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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Beschleunigungs-Sensor


Autor: Markus L. (Gast)
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Ich habe vor einigen Tagen blindling einen G-Kraft Sensor gekauft. Einen
"Analog Devices ADXL 202 AE" von Segor. Er ist allerdings unfassbar
klein und hat keinen Analogausgang (von dem wir dachten, er hätte
einen). Ich wollte ansich schön mit meinem C-Control schön einfach die
Spannung einlesen um daraus dann die G-Kraft zu berechnen. Leider ist
mir nachdem ich das Packet bekam auch das Datenblatt aufgefallen:
http://www.analog.com/UploadedFiles/Data_Sheets/56...

Die G-Kraft wird dort durch einen sogennaten "Duty Cicle"
ausgedrückt. Je mehr G, desto länger der Duty-Cicle innhalb eines
Intervalles einer Rechteckspannung. So habe ich das jedenfalls
verstanden.
Jetzt habe ich zwei Probleme:
1. Wie kann ich diesen superkleinen IC (5mm x 5mm x 2mm)
verbauen/löten/sonstiges???
2. Wie kann ich diese "Duty-Spannung" wieder in eine normale
Analogspannung zwischen 0 und 5 Volt umwandeln. Paradoxerweise ist in
dem Teil laut Datenblatt sogar noch extra ein "Analog to Duty Cicle
(ADC)" eingebaut. Wie kann ich dieses Ding wieder Rückgängig machen?
Gibt es sowas wie "Duty Cicle to Analog-Wandler" oder gibt es auch
noch irgendwo erschwingliche G-Kraft-Messer mit Analog-Ausgang? Da das
Ding immerhin 25 Euro gekostet hat wäre mir eine Lösung lieber als:
"Schmeiss das Teil weg"...

Über eine Antwort würde ich mich sehr freuen

Autor: Chris (Gast)
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Hi,

ich habe den selben sensor bei mir verbaut.

wenn du dir das Datenblatt mal genauer anschaust,
wirst du merken das er doch einen analogen ausgang hat.
Nämlich da wo die Kondensatoren angeschlossen werden müssen
für die Bandbreite.

Ach übrigens:
Ein Duty Cycle -> Analog Wandler ist im einfachsten fall
ein RC Tiefpass.

Gruß Christian

P.S.: den duty Cycle auszuwerten ist viel genauer !!

Autor: Christian Bischoff (Gast)
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Hallo Markus,

was die Gehäuseform angeht scheint mir das du etwas schnell gekauft
hast. Ich würde dir empfehlen das PWM-Signal zu verwenden und mit einem
Timer auszuwerten. Analogwerte werden leichter durch schlechte
Leiterbahnführung, Masseprobleme, etc. beeinflußt. Falls du doch bei
analog bleiben willst solltest du nach entsprechenden
Applicationsbeispielen bei Analog Devices suchen. Es gibt
Schaltungshinweise dazu die du auch beachten solltest. Wenn ich mich
recht entsinne ist ein Operationsverstärker notwendig. Ich habe danach
eine Testplatine designed und es hat problemlos funktioniert. Wenn du
am Schaltplan/Layout interessiert bist lass es mich wissen und ich
schicke es dir zu.

Tschau

Christian

Autor: Markus L. (Gast)
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Danke euch zwei erstmal!

Also ich drücke es einmal so aus. Das Dingen habe ich jetzt und es war
nicht grad günstig, deshalb würde ich es jetzt gerne irgendwie
verarbeiten.
Ob durch einen Zähler der Dirty-Cicles oder Analog ist mir ansich recht
egal, da ich nicht weiss, was komplizierter ist.

@Chris: Wäre super, wenn du deine Schaltung für den Analogausgang
(Analog ist da, wo die Kondensatoren angeschlossen werden müssen
für die Bandbreite.) einmal ein wenig erklärst, also wie genau ich
daran komme, bin noch nicht so bewandert. Ich habe einen 8bit
A/D-Wandler und ansich würden 256 verschiedene Zustände bei den
G-Kräften ausreichen für meine Anwendung. (Will die Seitlichen und
Frontalen G-Kräfte im Auto messen)

@Christian Bischoff: Wenn du mir allerdings sagen könntest wie ich es
mit dem Timer etc auslesen kann wäre das natürlich noch toller.
Also Eingänge an meinem Mikrocontroller, der das alles einliest habe
ich prinzipiell noch zwei 8bit A/D-Wandler (die leider nur zwischen
Masse und 2,55 Volt messen) und 16 Digital-Messeingänge, die zwischen 5
und 0 Volt "ein" und "aus" übergeben. Reicht das dafür?

Allerdings weiss ich noch immer nicht wie ich dieses 5x5x2mm Mini-Teil
verbauen kann? Gibts da irgendwelche Halterungen, weil direkt am Chip
rumzulöten, ist sicherlich der Tod für das Teil...

Autor: Christian Bischoff (Gast)
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Hallo Markus,

als zu deiner Frage ob es eine Halterung gibt; leider nein. Ich habe
eine Platine entworfen bei der der Sensor bestückt werden kann (für
beide Gehäusevarianten) und die sowohl die Analogsignale (über einen
Operationsverstärker) als auch die PWM-Signale rausgibt. Geplant war
das es wie ein Huckepack-Bauteil über Stiftleisten in eine normale
Leiterplatte mir Raster 2,54mm eingesetzt werden kann. Leider ist mir
dabei ein Fehler unterlaufen und man muß die Beinchen etwas biegen. Ich
habe noch ein paar von den Leiterplatten übrig und würde dir anbieten
den Baustein nebst drumherum zu bestücken wenn du mir die
Materialkosten erstattest (geschätzt ca. 5-10 Euro). Ich habe mit der
Bauform nicht so die Probleme da ich beruflich damit zu tun habe. Mit
der Platine kannst du dann ausprobieren ob dir analog (Ausgangspegel
ca. 0,5...4,5V mit ca. 2,5V bei 0g!) oder PWM besser gefällt.

Tschau

Christian

Autor: Markus L. (Gast)
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Eine supersache, das wär wirklich nett. Die 5 bis 10 Euro kannste
natürlich haben, aber erklär mal ein wenig, wie genau das Teil
funktioniert. Also deine Platine ist auf jeden Fall für gerade diesen
ADXL 202 AE (5x5x2mm) gedacht.. das wäre ja wichtig, aber wie fixiert
man denn so ein Teil überhaupt und kontaktet es?
Wie könnte ich denn mit meinen Möglichkeiten das PWM Signal auswerten
und hast du mal nachgemessen/gerechnet was zwischen 0,5 Volt und 4,5
Volt für ein G-Kraft-Fenster liegt (ist es vieleicht von -2 bis +2G).
Ich müsste es da dann ansich wenn ich z.B. -1G bis 1G messen ja nur
"Differenz-Verstärker" gegen eine 1,5 Volt Spannung, dann habe ich
minimal 0 Volt Ausgang und maximal 2 Volt ausgang.. das wäre ja genau
das, was ich will.

Autor: Christian Bischoff (Gast)
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Hallo Markus,

im Anhang findest du eine PDF-Datei mit dem Schalt-/Bestückungsplan.
Habe ich einfach nach dem Datenblatt entworfen. Ich habe es bisher nur
für die andere Gehäusebauform verwendet sollte aber kein Problem sein.
Mit dem Löten muß ich mal schauen. Wahrscheinlich geht es am Besten mit
Heißluft. Ich werde heute oder morgen mit meiner Testplatine noch ein
paar Sachen messen und dir dann genauer sagen in welchem Bereich das
analoge Ausgangssignal liegt.

Tschau

Christian

Autor: Profi (Gast)
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Wenn das Signal schon Digital rauskommt, ist das doch ideal für den
Prozessor. Die meisten können doch mit dem Timer ein Input-Capture
machen, dann kannst Du damit einen IRQ auslösen und direkt den Wert aus
dem Zählerregister auslesen.

Filtern kann man digital auch, sogar besser, auch wenns ein wenig
Gehirnschmalz kostet.

Übrigens, bei ebay gibst die Sensoren auch immer wieder, 10 St. für 49
Eur sofort als JE:
//cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=3061575705&category=12949

oder die mit 50g (ADXL250):
//cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=3061799743&category=12949

Autor: Markus L. (Gast)
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Okay, sieht super aus soweit. Die Beschaltung macht sogar sinn soweit
ich das beurteilen kann. Wie willst du denn den Baustein (sieht genauso
aus wie
//cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=3061575705&category=12949)
nachher unterbringen? Soll ich dir den zuschicken mit dem Geld zusammen
und du verbaust ihn oder willste es irgendwie zum Stecken machen?

