Elektronik: Projekte

Allgemeines

Ein paar Jahre bevor es GPS Logger und Navigationsgeräte fürs Auto überall zu kaufen gab entstand die Idee zu diesem Projekt.
Als Segler und Teilnehmer an Regatten wollte ich das Geschehen schon immer mal von oben betrachten. Es beschäftigten mich Fragen wie: Ist in einem bestimmten Teil des Sees immer der bessere Wind? Bringt es Vorteile dort hin zu segeln auch wenn der Weg länger ist? War ein bestimmtes Manöver sinnvoll? Wie kann man seine Taktik verbessern?
Aus diesen und ähnlichen Überlegungen entstand dann die Idee einen Datenlogger zu bauen, diesen auf allen Booten einzusetzen und dann die Daten zu vergleichen. Diese Idee wurde als mein Maturaprojekt an der HTL umgesetzt.

Projektbeschreibung:

Bei Segelregatten oder Trainings geschieht die Beobachtung der einzelnen Teilnehmer, zur späteren Analyse, meist mit einer Videokamera von einem Begleitboot aus. Wie man sich leicht vorstellen kann, hat diese Methode den Nachteil, das es bei vielen Booten, starkem Wind und hohen Wellen, sehr unübersichtlich wird. Weiters ist es kaum möglich, Entfernungen zwischen Booten, unterschiedliche Windverhältnisse (die an verschiedenen Stellen sehr unterschiedlich sein können) und Bootsgeschwindigkeiten zu erfassen.
Genau hier setzt das Projekt an. Es werden Bootsposition, Bootsgeschwindigkeit, Windrichtung und Windstärke erfasst und für eine spätere Auswertung gespeichert. Die grafische Darstellung erfolgt dann auf einem PC Monitor aus der Vogelperspektive.
Das bedeutet, es ist jedem Segler möglich, auf einfache, anschauliche und exakte Art und Weise, den Verlauf der Regatta zu betrachten und zu analysieren.

BlockschaltbildBlockschaltbild

Wie aus dem Blockschaltbild ersichtlich, werden die vom GPS Gerät und den Windsensoren zur Verfügung gestellten Daten, von einem Mikrokontroller eingelesen, in ein entsprechendes Datenformat gebracht und anschließend gespeichert.
Nach erfolgter Speicherung, können die Daten vom Mikrocontroller in einen PC ausgelesen werden.
Die PC Software hat nun die Aufgabe, diese Daten auszuwerten und grafisch am Monitor darzustellen.

Bei diesem Projekt wurden wir von der Firma „Intersport Kretschmann“ unterstützt, welche uns freundlicher Weise das GPS Gerät zur Verfügung stellte.

Kretschmann Logo

Hardware

Die Hardware des Prototypen besteht im wesentlichen aus einem C167CR Evaluation Board. Das ganze versah ich dann einfach mit einem Gehäuse und einem Akku für die Stromversorgung. Das Gehäuse enthält weiters Taster, Status LED und Aussparungen für die externen Anschlüsse.
Das GPS Handgerät wird über die serielle Schnittstelle (9600baud) mit dem μC Verbunden. Die serielle Schnittstelle wird ca. einmal pro Sekunde ausgelesen, nicht benötigte Daten aus dem String entfernt (weniger Speicherverbrauch) und dieser Datenstring dann im Speicher des μC abgelegt. Man erhält so ein Feld, welches für jeden Auslesevorgang einen String enthält.
Für die Erfassung der Windrichtung wird ein um 360° frei drehbares Poti ohne Anschlag verwendet, welches mit einer Windfahne verbunden ist. Nach anlegen einer fixen Spannung über den konst. Widerstand des Potis kann am Schleifer-Pin eine veränderliche Spannung abgegriffen werden (Spannungsteiler). Diese Spannung wird über einen ADC des μC eingelesen und daraus läßt sich dann die aktuelle Windrichtung berechnen.
Die Messung der Windgeschwindigkeit erfolgt mit einem handelsüblichen Windgeschwindigkeitssensor aus dem Yachtsport. Dieser Sensor liefert pro Umdrehung eine bestimmte Anzahl an Impulsen. Mit dem μC werden die Impulse pro Zeiteinheit gezählt und in die aktuelle Windgeschwindigkeit umgerechnet.

Schaltplan

Software

Die PC Software wurde hauptsächlich von meinem Projektpartner in Java geschrieben. Von mir stammt die GPS Datenauswertung (ebenfalls Java) und die Software für die Mobile Unit (C167 Mikrocontroller), geschrieben in C. Die Dokumentation finden sie in den PDFs bei der allgemeinen Beschreibung.
Wer will kann sich die Programme hier herunterladen, ich weiß jedoch nicht ob die Programme funktionieren oder sich überhaupt noch compilieren lassen. Leider fehlt das Programm zur Visualisierung der aufgezeichneten Routen, ein wesentlicher Bestandteil des Projektes. Diese Daten hatte mein Projektpartner und sie sind nicht mehr auffindbar.

Software

Routenstatistik von Segelregatten