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  • »Heinrich-Der-Seefahrer« ist der Autor dieses Themas

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41

Freitag, 4. November 2011, 14:17

Zitat

Original von sven98de
Bei deinem Test von openahrs kam ja bestimmt noch erschwerend hinzu, daß du das Ganze auf den ARM3 Cortex nebst anderer Sensorik portieren musstes, da der AVR32 ja ne ganz andere Architektur u. somit auch Entwicklungsumgebung hat.

Nicht richtig, ich habe nur die-Filter-Algorithmen portiert, das funktionierte nicht. Alerdings auf einen AVR ATMega368 - vielleicht war's auch ein Portierungsfehler, oder die unterliegende Matrix-library hatte eine Inkompatibilität. DER Code ist übrigens für meine Begriffe nicht besonders professionell (d.h. gut kommentiert und klar lesbar) geschrieben.

Zitat

Original von sven98de
Interessant fand ich auch diese Publikation : http://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=ai…bZHHIyw&cad=rja

Stimmt, liest sich gut. Die hatten wahrscheinlich noch ältere Sensorchips, die Schwierigkeiten bei der Wichtungsmatritze machten (Hohes Rauschen, hohe Gyro-drift, nicht Vibrationstolerant...). Die Arbeit zeigt die typischen Schwierigkeiten: Wenn kein physikalisch korrektes Modell der Bewegungen des Objektes existiert, kann man keinen vernünftigen Kalman-Filter zur Lageerkennung schreiben...

Zitat

Original von sven98de
Hier ein Autopilot aus einer Kombination von Fuzzylogic u. Kalmanfilter, implementiert auf einem Propeller Mutiprozessorcontroller : http://www.parallax.com/tabid/704/Default.aspx

leider auch nicht ganz richtig:
Das zuletzt verlinkte Projekt, der mit dem ModellFlugzeug, macht die Lagesteuerung NUR mit nichtlinearer Fuzzy logic, um dem Codierungsaufwand einer echten Kalman-Filterung zu entgehen. Steht aber auch auf der von Dir verlinkten Projektseite, Zitat:

Zitat


The OughtToPilot employs a non-linear fuzzy-logic algorithm to blend two different types of inertial sensors (accelerometers and gyros) in a computationally efficient manner. This model free blending and estimation method was chosen over Kalman filtering to reduce the design-side system modeling effort and the real-time computational burden.


Er schreibt weiter, dass das Fluzeug in einem von 5 Versuchen einen eingegebenen Wegpunkt auch tatsächlich trifft...
(Scheint ja wild durch die Gegend zu Eiern, der Propeller.... :rolleyes: :D )
Wobei, der Parallax Propeller Mic mit seien 8 parallelprozessoren hat null problemo, mal eben nebenbei eine floating-point-Kalman-Filterung von zwei oder mehr 50 Hz-Sensoren durchzuführen, diese Dinger sind Videospiel-Tauglich... Daher glaube, ich, dass der Modellbastler in diesem Fall wohl eher wegen der augenscheinlichen mathematischen Hürde keine Kalman-Filterung in seiner 6DOF-IMU verwendet.

Joern

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Heinrich-Der-Seefahrer« (4. November 2011, 14:31)


42

Freitag, 4. November 2011, 15:26

Hallo Jörn,
ohne jetzt alle Beiträge gelesen zu haben: ich könnte dir meinen ausgebauten Navico-Pilot zur Verfügung stellen.

Rechner, Ruderlagegeber, Hydraulikpumpe, Display mit 4 Tasten (leider defekt), Kabel und Anleitung finde ich vielleicht auch noch

Bei Interesse: schick mir 'ne PN mit der Adresse wo es hin soll.
Viele Grüße von Ralf.
:click-me: ... :fb:

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Girelle

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43

Samstag, 5. November 2011, 00:39

Hallo Joern,
tolles Projekt!
Ich hatte mal daran gedacht auf Basis eines Flyduino etwas zu probieren, aber das Bessere ist der Feind des Guten. (Deine Sensorik und Filter!)
Vielleicht kannst Du hier ein paar Codeschniplets finden, die Plattform ist OK.

