Zisťovanie vlastností gýr – 3. časť

Aby sme mohli merať vlastnosti, alebo snímať charakteristiky gýr a Stabilizačných systémov, tak okrem testovacej stolice bolo nutné vyrobiť ešte jeden prípravok – elektronický.

Je to prevodník šírky impulzov signálu z výstupu gyra na jednosmerné napätie (modrý priebeh), aby toto mohlo byť zobrazované, spolu s napätím potenciometra testovacej stolice (žltý priebeh), na dvoj-kanálovom osciloskope.

autor: Janko O.

 

 

Teoreticky by na to stačil jednoduchý RC-člen (integračný článok) s veľkou časovou konštantou. Ale jeho výstupné napätie je malé a hlavne rýchlosť odozvy na zmenu šírky vstupných impulzov je príliš pomalá na to, aby sa takto dali merať charakteristiky stabilizačných systémov.

A tak bol zrealizovaný prípravok s mikrokontrolérom PIC, ktorý funkciu prevodníka šírky impulzov na napätie, robí digitálne s maximálnou rýchlosťou. Navyše sme prípravok vybavili LCD-displejom: na jeho prvom riadku je zobrazovaná aktuálna šírka prichádzajúceho impulzu a na druhom je hodnota vygenerovaného výstupného napätia, ktoré je privádzané na vstup druhého kanála osciloskopu (modrý priebeh).

Hodnota zmeranej šírky impulzu preblikuje medzi 1500 a 1501 mikrosekúnd. Výstupné napätie Uvýst je pri šírke impulzov 1500us (neutrál - stred serva) v strede 5 Voltového rozsahu. Pri zužovaní impulzov klesá a pri rozširovaní stúpa.

Keď potom zapojíme gyro (alebo iný Stabilizačný systém) medzi RC-prijímač a servo, dostaneme „stabilizačný reťazec“: prijímač gyro servo. Ak na prvý kanál osciloskopu privedieme napätie z potenciometra testovacej stolice (tak ako je to spomínané aj zobrazené v 1. časti tohto seriálu) a na druhý kanál napätie z vyššie spomínaného prevodníka, môžeme dostať hoci aj nasledujúci priebeh:

Tento priebeh nie je vymyslená "blbosť", ale reálna reakcia gyra MKS-380 (modrý priebeh) na jeho náhodné a nepravidelné nakláňanie (žltý priebeh). Verte alebo neverte, ale modrý priebeh je deriváciou žltého.

Keď sa na to pozriete, tak vám asi napadne: „Čo je to za blbosť? Kto sa v tom má vyznať?“

Našim cieľom je, aby ste po prečítaní tejto časti (alebo aj nasledujúcich častí) povedali: „Nie je to blbosť. Vyznám sa v tom.“

V článku „Ako funguje Piezo-Gyro?“ je vysvetlená činnosť senzora piezo-gýr. V gyre je však signál ďalej spracovávaný a tak naše obľúbené gyro MKS-380 (Tgy-380) a vlastne aj väčšina modelárskych gýr v režime Normal reaguje na deriváciu (zmenu) náklonu - pootočenie. To znamená, že na výstupe gyra je šírka impulzov (ktoré sú privádzané do serva) nemenná, pokiaľ je poloha gyra nemenná. Pritom samotná poloha gyra môže byť ľubovoľná: naplocho, nastojato, šikmo …

Šírka výstupných impulzov gyra sa zmení len počas zmeny polohy: pri pootočení jedným smerom sa impulzy rozšíria, pri pootočení opačným smerom sa zúžia.

Zmena polohy za nejaký čas – to je rýchlosť. Rýchlosť je teda časová derivácia „ubehnutej vzdialenosti“, v tomto prípade uhlovej (rotačnej) = rýchlosť pootočenia. Čím prudšie (rýchlejšie) gyrom pootočíte, tým väčšia bude zmena šírky výstupných impulzov.

