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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 3D Beschleunigungssensor


Autor: Sascha W. (bucky2k)
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Hallo,

neben einer Idee für private Wettbewerbe im Kitesurfen ein Messgerät für 
die Sprunghöhe auf barometrischer Basis zu bauen, möchte ich nochmal 
schauen ob es nicht einfacher ist einen 3D Beschleunigungssensor 
auszuwerten. Der Punkt der Landung und des Starts sollte leicht 
bestimmbar sein, genauso der Umkehrpunkt, etc. Hat jemand mal ein zwei 
Links mit Beispielen wie diese Sensoren ausgewertet werden und mit 
welchen µC`s etc. die Auswertung in der Regel geschieht? Man man muss ja 
schon irgendwie eine recht anspruchsvolle Mathematik laufen lassen um 
nachher eine Sprunghöhe in m zu erhalten... Oder denke ich gerad zu 
kompliziert? Die Lage des Sensors ist ja nicht fix, sonst würde ja ein 1 
Dimensionaler Sensor reichen...

Anhand des Bildes ist ja denke ich mal erkennbar das da mehrere 
Beschleunigungen aufeinandertreffen^^

Gruß,

Bucky

Autor: Dennis (Gast)
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Das wird sehr schwierig sein, da in dem Fall auch seitliche 
Beschleunigungskräfte wirken und der Sportler sich auch dreht. Zusammen 
mit Gyrometern wäre es wohl möglich, ist dann allerdings wohl 
aufwändiger als du es gerne hättest.

Aus den Beschleunigungen eine Sprunghöhe zu machen ist gar nicht so 
schwer. Einmal integrieren ergibt die Geschwindigkeit, nochmal 
integrieren die zurückgelegte Wegstrecke.

Autor: Sascha W. (bucky2k)
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Ja, mit dem integrieren,etc., das meinte ich nicht mit kompliziert...

Eher eben die Hardware- und Programmiertechnische Lösung des von dir 
genannten Problems der Drehung, etc... Die barometrische Geschichte 
macht schon Fortschritte, auch wenn es da nicht viel weniger Probleme 
gibt wenn man Auflöung und hohe Tastrate will. Nur bei der 
Beschleunigungsmessung reizen die weiteren auswertbaren Größen wie 
Querversatz, Anfangsbeschleunigung, Querbeschleunigung bei "Kiteloops", 
eines der interessantesten Manöver beim Kiten mit viieell 
Querbeschleunigung, etc...

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
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Erst mal muss man Erdbeschleunigung und Corioliskraft rausbringen bevor 
man was integrieren kann.

Mit Beschleunigungssensoren alleine wirst du nicht weit kommen, in 
Kombination mit GPS sollte es klappen. Aber das ist weder einfach noch 
billig.

Autor: Sascha W. (bucky2k)
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Einfach muss es nicht sein, ich habe rel. viel Zeit und auch etwas 
Knowhow sowie Ehrgeiz. Aber GPS fällt schonmal raus, die Auflösung ist 
lächerlich, bei Höhen beträgt die verlässliche Genauigkeit 20m. Schön 
wäre es aber wenn am Ende etwas entstünde was auch für eine Kleinstserie 
taugt... Also abgesehen von Arbeitslohn irgendwo im 100€ Bereich... Aber 
das ist kein muss...

Ein muss ist die Mobilität, ein PC sollte nicht mitgeführt werden 
müssen^^
Aber ohne Gyro wüsste ich jetzt auch nicht wie man da verlässliche Werte 
rausrechnen soll aus einem 3D G-Sensor....

Aber evtl. fällt ja noch der ein oder andere Groschen, die Idee ist erst 
20min alt...

Noch was zum Thema auftretende Beschleunigungen und benötigte 
Geschwindigkeit der Abtastung, auch wenn das hier ein Extrembeispiel, da 
Unfall, ist:

http://www.kiteforum.tv/component/option,com_video...

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Die Integration von Beschleunigungsmesswerten runter auf absolute 
Position ist imho aktuell schlicht unmöglich, es sei denn es kommt auf 
+-30% nicht an. Will sagen die Messfehler/das Rauschen ist da (noch) 
viel zu gross. Aber man könnte natürlich damit die barometrischen 
Messungen verfeinern. -wiebel

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
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Inertialnavigation und GPS sind komplementär: das eine hat eine hohe 
Auflösung, dafür laufen die Fehler mit der Zeit gegen unendlich; das 
andere ist hat eine niedrige Auflösung, dafür laufen die Fehler nicht 
weg. Wenn man beides kombiniert kann man sehr genau navigieren. Wie 
genau hängt davon ab wie gut die Beschleunigungssensoren sind und vor 
allem wie intelligent die Auswertung der Daten ist.

