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Zeitmessung

So Leute, kommen wir nun mal zu einem der wichtigsten Themen im Slotracing: Der Zeitmessung. Nur mit einer Zeitnahme sieht man wirklich ob man seinen Fahrstil verbessert hat oder ob Tuningmaßnahmen am Auto Erfolg hatten. Allerdings muss man sich vor der Anschaffung genau überlegen was man will. Insbesondere stellt sich die Frage, wie man die Zeiten abließt. Da gibt es eigentlich zwei Möglichkeiten: Entweder direkt am Rundenzähler oder auf einem Bildschirm. In jedem Fall jedoch muss man seine Augen vom Auto wegbewegen. Das führt oftmals trotz Routine zu einer schlechteren Rundenzeit in der nächsten Runde. Sehr praktisch ist da der von uns eingesetzte DS 030. Mit einer 4 stelligen großen LED-Ziffernanzeige pro Spur ist er sehr gut ablesbar. Allerdings kann er immer nur die letzte gefahrene Rundenzeit und die Rundenzahl abwechselnd anzeigen. Will man zum Beispiel seine schnellste Runde wissen, muss man aufstehen und nachsehen. Aus diesem Grund haben wir dann einen Amiga als zusätzliche Anzeige angeschlossen. Auf einem Bildschirm kann man halt mehr darstellen als auf dem Display der DS 030. Mich störte da aber immer noch das wegschauen. Also habe ich mein Programm dahingehend geändert, das es uns die Rundenzeiten ansagt. So kann man sich voll aufs Fahren konzentrieren. Das nur mal vorab.

Der Test hier soll im Augenblick erst mal zeigen wie genau die einzelnen System arbeiten. Das ganze richtet sich an die Leute, die darüber nachdenken, einen PC als Zeitmessung zu nutzen.

Allerdings kann der Amiga auch selber Zeiten messen und Runden zählen. Das Programm dazu habe ich mal vor etwa 12 Jahren begonnen zu schreiben. Damals noch für RC-Cars mit einer Genauigkeit von 1/100 Sekunde. In der ersten Entwicklungsphase wollte ich das Programm irgendwie testen, da aber gerade Winter war ging das schlecht mit den RC-Cars. Da fiel mir meine Carrera Universal ein, die auf dem Speicher ein Schattendasein führte. Damals ca. 20 Meter lang, der optimale Testparkour. Schnell wurde das Programm auf 1/1000 Sekunde erweitert. Als ich dann das Hobby mit den RC-Cars drangab lag die Software tot im Amiga. Dann lernte ich Hansi kennen, was dazu führte das wieder ganz alte Erinnerungen wach wurden. Richtig, wieder die Uni. Einmal bei Hansi gewesen, musste ich unbedingt ein Fly GT1 Porsche haben. Der wurde dann auf Universal umgebaut. Das war die Wurzel allen Übels.

Aus einen Fly wurden später über 100 Slotcars, aus der Uni wurde eine Profi, dazu eine Exclusiv und ne Ninco und keine eigene Zeitmessung. Durch Hansis DS Rundenzähler bekam ich die Möglichkeit die Ergebnisse meiner Software zu überprüfen. Das sah gar nicht so schlecht aus. Die Zeitmessung lag bis auf +/- 3 Tausendstel mit dem DS gleich. Allerdings verpasste der Rechner manchmal ein Fahrzeug. Aus diesem Grund habe ich dann ein neue Hardware gebaut und siehe da, jetzt zählt er auch richtig. Soweit so gut. Jetzt wollte ich aber wie der DS 1/10000 Sekunden messen. Dazu musste ich das gesamte Konzept ändern. Gesagt getan. Allerdings blieben die 2 bis 3 Tausendstel nach wie vor. Trotzdem war ich aber jetzt recht zufrieden. Allerdings behielt das Thema Zeitmessung immer mein Hauptaugenmerk.

Doch irgendwann ergab sich die Gelegenheit der Sache auf den Grund zu gehen. Ich hatte die Möglichkeit von unserem Vor-Ort Händler SLOT32 eine Tag-Heuer Zeitmessung zu leihen. So ein Teil ist natürlich eine ganz andere Dimension als der Slotcar-Krempel. Von da an wusste ich, dass die Zeitdifferenzen nicht an meinem Amigaprogramm lag, sondern am DS. Kürzlich hatte ich das Ding noch mal daheim, da kam mir die Idee mal ein nettes Vergleichsmessen zu machen!

