Autopilot, Ruderanlage, Spurhalteassistenz

[JohnnyCash]

Moin Moin,

so ich hab mir mal gedacht man könnte etwas selbst austüfteln.
Das Thema ist eine abgeschwächte Version für einen Autopiloten für den reinen Binnenbereich.

Mit Jakob hatte ich schon mal über die Notwendigkeit und Funktionalität gefachsimpelt und eigentlich habe ich davon Abstand genommen. Hauptsächlich wegen des Preis -und Leistungsverhältnis.

Aber ehrlich gesagt wenn man eine gescheite Lösung selbst gebaut bekommt, warum nicht?

Zur Thematik: Ich möchte nicht GPS-gestützt fahren, oder per Computer bestimmen wo es lang gehen soll. Auch eine Möglichkeit zum Beschleunigen, Bremsen beziehungsweise Gangwechsel benötige ich nicht, da ich eh meistens bei konstant 2000 Umdrehung rumtuckere.

Es geht mir darum, dass ich bei genügend Sicht und Platz mal nach vorne gehen kann und mit einer Fernbedienung in etwa den Kurs halten kann ohne das das Boot sich selbständig macht.


Meine Grundgedanken: Einen Elektromotor, welcher in 2 Richtungen mit selber Kraft dreht. Einen Zahnriemen. Zwei Zahnräder.

Das Große Zahnrad an die Welle des Steuerrads montieren und mittels des Zahnriemens um das an dem Elektromotor befestigten zweiten Zahnrades legen. Den Motor irgendwo fest befestigen und dann fehlt nur noch eine gescheite Möglichkeit den Motor über eine Fernbedienung "sensibel" zu steuern.

Klingt für mich nicht all zu kompliziert, oder mache ich mir das zu einfach.
Bitte bedenkt ich werde das System nicht benutzen um in Häfen anzulegen, sondern lediglich um in etwa den Kurs zu halten. Keine computergestützte oder GPS-gestützte Navigation nötig!


Hat jemand sowas schon mal selber gebaut beziehungsweise kann sich vorstellen, dass das auch funktionieren könnte?

Wäre über Input sehr dankbar.

[Mio69]

Moin,

konkret kann ich dir da nicht weiterhelfen, sowas habe ich noch nicht gemacht, kann mir das aber so vorstellen:

Als "Einen Elektromotor, welcher in 2 Richtungen mit selber Kraft dreht." würde ich einen Schrittmotor empfehlen. Der bekommt die Anweisung um z.B. 95 Schritte nach links zu drehen und tut das, egal welche Kraft er dafür brauch (solange der Motor ausreichend groß dimensioniert ist). Anschließend hält er auch diese Position.

Musst Du nur die Steuerung/Fernsteuerung für bauen. Theoretisch sollte das mit einem Andruino/Raspberry und smarten Telefon funktionieren oder auch mit 2 von den kleinen Rechnern.

Musst Du nur schauen, dass dir keiner dein Boot hackt und, dass die Funkverbindung nicht unterbrochen wird.

Lieben Gruß

Mio

[Seestern]

Olli und ich konzipieren gerade sowas - mit etwas anderem Fokus, nämlich automatisches Kurshalten eines gierenden Gleiters in Verdrängerfahrt.

Ziel: ein weiteres, kleines Ruder (abklappbar), damit die Lenkmechanik des Z-Antriebs geschont wird, über einen Schrittmotor ansteuern, um die notwendigen ausgleichenden Lenkbewegungen vorzunehmen. Auf Wunsch kannst Du das natürlich auch direkt auf den Hauptantrieb geben.

Ich habe mit einem Gyrosensor experimentiert. Der scheint mir nur bisher bei langsamen Drehbewegungen zu unempfindlich zu sein, ich fühle mich noch nicht gut damit. Es gibt diese Sensoren auch mit Kompass, das ist aber ein Magnetkompass, der produziert im Kanal mit Stahlspundwand nur Datengrütze.

Alternativ GPS und die davon gelieferten Kursinformationen, die aber bei langsamen Geschwindigkeiten nicht besonders präzise sind und schonmal springen, wenn der Empfänger auf ein anderes Satelliten-Subset wechselt.

Das ganze mit einem Raspberry Zero W.