Zu Deiner Gehäusefrage:
Als echt Billigvariante und weil Nichts anderes auf die Schnelle verfügbar war habe ich einen Baustrahler bzw. Aussenscheinwerfer geschlachtet. Halogenstab mit Halter raus, Schrauben durch Edelstahlausführung ersetzen, fertig. Und das Provisorium hält.. und ...

Zum Piloten:
Ich brauche zwei Neue! Einer davon könnte auf Deinem System basieren, leider habe ich keine Zeit zum Programmieren, auch wenn hier von ATMega oder Cortex einiges an Entwicklungsumgebungen herum liegt.
Allerdings brauche ich einen Einbaupiloten, sprich mit Ausgang für ein Magnetventil, einer Ansteuerung für eine Hydraulikpumpe und Ruderlageneingang.
Falls Du Interesse hast melde Dich mal, ich suche gerne mal Spezifikationen oder auch Schaltpläne (Leistungselektronik) / Komponenten zusammen und wir reden übers Sponsoring(?)

  • »Heinrich-Der-Seefahrer« ist der Autor dieses Themas

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44

Samstag, 5. November 2011, 09:22

@Girelle

Der von mir eingesetzte Motorcontroller liefert bis zu 36 V bei bis zu 18A Dauerstrom ohne Kühlung(!), hat ein einstellbares Volt-Limit für den Batterieschutz, ab dem der Motorstrom automatisch begrenzt wird (normal: 10 V).

Ein Ruderlagegeber (analog / seriell ) kann, muss aber nicht angeschlossen werden.

Werden die Ruder mit einer oder mit zwei Hydraulikpumpen angetrieben?

Wieviel mA zieht denn das Kupplungs-Magnetventil der Hydraulikpumpe? (Autopilot / Standby - Umschalter)
Von offenen Relais auf einem Seeschiff halte ich eigentlich nicht soviel...
Man könnte da ggf. gekapselte DIL-Relais nehmen - wenn nicht besser ein gegen Abschalt-Induktion per Schottky-Diode geschütztes SolidState.

Flyduino finde ich ganz gut, das gab mir auch einige Anregungen, die besten Anregungen zur Sensorfusion kamen allerdings während meiner eigenen Entwicklung aus der 9DOF-AHRS-1.1 library von Doug Weibel und Jose Julio, die wiederum auf der ArduIMU v1.5 von Jordi Munoz, William Premerlani, Jose Julio und Doug Weibel basiert. Ein anderer guter Entwickler in dieser Richtung ist Fabio Varesano (improved cosine matrix).
Die vorgenannten Filter sind allerdings alle an die Bedürfnisse von UAV - zumeist Quad/Tricoptern mit geringer seitlicher und vertikaler Beschleunigung angepasst, was ja bei uns Seglern denn doch eher mal anders aussehen kann.

Die russischen Modellraketen-Steuerungs-Freaks optimieren ihre Kalman-Filter dagegen eher in den millisekunden-Bereich...

Viele Grüße

Joern

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »Heinrich-Der-Seefahrer« (5. November 2011, 09:44)


Louise70

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45

Samstag, 5. November 2011, 09:53

Hallo Jörn,
tolles Projekt, Respekt! Da melde ich auch gleich mal Interesse an. Und wenn ich bei der mechatronischen Realisierung unterstützen kann - PN.

Du schreibst in der Eingangsbeschreibung von den antizipatorischen Fähigkeiten:
D) Die Analyse der Periodizität von Stampf/Roll/Gierbewegungen nach einer Clusteranalyse zurückliegender Messdaten eine Wahrscheinlichkeit ergibt, mit der ein bestimmter Ruderausschlag VOR einer zu erwartenden wellenbedingten Kursabweichung zu einer erfolgreichen vorab-Kurskorrektur führt. Vorausschauendes Steuern.

Einige Fragen dazu:
Nach meiner Erfahrung bei ruppigen Bedingungen wechseln sich häufig Phasen relativer Ruhe mit Phasen steiler Seen und/oder Böen ab.
- Hast Du da schon Erfahrungen, wie gut die Antizipation unter diesen Bedingungen funktioniert?
- Handelt es sich bei der Clusteranalyse (Meßwertwolke?) um eine Art statistischer Mittelwertsbildung oder wie kann man sich das vorstellen?
- Wenn man beispielweise nun gerade ein paar Minuten relativ ruhig gesegelt ist und dann kommen plötzlich die "drei Schwestern" - also richtig große, steile Wellen - wie kann das System auf diese abrupte Bedingungsänderung reagieren?

Gruß Niels

  • »Heinrich-Der-Seefahrer« ist der Autor dieses Themas

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46

Samstag, 5. November 2011, 10:26

Antizipative Steuerung

Hängt von mehreren Faktoren ab. Wichtig ist vor allem erstmal die Kenntnis des Kurses zum Wind / Wellenlaufrichtung, um einer Heuristik (Bewegungsmodell einer Einrumpf(!)-Segelyacht auf den unterschiedlichen Kursen zum Wind) es zu ermöglichen, die Perioden sowie Größe von Roll-Stampf-und Gierbewegung richtig zu einer Änderung der Reglerparameter (P,I,D + antizipativ-Anteil) umzusetzen.

Inwiefern ein D-Anteil (Differential-Anteil) bei den verfügbaren langsamen Aktuatoren (ca 4-8 sec Hart-Hart) und der trägen Reaktion der Regelstrecke (Schiffskurs) überhaupt Sinn macht, sei erstmal dahingestellt.
Der Halbwind/Raumschotkurs ist erfahrungsgemäß die schwächste Stelle herkömmlicher Yacht-Autopiloten, das Querschlagen größter Feind. So hat man mit Kenntnis der Schiffslagedaten in exakt solcher Situation die Möglichkeit frühzeitig einzugreifen. Bei Detektion solcher Situation macht ein heuristisch stark erhöhter D-Anteil dann Sinn.

Nein, Clusteranalyse bedeutet hier nicht "Messwerte-Datenwolke" sondern Ähnlichkeitsmuster der von Roll/Pitch abhängigen Gierbewegung. Die zeitliche Speichertiefe hängt vom verfügbaren RAM des Microprozessors ab. Statistik / Messwertemittlung:
Ja, es wird auch etwas Statistik betrieben, Varianzen ermittelt usw, um genau die Außreisser wie die "drei Schwestern" detektieren zu können.

Die drei Schwestern:
...kommen meistens im Rahmen der Periode der signifikant längsten und damit höchsten Wellen.
Das System wird nach der ersten der drei Schwestern schon so "geschärft", dass es die beiden anderen kommen sieht. Drei-Schwestern-Steuerungsregeln dazu für den achterlichen Kurs:

A) überschreitet der Pitch die Varianz der zurückliegenden Pitchwinkel um x, um nachfolgend in ein wiederum erhöhtes negatives Pitch zu laufen, so befindet sich das Schiff:
Auf der Vorderflanke einer von achtern anlaufenden ersten der drei Schwestern.
Der Zeitpunkt des Wellentales ist bekannt. Bei Durchlaufen des Kammes auch dessen Zeitpunkt. Und damit die Zeit bis zur nächsten Wellenflanke.
B) Die Kursabweichung auf der ersten Wellenflanke ist auch bekannt.
C) Steuere kurz vor Ansetzen der nächsten Wellenflanke so, dass die nun bekannte Kursabweichung annähernd ausgeglichen sein wird, berücksichtige Geschwindigkeit und Drehrate des Schiffes bei gegebenem Ruderwinkel, sowie die Zeit, die der Aktuator selber zum Ruderlegen braucht.

So einfach geht das auf achterlichem Kurs, mit den drei Schwestern.
Ein Segler macht es auch nicht anders...

Joern


Stand der Testung der antizipativen Algorithmen: Rudimentär.

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »Heinrich-Der-Seefahrer« (5. November 2011, 10:33)


47

Samstag, 5. November 2011, 10:33

moin moin joern,

das ist bestimmt ganz toll, ich weiss ja wie genau du bei solchen sachen bist. hut ab dafür :O

aber das geht mir zu tief, sorry :O

gruß mario

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48

Samstag, 5. November 2011, 10:38

Mach ja nix. Wichtig ist doch, was dabei rauskommt...
(Hab ja nur auf Nielsens Fragen geantwortet, sorry für zuviel Fach-gedöhns...)

Joern

49

Samstag, 5. November 2011, 10:40

joern, is doch kein grund sich zu entschuldigen, du hast halt auch ne menge know how in dem bereich.

vielerfolg weiterhin

Girelle

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50

Samstag, 5. November 2011, 10:51

Hallo Joern,
Danke für die schnelle Antwort.

Zitat

...eingesetzte Motorcontroller liefert bis zu 36 V bei bis zu 18A Dauerstrom ohne Kühlung(!)..

Das hört sich schon mal sehr gut an und sollte für die meisten Typ1 Pumpen, (Pumpen die die Drehrichtung ändern..) ausreichen!

Zitat

...Ruderlagegeber...

Finde ich sowohl aus Regelungssicht interessant und auch die Möglichkeit die Ruderlage über ein Display zum Beispiel bei Hafenmanövern oder während des Segeltrimms angezeigt zu bekommen ganz nett. Sollte, aber muss nicht sein.
Bei mir ist ein übliches Teil von Autohelm/Raymarine verbaut. Analog mit 5 Anschlüssen... Aber eigentlich nur ein Poti.. Widerstandswert muss ich mal suchen.

Zitat

Werden die Ruder mit einer oder mit zwei Hydraulikpumpen angetrieben?

Also ich habe nur ein Ruder, aber auch bei Cats, habe ich bisher noch keine zwei Pumpen gefunden. Also geh' mal immer nur von einer aus.
In einer Version 2.xxx könnte man darüber nachdenken einen zweiten Motor anzusteuern, der bei 'Sonderbauten' eine Trimmklappe die achtern am Ruder sitzt (wie bei mir) oder eine Windfahnensteuerung steuert (also so einen Scheibenwischermotor).

Zitat

Wieviel mA zieht denn das Kupplungs-Magnetventil der Hydraulikpumpe?

Das Relais sitzt meist direkt am Hydraulikzylinder und gibt im stromlosen Zustand die Verbindung zwischen den beiden Seiten des Kolbens frei, so dass man das Ruder von Hand bewegen kann.
Diese Relais sind meist recht kräftig ausgelegt, so dass bei der induktiven Last mit Einschaltströmen (bei 12 V) von bis zu 5 A zu rechnen ist. Im Betrieb ist es dann deutlich weniger. Derzeit habe ich ein Halbleiterrelais (SolidState) im Einsatz, mit 5 V TTL (Optokoppler) zurecht kommt. Ein einfacher Leistungstransistor würde es aber auch tun!

Zitat

Flyduino ... Arduino ... Seduino..

Mit dieser Welt hast Du eine schöne Plattform ausgewählt, so dass man auch daran denken könnte, in einer späteren Variante einen CAN-Bus (aka NMEA2000) anzubauen und bestehende Displays zu verwenden.
Die Antriebseinheiten sind elektrisch fast alle kompatibel.
Auch die 'Nichtbastler' könnten dann einfach das Steuergerät eines Serienpiloten gegen dein Steuergerät austauschen!