Dazu wurden dann verschiedene Zeitmessungen ins Rennen geschickt. Das wäre halt wie schon erwähnt unser DS030. Dazu kam dann ein Racecontrolsystem, der Slotman (eine bis dahin noch Freeware) auf zwei Systemen und zu guter letzt mein eigenes Bastelwerk. Der Test sollte aber nicht zu trocken sein und etwas Realität haben. Dazu habe ich nen tollen Testparkour aufgebaut.

Los geht es mit einer riesigen Ninco-Bahn. Als Spannungsversorgung dient mein SK-Power Netzteil Prototyp. Hier konnte ich die Spannung so regeln, dass der mit Magnet bestückte Ninco Megane mit NC1 immer schön auf der Bahn blieb. Der MRRC Daumenregler wurde einfach festgeklebt. Die Verkabelung ist so dann auch wie im echten Slotterleben.

Vorne im Bild seht Ihr den Tag Heuer. Er ist hier das Maß aller Dinge. Dahinter unten das Racecontrol, darüber der DS 030. Alle Zeitmessungen wurden von ein und der selben Lichtschranke bedient. Lediglich das RaceControl nutzte seine eigenen Sensoren. Diese waren unmittelbar neben dem Fototransistor der Lichtschranke positioniert.

Die Platine meiner Zeitmessung dient auch zum verteilen der Signale an den DS, Tag Heuer und die Slotmänner. Jetzt musste ich irgendwie die ganzen Rundenzeiten sammeln. Einfach war das bei den Slotmännern, da die Ihre Runde eh speichern. Genau so sieht es bei meinem System aus. Auch beim Racecontrol kann man nach dem Rennen alle Rundenzeiten sehen. Allerdings musste ich die zu Fuß in eine Tabelle eintippen. Schwieriger ist es beim DS. Der merkt sich nur die beiden schnellsten Runden. Allerdings hat er eine serielle Schnittstelle über die er die Zeiten ausgibt. (Dazu braucht man eine spezielle Software von DS!! oder etwas Verstand.) Da mein Programm wie ganz oben beschrieben auch die Schnittstelle des DS auslesen kann war hier noch ein Amiga fällig.

Insgesamt war also folgendes Equipment am Werk: Ein Amiga 500 mit Festplatte, der meine Zeitmessung bedient. Dann ein Amiga 4000 der den DS ausliest, ein 486DX4 100 mit Slotman 4.0.8, ein PIII 650 MHz mit Slotman 6.0.8, ein PII 350 mit RaceControl-Soft. Der Laptop war zum auslesen der “Master”- Zeiten vom Tag Heuer.

Nun zu der eigentlichen Messung: Alle Zeitnahmen sollten mindestens 20 Runden hintereinander messen. Diese werden dann miteinander verglichen. Die erste Runde in der Tabelle entspricht nicht immer der wirklich gefahrenen Rundenzeit, da die einzelnen Kandidaten unterschiedliche Startmethoden haben. Aber das ist nicht so wichtig. Schon eher wichtig ist, dass in 8 Durchläufen mit je 25 Runden (von denen 20 ausgewertet werden) keine Zeitnahme auch nur eine Runde vergessen hat. Das ist gut, allerdings auch das mindeste was man erwarten darf. Wie aber sieht es mit der Genauigkeit aus? Dazu erst mal die Tabelle mit allen Zeiten.

Das gilt es jetzt natürlich zu erklären! Fangen wir oben an. Im Kopf sind die verschiedenen Zeitnahmesysteme aufgeführt. In den ersten beiden Spalten seht Ihr die Zeiten vom Tag Heuer. Erst die angezeigte Zeit in voller Genauigkeit, dann die auf 4 Stellen sprich 1/10000 Sek. gerundete Zeit die es zu messen gilt. Danach folgen die Zeiten der verschiedenen Kandidaten inklusive der Abweichungen. Bei einigen Probanden gibt es noch eine Spalte “Korrektur”. Diese sorgt dafür, dass die Zeitbasen der einzelnen System aneinander angepasst werden. Wichtig hier bei ist ja, dass Rundenzeiten an sich immer die gleiche Relation haben. Ist mir ja schließlich egal, ob eine Runde nu 5,2913 Sekunden oder 5,2918 Sekunden gedauert hat. Wichtig ist, dass wenn ich 5,2913 Sekunde brauche und mein Gegner auch, dass der dann nicht eine andere Zeit angezeigt bekommt. Sehr gut zu sehen ist das beim Slotman 4.0.8 auf dem 486’er. Alle Abweichungen liegen zwischen 2,0 und 2,9 ms. Das heißt, der Rechner mist generell 2 ms zu langsam. Das gilt aber für alle Runden und alle Fahrer. Ist also egal. Anders dagegen das RaceControl: Trotz einer Korrektur von +15ms gibt es nachher immer noch Abweichungen von +2,6 bis -6,2 Millisekunden. Da kann es dann schon sein, das zwischen verschiedenen Fahrern unterschiedliche Abweichungen ein falsches Ergebnis erzeugen. Jetzt kann man natürlich sagen, dass sei Haarspalterei. Logisch ist es auch, wenn aber ein kostenloses Programm wie der Slotman mit einer Selbstbau-Hardware für ca. 10 Euro auf einem alten gammeligen 486’er auf Abweichungen unter einer Tausendstel Sekunde hat, dann darf ich von einem relativ teuren System wie RaceControl wenigstens das gleiche erwarten. Die Ergebnisse vom DS kann man so gerade noch akzeptieren. Obwohl das auch schwer fällt, da hier ja nun extra mit der Zehntausendstel Sekunde geworben wird. Was machbar ist zeigt doch wohl meine eigener Krempel, der auf einem Steinzeit-Computer Messergebnisse vom Allerfeinsten erzielt. Da kommt dann schon die Frage auf, warum viel Geld ausgeben wenn besser billiger zu haben ist. Damit meine ich jetzt den Slotman auf Sonder-Müll-PC! Für mich der ganz klare Sieger dieses Test:

 Der Slotman.

Das Programm ist einfach Klasse. Neben der Zeitmessung enthält es noch jede Menge anderer Features. Besonders wichtig: Der Slotman ist eigentlich ein Streckenplaner. Die Zeitmessung war eigentlich nur als Zugabe gedacht. Schade ist nur, dass der Slotman in der hier vorgestellten Form nicht mehr weiter entwickelt wird. In Zukunft wird die Zeitmessung nur noch mit einer “speziellen” Hardware möglich sein. Leider ist das allerdings die RaceControl Hardware, die hier im Test mit großem Abstand die ungenauste ist.

Allerdings muss ich noch sagen, dass die Sache eventuell anders aussieht, wenn mehrer Fahrzeuge gleichzeitig durch die Lichtschranke fahren. Dieser Einwand kam eigentlich von Elmar, der sich selbst über das tolle Ergebnis des Slotman gewundert hat. Er meinte ich müsse den Test mal mit mehreren Fahrzeugen durchführen. Da kann ich nur sagen, wo er Recht hat hat er Recht. Da wird dann der nächste kommerzielle Kandidat auf der Strecke bleiben. Der DS: Gibt man Ihm auf mehrere Spuren das gleiche Signal stürzt er leider ab. Zum Leben kann man ihn dann nur noch durch den großen Reset (Stecker raus Stecker rein) erwecken. Das ist zumindest bei unserem alten so. Außerdem werde ich beim nächsten Test ein weiteres RaceControl dazu nehmen, vielleicht hat meins ja ne Macke. Das zweite System wird dann auch an die Lichtschranke angeschlossen. Ich werde nämlich das Gefühl nicht los, dass die Sensoren für die schlechte Messung verantwortlich sind. Da ich ja bald auch Besitzer einer Holzbahn bin, kann es durchaus sein, dass im nächsten Test auch noch ein Bepfe mit von der Partie ist. Den wollte ich schon immer mal testen. Da der dann auch mein Programm bedienen können sollte, habe ich schon mal bei Stefan “Bepfe” Vogel nachgefragt, wie es mit der Datenübertragung aussieht. Im Gegensatz zu allen anderen Herstellern hat er mir detaillierte Informationen über das Protokoll zugesendet. Das ist auch der Grund, warum ich demnächst mit eben diesem Bepfe meine Zeiten messe. Natürlich in der Hauptsache mit meiner eigenen Zeitmessung, aber Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser!

Und jetzt noch, falls es jemanden interessiert, einige Details über meine Amiga-Zeitmessung.

Das ist die benötigte Hardware. Sie dient in erster Linie dazu, mehrer Fahrzeuge gleichzeitig zu erkennen. Um die hohe Genauigkeit von 1/10000 Sek. zu erreichen, musste ich einen etwas anderen Weg gehen, als die meisten anderen Zeitnahmen. Ich kann hier nicht 10000 mal pro Sekunde am Druckeranschluss des Amiga nachfragen, ob da gerade ein Auto ist. (Das könnte der Rechner zwar, wenn er aber gerade was anders macht z. B. seine Tastatur oder Maus abfragen würde es zu Fehlmessungen kommen.) Also änderte ich die Hardware so, dass sie dem Computer auf einer speziellen Leitung mitteilt “Hey Alter, da ist ein Auto”. Diese Leitung geht direkt in den Prozessor und veranlasst diesen, seine momentane Arbeit sofort zu unterbrechen (Deswegen heißt die auch “Interrupt”) und ein speziellen Programmteil auszuführen. Dort wird dann die aktuelle Zeit gespeichert. Danach wird erst der Port abgefragt, welches Auto gerade durchgefahren ist. Damit das Signal des Autos nicht verloren geht, wird es in der Hardwareschaltung gespeichert. Erst wenn der Rechner sagt “OK ich habs gerafft” wird die Hardware wieder zurück gesetzt. Sollte gleichzeitig ein weiteres Fahrzeug durch sein, wird auch dieses gespeichert und nach dem zurücksetzten vom erstem Auto an den Rechner gemeldet. Natürlich geht das ganze so schnell, das man davon nichts mitbekommt. Normalerweise schafft selbst der lahme Amiga 500 (Zu der Zeit hatten wir noch gute alte 286’er PC’s!!!!) alle 4 Spuren in weniger als einer Zehntausendstel Sekunde. Es kann zwar vorkommen, das es einen Unterschied in den Rundenzeiten von 1 Zehntausendstel gibt, da der 1. Wagen ja nicht unbedingt genau zu Beginn der Zehntausendstel durchfahren muss, aber das egalisiert sich in der nächsten Runde.

Jetzt bleibt natürlich die Frage, wo nehme ich die Zeit eigentlich her? Wer sich etwas mit Computern auskennt, weiß das die internen Uhren dafür absolut ungeeignet sind. Allerdings gibt es in vielen Rechner und/oder Betriebssystemen Zähler, die mit einem festen Takt betrieben werden. Ein Zähler mit einem festen Takt ist nichts anderes als ein Timer. Das Problem ist da aber erstens die Konstanz und zweitens die Taktfrequenz. Im Amiga zu Beispiel war der Basistakt 28,7..... Mhz. Alle weiteren Takte entstehen durch gerades teilen. Da kommt man nicht wirklich auf die genaue 1/10000 Sek. Also musste ein Externer Takt her. Dazu habe ich ein NE555 Präzisionstimer IC verwendet, das mit einem Poti einstellbar ist. Um es einigermaßen abzugleichen benutzte ich einen Frequenzzähler. Das ist noch nicht die ultimative Lösung, aber die Ergebnisse haben ja gezeigt, was Sache ist. Demnächst wird hier ein Quarz eingesetzt. Dann wird der Zähler ganz genau 10000 mal pro Sekunde zählen. Da der Zähler im Amiga 16 Bit hat, kann er bis 65535 zählen. Daher werde ich eventuell den Takt auf 60 Khz erhöhen und die gemessene Zeit durch 6 teilen. So werden die Ergebnisse noch etwas genauer, da sich Schwankungen im Takt nicht mehr so stark bemerkbar machen. Das ist aber noch Zukunftsmusik. Zu aller erst werde ich mal eine neue Hardware bauen, um 8 Signale messen zu können. Dann kann ich auf einer 4 Spurigen Bahn Rundenzeiten und Zwischenzeiten messen. Die Zwischenzeiten sollen aber frei zuzuordnen sein. Das heißt, wenn man nur auf einer Spur fährt, kann man dort bis zu vier Zwischenzeiten nehmen. Dadurch kann man sehen, wie sich Änderungen am Fahrzeug in verschiedenen Streckenteilen auswirken. Oder man kann zwischen zwei Lichtschranken eine TopSpeed-Messung machen. Mal sehen, was mir da noch so einfällt. Wird bestimmt Interessant.

Roland.

Ergänzung Sept. 2007: Aus diesem Test ist viel mehr geworden als ich ursprünglich gedacht habe: Zu einer Bepfe bin ich leider noch immer nicht gekommen. Der Amiga ist inzwischen völlig ausgestorben, eine Weiterentwicklung der Software machte einfach keinen Sinn mehr. Aber auf einen Treffen am Nürburgring habe ich Klaus kennen gelernt. Das führte dann später zu der Entwicklung einer Zeitmessung auf Windows-Basis. Der Ghairacer war geboren! Wie, den kennt Ihr nicht? Schaut doch einfach mal unter www.ghairacer.de .

Ob es allerdings jemals die oben angesprochenen weitern Vergleichsmessungen gibt wage ich zu bezweifeln.

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