Projekt Mikrocontroller KAP, XBee, GPS uvm.

Hallo,

an dieser Stelle möchte ich meine KAP Steuerung vorstellen. Hierzu muss ich sagen, dass der erste "praxisuntaugliche" Prototyp
heute von mir aus Holz zwecks Gewichtsverteilung etc. zusammengeklebt wurde.
Das ganze dient wirklich nur der Gewichtsverteilung...

Die Rahmenparamter:

- XBee Funkübertragung über 2,4 GHz (10 mW, gem. rechtl. Vorgaben, ist vom Prinzip her WLAN; RC Fernsteuerung aus dem Modellbaubereich wollte ich nicht)
- Auswertung der Steuerbefehle und Steuerung/Kommunikation über ATMEL Atmega8 Mikrocontroller
- 2x 7,4 Volt Servos mit Metallgetriebe (1x Hack, also als Getriebemotor)
- Steuerung der Kamera Canon G11 über CHDK
- 5,8 GHz Videosender (25 mW gem. rechtl. Vorgaben)
- Lipo 2S 7,4 Volt, 2200 mAh (Abschaltung, "Lipo-Saver", durch o. g. Atmega8)
- Gimmicks wie GPS und Temperatur
- Stromaufnahme ca. 400 mA

Das Hirn der Bodenstation wird ebenfalls ein Mikrocontroller stellen; ein ATMEL Atmega16.
Das ganze wird in ein Peli Case 1400 verbaut. Abbildung der Alu-Platte siehe unten.

Dort wird es einen 7" TFT Monitor geben,
einen 5,8 GHz Video Empfänger,
Videoout für Rekorder o. ä.,
4x20 Zeilen LCD für Darstellung von Parametern und Kommandos,
2x Joysticks, wie man sie von XBox-Controllern kennt um Kamera und Menü zu steuern.
2x 6 Volt ca. 10 Ah Bleigel-Akkus in Reihe aufgrund des geringen Platzes in dem Peli Case 1400 (Nachteil von 5 Kg Gesamtgewicht, da schaue ich noch und schwenke möglicherweise doch noch auf einen LiPo um, aber leider teuer und nicht ungefährlich!)
Stromaufnahme "Boden" ca. 1-1,5 Ampere.
GPS für Bodenhöhe

Funktionen des ganzen:

- Anzeige aller Paramter, Temperatur, Status, Höhe KAP, Höhe Boden, Höhe über Boden
- über CHDK soll es geben: Foto/Video Umschaltung, Zoom, ggf. automatische Belichtungsreihen etc.
- GPS und Videosender abschaltbar, etc.
- und und und; bin AVR-Anfänger und programmiere in BASCOM. Dort stecken auch die größten Schwierigkeiten drin!

Das Rig soll aus Alu gefräst werden, dazu habe ich Kontakt mit einem Bekannten aufgenommen. Vielleicht wirds was, ansonsten muss ich mal schauen. Ich habe aber keine Eile, da mir auch noch der Drachen fehlt...

Da soll es ein Rokkaku oder ein KAP-Foil werden. Das ganze hängt vom finanziellen Aufwand ab. Da das Rig aber vermutl ca. 1000 Gramm wiegen wird, vielleicht noch ein Tick mehr, muss es wohl was kräftiges werden!

Hier mal ein paar Fotos, die sagen nämlich mehr als Worte:

Erste Zeichnungen:

Lieber diese hier:

Platinen:

Rig zum Testen des Gewichts:

Ausbau Peli Case 1400:

Ich habe aktuell nicht soviel Zeit, da ich auf dem besten Weg bin, Vater zu werden, aber ab und an entwickel und fummel ich...

Für Tipps und Anregungen bin ich dankbar!

Gruß

Christoph
- Editiert von spelli2001 am 12.05.2012, 14:51 -

Hallo,

Die Module können max. 63 mW. Ich bin mir nicht sicher, wie die 100 mW im WLAN Bereich einzuordnen sind...

Es ist aber vermutl. die Leistung EIRP, also mit Antennengewinn. Was bei den XBee Modulen 63 mW bedeutet (vermutl. ohne Antennengewinn) weiß ich jetzt nicht ganz genau. Ich glaube die EIRP Leistung würde mit einigen dbi über 100 mW liegen...

Dazu habe ich noch keine Reichweitentests gemacht.

Aber einmal durchs Haus und in den Keller funktioniert problemlos...

Hiernochmal techn. Daten:

* Power Output: 63 mW
* Indoor/Urban Range: up to 100m
* Outdoor/RF Line-of-sight Range: up to 1.6km
* RF Data Rate: 250 Kbps
* Interface Data Rate: up to 115.2 Kbps
* Operating Frequency: 2.4 GHz
* Receiver Sensitivity: -100 dBm

Video wäre auch möglich, allerdings ist das so ne Sache mit den Modulen und der Firmware. Aktuell verwende ich die Schnittstelle nur für den UART, in meinem Fall RS232 Kommunikation der Mikrocontroller untereinander (und dabei nur 9600 Baud)!

XBee ist sehr mächtig, allerdings bin ich froh, dass es bis jetzt überhaupt so läuft

Der Vorteil der hohen Frequenzen ist natürlich die Bandbreite. Die nutze ich ja gar nicht aus... Da ich bzw. wir ja grds. mit wenigen Hindernissen zu tun haben funktioniert das ganze natürlich super - ansonsten sind natürlich 433 oder 868 MHz auch geeignet.

In erster Linie ging es mir um Störungssicherheit und Ausschluss Fehlern. Es ist zumindest so verschaltet, dass ich auch die Sendefrequenz, also den Kanal, des Videosenders umschalten kann.

Wer mit XBee nichts anfangen kann, der kann sich dass auch wie ein RS232-Kabel vorstellen, welches per Funk überträgt! Es gibt selbstverständlich auch serielle Kameras, allerdings ist die Ansteuerung und Verarbeitung des Signals (meine ich) viel schwieriger...

Die Sache mit dem MP4 Stream ist natürlich nicht schlecht, aber der muss natürlich auch erstmal codiert werden... Wenn man sich etwas auf der digi.com Seite umschauen will, findet man ganz "witzige" Technik, XBee-Module mit bis zu 10 Km Reichweite (Antennten etc. natürlich optimiert und so)!

Gruß Christoph

Hallo,

interssantes Teil! - Eine Nachfrage beim Hersteller bzgl.:

1 analogue input

sollte Klarheit geben - ich vermute aber mal, dass dort ein Spannungswert ausgewertet/gemessen wird!

Kein problem.

Stichwort für einen Stream wäre ein "Encoder".

Sowas z. B.: http://www.axis.com/de/products/cam_m7001/index.htm

Allerdings braucht der PoE (Power Over Ethernet ich glaube 48 Volt) und der macht dann aus einem Videosignal ein "digitales Netzwerksignal"...

Das Problem ist im Prinzip der Wandler - DivX und Co sind Codierungsverfahren - das machen teilweise ICs, der Encoder von Axis oder auch ein SAT-Receiver, wie ihn viele zu Hause haben - der gibt ja u. U. ein analoges Signal aus...

Ich glaube einfacher wäre es zu sagen, dass die Gesamtkommunikation über Netzwerk, praktischerweise per WLAN abläuft. Mit Richtantennen ist das möglich. Moderne Spiegelreflexkameras z. B. lassen sich per LAN/WLAN (also TCP/IP) ansprechen. Ein eigens hierfür programmierter Webserver (http://www.ulrichradig.de/, KLICK: AVR, KLICK: ETH_M32_EX) würde dann die Schalt- und Steuerungsaufgaben übernehmen...

WLAN-Geräte könnte ein kleiner sparsamer WLAN-Router sein (Accesspoit reicht aus) und weitergesponnen: hat das Ding auch noch eine SIM-Karte und alle könnten aus dem Internet/Mobilfunk heraus die Bilder Live betrachten...

Vorteil von WLAN:
Technik ist ausgereift, Stichwort: Konsumerware
Nachteil: Webserver selbst programmieren (in "C")
Nachteil: Konsumerware ist nicht für leichte Akkus ausgelegt -> 5 Ah LiPo könnte da aber schon so 3 Stunden was bringen!

Quasi KAP mit Netzwerk...

Aber es gibt auch Wandler, die aus einem FBAS bzw. "PAL-Signal" ein RS232 Signal machen... und andersrum...

Ist halt die Frage, in welcher Form der Stream vorliegen soll? - Firewire, iLink, TCP/IP - LAN?

Bei den ganzen USB Grabber Karten liegt dann ja auch meistens der Stream an!?

Schönen Abend,

Christoph

Hallo,

ja Gyros waren angedacht... Aber langsam habe ich mir gedacht. Ich musste mich soviel in die Materie einlesen, nur um diese Funkübertragung zu realisieren...

Aktuell habe ich Probleme mit dem GPS einlesen, welches nicht kontinuierlich läuft...

Zitat

meine Elektronikkenntnisse sind da leider viiiiiieeeeeel zu gering

Da hilft nur lesen und üben - irgendwann blinkt die erste LED!

