Noparien teoriaa ja niiden "nopeus"

[tapio.l.]

Paljon on puhetta SimonK:n firmiksestä, joka youtube-videoidenkin perusteella tekee noparista selvästi nopeammin reagoivan. Asiasta mitään ymmärtämättömänä kiinnostaisi tietää teoriaa noparien toiminnan takana. Mistä vakiofirmistä nopeampi reagointi tarkalleen johtuu? Ja jos firmiksellä on näin iso vaikutus toimintaan niin entä noparien sisältämä rauta?

Eri merkkisiä ja mallisia nopareita on markkinoilla aivan riittävästi, samalta merkiltä saattaa olla useampaa eri mallia samassa teholuokassa. Mitä eroja nopareissa oikeasti on? Multikopteri-käytössä luulisi noparin reagointinopeuden olevan erittäin merkittävä tekijä tasaisen ja tarkan lennon saamiseksi, siitä huolimatta nopareista ei oikein löydy mitään vertailua tyyliin "tämä ominaisuus on tässä parempi".

Moni perustelee noparivalintaa sanomalla "tätä oon tottunut käyttämään", ja vaikka se onkin ihan hyväksyttävä perustelu olla vaihtamatta merkkiä, niin pakkohan eri nopareissa on olla eroja jotka on osoitettavissa käytännössä.

Elektroniikkainssit, antaa paukkua, sivistäkää, minä kiitän!

[Maik]

Hyvä aihe ja piti ihan mielenkiinnosta tutkia tätäkin puolta. Tarrataan nyt ainakin osaan noista kysymyksistä ja viisaammat läksyttää sekä täydentää jos tuli asiavirheitä.

Standardifirmikset ovat sopivia lennokki- ja kopterikäyttöön, mutta multikoptereissa lento-ominaisuudet ovat tiukasti sidoksissa kykyyn vaihtaa moottorin kierrosnopeutta.
Joten kierrosherkkyyden lisäämiseksi on tehty firmiksiin ainakin seuraavanlaisia muutoksia:

• Flight controllerin (=FC) sekä ESC:in välinen kommunikointinopeus on nostettu 400Hz:aan. Kaikki vakiofirmikset eivät välttämättä tue tätä.
  
• ESC:in ja moottorin välinen käskytys on nostettu 8kHz:ta 16kHz:aan (taitaa olla noparien vakiojuttuja)
• Vakiofirmikset keskiarvofiltteroivat FC:n tekemiä pyyntöjä, jotta saadaan nopeimmat/isoimmat throttle-pyynnöt tasoiteltua ja siten myös virtapiikit kuriin. Näissä modatuissa firmiksissä on tämä keskiarvofiltterointi poistettu, jolloin saadaan moottorin välitön reagointi FC:n tekemiin pyyntöihin. Toki soft-startti on edelleen näihin implementoitu.
• Kaasukäyrä säädetty mahdollisimman lineaariseksi
• PWM parannettu (Complimentary PWM) jolla saadaan myös kierroksien laskeminen tehokkaammaksi/paremmaksi.
• Nippu kaikenlaisia pienempiä optimointeja (parempi PWM-resoluutio, keskeytyskäsittelijät jne.)

Näitä paranneltuja firmiksiä on jo muutamia ja mikä parasta niihin löytyy ihan sorsakooditkin:

SimonK
https://github.com/sim-/tgy

WiiESC
http://code.google.com/p/wii-esc/

Tuolta WiiESC:n sivuilta löytyy myös tuloksia joissa on verrattu standardi firmistä, SimonK:hon sekä WiiESC:iin: