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Kompass

Einleitung, Info zu Kompassmodulen - siehe Kompass

Kalibrierung

:!: Eine wichtige Anmerkung: man sollte penibel darauf achten, dass bei der Kalibrierung keine Eisenteile in der Nähe sind! Ganz tückisch hat sich da die Armierung von Beton herausgestellt, die oft nur wenige Zentimeter unter dem Kopter im Boden verläuft. (JA! Man kann mit dem Kopter den Baustahl suchen gehen!) –> Am besten geht das auf einer Wiese…Auch ein Aschenplatz, Schotter oder Asphalt kann das Magnetfeld schon beeinflussen….Und da das GPS ohne genau kalibrierten Kompass nicht läuft, ist hier Sorgfalt geboten! :!:

Die folgenden 2 Konfigurationsparameter beziehen sich auf die Einbaulage, sowie die magnetische Deklination:

  • MAG_ROTATION ist bei der Standardplatine auf -45 zu setzen, da der Pfeil (simbolisiert die X-Achse) auf der MM3-Platine aus Sicht des Kopters um 45° nach links gedreht ist. Generell gilt: Kopterausrichtung [°] = Kompasswert [°] + MAG_ROTATION. Achtung beim HMC, dieser liefert für die X & Y-Achse genau umgekehrte Vorzeichen, daher muss bei MAG_ROTATION 180 dazugezählt werden!

Das folgende Bild zeigt einen HMC und einen MM3 Kompass. Dabei ist der rote Pfeil die für den ARM-o-Kopter geltende X-Achse (auch, wenn das widersprüchlich zum HMC-Datenblatt ist!!!).

hh-hmcvsmm3.jpg

Da verschiedenste HMC Module auf dem Markt kursieren, ist der rote Pfeil beim HMC IMMER in bezug auf den Aufdruck am Chip zu sehen! Es gilt für den HMC-Chip also: Pfeilrichtung ist gleich Aufdruck in Richtung des Pin1-Punktes! Die Ausrichtung von Klempnertommy's und dem Sparkfun Breakout ist in der Grafik weiter ebenfalls durch den roten Pfeil gekennzeichnet.

Folgende Werte werden für MAG_ROTATION eingetragen - dabei ist mit “vorne” IMMER der vordere Motor bzw. die Ecke der Platine gemeint, die mit “FRONT” bezeichnet ist (dort, wo die Gyros sitzen):

MM3 - Pfeil zeigt nach links-vorne -45
HMC - Pfeil zeigt nach rechts-vorne 45
HMC - Pfeil zeigt nach rechts-hinten 135
HMC - Pfeil zeigt nach links-hinten -135
HMC - Pfeil zeigt nach links-vorne -45
HMC - Pfeil zeigt nach vorne 0
HMC - Pfeil zeigt nach rechts 90
HMC - Pfeil zeigt nach hinten 180
HMC - Pfeil zeigt nach links -90




Die folgenden 9 Kalibrierungsparameter unterteilen sich in 3 Gruppen in welchen je 1 Parameter für eine Kompassachse Gültigkeit hat:

  • Offsetwerte (MAG_X_OFF / MAG_Y_OFF / MAG_Z_OFF)
  • Amplitudenwerte (MAG_X_AMP / MAG_Y_AMP / MAG_Z_AMP)
  • Gasabhängig Kalibrationswerte (MAG_X_GAS_SLOPE / MAG_Y_GAS_SLOPE / MAG_Z_GAS_SLOPE)

Offset & Amplitudenwerte

Die Kalibrierung der Offset sowie Amplitudenwerte des Kompass erfolgt unter Zuhilfenahme des Armokopter Tools: Hinter der Schaltfläche “Tools” findet man die Funktion “Compass Calibration Tool”. Zur Nutzung dieser Funktion müssen die Übertragung der Debugwerte 110, 111 sowie 112 (Rohdaten jeder Kompassachse) aktiviert werden. Anschließend konzentriert man sich am besten auf eine Achse nach der anderen und sucht je Achse die Minimum/Maximumwerte.

Dazu muss man die einzelnen Sensoren des Kompasses (also X, Y und Z) entlang der magnetischen Feldlinie ausrichten (jeweils das Maximum bzw. Minimum suchen). Die Feldlinie verläuft Richtung Norden und sehr steil (ca. 75°) in den Erdboden (bei uns in Europa). Man kann sich das so vorstellen: ein Speerwerfer wirft einen Speer in sehr hohem Bogen Richtung Norden. Der in der Erde steckende Speer repräsentiert dann die magnetische Feldlinie.

Nachdem hierbei die Rohdaten der Sensoren ausgewertet werden, werden die Extremwerte nicht erreicht wenn Motor1 Richtung Norden zeigt, sondern wenn die Achse des jeweiligen Kompasssensors nach Norden zeigt (Beim Standardkopter also 45° nach links, ausgehend von Motor1 von oben betrachtet.)

Nachdem so die Werte für jede Achse ermittelt wurden, können diese mittels “Write to Parameter-Window” in die Parameterliste übernommen werden. Die Daten müssen anschließend noch an den Kopter übermittelt werden, die Übertragung der 3 Debugwerte für die Rohdaten kann wieder abgeschalten werden.

Ist der Kopter magnetisch relativ neutral aufgebaut und die Auswirkung der Ströme in der Akku- sowie den Motorreglerleitungen sind minimal, ist die Kalibrierung hier abgeschlossen.

Feststellen kann man dies durch Betrachten der Kompassrose unter “Instruments” wenn man den Kopter sicher fixiert und mit montierten Propellern die Motoren startet und langsam sowie vorsichtig von Standgas in Richtung Vollgas steigert. Vorsicht, Mut tut selten Gut. Kosten für ev. anfallende medzinische Notversorgung sind selbst zu tragen!

Kommt es hierbei, vor allem im Bereich bei und leicht oberhalb vom Schwebegas, zu einer Abweichung, so sollten die Werte für MAG_[X|Y|Z]_GAS_SLOPE in jedem Fall wie im Folgenden beschrieben eingestellt werden. Hinweis: Auch bei einer “vermeintlich” geringen Abweichung von “nur” 2-3°, sollte der folgende Abgleich durchgeführt werden.

Gaskompensationswerte

Nachdem in den Leitungen zu den Motorreglern je nach 'Gaswert' unterschiedliche Ströme fließen (abhängig von den Reglern, Motoren, Propellern, Koptergewicht,…), kommt es ja nach Flugsituation zu unterschiedlichen Beeinflussungen der 3 Kompasssensoren.

Unter der Annahme das diese Einflüsse je Kompass-Achse unterschiedlich ausfallen und diese grob linear zu den Strömen bzw. Gaswerten sind wurde ein Kompensationswert je Achse eingeführt.

Die 3 Parameter lauten MAG_X_GAS_SLOPE, MAG_Y_GAS_SLOPE, MAG_Z_GAS_SLOPE und werden nacheinander nach dem gleichen Schema ermittelt:

  • Zuerst diese Werte auf 0 setzen, anschließend die Debugwerte für die Motoren, MM3_Heading und MM3_X, MM3_Y & MM3_Z aktivieren.
  • Dann am besten 5 Graphen öffenen: Einen je Kompass-Wert (MM3_X/Y/Z), einen mit MM3_Heading und einen mit den 4 Motorwerten
  • Der erste Schritt ist jetzt Schwebegas zu ermitteln, dazu kann der Kopter natürlich noch bewegt und in der Hand gehalten werden. Den Schwebegasbereich kann man sich im Motoren-Graph mit den 2 Schiebern markieren.
  • Anschließend wird der Kopter so fixiert dass er sich bei den folgenden Schritten nicht bewegen kann.
  • Im MM3_Heading Graph lässt sich nun betrachten wie stark sich der Kompasswert zwischen ausgeschaltenen bzw. laufenden Motoren bei Stand-, Schwebe- und Vollgas ändert.
  • Nun nehmen wir den Graph MM3_X, lassen diesen kurz mit abgeschaltenen Motoren laufen, und legen uns die Schieber im Graphen als Marker zurecht.
  • Dann MAG_X_GAS_SLOPE auf ein Poti, erstmal von -20000 bis +20000, für den Anfang sollte das Poti im Bereich von 0 liegen.
  • Motoren starten, auf Schwebegas gehen und wir sehen wie sich je nach Gaswert der Wert von MM3_X ändert. Drehen am Poti zeigt im ersten Schritt in welche Richtung wir kompensieren müssen und grob in welchem Wertebereich.
  • Motoren aus, den Poti-Bereich entsprechend anpassen und Feintuning bei Schwebegas, soweit das keine Abweichung mehr zum Wert bei abgeschaltenen Motoren auftreten.
  • Anschließend das Poti auf die nächste Achse legen, den eingestellten Poti Wert natürlich vorher bei MAG_X_GAS_SLOPE eintragen und die Schritte für die nächste Achse entsprechend wiederholen.
  • Nachdem alle 3 Achsen kalibriert wurden, sollte nur mehr eine geringe Abweichung im MM3_Heading Graph erkennbar sein.

Auf diese Weise kann ein Kompass welcher vorher bei Schwebegas 5° Abweichung anzeigt auf 1-2° Abweichung, aber auch eine Abweichung von 40° auf 3-4° gesenkt werden. Die Werte für die einzelnen Achsen können sehr unterschiedlich ausfallen, positiv oder negativ, alle 3 im absolut gleichen Wertebereich oder auch Unterschiede von 15.000 zwischen den einzelnen Achsen - eben so unterschiedlich wie die Beeinflussung der einzelnen Kompassachen erfolgt.

Aber eines sollte klar sein: besser als jede Kompasswertkompensation ist es, die Hochstromverkabelung so zu machen, dass erst gar keine oder eine möglichst geringe Kompassbeeinflussung stattfindet.

Nachjustierung

FIXME - Todo Feinkalibrierung wenn sonst alles gemacht ist und nichts hilft: * ev. “missbrauch mag_deviation für Abweichungskalibrierung - ph-move wegfliegen / drehung…? (mag_deviation auf poti von -20 bis +20) Kopter in PH ausrichten sodas Roll-Achse genau vom Piloten wegzeigt, PH-Move über Nick-Stick und sehen ob der Kopter gerade nach vorne oder seitlich wegfliegt)

Weitere Seiten zur Kalibrierung

aok/einstieg/kalibrierung/kompass.txt · Last modified: 22.03.2012 13:55 by admin