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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik kurze 3D Bewegung exakt aufzeichnen


Autor: Axel S. (Gast)
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Guten Abend.

Ich würde gerne die Bewegung eines sich im 3-dimensionalen Raum 
bewegenden Objektes auf sehr kurzer Strecke sehr genau aufzeichnen. Das 
Objekt bewegt sich 1m und braucht dazu 50-100ms. Die Positionsbestimmung 
muß auf 1-2mm genau sein. Wenn man von den Maximalwerten ausgeht, wäre 
das:

v=1m / 50ms = 20 m/s
a=max. 2 g (Das Objekt ist am Anfang in Ruhe)
1000 Messungen in 50 ms = 20000 Messungen pro Sekunde, um 1mm 
Genauigkeit zu erreichen.

Womit könnte man soetwas machen?

Accelerometer?
-Welcher uC könnte so schnell messen und rechnen? Ein Atmega8 reicht da 
wohl nicht. Oder kann man mehrere zu einem zusammenschalten?
-Wie sieht es mit der doppelten Integration aus? Ginge das halbwegs, 
wenn das Accelerometer was Bias und Rauschen angeht gut ist? Das das 
über längere Strecken nicht geht (auch wenn man mit Gyros nachhilft) ist 
mir klar, aber hier geht es ja "nur" um 1 Meter. Außerdem habe ich auch 
noch kein Accelerometer bzw. IMU gefunden, das eine Bandbreite von 20khz 
hat. Die Gyros brauche ich glaube ich auch nicht, da sich das Objekt zu 
anfang der Messung in Ruhe befindet und die Lage / Neigung nicht 
gemessen werden muss, da sich das objekt nicht dreht. Die Einflüsse der 
Erdbeschleunigung auf das Accelerometer kann man dann ja rausrechnen.

Felder?
Magnetfelder in verschiedenen Frequenzen erzeugen und die Feldstärken 
messen? Müsste dann ja die Positionsveränderung messen. Oder Funkwellen? 
Da hatte ich hier im Forum was gelesen, aber da stand nichts über die 
Genauigkeit.

Schall? Hatte da was von 100ms Intervallen gelesen, ginge das auch 
schneller?

Gäbe es sonst noch Möglichkeiten? Eine mechanische Lösung scheidet aus. 
Slow-Motion Kameras wären zu klobig. Oder gibts die in 
Streichholzschachtel-Größe und könnte das dann ein uC auswerten? Es 
sollte möglichst klein sein, ein PC (auch Netbook) scheidet aus.

Irgendwie machbar müsste es ja sein. Ich würde mich über Meinungen und 
Vorschläge sehr freuen.

Vielen Dank fürs lesen und ein dickes Lob an das Forum. Ich bin hier 
schon seit einiger Zeit am rumstöbern und von der Freundlichkeit und 
Hilfsbereitschaft wirklich begeistert. Ich habe auch schon ähnliche 
Fragen gefunden, aber da war nie eine solche Genauigkeit nötig.

Viele Grüße Axel

Autor: Grrrr (Gast)
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Am besten noch mehr Einzelheiten.

Axel S. schrieb:
> Eine mechanische Lösung scheidet aus.
Warum?

> Slow-Motion Kameras wären zu klobig.
Wofür? D.h. welcher Randbedingungen widersprichen die Masse oder die 
Maße solch einer Kamera ("klobig"? Kein Slang verwenden).

Oder gibts die in
> Streichholzschachtel-Größe und könnte das dann ein uC auswerten?
> Es
> sollte möglichst klein sein, ein PC (auch Netbook) scheidet aus.

Um was zu erreichen bzw. welche Nebenbedingung zu erfüllen?

Was ist das Ganze? Was wird innerhalb von 50ms auf über 70kmh 
beschleunigt und wieder abgebremst? Auf welche Weise wird die nötige 
Kraft erzeugt und auf das Objekt übertragen? Ist der Antrieb Teil des 
Objektes?

Soll die Messvorrichtung mit dem Objekt verbunden sein oder kann sie 
getrennt davon irgendwo im Raum sein?

Fragen über Fragen.

Autor: Grrrr (Gast)
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Axel S. schrieb:
> Ich würde gerne die Bewegung eines sich im 3-dimensionalen Raum
> bewegenden Objektes auf sehr kurzer Strecke sehr genau aufzeichnen.

Ach ja, Was meinst Du damit? Muss die Trajektorie ermittelt werden? 
Reicht die Endposition?

Autor: Bernhard R. (barnyhh)
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Axel S. schrieb:
> Wenn man von den Maximalwerten ausgeht, wäre
> das:
>
> v=1m / 50ms = 20 m/s
> a=max. 2 g (Das Objekt ist am Anfang in Ruhe)

Das widerspricht sich erheblich.

Bernhard

Autor: David P. (chavotronic)
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> Das widerspricht sich erheblich.

Das war auch mein erster Gedanke.mit 2g hat man nach 100ms höchstens 0,5 
x 2 x 0,1² m zurückgelegt..d.h. 1cm.

Um innerhalb von 100ms 1m zurückzulegen mit v0=0, dann brauchst du eine 
Beschleunigung von 200g .

Autor: frickel (Gast)
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Was genau bastelst du da? Ein bisschen mehr Info für uns wäre recht 
hilfreich.

Meine Ideen wären:
Ultraschallsender am Messpunkt / Ultraschallmikros und 192kHz Soundkarte

Langzeitbelichtung mit Digitalkamera incl Spiegelbild bzw 2 Kameras, 
Pulsierende LED am "Projektil"

Autor: Martin (Gast)
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...
Um innerhalb von 100ms 1m zurückzulegen mit v0=0, dann brauchst du eine
Beschleunigung von 200g .
...


200 g ist nicht richtig.

2 x s        2 * 1 m
----- = a = ---------   200 m/s^2 das sind ca. 20,38 g
 t^2         (0,1 s)^2

Autor: Floh (Gast)
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Fliegenverfolgung?

Lass mal hören, was du da fabrizieren willst, dann krieegste auch mehr 
Input.
:-)

Autor: David P. (chavotronic)
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Martin schrieb:

> 200 g ist nicht richtig.

Ich war gerade erst wach als ich das geschrieben habe. Martin hat 
natürlich recht! Ich meinte 200m/s²

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