V grafickom (osciloskopickom) vyjadrení to znamená, že:

  • derivácia vodorovnej čiary je nula. Pritom je jedno, na akej „hladine“ vodorovná čiara leží: môže to byť hladina nula, môže to byť 5 nejakých jednotiek „nad hladinou“, alebo 12 jednotiek „pod hladinou“. Derivácia je vždy nula. (v našom prípade: ak gyrom nehýbeme, šírka jeho výstupných impulzov sa nemení)

  • ak sledovaný priebeh stúpa, jeho derivácia bude kladná, ak klesá, jeho derivácia bude záporná. (v našom prípade: pri pootočení gyra jedným smerom sa výstupné impulzy rozšíria, pri pootočení opačným smerom sa zúžia)

  • čím je sledovaný priebeh (sklon krivky) strmší, tým je jeho derivácia väčšia. Nulový sklon (vodorovne) znamená nulovú deriváciu, „nejaký“ šikmý priebeh znamená „nejakú“ (nenulovú) deriváciu, zvislý sklon (90 stupňov smerom hore, alebo dole) znamená, že hodnota derivácie bude mať nekonečnú hodnotu. Posledný prípad je nereálny, pretože by to znamenalo, presunúť sa z bodu A do bodu B za nulový čas. (v našom prípade: čím rýchlejšie gyrom pootočím, tým väčšmi sa zmení šírka jeho výstupných impulzov)
     

Po uvedomení si predchádzajúcich troch odrážok (čo je v podstate technický význam derivácie), nám zrazu nasledujúci obrázok nemusí pripadať ako blbosť:

Testovaciu plošinu sme nakláňali nadoraz (30stupňov) vľavo, nadoraz  (30stupňov) vpravo, nadoraz vľavo, nadoraz vpravo  ...

Žltý priebeh zaznamenáva náklon testovacej plošiny, modrý priebeh je jeho derivácia. To sme dosiahli tak, že sme vstupný signál (žltý priebeh) „prehnali“ cez klasický derivačný CR-člen:

Schéma derivačného CR-článku.

Dostali sme jeho deriváciu (modrý priebeh). Keď si to dáte do súvislosti s technickým významom derivácie (spomínané tri odrážky), tak zistíte, že teória a prax sedia ako riť na šerbli  (prdel na nočníku).

Ak si to porovnáme s zosnímanou charakteristikou gyra MKS-380:

Testovaciu plošinu, na ktorej bolo pripevnené gyro MKS-380 sme opäť nakláňali nadoraz vľavo, nadoraz vpravo, nadoraz vľavo, nadoraz vpravo ... 

tak zistíme, že naozaj šírka jeho výstupných impulzov je úmerná derivácii (zmene) jeho náklonu.



Aký teda je praktický význam použitia gyra (v režime Normal) pri stabilizácii polohy modelu?

Ak gyro v modeli správne „zorientujeme“, tak ako je to spomínané v článku „Ako umiestniť gyrá v modeli lietadla?“, tak jeho správanie bude nasledovné:

  • ak nedôjde k nakloneniu modelu nejakým vonkajším vplyvom (nárazom vetra), gyro „negyruje“ (nemení šíku svojich výstupných impulzov). A servo sa ani nepohne.

  • ak dôjde k nakláňaniu modelu vplyvom riadenia (pilotom), gyro začne „gyrovať“ a čoby záporná spätná väzba znižuje účinok riadenia. Toto je možné kompenzovať zväčšením výchyliek alebo ešte elegantnejšie vyriešiť dynamickým riadením gýr: „Dynamické riadenie gýr v modeloch lietadiel

  • ak pôsobením vonkajších vplyvov (nárazom vetra) dôjde k neželanému odklonu modelu, gyro na to okamžite zareaguje. Zmení šírku svojich výstupných impulzov a vychýli páku serva tak, aby reakcia modelu bola opačná ako pôsobenie nárazu vetra. Tým je odklonenie modelu z pôvodného smeru menšie, ako bez gyra. Avšak ani pri maximálnej citlivosti gyra nebude odklon modelu nulový, pretože gyro ten odklon nutne potrebuje, aby mohlo zmeniť šírku svojich výstupných impulzov. Bez odklonu nie je zmena signálu a bez zmeny signálu nie je žiadny (vyrovnávací) pohyb serva.
     