Bei eBay hätte ich vieleicht vorher schauen müssen.. grrr

@Profi: Also die Sache mit den IRQs versteh ich nicht so ganz, aber wir
wollen das ganze ja über einen C-Control auswerten...

Autor: Flo Mayer (Gast)
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Hallo Ihr beiden,

werkel durch Zufall grad am selben Projekt und habe meine
Platinen  auch schon fertig bestückt und das ganze
funktioniert (Versorgung über spannungsreferenz-ic,
analoger Ausgang des ADXL und zwei Spannungsfolger
hinten dran).

Wie gings Dir beim Löten des Sensors? Mit SMD-Spitze
wird der Baustein schnell zu warm, die Pins sind
in der Kerbe des Gehäuses schlecht erreichbar.
Wie gig es Dir da mit der Heissluft? (Und wie machst
Du das genau .. Gaslötkolben,flüssiges Lötzinn, ...?)

Vielen Dank und viel Spass mit dem Sensor,
Flo

Autor: Christian Bischoff (Gast)
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Hallo Flo,

wie ich das mache.... Oh je, das ist nicht so leicht zu beschreiben.
Ich habe dafür industrielles Lötwerkzeug zur Verfügung (ca. 3000,--
Euro) und da es mein Job ist auch einiges an Übung.

Es ist übrigens wirklich nur heiße Luft (kein Gas, gibt es aber auch
[Schutzgasatmosphäre]. Im Grunde ist es ein "normaler" Lötkolben bei
dem über die Heizpatrone eine Hülse gestülpt wird durch die man mit
einstellbarem Druck Luft pumpt. Die wird bis ca. 450 Grad heiß und das
reicht zum Löten sofern die Masseflächen nicht zu groß sind.

Tschau

Christian

Autor: Markus L. (Gast)
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Hallo Flo,

Hört sich interessant an. Kannst du mir evtl. ein Beispiel für einen
solchen spannungsreferenz-ic geben und mir als Laien erklären, was die
zwei Spannungsfolger genau sind und tun?

Autor: Flo Mayer (Gast)
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Hallo Markus,

ich werds versuchen...
Spannungsreferenz wird normalerweise hergenommen z.B.
bei AD-Wandlern, wenn diese keine eigene Referenz haben.
Liefern sehr präzise Spannung bei kaum strom. Da meine
Schaltung aber selbst bei ausgangsseitigem Kurzschluss
nur wenige mA zieht, passt das. Die Versorgungsspannung des
ADXl legt auch den DC-Anteil des Sensorsignals fest, daher
wollte ich die konstant halten. Die Lösung ist aber für
Normalanwendung sicher zu teuer. Hab hergenommen:
MAXIM-IC MAX6133
Ausgangsseitig hab ich zwei Spannungsfolger geschaltet
(je einen für x und y), das sind Operationsverstärker, bei
denen man den Ausgang direkt auf den Eingang rückkoppelt.
Notfalls mal nach "Spannungsfolger" googeln.
Ausgangsspannung direkt auf Eingang wirkt letztlich
als Impedanzwandler. Wenn du ne grössere kapazitive Last
an den Opamp-Ausgang hängen willst, muss diese noch extra
entkoppelt werden. Bei Analog Devices gibt es viele
Application Notes kostenlos zum Download, da ist in einer
auch der Opamp am ADXL eingezeichnet gewesen.
In Deinem Fall mit dem µController würd ich aber den
PWM-Ausgang digital auswerten (Counter, Timer,...).
Lösung mit PWM-Signal und dann RC-Tiefpass taugt eher
wenig, bei vernünftigen Zeitkonstanten bleibt das
Messignal zu wellig.

Die ganze SMD-Platine hat dann 1,5 * 1,1 cm, lötet
sich aber mit 0,4mm Ersa Spitze verdammt pfrielelig.

möge die Fachwelt widersprechen ;)

Autor: Markus L. (Gast)
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Danke dir für die Beschreibung. Wir bereits gesagt habe ich ansich
nichts dagegen den G-Kraft-Sensor digital auszuwerten, allerdings weiss
ich nicht wie. Der Conrad C-Control als Mikro-Controller sollte ja
vielen etwas sagen, aber wie/mit welcher Schaltung ist das dort
möglich?

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