Hallo,

ein kleines, aber notwendiges Update:

Ich musste meine Schaltungen komplett überarbeiten, da sie zu groß waren etc.

Ich habe mich nun für ein KAPRig entschieden, welches in einem Vierkantprofil mit den Aussenmaßen 25x35mm steckt.

Die Schaltung besteht aus:

- ATmega8 8-Bit-Mikrokontroller
- Motortreiber für einen 7,4 Volt Metallgetriebeservo (umgebaut auf 360°)
- Servoansteuerung eines 7,4 Volt Metallgetriebeservos (nicht umgebaut fürs Neigen)
- Temperatursensor
- XBee 2,4 GHz Modul zur Kommunikation über UART/"RS232"
- Videosender 5,8 GHz Sender (7 Kanäle schaltbar)
- Navilock GPS Modul
- 2200 mAh, 7,4V LiPo

Funktionsumfang:
- Steuerung sämtlicher Funktionen (Auslösung Kamera bzw. Steuerung Kamera über CHDK)
- Fototouer möglich, alles 2 Sek. Foto, dann drehen etc oder so ähnlich...
- Übermittlung von Höhe und Temperatur sowie Spannung des LiPos
- 360° PAN
- 90° TILT
- GPS abschaltbar
- Video abschaltbar und Kanalwechsel per remote möglich
- Antennen sind 2,4 Ghz/5,8 GHz Kombiantennen und können problemlos gegen Richtantennen gewechselt werden

dient natürlich ohne "h" :O

Im Prinzip wird ein Datenstring an die Bodenstation gesendet (siehe Foto weiter oben mit LCD Modul).
Die Schaltung dazu habe ich auch überholt... Da war ich lange am tüfteln. Generell ist dies ein Projekt, bei dem ich viel lerne und zunächst noch nicht soviel mit KAP zu tun hat...

So sieht der Datenstring aus (allerdings mit dem PC empfangen):

Es wird grds. immer eine Quittierung gesendet, in diesem Fall, dass eine Verbindung besteht bzw. der Status i.O. ist. dann kommt die Spannung von 8.4 Volt und die Temperatur von 27.3 °C.
Die GPS Höhe betrug 104,3 Meter. Hiervon wird dann die spätere Bodenhöhe abgezogen, auch per GPS, und ich weiß, wie hoch in etwa der Drachen steht...
Der Wert von "-3000" dient mir aktuell zum Testen des Neige-Servos, wo mir die PWM-Ansteuerung noch Probleme bereitet....

Ich muss noch einiges machen...

Das Alu-Rig selbst verfügt über eine grüne und 3 weitere sehr helle LEDs für Statusanzeigen etc. man kann ja nie wissen... Eine PowerLED im unteren Bereich hatte ich erst geplant, aber dann doch verworfen...

Das Rig ist nun soweit, dass alle NÖTIGEN Ausfräsungen vorhanden sind. Wenn die Technik einwandfrei läuft, kommen die Fräsungen und Löcher hinzu, die das Gewicht einsparen sollen.

Die Kabel die dort so rumhängen sind zum einen die Stromversorgung über eine Netzteil und das Programmierkabel. Die ganze Schaltung schaltet bei Unterschreiten einer bestimmten Spannung ab. So wird der LiPo nicht beschädigt. Zum Einschalten wird kurz ein Taster gedrückt.

Alles noch etwas provisorisch und schleppend, aber es geht voran!

Ein, zwei Probleme müssen noch bereinigt werden und dann fehlt natürlich noch die Bodenstation...

Ich bin guter Dinge!

Hallo,

ich bin immer noch guter Dinge, allerdings habe ich nur ganz wenig Zeit... wochenlang komme ich zu nichts...

Nun habe ich das CHDK Script für eine IXUS 220 HS fertig (leider ohne feste Blendeneinstellung, aber was solls, so kann ich nur die Verschlusszeit vorwählen).

Die "Steuerung" der Kamera/des Scripts funktioniert ausschliesslich über den Befehl get_usb_power, wertet also die Zeit des anliegenden 5V High-Pegels an der "USB-Buchse" aus...

Damit realisiere ich folgendes:

- Auslösung, mehrfache Auslösung
- Einstellung ISO
- Einstellung Verschlusszeit
- Zoom
- JPEG/RAW
- Wiedergabe/Aufnahme-Modus
- Klick nach links/rechts im Wiedergabemodus
- Abschalten der Kamera, wenn Rig-LiPo-Saver reagiert

Grds. wäre mein Rig nun fertig - programmiertechnisch!
Ich benötige für die "Bodensteuerung" noch ein Gehäuse etc. aber es wird...

