電装・操縦班の日記です。

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回転試験(電装編)

書いた人: yukimachi | 12/04/03 21:00

どうも、ロガー担当のyukimachiです。
きっと電装以外のことについては他班が書いてくれるでしょう!

というわけで、今日の回転試験の電装関連のことについて書きたいと思います。

まずは結果から。これが今回のログです。

回転試験.png回転計は、スリットを1つ通るのに掛かる時間を測定して、その時間の逆数に係数を掛けることによって回転数を出すようにしています。そのため、プロペラを止めると次のスリットがやってこないのでデータが以前の値のまま固定されてしまいます。しかし、回転計は飛んでいるときに回転数を正しく表示できればいいものなので、今回は細かいことを気にしないことにしてあります。
ログを見るとわかるように、17分ちょっとの間ログを取っていました。それだけで記録したデータは1.5MB弱に上りました。ログを見たところによると、およそ0.06秒周期で計器にデータを送ってくるように要求しています。これが今年のロガーの威力です。まあ、実際は他の計器もたくさんつなげなければならないので、今回ほど1台の計器に対してロガーのリソースを割くことはできませんが、それでもこのロガーの威力はわかってもらえると思います。

それでは、要所要所拡大していきます。

30回転.png
これが30回転30秒の試験を行った時のログになります。
去年、京大で話題になった脈動らしきものがしっかりと見えています。まあ、30回転はパイロットも普段やらないくらい遅い回転数なので漕ぎむらが出てしまっても仕方ないでしょう。
ところどころ値が下のほうに飛んでいる場所があります。これは、スリットをドライブシャフトに接着するときの問題で、1か所だけスリットが大きくなってしまっていたようです。そのスリットを利用して得たデータの場合、このようにデータが小さくなってしまう現象が起きてしまいます。これは回転試験後に修正しました。

60回転.png今度は60回転です。ここも下に飛んでしまっているところがありますね。でも、それを除けばだいぶ良い値が取れています。そして、30回転に比べれば脈動もだいぶ小さいです。

90回転.png最後に90回転です。これも下に飛んでいるところを除いてだいぶ良いように取れています。

ところで、60回転と90回転では、実際の回転数より高い回転数となってデータが取れているようにも見えます。
これは、パイロットが実際メトロノームより速く漕いでいたのか、それとも回転計側の問題なのかははっきりしていません。しかし、回転計側の問題として内蔵RC発振を使ってカウントしていることが挙げられるということで、発振子を良いものにしようとかいう計画が回転試験後に出ていました。

まあ、とりあえず無事に電装計器が動いてくれてよかった。

多くの計器は現在だいたい完成しており、このような細かな調整をして磨きをかける段階にあります。
あとは、基板切削機さえ動いてくれれば...。(LP○F仕事しろ!)

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  • 新浜京都 [>スリットを1つ通るのに掛かる時間を測定...]

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今年のロガーも進化します

書いた人: yukimachi | 12/03/14 19:26

こんにちは。yukimachiです。

12月の頭にGPSの記事を書きましたが、今はロガーづくりに徹しています。


今年は電装が強い代ということもあって、ロガーも電装機器に耐えられるように大容量化が求められています。というわけで、GPSと同じSTM32F103VET6マイコンを搭載しているSTBeeベースに作ることにしました。同じプラットフォームだと開発しやすいしね!

一時は、昨年末から秋月で扱いだしたSTM32F4-Discoveryをロガーにしようという話もありました。STBeeより安いのに、CPU速度は168MHzとかいうマイコンの世界では信じられないほど高速。浮動小数点の演算命令を持ち合わせていたり、ボード上に加速度センサーが付いていたり、もうとにかくいろいろとすごすぎるボードです。
ですが、SDカードと通信するためのSDIOピンがボード上の他のデバイスと競合していたり、ライブラリの充実度が十分でなかったため諦めることにしました。

現在のロガーの状態が下の写真のようになっています。

Logger
左下にある、STBeeと接続されたボードがロガー本体になります。STBeeを搭載し、他のデバイスとの通信端子を出しているくらいのものです。
真ん中に見える黒い筒状のものが付いたものが高度計です。電装主任が作ってくれました。そして、右側に映っているのが表示器です。表示器は試作段階で、ユニバーサル基板上に作っています。本番はもっと表示部分は大きくコンパクトでスタイリッシュ(?)になる予定です。この「2.2」の表示は高度計の値です。机から天井までの距離が2.2mということで、割と正確に値が出るようです。

ロガーと計器の通信は、基本的にI2Cで行います。表示器もI2Cバスに乗っています。去年はUARTをちょっと独自に拡張した通信プロトコルでスター型のネットワークを組んでいましたが、STM32には従来のロガーに使われていたPIC24Fほど柔軟にピンを割り当てる機能は無いので、代替する通信方法が求められていました。CAN、RS485など多くの方法が提案されましたが、外付けのドライバICが無くても直接PICとかから制御でき、さらにソフトウェアの暴走が起きてもハードウェアに問題を起こしにくいI2Cにしようという結論に至りました。
しかし、I2Cはもともと近距離通信のためのもので、HIレベルにする時にプルアップ抵抗を通しているため、長い通信線などで線間容量が大きくなると通信線の信号が鈍ります。
i2c_clk.jpg
これが通信線を覗いてみた時の鈍り具合です。長距離になるため、この鈍りによって信号がダメになってしまわない程度まで速度を落として通信しています。現状19.2kbpsで問題が無いことは確認していますが、もしかしたら今後また変更をするかもしれません。

しかし、この程度の低速通信では若干困るデバイスが存在します。ピッチ角計です。
昨年のピッチ角計は、ロガーとの通信容量が十分でなかったためデータを間引いていましたが、やはりそれでは使い物にならないデータしか取れなかったようです。
そのため、ピッチ角計は特別扱いでRS485を利用して115.2kbpsを出して通信しています。

また、GPSモジュールはRS232で信号を出してくるため、わざわざI2Cへ変換するPIC等を挟むのは効率が悪いということでGPSもUARTで接続しています。GPS表示器へ行く線とロガーへ行く線へ分岐される予定です。

UARTは垂れ流されてくるデータをそのままSDカードへ書き込むだけですが、I2Cではロガーがデータの送信要求をしていかなければなりません。そして、その送信要求はできる限り高い周波数で送るようにしています。今までのロガーは1秒弱間隔で計測していましたが、昨年京大で話題になった脈動なども見れることを目標としての変更です。

また、ログにはミリ秒単位で正確な時刻情報が付いてきます。去年は電源投入後からの経過時間を内蔵RCクロックがクロック源のタイマーで計測していましたが、今年はSTM32のRTC(Real Time Clock)とGPSの時刻情報を使って時刻を取っています。


このように、今までのマイスターのロガーとは全く違って、1から全て作り直したと言っても過言ではないような高性能なロガーとなっています(実際プラットフォームが違うから1から作り直しているんですがw)。
輪郭は出来上がってきましたが、まだ細かな部分のコーディングが終わっていないので、これからもロガーづくりに励んでいきます。

長文失礼しました。ここまで読んでくださってありがとうございます。

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  • 新浜京都(前エレキ主任) [「今年は電操が強い代」(もしや、上の代と...]

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V字積層終わりました

書いた人: T.Hirozumi | 12/02/13 11:34

お久しぶりです.
レポートの更新が滞ってるみたいなんで近況報告をば,

年始に1年生が頑張って尾翼桁を2本巻いてくれたみたいです.
それについてはそのうちは1年生が書いてくれるでしょう.

あと遂にV字積層が終わって尾翼接合部周りのパーツが全部出揃いました.

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