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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik "Halbleiterkreisel"


Autor: Felix Jankowski (feejai)
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Guten Abend!

Kennt jemand von euch einen IC, welcher integrierte Kreisel (oder
andere Beschleunigungssensoren) besitzt, so dass man die Lage eines
Gegenstandes mittels PC erkennen kann?

Autor: Felix Jankowski (feejai)
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Damit ihr mir antwortet sag ich euch auch worums geht: Ich möchte damit
einen künstlichen Horiziont für ein Modellflugzeug bauen. In dem
Flugzeug soll ein AVR die Werte eines Beschleunigungssensors auslesen
und über ne ELV-434 Mhz Platine an nen PC funken. Dieser soll es dann
dekodieren und als Horizont auf einem Bildschirm darstellen. Hab schon
an nen BEschleunigungssensor à la ADXL202 gedacht, das wären auch 2
Achsen.

Autor: Christian Rötzer (Gast)
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Für einen künstlichen Horizont nimmt man aber doch weniger einen Kreisel
(damit bekommst Du keine absolute Position). Auch
Beschleunigungssensoren sind ungeeignet.
Eher vielleicht über die Messung des Erdmagnetfeldes? Hierfür sind
entspr. Sensoren verfügbar.
Oder über ein mechanisches, gedämpftes Pendel. Wo/ob es sowas gibt,
weiss ich nicht.
Ich kann mich auch an ein Produkt von Graupner erinnern, das irgendwie
den Hell/Dunkelübergang des Horizonts gemessen hat, klingt aber
zugegeben eine wenig "lo tech"...

Autor: Thorsten (Gast)
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Felix,
einen Beschleunigungssensor kannst Du in einem Flugzeug nicht zur
Fluglageerkennung verwenden, da er nicht zwischen der Schwerkraft der
Erde und Beschleunigungen des Modells unterscheiden kann. Im
Modellbaubereich gibt es sog. Piezokreisel (keine Ahnung wie die genau
funktionieren), jedoch sind diese nur "rate gyros", d.h. sie messen
Drehraten (Winkelgeschwindigkeiten). Sie werden meines Wissens zur
künstlichen Stabilisierung von Modellhubschraubern benutzt und sind
z.B. beim grossen C erhältlich. Um die Drehlage ("attitude") zu
bestimmen, musst Du die gemessenen Winkelgeschwindigkeiten
aufintegrieren und zu einer vorher bekannten "Nullposition" addieren
(aligning). Dadurch addierst Du natürlich auch alle Messfehler mit,
sodass Deine Messung mit fortschreitender Zeit immer ungenauer wird. Im
Flugzeug wird dem durch eine "Stützung" entgegengewirkt, die darauf
beruht, dass sich das Flugzeug meistens im Horizontalflug befindet.
Sowas für erträgliche Kosten in ein Modellflugzeug zu forschen, ist
bestimmt nicht einfach. Die Hell/Dunkel-Variante ist wohl keine blöde
Idee und viel einfacher realisierbar.
Gruss,
Thorsten

Autor: A.K. (Gast)
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Der in grösseren Flugzeugen eingesetzte künstliche Horizont ist sehr
wohl ein Kreisel:
http://de.wikipedia.org/wiki/Künstlicher_Horizont.Aber ob es das als IC
gibt???

Hell-Dunkel-Erkennung dürfte arg wetterabhängig sein und eher bei
bedecktem als bei guten Wetter funktionieren (die Sonne stört dabei
etwas, insbesondere auch Reflektionen).

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Das Problem mit den im Modellbaubereich eingesetzten Kreiseln
ist die thermische Drift. Es gibt Kreisel mit einem sog.
'Heading Hold Modus'. D.h. da macht der Kreisel bereits
die Integration und steuert das Servo so nach, dass er eine
bestimmte Richtung (in 2D) immer einhält. Billigere derartige
Kreisel (so ab Euro 80 aufwärts bis ca. Euro 140) driften
dabei im Laufe der Zeit (ca. 20 sek bis 1 Minute) ganz gewaltig,
so dass sich die Richtung in die der Kreisel will ständig
verändert. Für einen Kreisel der sorgfältig thermisch kompensiert
ist, muss man dann aber schon deutlich mehr als einen Hunderter
ausgeben.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Ach ja.
Sowas kauft man nicht beim grossen C. Sowas kauft man
im nächsten Modellbauladen. Dann hat man auch die Chance,
dass sich der Verkäufer damit auskennt.

Autor: Felix Jankowski (feejai)
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Vielen Dank für eure Antworten. Mein Modellbauladen hat leider nichts in
der Richtung da. Werde mal bei Conrad nachschauen. Ich fürchte dass mit
dem Integrieren ist keine so gute Idee, da dürfte der Fehler in
kürzester Zeit so riesig werden, dass man den Horizont vergessen kann.
Sowas taugt höchstens für den Turn Coordinator. Das mit dem
Beschleunigungssensor war wohl ein Missverständnis. Mir ist schon klar,
dass dieser zum Scheinlot zeigt und ich wollte damit lediglich die
Libelle realisieren (Ich glaub die Kugel im Glasrohr heißt so) Mein
Problem ist nun der Horizont. Im der kommerziellen Luftfahrt werden
fürs EFIS (siehe Wikipedia) Laserkreisel eingesetzt, der Preis liegt
aber jenenseits von Gut und Böse und ist für einen Amateur auch nahezu
nicht zu beziehen.Ich dachte, dass es derartiges in Halbleitertechnik
gab, weis aber leider nicht mehr wo ich es gesehen hab.