Wobei hier sicher eine Grenze erreicht wird, sobald das Ganze als Produkt angeboten wird kommen Faktoren wie Haftung, CE und Garantie ins Spiel, die auch gerade bei den 'Grossen' die Inspektionszyklen Innovationszyklen bremsen und die Geräte ein ganzes Stück teurer machen.
Das der Ansatz einer OpenSOurce oder Community-Lösung nicht verkehrt ist sieht man zum Beispiel im Bereich der DSL-Router, selbst Grosse wie Cisco bieten für manche ihrer Produktlinien (TP-Link) optional den Einsatz einer Opensource-Lösung wie OPENWRT an.
Hier hat man klar erkannt das Themen wie "Qualitätssicherung" und "Weiterentwicklung" bzw. "neue Features" besser und kostengünstiger von der "Community" geleistet werden.

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Girelle« (5. November 2011, 11:33)


Girelle

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51

Samstag, 5. November 2011, 11:12

Zu dem Verhalten eines Steuermanns:

(Sorry Joern, dass ich ein wenig aushole, versuche aber mal mehr Leser mitzunehmen)

Ein Steuermann hat im Vergleich zu einem Autopiloten noch zwei-drei Sensoren mehr:

Die Augen... er kann grosse Wellen sehen kommen..
Das werden wir wohl nicht hin bekommen, aber die Frequenz hat der Wellen wird ja schon ausgewertet, richtig?

Die Ohren ... hören Wind und Wellen
also zumindest eine Böe könnte bei vorhandenem NMEA- Windspeed berücksichtigt werden

Und der Ruderdruck!
Jeder kennt es und findet eine hydraulische Radsteuerung 'nicht so toll' und mit etwas Erfahrung merkt man ja auch schnell, den Moment, wenn das uder drucklos ist, ahnt in welche Richtung das Boot sich nun drehen möchte und gibt schon mal Ruder, dagegen...
Hier könnte der Stellstrom bzw. Druck im Hydraulikzylinder noch analysiert werden.

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Samstag, 5. November 2011, 11:34

Die Spannung auf den Motorklemmen kennt der Motorcontroller zehntelvolt genau.
Den Strom könnte ein Shunt liefern.
Allerdings halte ich die reinen AHRS-Schiffslage- und Bewegungsdaten erstmal für ausreichend.

Jetzt geht erstmal etwas Arbeit rein, eine einfache und übersichtliche, auf das Mindestmaß reduzierte Menüführung fürs LCD-Textdisplay (Test-Prototyp) zu schreiben, damit der stromfressende Laptop rauskann, und nächste Saison der Prototyp zur Verfügung steht.
- Also die Übertragung der Algorithmen aufs Embedded System.

Joern

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Samstag, 5. November 2011, 13:28

Hallo Jörn,

hast ne PN - die Portierung sollte gelingen über Winter.
Und vielen Dank für Deine Antworten - jetzt ist mir klar, wie "Dein Ding" arbeitet. Absolut fundiert.

Ich bin der Meinung, daß ein PiPi nicht der "bessere Steuermann" sein soll.
Wenn der PiPi die langweiligen Törns bei miesem Wetter "kann", dann wäre zumindest mir schon geholfen. In kitzeligen Situationen, also z.B. 7Bf und platt vor`m Laken, steuer ich sowieso selbst - aus Sicherheit. Aber bei Nieselregen, 3Bf und Halbwind oder so - da würde ich mir ein Heinzelmann wünschen. Und DAS kann Dein System allemal, denke ich.

Gruß Niels

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54

Samstag, 5. November 2011, 13:49

Zitat

Original von Louise70
Hallo Jörn,

hast ne PN - die Portierung sollte gelingen über Winter.
Und vielen Dank für Deine Antworten - jetzt ist mir klar, wie "Dein Ding" arbeitet. Absolut fundiert.