Vielleicht kann man auch mit Beschleunigungssensoren (und Gyros) allein 
was machen, wenn man sich den Beschleunigungsverlauf anschaut. Ich 
vermute mal dass die Beschleunigung wenn man auf dem Wasser fährt sehr 
stark herumzappelt, und während dem Sprungs dann relativ glatt verläuft. 
Kenne mich mit Kitesurfen zu wenig aus um das beurteilen zu können.

Autor: Sascha W. (bucky2k)
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Der Beschleunigungsverlauf sollte eindeutig unterscheidbar sein ja... In 
der Phase vor dem Sprung sehr zappelig durch das überfahren der Wellen, 
etc. und dann setzt der Zug/die Beschleunigung sehr stark ein und lässt 
auf dem Weg zum oberen Punkt nach oben nach...  Aber es wird sehr 
schwierig sein mit der Auswertung... Ich werde wohl zunächst mal schauen 
auf welche Toleranzen ich über den Druck komme... Eine möglichst 
effektive Filterung der Störungen durch Wind, etc. muss halt realisiert 
werden, zunächst gehäusungstechnisch als auch rechnerisch. Eine 
verlässliche Auswertung auf +/-20cm sollte letztendlich schon bei 
rumkommen...

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Sascha Backhaus wrote:
> Der Beschleunigungsverlauf sollte eindeutig unterscheidbar sein ja... In
> der Phase vor dem Sprung sehr zappelig durch das überfahren der Wellen,
> etc. und dann setzt der Zug/die Beschleunigung sehr stark ein und lässt
> auf dem Weg zum oberen Punkt nach oben nach...  Aber es wird sehr
> schwierig sein mit der Auswertung...
Ich befürchte die Störungen könnten fast das Nutzsignal übertreffen, 
imho wird das äusserst knifflig, aber versuchen würd ich's auf jeden 
Fall mal, vielleicht mit so einem pollin funkteil, für eine 
Auswertung/Debugging bequem von Land aus, oder wie war das mit dem 
Wasser, ist das gut oder schlecht für den Funk, bei der Frequenz?

> Ich werde wohl zunächst mal schauen
> auf welche Toleranzen ich über den Druck komme... Eine möglichst
> effektive Filterung der Störungen durch Wind, etc. muss halt realisiert
> werden, zunächst gehäusungstechnisch als auch rechnerisch. Eine
> verlässliche Auswertung auf +/-20cm sollte letztendlich schon bei
> rumkommen...
Das mit dem Druck halte ich für die bessere/einfachere Idee. Du kannst 
dir mal die FlightCtrl vom Mikrokopter anschauen, die haben auch eine 
Höhenregelung über einen Drucksensor und das ganze mit AVR und freien 
C-Sources.
http://www.mikrokopter.de/ucwiki/FlightCtrl -wiebel

Autor: mr.chip (Gast)
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Nein, mit einem Beschleunigungssensor geht das nicht. Schliesslich dreht 
sich der Surfer ja nicht unerheblich während des Sprungs. Also weisst du 
nie so recht, in welche Richtung er sich gerade bewegt. Und da nützt dir 
dann das Integrieren der Beschleunigung reichlich wenig. Ich würde mir 
da definitiv eine andere Lösung suchen!

Autor: Msp 430_crew (msp430_crew)
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Ich würde einen MS5534B empfehlen. Du misst dann einfach den absoluten 
Druck und bräuchtest einen Bezug. In der Formel zur Luftdruckanpassung 
auf Meereshöhe ist die Höhe enthalten ;-).

Viel Erfolg!

Autor: Thorsten (Gast)
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Nur mal so am Rande, von Analog gibts bald ein neues Teil...

ADIS16355

    * Tri-Axis gyroscope; 300°/sec dynamic range
    * Integrated Tri-axis Accelerometer (10g)
    * 350Hz bandwidth
    * Factory calibrated sensitivity and bias, across temperature
    * Digitally controlled filtering and sample rate
    * Programmable condition monitoring, alarms
    * Auxiliary ADC, DAC, and digital I/O
    * Digitally activated self-test
    * Embedded Temperature Sensor
    * SPI®-compatible serial interface
    * Single-supply operation: +4.75V to +5.25 V
    * 2000 g powered shock survivability
    * ca.22x22x22mm

Leider ca. 300€

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