 dongle.

Op lange termijn wil ik mijn afstudeerproject, een zelf-organiserend draadloos netwerk, te gebruiken om meerdere vliegtuigen simultaan aan hetzelfde fenomeen te kunnen laten meten.

Momenteel ben ik bezig de wiskunde uit te werken om de orientatie van het vliegtuig goed te reproduceren tijdens de vlucht.
Ook ben ik de behuizing voor alle electronica aan het voorbereiden, zodat ik veilig een eerste meetvlucht kan gaan maken. Aangezien de B4 van aluminium is, heb ik mijn twijfels over de werking van de magneetsensor.
Na die testvlucht kijk ik verder. En als ik iets concreets werkende heb, zal ik een paper voor OSTIV pogen te schrijven.