Gruß
Christoph

Hallo,

neuer Sachstandsbericht.

KAPRig ist von mir gewichtsmäßig "befräst" worden. Ohne vernünftige Fräse war das gar nicht so leicht... Nun wird alles eloxiert, dann kann die Technik eingebaut werden!

Die Mikrocontroller-Steuerung funktioniert soweit. Ich habe noch einen kleinen Bug bei der Kommunikation meines Atmegas mit dem CHDK-Script, aber das kriege ich auch noch hin. Ich warte nun auf Akkus für die Empfangsstation und dann kann ich wenn Zeit ist in den ersten KAP-Test gehen...

An dieser Stelle aber was viel wichtigeres:

Die KAP Foil 5.0 wurde das erste Mal ausprobiert. Wind eigentlich zu windig, aber ich musste die Foil jetzt mal in Aktion sehen... Ich bin begeistert und respektvoll drangegangen, was definitv notwendig war. Wetterberichte sprachen von 5-6 Beaufort...

Anbei zwei Bilder:

150er Cyclone T2, die war bei Böen leicht zu hören... Habe mir schon überlegt, ob die überhaupt reicht,
aber der Wind war glaube ich auch grenzwertig. Habe auch nur sehr wenig Schnur gegeben und
dann wieder eingepackt.

Einpacken: die Edelrid Rolle zum "Runterholen" war das Geld definitiv wert! Ich habe noch von einer Zweileiner-Matte die gepolsterten Griffe genommen, so klappte es prima!

Die Leine habe ich gesichert, indem ich ein paar Halbschläge um die Abseilacht gemacht habe. Gefällt mir nicht so gut, ich werde mir da irgendwas mit einer Klampe machen, sodass ich mir sicher sein kann, das sich da nichts löst.

Die Leinenstärke müsste eigentlich reichen, habe aber Respekt vor starkem Wind, die KAP-Foil hat wirklich starke Zugkräfte entwickeln können!
Ich bin komplett zufrieden.

Hallo,

Rückkanal gibt es so nicht. Ich Werte in der Kamera per
CHDK get_usb_power die USB zeit aus. Daraufhin passiert
Was.
Du hast es richtig beschrieben, Rückkanal kann nur LED
Oder Halt Text auf dem Display was per Funk übertragen wird sein!

Ich schreibe über Handy deswegen die Grosschreibung.

In meinem Script Werte ich unterschiedliche
Zeiten aus. So kann ich alle möglichen
Parameter der Kamera verstellen! Aber da habe ich
Noch ein Timingproblem...

Bei mir ist alles ansteuerbar. Die jeweilige verschlusszeit bspw.
Wird per Print im Display angezeigt. Mein Timingproblem im Detail
Sind nicht die USB-Zeiten sondern wenn ich während eines Befehls einen neuen
Sende... Also auf atmegaseite...

Ansonsten ist chdk schon ziemlich mächtig!

Hier mal das Script. Ich wollte erst einmal alle Funktionen drin haben, weil ich alle Zeiten - ausgehend von meinem Atmega8 - testen wollte. Ein bisschen Feintuning hier und da ist noch erforderlich!

Gruß
Christoph

P.S.: Wenn man eine Leine leicht "hört" bedeutet das bspw. wie bei Autoreifen, dass sich etwas im Grenzbereich beweget, oder war dass gar nicht so schlimm mit der 150er Cyclone T2 an der KAP Foil 5.0?

@title KAPv9
@param r JPEG=0 RAW=1
@default r 0
@param t Verschlusszeit96 1/1000
@default t 960
@param i IsoMode 100
@default i 1
@param y Zeit zw. Fotos 1000
@default y 1000

@default m 1
@default q 0

set_capture_mode 2
set_resolution 0
set_quality 0
set_raw r
set_iso_mode i
set_nd_filter 0
set_tv96 t
set_zoom q
set_focus 1279
set_aflock 1
set_record m

set_led 4 5
set_led 9 5
playsound 0

do

print " Welcome to"
print " KAP-Control!"
print " **************"
print " JPEG, ISO 100"
print " 1/1000"
print " **************"
sleep 4000
cls