Autor: Rahul (Gast)
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Graupner hat vor Jahren mal deren Piezo-Kreisel im Katalog
beschrieben...

Autor: Felix Jankowski (feejai)
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Ja, ich glaub sowas geht in die Richtung, allerdings brauch ich ja
eigentlich nix was ein Servo steuert, sondern ein elektrisches
Gyroskop, ich glaube der ADXRS ist so eins.

Autor: Felix Jankowski (feejai)
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Hab hier folgendes gefunden:

http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-203955.html


Woher bekomme ich die Gyros und das eval Board?

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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ich habe auf dem Flohmarkt einen Piezo-Gyrosensor von Murata gefunden,
der hatte mehrere für 10 Euro. Wird nicht mehr produziert und der
Neupreis lag irgendwo bei 300

Autor: Felix Jankowski (feejai)
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@Christoph: Würdest du einen Gyrosensor verkaufen? Wo sind solche
Sensoren verbaut?

Autor: Jürgen (Gast)
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Hallo Felix,
meinst Du so etwas?
Dieser Sensor hat 3 Achsen und erkennt in jeder Lage die
Erdbeschleunigung.

Gruß Jurgen

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Ich hab nur den einen, ein Kurzdatenblatt hab ich gefunden, es gibt
anscheinend noch  ein kompatibles ähnliches Produkt eines anderen
Herstellers, dazu sind auch Daten erhältlich. Ich muß mal nachschauen,
wo ich das vergraben habe. Der Sensor ist allerdings etwas groß für
Modellflugzeuge, vielleicht 7cm lang und 2*3 im Querschnitt.
Stromversorgng 5V, Ausgangsspannung schwankt um die halbe
Betriebsspannung.

Autor: Dennis Strehl (Gast)
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Er erkennt vielleicht die Beschleunigung, aber nicht die
Erdbeschleunigung. Das ist nen kleiner Unterschied.

MfG

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Ach ja Anwendung war wohl eien Ergänzung zum GPS im Auto, zum "dead
reckoning", also der Extrapolation der empfangenen Daten, wenn GPS
kurzfristig ausfällt, z.B. im Tunnel.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Autor: Felix Jankowski (feejai)
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Ja, vielen Dank schonmal. Das alles bringt mich schon ein gutes Stück
weiter. Die GPS-Ergänzung wäre eigentlich ideal. Die Frage ist nur, wie
groß der thermische Fehler mit der Zeit wird. Der 3-Achs
Beschleunigungssensor wäre da natürlich ideal, aber ich glaube auch,
dass es nur die Beschleunigung, und nicht die Erdbeschleungung erkennt,
leider. Das Problem sind die in der Luftfahrt auftretenden Fliehkräfte,
womit das Scheinlot (Gleichgewichtssinn, Beschleunigungssensor) immer
senkrecht zum Flugzeugboden steht (wenn man gut fliegt).

Autor: Jürgen (Gast)
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Hallo Felix,
ich habe von dem genannten Sensor LIS3.. ein Evaluation Bord mit
Software von Spoerle. Dieser Sensor hat zu seiner dynamischen
Beschleunigungskomponennte noch eine statische die die Achslage (für
alle 3 Achsen) zur Erdbescheunigung anzeigt d.h im Ruhezustand bekomme
ich die absulute Lage des Sensors angezeigt.
Gruß Jürgen

Autor: Rolf Magnus (Gast)
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Vielleicht findest du auf http://www.sander-electronic.de/ einen
passenden. Ich hab da noch nie bestellt, aber da gibt's wohl recht
viele Sensoren.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Ich blättere gerade im neuen Digi-Key Katalog, die haben Gyrosensoren
von Analog devices ADXRS...ABG-ND drei Typen mit unteschiedlichen
G-Bereichen. Preise (+ 18 Euro Verscand und 13 Euro
Mindermengenzuschlag bis 100 Euro) 30,95/34,99 Euro, die haben
allerdings 32pin-BGA-Gehäuse.
Evaluationsboards zu 44.21Euro gibts auch.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Ob die schon lieferbar sind? Beim Hersteller heißt es
einzeln erhältlich ab 5/12/2006
Datenblatt zum "low-cost"-Typ:
http://www.analog.com/UploadedFiles/Data_Sheets/27...

Autor: Felix Jankowski (feejai)
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Jo, danke. Dass Problem ist, dass ein Gravitationssensor im Flieger
immer nach unten zeigt, egal wie ein Flugzeug liegt (wegen der
Fliehkraft). Es gibt also praktisch keine Ruhelage. Mit den
Drehsensoren, ist das so ne Sache, im richtigen Flugzeug ist im
Notinstrument wirklich ein mit Unterdruck getriebenes Gyroskop und der
digitale Horizont wird mittels Hochgenauen Laserkreiseln dargestellt,
mittels des Trägheitsnavigationssystems wird er zum Erdmittelpunkt
korrigiert.

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