Ich bin der Meinung, daß ein PiPi nicht der "bessere Steuermann" sein soll.
Wenn der PiPi die langweiligen Törns bei miesem Wetter "kann", dann wäre zumindest mir schon geholfen. In kitzeligen Situationen, also z.B. 7Bf und platt vor`m Laken, steuer ich sowieso selbst - aus Sicherheit. Aber bei Nieselregen, 3Bf und Halbwind oder so - da würde ich mir ein Heinzelmann wünschen. Und DAS kann Dein System allemal, denke ich.

Gruß Niels


Also bei Nieselregen, 3 Bft und Halbwind, da denkst Du, das Ding ist kaputt, weil er so gut wie garnichts macht. Und wunderst Dich, warum er trotzdem stur auf Kurs bleibt... :D

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55

Samstag, 5. November 2011, 16:44

jo, ich möchte auch nixx merken

nützt es Dir, wenn ich Dir so eine Jefa-Antrieb für ein paar Monate zur Verfügung stelle?

Dann kannst Du ausgiebig mit sowas testen. Wenn dann nix draus wird, kann ich immer noch nen SPX10 dazu tun.



Jefa LD100

kann durch Raymarine angesteuert werden.




Grußß Svenning

Dieser Beitrag wurde bereits 3 mal editiert, zuletzt von »svensk.tiger« (5. November 2011, 17:20)


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Samstag, 5. November 2011, 17:30

Tolles Ding. Wär ne Überlegung wert, herzlichen Dank!
Aber wie schnell ist den der Hart-Hart?

Joern

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57

Samstag, 5. November 2011, 17:55

Die Hart/Hart-Zeiten gehen aus den Chart hervor, grüne Linie.


Da der Jefa mit vielen Blackboxen (s. Bild) kompatibel ist, sollte das nix besonderes sein beim Rudder-Feedback.

Doch, s. 3. Bild, wie bei Garmin und NKE
»svensk.tiger« hat folgende Dateien angehängt:
  • Jefa1.jpg (140,46 kB - 222 mal heruntergeladen - zuletzt: 11. Juli 2015, 11:26)
  • Jefa2.jpg (34,43 kB - 218 mal heruntergeladen - zuletzt: 6. April 2015, 00:53)
  • Jefa3.jpg (24,69 kB - 213 mal heruntergeladen - zuletzt: 6. April 2015, 00:53)
  • Jefa1.jpg (140,46 kB - 219 mal heruntergeladen - zuletzt: 11. Dezember 2014, 19:40)
  • Jefa2.jpg (34,43 kB - 308 mal heruntergeladen - zuletzt: 6. Oktober 2017, 17:32)
  • Jefa3.jpg (24,69 kB - 210 mal heruntergeladen - zuletzt: 30. April 2012, 18:03)
Grußß Svenning

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »svensk.tiger« (5. November 2011, 18:09)


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Samstag, 5. November 2011, 19:18

Also eher stark ...
Hatte die Grafik auch überflogen, aber HO nicht als Hard-Over-Time gelesen...
brauchter für +/-36 ° im Leerlauf rund 8 sec.
Für die +/-17° eines Tillerpilot TP10 - wenn Handbuchgemäß installiert - brauchter dann ca 4 sec.
Der TP10 braucht dafür 8.
Also ca doppelt so schnell wie ein TP10.

Danke

Joern

59

Samstag, 5. November 2011, 19:31

hey jörn,

ich würde dir auch nen neuen st1000 zum pimpen zur verfügung stellen, und fungiere dann als tester :-)

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Samstag, 5. November 2011, 20:18

Zitat

Original von grypswalder
hey jörn,

ich würde dir auch nen neuen st1000 zum pimpen zur verfügung stellen, und fungiere dann als tester :-)


"pimp my pipi" ist ja schon fast nicht mehr Jugendfrei... :rolleyes: :D :baby: :P
//Rückbau immer möglich... (1 Lüsterklemme im Gerät)
OK
Joern

P.S.: komm ja vor lauter PN und schreibsel schon garnicht mehr zum programmieren...
Nu aber los und in die Embedded-Tasten gehauen!

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Heinrich-Der-Seefahrer« (5. November 2011, 20:26)


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