Nya multikretsen

Här är ritningen för hur den nya allt-i-allo-kretsen ser ut. Det bästa med kretsen är inte bara att den redan är färdigbyggd, utan att den även funkar! Alla komponenter; Basic Stamp 2e, hex konverterare, servokontroller, seriellportar, voltkonverterare, kondensatorer, dioder och radiomottagare på en och samma multikrets. Det som återstår är att ordna med en bra drybox som både skyddar mot stötar och väta. Om den dessutom får plats inuti båten på ett tillfredsställande vis vore det ännu bättre.

Experthjälp, förtvivlan och nytändning

Efter det sista misslyckade testet beslutade vi oss för att kalla in experthjälp. Efter att ha beskrivit projektet och entusiasmerat en elektrotekniker fick vi en grundlig genomgång av vad som kan ha orsakat det senaste haveriet. Då vi under det senaste testet använde oss av en icke-jordad signal från GPS:en verkade det som om det var där skon klämde. Problemet är bara att signalen från GPS:en inte läses på ett tillfredsställande sätt om man jordar den till den gemensamma strömkällan. Lösningen på problemet är en Hex Converter, ett litet chip som vänder på signalen så att den mottas ordentligt, och samtidigt kan jordas.


Glada och nöjda gick vi hem och förberedde det stora testet. Batterierna laddades, rutter programerade, fika inhandlades. Denna gång tog vi inte heller några risker ifall båten skulle löpa amok utan gav oss iväg i en följebåt. Alla tester såg initialt bra ut , gps:en hade god täckning och vi hade höga förhoppningar. Tills den skulle i vattnet.. Noll. inte ett smack hände. Ingen respons från fjärren, inget roderutslag. Vi gjorde vad vi kunde på den guppande fjärden men fick desvärre vända hem med oförättat ärende. Problemet var att efter som vi efter hand under projektets gång laggt till fler och fler funktioner hade hela båten blivit ett virrvarr med sladdar. Det gick inte att få någon överblick, än mindre att felsöka.
Vi har av den anledningen fattat beslutet att göra en total revidering av det elektroniska systemet. Allt ska centraliseras till ett och samma kretskort, och en utförlig ritning skall skapas. Inga sladdar ska korsas fram och tillbaka med tvivelaktiga skarvningar. Dessutom skall all elektronik som inte är fastmonterad i båten byggas in i en och samma drybox.



Sakta men säkert har nu arbetet kommit igång, och det ser i nuläget mycket lovande ut. Faktiskt något av en befrielse att bara ha med tre sladdar att göra i båten mot ett trettiotal som det var i förra versionen. Denna gång kommer vi att lyckas!

Så kan det gå...

Gårdagens båtfärd blev vad många skulle kalla för en total flopp. Efter att ha gjort några mycket hoppingivande tester på land bestämde vi oss för det ultimata testet: Båten skulle navigera efter två waypoints och sedan stanna.

Omborddatorn var fullproppad med säkerhetsrutiner. Så fort den tappade kontakten med fjärrkontrollen skulle den STANNA, vad som än hände. Alltså skulle det bara vara att stänga av fjärren för nödstopp.

Datorn skickar hela tiden information till servochipet om hur roder och motor ska styras. Om datorn av någon anledning inte kan skicka mer data, så kommer servochipet att köra vidare på det senaste kommandot. Detta hände när båten körde för full maskin.
Som GPS-loggen ovan visar så krockade båten med bryggan till höger, fortsatte rakt ut i farleden, krängde och krockade med en främmande brygga. Där simmade jag ikapp den och lyckades gå tillbaka över tomterna. Det behöver inte tilläggas hur nära det var att hela projektet gick åt skogen!

Vårt största misstag var att inte ha någon följebåt. Vi ska även separera strömslingorna i båten så att kommunikationen mellan chipen inte kan störas. Nedan ser ni tillfället då vi tappar kontrollen över båten:

Vi börjar bli klara...

Första riktiga färden ligger inte långt borta. Nu är programmet färdigskrivet, båten svänger rodret utifrån hur många grader den avviker från kursen. Programmet har inte körts i vattnet än pga kalibreringar av svängradien (ett större arbete än väntat), men GPS:en är testad och spottar ur sig pålitliga värden så länge den inte störs av magnetfältet från båtmotorn.

Första färden kommer förmodligen att bestå av tre-fyra punkter ganska nära varandra utanför stranden som båten följer. Om båten klarar detta är det bara en batterifråga hur långt den kan köra - förutsatt att den inte sjunker såklart.

Båt Cam!