Takže na upresnenie:

Model bez gyra sa bude po dráhe rozbiehať napríklad takto:

Model s gyrom, nastaveným hoci aj na maximum, takto:

Gyrá v režime Normal dokážu síce zmierniť vplyv nárazového vetra na let (či pojazd) modelu, nedokážu však model vrátiť do pôvodného smeru.

To dokážu iné systémy, napr. FY-30A:

Gyrá ani „nesnívajú“ o tom, že by model vrátili na pôvodnú „stopu“ (trajektóriu), ale to zatiaľ nedokáže ani FY-30A:


 

Súvisiace články:

Zisťovanie vlastností gýr – 2. časť 

Zisťovanie vlastností gýr – 1. časť

Ako funguje Piezo-Gyro?

Ako umiestniť gyrá v modeli lietadla?

Dynamické riadenie gýr v modeloch lietadiel



 

 

 

 


<Staršie | tento článok | Novšie>

Napísané: 20. 1. 2013, 14:08 | Prečítané: 5246x | Kategórie: Elektronika | Napísal: admin |
Komentáre: 6
.:. Jirka
Super článek!! Hned je jasno.
Odpoveď | 2013-01-20 17:50:09
.:. Janko O
Jirko vďaka.
Tvoje slová nám padnú oveľa lepšie, ako napr. tieto: "dalsi namet pre bakalarsku pracu?", ktoré napísal jeden "dobrodinec" v komentároch k prvej časti: odkaz
Odpoveď | 2013-01-20 18:26:53
.:. LQd | mail
Tiež sa pridávam, ako obvykle výborne napísané a ilustrované. Jeden pohľad na priebeh a konečne rozumiem, ako pracuje gyro (i keď som popravde trochu sklamaný, čakal som aspoň P-regulátor pre uhlovú dráhu).
Som veľmi rád, že si stále nájdete čas a chuť na nové články, za to Vám páni patrí moja vďaka.
Odpoveď | 2013-01-20 20:10:27
.:. Janko O
Nestraš!!!
Vieš si predstaviť tie reakcie, keby sme tu začali spomínať regulačnú odchylku, akčný člen, požadovanú veličinu, akčnú veličinu, frekvenčnú charakteristiku, prechodovú charakteristiku ...8-o
2013-01-20 20:40:35
.:. jn
Neviem , ci ste si vsimli, ale nova Futaba T14sg ma vo svojom menu gyro, janko, prosim ta, prezri to v navode , uz je k dispozicii na stiahnutie, a daj nejake info, ty tomu rozumies, ja zatial tomuto nefandim
Odpoveď | 2013-01-21 16:37:59
.:. Janko O
Daj link, kde sa to dá stiahnuť.
Odpoveď | 2013-01-22 10:17:24
Pridaj komentár
Meno
Web
Mail
Kontrola Zadajte číslo päť
Text

:-)
:-D
:-(
|-/
:-[]
;-)
8-|
8-o
Tučné | Podrazené | Kurzíva  | zdroják | odkaz
  • Pre odoslanie správy môžete aj použiť klávesovoú skratku Alt+S. (Podporujú len niektoré prehliadače)
  • HTML znaky budú prevedené na entity.
  • Vyjadrujte sa tu ako doma, aby sme vedeli ako to u Vás vypadá.
  • Odkazy začínajúce http:// budú automaticky prevedené na odkazy , nepoužívajte však v jednom príspevku viac ako 3 - to robia len spam roboti:-)
správca | ICQ-Vaše ICQ | Podpora miniRS | Styl LazyDays | Sk preklad by beekeeper | Veľkosť databázy: 31432.19 kb