Was eher trivial ist:
- ein Raspberry Zero W
- steuert einen Schrittmotor an
- baut ein WLAN auf
- wird über ein Smartphone und eine Website gesteuert.

Der Raspberry Zero W hat genug Rechenleistung für das bisschen, und die Variante "W" hat WLAN und Bluetooth an Bord. Man könnte also sogar eine Remote-Control-App schreiben, die den RasPi per Bluetooth steuert. Das beherrsche ich dann wiederum nicht.
RasPi Zero W aus UK, mit Gehäuse und Essentials Kit (ein paar Kabel, für diesen Zweck eigentlich unnötig) 20 Pfund bei Pi Hut (nur 1x Zero pro Person für diesen Preis).

Guck mal nach ULN2003 (das sind Treiber für Schrittmotoren), daran betreibe ich 28BYJ-48 Schrittmotoren (5V und12V). Der Treiberbaustein erlaubt eine eigene Spannung für den Motor, Du fährst also den RasPi mit 3.3V / 5V und den Motor mit 12V, wenn Du willst. Wobei der 12V 28BYJ-48 immer noch um Längen zu schwach/langsam sein wird. So ein Baustein kostet 1,- EUR, wenn er aus China sein darf.

Liegt hier rum, ich glaube aber nicht, dass das diese Saison schon was wird. Wird ja grade Sommer ...

[Seestern]

Achja: einen Schrittmotor musst Du auskuppelbar konzipieren, wenn Du ihn auf die Steuerwelle geben willst. Ein Schrittmotor enthält fast immer auch ein Getriebe und lässt sich nicht einfach mitdrehen, würde Dir also die Lenkung blockieren.
Deswegen wählen wir auch den Ansatz mit dem Extra-Ruder, dass man mit dem Hauptruder jederzeit überstimmen kann.

[JohnnyCash]

Moin Moin,

wow davor erstmal Hut ab. Ich habe das mal meinem Vater weitergeleitet, weil ich so gut wie nichts verstanden habe, was aber sicherlich an mir liegt ;)

Ich habe mir das ganze wesentlich leichter vorgestellt.

Ich habe mal versucht auf einer Skizze meine Vorstellung zu übertragen.
Vielleicht noch ein paar nicht unwichtige Informationen zu meiner Lenkung. Ich habe noch eine über dicke Stahlseile und Rollen geführt Lenkung und keine hydraulische.

Ich bräuchte doch eigentlich nur einen Motor der per Fernsteuerung vorwärts und Rückwärts mit der selben Kraft dreht, oder?

Vielleicht stelle ich mir das aber auch zu einfach vor.

Danke schon mal für die Nachrichten.

[nini]

Hallo Johnny,

schau mal im Beitrag 2485
https://www.boote-forum.de/showthread.php?t=194735&page=125

Gruss Edi

[soenke]

Ich kann euch sehr empfehlen, für erste Versuche auf autonome Flightcontroller-Firmwares wie Ardupilot oder INAV zurückzugreifen.
Zusammen mit ein paar wirklich spottbilligen Modellbaukomponenten habt ihr ein nahezu out-of-the-box funktionierendes System und ihr pofitiert von dem Wissen und den Erfahrungen einer großen Anzahl anderer Entwickler und User.
Das ganze ist nämlich regelungstechnisch nicht ganz trivial (Kalmann-Filter und so), da kann man sich ruhig mal ins gemachte Nest setzen.

In der Verwendung eines Schrittmotors sehe ich keinen Vorteil gegenüber einem DC-/BLDC-Motor. Man wird eine Positionsrückmeldung indirekt über einen Ruderlagengeber haben wollen (Servoprinzip) und ein großes Haltemoment wird durch die Selbsthemmung des zu verwendenden Getriebes nicht benötigt und wäre aufgrund des hohen Stromverbrauchs auch nicht gewünscht.

[JohnnyCash]

Also Edi trifft da schon genau meinen Geschmack. Das ist ja noch genialer als meine Idee mit einem Keilriemen/Kette.

Genau so wäre das auch für mich optimal. Ich werde denn Herrn Erfinder mal fragen was er da für einen Motor verbaut hat. Der sieht ja monströs aus, würde unter meinen Steuerstand auch noch runter passen.
Wenn man den Autopiloten benötigt Rad hochstellen und los geht´s und bei Nichtbedarf Rad runter und normal lenken
-> einfach und genial.

Dank dir Edi.

Zu deinem Beitrag Soenke fehlt mir das Fachwissen, ich werde mich aber mal versuchen einzulesen. Danke für den Hinweis.

Ist ein Projekt für die Zukunft, erstmal geht's an den Dach -und Innenausbau des Treuen Gesellen dann wird der "Luxus" verbaut.

Ahoihoi

[JohnnyCash]

er hat sogar einen eigenen Thread dazu: https://www.boote-forum.de/showthread.php?t=258390

[Blitzeblau]

Und hier die kleinere 12V-Variante mit Schiebenwischermotor, ebenfalls in diesem Thread erwähnt
https://www.boote-forum.de/showthread.php?t=131699

[JohnnyCash]

Moin,

genial. Sowas begeistert mich. Ich hätte wohl doch etwas länger die SuFu benutzen sollen, aber die meisten Themen die ich gefunden habe liefen auf diese GPS, computergestützten Varianten raus.

Wie viel Tonnen wiegt dein Schiff, beziehungsweise wie viel Kraft muss man aufwänden um das Steuerrad drehen zu können. Hätte niemals gedacht, dass ein Scheibenwischmotor dafür genügt.

Danke für den Hinweis auf deinen Thread.

[Blitzeblau]

Zitat von JohnnyCash

Danke für den Hinweis auf deinen Thread.

Ist nicht meiner , aber schreib doch Spreemat mal direkt an...

[JohnnyCash]

Schon passiert ;)

[Sigi S.]

Zitat von JohnnyCash

Hätte niemals gedacht, dass ein Scheibenwischmotor dafür genügt.

normal haben Autopilotantriebe (Simrad, Raymarine....) eine Stromaufnahme von 5 bis max 10A (entspricht ca. 60-120W)
Über das entsprechende Getriebe ist das mehr als ausreichend.

Wichtig für dein Vorhaben ist aber eine gute Sensorik (Ruderlage, Kompass, Gyro).
Wenn da keine vernünftigen Daten bereitstehen, fährt dein Boot nicht dort hin wo du hin willst

[Mio69]

Zitat von Sigi S.

normal haben Autopilotantriebe (Simrad, Raymarine....) eine Stromaufnahme von 5 bis max 10A (entspricht ca. 60-120W)
Über das entsprechende Getriebe ist das mehr als ausreichend.

Wichtig für dein Vorhaben ist aber eine gute Sensorik (Ruderlage, Kompass, Gyro).
Wenn da keine vernünftigen Daten bereitstehen, fährt dein Boot nicht dort hin wo du hin willst

Wenn ich das richtig verstanden habe, dann will er doch nur eine Fernsteuerung und kein selbstfahrendes Boot.

Lieben Gruß

Mio

[schimi]

Warum willst du denn das Rad jetzt noch mal erfinden und dir so ein Geraffel aufs Schiff holen? Eine simple Selbststeueranlage ist nicht teuer und hält das Schiff auf Kompasskurs oder du steuerst per Fernsteuerung (nennt sich z.B. bei Raymarine Smartkontroller).

[Sigi S.]

Zitat von Mio69

Wenn ich das richtig verstanden habe, dann will er doch nur eine Fernsteuerung und kein selbstfahrendes Boot.

Lieben Gruß

Mio

meine Antwort bezog sich mehr auf die Überschrift "Autopilot, Ruderanlage, Spurhalteassistenz" das ist schon mehr als nur Fernsteuern

[dete]

hallo Johnny,

die Kraft die Du aufwenden mußt ist stark von der Ruderübersetzung abhängig.
Der Motor hat nominell 750W wird aber nicht ansatzweise warm, daher hätte ein Scheibenwischermotor wahrscheinlich auch gereicht, aber so kann ich halt direkt auf das Steuerrad gehen.

