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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Neigungssensor


Autor: typ (Gast)
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Hallo, ich will ein bisschen mit Neigungs- & Beschleunigungssensoren 
(beide 3-Achsen) "rumspielen" und später in ein Gerät mit einbauen.

Da es erstmal zum Kennenlernen gedacht ist, möchte ich möglichst billige 
Gyroskope / Inklinometer (wo ist der Unterschied?) und billige 
Accelerometer kaufen. Habe bei einer Seite, die ich bestimmt nochmal 
finde, einen 3-Achsen Beschl.-Sensor gesehen, der 3,99€ gekostet hat. 
Das ist auch in Ordnung vom Preis. Leider hab ich in der Preisklasse 
keinen Neigungssensor gesehen, nur Neigungsschalter.

Auch wenn es warscheinlich wieder einige Leute verärgert (deshalb bitte 
ich Diese, einfach nicht drauf einzugehen): Gibt es vielleicht solche 
Sensoren als Free Sample, außer bei Analog Devices (kann da irgendwie 
keine Samples bestellen)?


Ich habe außerdem gelesen, dass man mit Beschl.-sensoren auch die 
Neigung messen kann. Wie funktioniert das? Ich kanns mir nur so 
erklären, dass man pro Achse 2 Beschl.-sensoren hat und misst, welcher 
hoch geht und welcher runter. Aber wie hoch ist da die Genauigkeit und 
ist das nicht ein riesen Aufwand, die Daten für 2 oder 3 Achsen 
auszuwerten?

Eine andere Idee hatte ich von einem Gamepad, dass ich mir mal vor ein 
paar Jahren gekauft habe. Dieser hat eine Neigungssteuerung und da 
dachte ich mir, ob es die nicht als 5€ Teile irgendwo zu kaufen gibt um 
dann dort den Sensor auszubauen (Pollin hat diese leider nicht).

Ich habe auch noch gesehen, dass manche dafür auch bei Ebay einen 
Nintendo Wii Nun-Chuck benutzen. Nur wie ist das darin aufgebaut? Ist 
das eine ganze Einheit oder ein einzelner Baustein (welches) und wie 
wird das angesteuert? Dieser kostet bei Ebay ca 13€, Versand kostenlos, 
aus Deutschland. Da ist dann auch noch ein Joystick drinne, auch nicht 
uninteressant, also das Geld wert.


Vielen dank schonmal für jeden Hinweis.

Autor: aloha333 (Gast)
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Neigungssensoren messen die Erdbeschleunigung, deshalb
kann man damit die Neigung messen. Meine Erfahrungen liegen
einige Jahre zurück, damals war das alles nicht sehr genau.
Die Auswertung ist einfach, das geht über einen PWM.

Autor: Lehrmann Michael (ubimbo)
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typ schrieb:
> Hallo, ich will ein bisschen mit Neigungs- & Beschleunigungssensoren
> (beide 3-Achsen) "rumspielen" und später in ein Gerät mit einbauen.

Da hast du dir gut was vorgenommen ?

typ schrieb:
> Da es erstmal zum Kennenlernen gedacht ist, möchte ich möglichst billige
> Gyroskope / Inklinometer (wo ist der Unterschied?) und billige
> Accelerometer kaufen. Habe bei einer Seite, die ich bestimmt nochmal
> finde, einen 3-Achsen Beschl.-Sensor gesehen, der 3,99€ gekostet hat.
> Das ist auch in Ordnung vom Preis. Leider hab ich in der Preisklasse
> keinen Neigungssensor gesehen, nur Neigungsschalter.

Einen Neigungssensor in diesem Sinne gibt es nicht. Man muss 
unterscheiden:
1) bewegte Systeme
2) ruhenden Systeme

Anwendungsbeispiel 1 wäre z.B. bei einem Modellflugzeug. Der Winkel kann 
hier auch gemessen werden wenn sich das Flugzeug aktiv bewegt.

Anwendungsbeispiel 2 wäre z.B. eine Wasserwage. Messung nur möglich wenn 
nicht bewegt (muss Ruhig daliegen)

für bewegte Systeme braucht man Gyro + Beschleunigungssensor für ruhende 
nur einen Beschleunigungssensor.

typ schrieb:
> Ich habe außerdem gelesen, dass man mit Beschl.-sensoren auch die
> Neigung messen kann. Wie funktioniert das? Ich kanns mir nur so
> erklären, dass man pro Achse 2 Beschl.-sensoren hat und misst, welcher
> hoch geht und welcher runter. Aber wie hoch ist da die Genauigkeit und
> ist das nicht ein riesen Aufwand, die Daten für 2 oder 3 Achsen
> auszuwerten?

Nur bei ruhenden Systeme.
Es wird die Erdbeschleunigung von 2 Achsen in Kipprichtung genommen. Der 
Winkel lässt sich auf Basis des Kräftedreiecks ausrechnen.

Aufwand ist eher gering im Verhältniss zu Beschleunigungssensor + 
Gyroskop. Stichwort hierfür Kalmanfilter.

Autor: typ (Gast)
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Ach was ich ganz vergessen habe. Ein Freund von mir fährt bald in den 
Urlaub nach China / Hongkong. Gibt es die Sensoren da vielleicht zum 
Spott-Preis? Oder gibt es günstige, empfehlenswerte Online-Shops, wo ich 
a) mal gucken kann, was die haben (Google-Übersetzer für den Notfall) 
und b) mein Freund da bestellen kann, da er in Hongkong bekannte hat. 
Wenn der Online-Shop auch nach Deutschland versendet, wäre das auch 
interessant. Passiert beim Zoll was aufregendes, wenn ich Elektronik aus 
China im Wert von 5-10€ bestelle?

Also gemeint sind online-shops die die schon deutlich billiger sind als 
Reichelt/Conrad/digiKey, muss sich ja auch lohnen.

Autor: Lehrmann Michael (ubimbo)
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aloha333 schrieb:
> Neigungssensoren messen die Erdbeschleunigung, deshalb
> kann man damit die Neigung messen.

Nur für Messungen in der Ruhe.

aloha333 schrieb:
> Meine Erfahrungen liegen
> einige Jahre zurück, damals war das alles nicht sehr genau.
> Die Auswertung ist einfach, das geht über einen PWM.

Definitiv NEIN. Die Auswertung erfolgt im Normalfall via ADC. Einige 
Sensoren bieten I2C an.

http://www.sparkfun.com/commerce/categories.php?c=23

ist die erste Adresse in solchen Sachen

Autor: typ (Gast)
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Lehrmann Michael schrieb:
> Da hast du dir gut was vorgenommen ?

Ist das eine Frage oder eine Feststellung? ;)

Lehrmann Michael schrieb:
> Anwendungsbeispiel 1 wäre z.B. bei einem Modellflugzeug. Der Winkel kann
> hier auch gemessen werden wenn sich das Flugzeug aktiv bewegt.
>
> Anwendungsbeispiel 2 wäre z.B. eine Wasserwage. Messung nur möglich wenn
> nicht bewegt (muss Ruhig daliegen)
>
> für bewegte Systeme braucht man Gyro + Beschleunigungssensor für ruhende
> nur einen Beschleunigungssensor.

stimmt, das ergibt sinn. Also messen Beschl. Sensoren, wenn sie quasi 
still auf dem Tisch liegen eine Beschleunigung von -1G in z-Richtung?

Ich hatte mir überlegt, sie später in ein Tragbares Gerät zu machen. So 
quasi wie beim Ipod oder div. Smartphones.

Autor: Lehrmann Michael (ubimbo)
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typ schrieb:
> Ach was ich ganz vergessen habe. Ein Freund von mir fährt bald in den
> Urlaub nach China / Hongkong. Gibt es die Sensoren da vielleicht zum
> Spott-Preis? Oder gibt es günstige, empfehlenswerte Online-Shops, wo ich
> a) mal gucken kann, was die haben (Google-Übersetzer für den Notfall)
> und b) mein Freund da bestellen kann, da er in Hongkong bekannte hat.
> Wenn der Online-Shop auch nach Deutschland versendet, wäre das auch
> interessant. Passiert beim Zoll was aufregendes, wenn ich Elektronik aus
> China im Wert von 5-10€ bestelle?
>
> Also gemeint sind online-shops die die schon deutlich billiger sind als
> Reichelt/Conrad/digiKey, muss sich ja auch lohnen.

Tja also erfahrungsgemäß ist das so eine Sache mit den China-Sensoren:

Die Rauschen wie Dreck xD Da muss man gut mit Kalmanfilter und 
Komplementärfiltern umgehen können um mit denen sinnvoll zu Rande zu 
kommen. Mit den "Normalsensoren" z.B. von Sparkfun (ich will keine 
Werbung machen!!!) rauscht das an einer 10bit ADC Messbereich 0-3.3V um 
ca. 2 LSB
Mit den Chinasensoren sind's locker 3-4 Bits !

Autor: typ (Gast)
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Lehrmann Michael schrieb:
> http://www.sparkfun.com/commerce/categories.php?c=23

Lehrmann Michael schrieb:
> Mit den "Normalsensoren" z.B. von Sparkfun (ich will keine
> Werbung machen!!!)

Die Seite hab ich mir auch schon genauer angeguckt und würde den am 
liebsten aufkaufen. Nur 20$ + Versand sind auch nicht wenig. Die Quelle 
vom Beschleunigungssensor ist wie gesagt auch nicht so schlimm, weil ich 
ja schon eine habe, die einen für 3 oder 4€ anbietet.

typ schrieb:
> Also messen Beschl. Sensoren, wenn sie quasi
> still auf dem Tisch liegen eine Beschleunigung von -1G in z-Richtung?

Stimmt das so?


Lehrmann Michael schrieb:
> Mit den Chinasensoren sind's locker 3-4 Bits !

Also es geht mir ja erstmal ums Verständnis und zum Experimentieren, 
also wäre ne Abweichung von 1 ° zwar schon viel, aber erstmal nicht so 
schlimm, wenn ich die dafür für 2€-5€ statt 30€ bekomme.

Autor: Lehrmann Michael (ubimbo)
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typ schrieb:
> typ schrieb:
>> Also messen Beschl. Sensoren, wenn sie quasi
>> still auf dem Tisch liegen eine Beschleunigung von -1G in z-Richtung?
>
> Stimmt das so?

So ist's =)

typ schrieb:
> Lehrmann Michael schrieb:
>> Mit den Chinasensoren sind's locker 3-4 Bits !
>
> Also es geht mir ja erstmal ums Verständnis und zum Experimentieren,
> also wäre ne Abweichung von 1 ° zwar schon viel, aber erstmal nicht so
> schlimm, wenn ich die dafür für 2€-5€ statt 30€ bekomme.

Von einem Grad kannst du träumen wenn du dein Projekt abgeschlossen hast 
mit vernünftigen Sensoren.

Mit 5° musst du schon rechnen bei Chinasensoren (so der Erfahrung nach) 
ohne Filterung.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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typ schrieb:

> Da es erstmal zum Kennenlernen gedacht ist, möchte ich möglichst billige
> Gyroskope / Inklinometer (wo ist der Unterschied?)

Gyro   griechisch für Kreisel

Konzeptionell dreht sich in einem Gyroskop ein Kreisel. Kreisel haben 
die Eigenschaft, dass ihr Achse im absoluten Raum feststeht. Hängt man 
einen Kreisel kardanisch auf, so behält er seine Lage im Raum, während 
sich die Welt, die an der Aufhängung befestigt ist, um ihn dreht. An der 
Aufhängung kann man daher in den Drehgelenken die Verdrehung ablesen. 
Auch wenn heutige integrierte Gyroskope nach anderen physikalischen 
Prinzipien funktionieren, die nach aussen sichtbare Ablesung ist 
dieselbe.

Ein Inklinometer ist im Grunde einfach nur ein Stück Faden mit einem 
Gewicht (ein Lot) an einem Geo-Dreick als Winkelmesser. Verdreht sich 
das Geo-Dreick, zeigt der Faden auf einen anderen Winkelwert an der 
Skala.

> Ich habe außerdem gelesen, dass man mit Beschl.-sensoren auch die
> Neigung messen kann. Wie funktioniert das?

Auch die Erdbeschleunigung ist eine Beschleunigung. Und sie zeigt immer 
nach unten.

Autor: Mike (Gast)
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Produkte von Sparkfun bekommt man auch bei Watterott.

Autor: typ (Gast)
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Lehrmann Michael schrieb:
> Von einem Grad kannst du träumen wenn du dein Projekt abgeschlossen hast
> mit vernünftigen Sensoren.

echt? Ich hab gedacht, wenn ein 360°-1Achsen-Neigungssensor eine analoge 
Spannung ausgibt, ist die proportional zum Winkel und somit die 
Genauigkeit vom ADC abhängt.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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typ schrieb:
> Lehrmann Michael schrieb:
>> Von einem Grad kannst du träumen wenn du dein Projekt abgeschlossen hast
>> mit vernünftigen Sensoren.
>
> echt? Ich hab gedacht, wenn ein 360°-1Achsen-Neigungssensor eine analoge
> Spannung ausgibt, ist die proportional zum Winkel und somit die
> Genauigkeit vom ADC abhängt.

In der Theorie funktionieren alle Messgeräte fehlerfrei und ohne 
Rauschen des Messwertes. Genauso wie alle Lager spielfrei und 
reibungsfrei sind.

In der Paxis spielts das aber nicht. Man kann sich annähern. Das 
Zauberwort dafür lautet: Geld.

Autor: typ (Gast)
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achso. Ich hatte mal in einem Datenblatt gesehen, dass um die Achse so 
ein KreisPfeil war und bezeichnet war mit (Omega)x. Also ein Ohmscher 
Wert der x-Achse. Und dann dachte ich, das ist eine art Poti. Selbst 
wenn ein Billigpoti ne Abweichung von 20% hat, ist Diese konstant und 
somit kann man die rausrechnen (über 2 Kalibrier-Werte)

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Wir haben MMA7455LT Accelerometer von Freescale im Einsatz, die haben 
SPI. Rauschen gibt es da auch, aber nach Mittelung von >16 Messwerten 
ist das Ergebnis durchaus brauchbar: 1 LSB kippeln bei 10bit Auflösung.

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