:loop

do
z = get_usb_power

if is_pressed "set" then
set_led 9 5
end
endif

until z > 0

if z > 180 then gosub "all_off"

if z > 170 then gosub "shoot_sec"
if z > 160 then gosub "shoot_5"
if z > 150 then gosub "shoot_4"
if z > 140 then gosub "shoot_3"
if z > 130 then gosub "shoot_2"

if z > 120 then gosub "jpeg"
if z > 110 then gosub "raw"

if z > 100 then gosub "iso_auto"
if z > 90 then gosub "iso"

if z > 80 then gosub "vzeit_up"
if z > 70 then gosub "vzeit_down"

if z > 60 then gosub "play_r"
if z > 50 then gosub "play_l"

if z > 40 then gosub "cam_modi"

if z > 30 then gosub "zoomout"
if z > 20 then gosub "zoomin"

if z > 10 then gosub "shoot"

goto "loop"
end

:shoot
set_tv96 t
shoot
set_led 4 5
cls
print "1x Foto"
z=0
return

:zoomin
q=q+5
if q > 63 then
q = 63
cls
print "ZOOM IN MAX"
endif
set_zoom q
set_led 4 5
cls
print "ZOOM IN"
z=0
return

:zoomout
q=q-5
if q < 0 then
q = 0
cls
print "ZOOM OUT MAX"
endif
set_zoom q
set_led 4 5
cls
print "ZOOM OUT"
z=0
return

:cam_modi
if m = 1 then
set_record 0
set_led 4 5
cls
print "Modus <->"
endif
z=0
return

:play_l
return

:play_r
return

:vzeit_down
if i < 640 then i = 640
if i > 1056 then i = 1056
t=t-32
set_tv96 t
set_led 4 5
cls
if t = 640 then print "1/100"
if t = 672 then print "1/125"
if t = 704 then print "1/160"
if t = 736 then print "1/200"
if t = 768 then print "1/250"
if t = 800 then print "1/320"
if t = 832 then print "1/400"
if t = 864 then print "1/500"
if t = 896 then print "1/640"
if t = 928 then print "1/800"
if t = 960 then print "1/1000"
if t = 992 then print "1/1250"
if t = 1024 then print "1/1600"
if t = 1056 then print "1/2000"
z=0
return

:vzeit_up
if i < 640 then i = 640
if i > 1056 then i = 1056
t=t+32
set_tv96 t
set_led 4 5
cls
if t = 640 then print "1/100"
if t = 672 then print "1/125"
if t = 704 then print "1/160"
if t = 736 then print "1/200"
if t = 768 then print "1/250"
if t = 800 then print "1/320"
if t = 832 then print "1/400"
if t = 864 then print "1/500"
if t = 896 then print "1/640"
if t = 928 then print "1/800"
if t = 960 then print "1/1000"
if t = 992 then print "1/1250"
if t = 1024 then print "1/1600"
if t = 1056 then print "1/2000"
z=0
return

:iso
i=i+1
if i > 6 then i = 1
set_iso_mode i
set_led 4 5
cls
if i = 1 then print "ISO 100"
if i = 2 then print "ISO 200"
if i = 3 then print "ISO 400"
if i = 4 then print "ISO 800"
if i = 5 then print "ISO 1600"
if i = 6 then print "ISO 3200"
z=0
return

:iso_auto
cls
set_iso_mode 0
set_led 4 5
print "AUTO ISO"
z=0
return

:raw
set_raw 1
cls
print "RAW-Format"
z=0
return

:jpeg
set_raw 0
cls
print "JPEG-Format"
z=0
return

:shoot_2
set_tv96 t
shoot
set_led 4 5
sleep y
set_tv96 t
shoot
set_led 4 5
cls
print "2x Foto"
z=0
return

:shoot_3
set_tv96 t
shoot
set_led 4 5
sleep y
set_tv96 t
shoot
set_led 4 5
sleep y
set_tv96 t
shoot
set_led 4 5
cls
print "3x Foto"
z=0
return

:shoot_4
set_tv96 t
shoot
set_led 4 5
sleep y
set_tv96 t
shoot
set_led 4 5
sleep y
set_tv96 t
shoot
set_led 4 5
sleep y
set_tv96 t
shoot
set_led 4 5
cls
print "4x Foto"
z=0
return

:shoot_5
set_tv96 t
shoot
set_led 4 5
sleep y
set_tv96 t
shoot
set_led 4 5
sleep y
set_tv96 t
shoot
set_led 4 5
sleep y
set_tv96 t
shoot
set_led 4 5
sleep y
set_tv96 t
shoot
set_led 4 5
cls
print "5x Foto"
z=0
return

:shoot_sec
return

:all_off
shut_down
sleep 3000
z=0
return

Hallo!

Hackewind ist gut - genauso war es! Ich war wirklich von der Kraft beeindruckt - die ihr mir aber ja schon vorausgesagt hattet!

Mit der 150er Leine bin ich mir nicht so sicher. Ich werd mal ein bisschen Flugerfahrung sammeln!

Gruß
Christoph