Die "simple Selbststeueranlage" fand ich zu teuer ... da kann man sich dann auch fragen, warum so mancher sich ein Boot baut oder bauen läßt, das gibt es doch alles schon ...

in diesem Sinne viel Spaß
Grüße
Dete

P.S. Du hast übrigens ein tolles Boot, gefällt mir sehr gut, auch wenn die Übersichtlichkeit nicht optimal ist (ich hab hinten mittlerweile 2 Kameras)

[Boby]

Moin Moin

Diese Art ein Steuerrad anzusteuern mit Riemen gab es bei alten selbsteueranlagen. Dazu wurde eine große Riemenscheibe am Steuerrad angebracht und der Motor mit einer kleineren Scheibe unterhalb oder seitlich verbaut. Der Motor war mittels eines Hebels in seiner Halterung zu spannen. Wenn man ihn brauchte, wurde der Riemen auf den Motor gelegt und gespannt. Dieses ganze könnte man über einen Kasten Automatisch nach Kompas steuern lassen, oder auch Manuel über plus und minus Knöpfe. Dazu gab es noch eine Kabel Fernbedienung. Am besten nach Raymarine ST 3000 google. Da findest du Bilder. Ab und zu werden die alten Anlagen gebraucht verkauft.

[Bandit1973]

Hmmm...
Um welche Kräfte geht es, und welche Winkel müssen gesteuert werden?

Starker Servo aus dem Modellbau, ein Gyro, Empfänger, Funke....
Ohne Funk gehts auch.... Servotester

[JohnnyCash]

Moin Moin,

ich werde mir wohl auch aus einem Scheibenwischmotor etwas basteln. Finde die Idee mit der Gummischeibe aus dem oben genannten Thread eigentlich sehr gut. Ich würde nur gerne eine Vorrichtung hinzufügen, die es zulässt das Antriebsrad zu entkoppeln. Dann könnte man manuell steuern ohne das das Rad durchrutscht oder der Motor mitdreht. Eventuell muss bei meinem Steuerrad ein etwas größerer Motor her da das Steuerrad schon sehr schwer zu drehen ist.

Vielen Lieben Dank für die vielen Hilfestellungen. Ich werde berichten wie und was es dann genau geworden ist.

Ahoi

[LEPFAN]

Zitat von JohnnyCash

Eventuell muss bei meinem Steuerrad ein etwas größerer Motor her da das Steuerrad schon sehr schwer zu drehen ist.

Ein Scheibenwischer Motor ist schon recht kräftig. Und wenn man dann noch die Übersetzung bedenkt die entsteht wenn das kleine Antriebsrad auf den großen Umfang des Steuerrades wirkt, wird das wohl reichen.

[Flybridge]

Ich könnte mir gut vorstellen, dass ein Motor aus der elektronischen Sitzverstellung eines Autositzes gute Dienste leisten könnte.

Habe ich mal für ein anderes "Projekt" genutzt. Dreht gut in beide Richtungen; bei Spannungsabfall bleibt die Position fix.

Dann braucht es nur ein Schaltpanel mit einem Taster Links-Null-Rechts.

Das sollte dann keine Raketenwisschaft sein.

Was sich mir noch nicht erschlossen hat, ist der Einsatz eines Kompass oder GPS. Wenn ich auf einem Kanal oder Fluß fahre, dann fahre ich doch mit Ruder in der Hand und gebe nicht in einem Plotter Wegpunkte ein. Denn letzteres ist doch viel zu ungenau.

[LEPFAN]

Bei die einfachen Version änderst du den Kurs mit deiner Fernsteuerung, wenn du meinst es passt drehst du das Ruder mit der Fernsteuerung wieder zurück. Eigentlich genau so wie man es direkt am Ruder macht.
Bei einer Kompass/GPS Version gibst du einfach eine Kursänderung vor und die Automatik steuert dann selber auf den neuen Kurs. Also der Fluss macht einen leichten Bogen, man schnappt sich das Handy und sagt: "Hey Siri drei Grad Backboard"

[Ragnarök]

Hallo erstmal,
wenn ich mir die Funktionsweise eines AP's angucke, kommt man um eine Fernbedienung
bei einen starren System nicht herum.

Ein starres System gĺeicht niemals Wind, Wellen, Strömung geschweige denn Gewichtsverlagerung aus ohne Soll und Istwerte zu vergleichen und diese gegebenenfalls zu
korrigieren . Also sollte immer ein Soll - Istwert Vergleich stattfinden incl. ständiger Lageregelung .

Zum rummökeln sicher ein versuch wert und als Bauprojekt Lobenswert .


Später aber stellt man fest, daß ein gekaufter AP die Anforderungen anstandslos meistert.

In diesem Sinne

VG
Bernd