Mest på skoj, men även för att testa att servokontrollern fungerar bra gjordes ett mindre våttest. Kameran, som är en 3G-telefon, är ingen permanent installation utan var temporärt fasttejpad.
Programmet som körs är av simplaste art, stampen läser vad fjärrkontrollen skickar, konverterar detta till en skala som servokontrollerna förstår, och skickar sedan vidare kommandona.
Testet visar att kommandot SEROUT i ett simpelt program ger minst lika bra responstid som kommandot PULSOUT som tidigare användes.

Snart dags för våttest igen

Detta är vad som kan hända om man är för ivrig och sjösätter båten när det fortfarande ligger en del is. Propellern är nu bytt, men dessvärre verkar det inte finnas några standardalternativ i metall.
Ett av problemen som behöver tacklas är att få ombord tillräckligt mycket ström till ett rimligt pris. Med två ny batteripack skulle körtiden förlängas till en knapp timme, men eftersom vikten i gengäld skulle stiga från 1260 till 2125 gram kan det antas att hastigheten faller.

Kalibrering och nyinstallation

Nu har vi äntligen mottagit det så viktiga servochipet! Det sitter mellan omborddatorn och roder/fartreglage för att avlasta processorn. Då beräkningskapaciteten ombord är något begränsad behöver omborddatorn kunna ägna sin fulla uppmärksamhet åt att läsa och tolka GPS-data. Chipet, som är ca 2x2 cm stort, sänder på kommando ut den serie med pulser som servo och fartreglage använder sig av.


På bilden ser man omborddatorn, servochip, motor, mottagare, fartreglage samt roderservo. Alla kablar skall sättas fast ordentligt och elektroniken ska efter installationen noggrant packas in i olika torrpåsar.





Vidare har även programvaran för navigation kalibrerats. Det tog ett tag att komma på att den Basic-tolk som styrprogrammet körs genom inte klarade negativa tal fullt ut.
Just detta test gick ut på att testa den algoritm som används för att via två strängar med data från gpsen ta fram den datan som skickas till servochipet.



Här använder vi oss av en lång pinne för att få ut de värden som faktiskt motsvarar en riktning i praktiken. Eftersom servot som styr roderet inte är perfekt symmetriskt har båten en tendens att gira relativt skarpare åt höger (styrbord). För att motverka detta fenomen via mjukvaran har vi tagit fram ganska exakta mätvärden.

Nu fungerar den

Här gör båten en åtta helt av sig själv. Vänstersvängen är lite snävare än högersvängen men det är fixat i efterhand. Nu återstår bara att räkna om roderpositionerna så att GPS:en kan styra rodret.

Autopiloten testad

Idag genomfördes kalibreringen av autopiloten. Vi ställde in programmet på att köra rakt fram, svänga 90 grader, köra rakt fram, svänga 90 grader osv. Detta för att se till att rodret svängde tillräckligt länge för att kröka båten så många grader som man matar in i programmet.Efter ett par omprogrammeringar fungerade det. Filmklippet nedan visar när båten går på en mycket låg hastighet, vi testade i full hastighet senare.

Fler bilder för de intresserade

Sjötest nästa!

Arbetet med det nya skrovet har gått bra. All hårdvara är nu installerad och tätad. Det enda kvarvarande problemet innan mera omfattande sjötester inleds är att få mjukvaran att fungera perfekt. Som det nu är går båten att kontrollera, men responstiden från utslag på fjärrkontrollen till implementering av order är ännu inte perfekt.



Det kommande sjötestet kommer förhoppningsvis resultera i en mängd mätdata som kommer att användas för att kallibrera roderutslag och hastighet. För att båten skall kunna anpassa roderutslag beroende på hur nära en waypoint den befinner sig är det av vikt att känna till relationen mellan servoutslag och hastighet.

Från konceptskrov till kortdistansskrov

Arbetet som pågår nu är att flytta omborddator med alla kablar till det nya skrovet. Eftersom konceptskrovet visade att allting fungerade tillförlitligt handlar det mycket om att hålla reda på sladdar. I samband med flytten till det nya skrovet skrivs också ett helt nytt styrprogram. Funktionen skall vara liknande det gamla, man skall på en given signal kunna överföra kontrollen av båten till omborddatorn. Då det ännu inte finns någon GPS handlar det om att utföra en serie med kommandon.
Vidare är ett servochip beställt och skall installeras. Servochipet fungerar som en intermediär mellan processorn och servo/fartreglage för att av belasta och förenkla styrprogrammet. I nuvarande utformning sänder omborddatorn kontinuerligt en serie med mycket korta pulser till servot. Med ett servochip sänds bara en engångs kommandosträng som servochipet sedan konverterar till pulsserier.



Det nya skrovet har fördelen med att vara färdigmonterat och tätat. Klippet visar tester av båten i sitt standardutförande, alltså enbart med manuell kontroll från en radiosändare.