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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kompass mit Gyrosensoren


Autor: K.G. (Gast)
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Wie kann ich möglichst preiswert die Richtung im Raum auf etwa 1 Grad 
genau bestimmen? Das Ganze soll nur einmal kalibriert werden und dann 
über Wochen stabil laufen. Es dreht sich allerdings nur sehr langsam.
Für Infos wäre ich sehr dankbar.

Autor: ... (Gast)
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Faucoultsches pendel :D


spass

es gibt auch elektronische kompasse... nimm sowas

je nach dem, wie langsam die drehbewegung wird, ist in den gyros der 
rauschanteil nicht mehr vernachlässigbar... (zB 10°/min)

Autor: K.G. (Gast)
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Wo finde ich denn preiswerte elektronische Kompasse?
Die meiseten werden ja wohl in der Schifffahrt verwendet. Da sich mein 
Drehobjekt aber an Land in einem Gebäude befindet, brauche ich die damit 
verbundenen hohen Anforderungen nicht. Ich möchte einfach bloß wissen, 
in welche Richtung es sich gerade gedreht hat.

Autor: ... (Gast)
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Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo,

> Wie kann ich möglichst preiswert die Richtung im Raum auf etwa 1 Grad
> genau bestimmen? Das Ganze soll nur einmal kalibriert werden und dann
> über Wochen stabil laufen. Es dreht sich allerdings nur sehr langsam.
> Für Infos wäre ich sehr dankbar.

Ich habe vor mehreren Jahren in meiner Studienarbeit mit dem 
Magnetfeldsensor KMZ10 von Philips gearbeitet, der das Erdmagnetfeld 
mißt. Die 1° Ungenauigkeit sind wahrscheinlich machbar, wenn Du das 
System kalibrierst. Ich habe es damals nur in 5°-Schritten manuell 
überprüft. Die Ergebnisse sahen recht vernünftig aus.

Allerdings mußt Du darauf achten, daß der Sensor gerade steht. Das 
Erdmagnetfeld geht ja nicht nur nach Norden, sondern vor allen Dingen 
nach unten. Wenn Du nur zwei Komponenten des Feldes mißt, hast Du daher 
eine starke Querempfindlichkeit zur Neigung des Sensors. (Ich denke ja, 
daß Du an einem Ort messen willst. Wenn der Meßaufbau überall auf der 
Welt funktionieren soll, mußt Du noch berücksichtigen, daß das 
Magnetfeld nicht überall gleich aussieht.)

Den KMZ10 Magnetfeldsensor gibt es bei Reichelt.
http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=4;GROUP=B6;GR...

http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=4;GROUP=B6;GR...

Mit handelsüblichen Halbleitergyros von Murata oder Analog wirst Du die 
gefordete Genauigkeit nicht hinbekommen. Der Murata-Sensor driftet mit 
ein paar Grad pro Sekunde (Offset). Die Analog-Sensoren sind immerhin 
temperaturkompensiert, aber über Wochen werden sie sicher nicht auf 1° 
stabil laufen. Du kannst froh sein, wenn der Winkel Dir in der ersten 
Minute noch nicht wegläuft.

Mit mechanischen oder optischen Kreiseln habe ich keine Erfahrung. Ich 
könnte mir vorstellen, daß Du mit solchen Gyros deutlich höhere 
Genauigkeiten hinbekommst. Zumindest meine ich, sowas gelesen zu haben.


Gruß,
  Michael

Autor: David P. (chavotronic)
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Mit Gyros kann man das ganze völlig knicken. Da ist der Drift viel zu 
hoch.
Habe einen HMC6343 im Einsatz, auf Break Out Board kostet der 150 USD.
http://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?...

Autor: David P. (chavotronic)
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Mir fällt grad ein: es gibt den MK3Mag;

Den müsste man aber noch an seine Zwecke anpassen...

https://www.mikrocontroller.com/index.php?main_pag...

Autor: peterguy (Gast)
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Bei allen Kompassmodulen ist zu beachten, daß das Erdmagnetfeld je nach 
Region um ein paar Grad abweicht.In Japan wird der Kompass also ein 
"anderes Norden" finden als in Europa. Ansonsten ist es wichtig, 
mögliche Störquellen (hart&weichmagnetisch) zu berücksichtigen.

Eine unkomplizierte und genauere Möglichkeit wäre übrigens ein GPS 
Empfänger...

Autor: ... (Gast)
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GPS , soll ein witz sein,

da ist nur eine kursbestimmung während der bewegung möglich...
soll er nun räder an sein haus basteln?

gps-geräte die auch im stillstand arbeiten nutzen ebenfalls einen 
elektr. kompass

Autor: gast (Gast)
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Mit dem KMZ10C brauchst du's nicht probieren, der ist zu unempfindlich 
für's Erdmagnetfeld. Am besten geeignet wäre der KMZ10A, aber den 
liefert keiner mehr. Wenn du deinen Kompass unbedingt selber aus 
Einzelsensoren aufbauen willst, dann nimm den KMZ10B oder den KMZ51. Ist 
aber eine Fummelei. Eine Komplettlösung ist meiner Meinung nach besser. 
Für zwei Achsen gibt's z.B. den HMC6532 mit oder ohne breakout-board bei 
sparkfun. Falls irgendwer noch Bezugsadressen für den KMZ10A kennt, 
bitte melden.

Autor: K.G. (Gast)
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Mit dem Erdmagnetfeld könnte es ein Problem geben, da sich das 
Drehobjekt in einem Gebäude befindet mit ganz vielem elektrischen Kram 
drumherum. Ich muß auch nicht wissen wo genau Norden ist, sondern nur 
die Abweichung von meiner Null-Richtung (kann jede Himmelsrichtung sein) 
herausfinden.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Wäre eine optische Abtastung der Drehung nicht wesentlich zuverlässiger?

Es gibt auch noch das dynamischen Kompassprinzip, gerade hat Elektor 
sowas veröffentlicht. Auf einem rotierendem Kreisel wird in einer Spule 
durch das Erdmagnetfeld eine Wechselspannung induziert, deren Phasenlage 
relativ zu einem Nullwinkel ausgewertet wird.

Autor: K.G. (Gast)
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> Wäre eine optische Abtastung der Drehung nicht wesentlich zuverlässiger?

Leider nein, da keine optischen Komponenten in dem Raum installiert 
werden können, in dem sich das Drehobjekt befindet. Es muß schon ein 
selbstständig arbeitender "Kompaß" innerhalb des Drehobjektes sein.

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo,

> Ich habe vor mehreren Jahren in meiner Studienarbeit mit dem
> Magnetfeldsensor KMZ10 von Philips gearbeitet, der das Erdmagnetfeld
> mißt. Die 1° Ungenauigkeit sind wahrscheinlich machbar, wenn Du das
> System kalibrierst. Ich habe es damals nur in 5°-Schritten manuell
> überprüft. Die Ergebnisse sahen recht vernünftig aus.
da hier der Einwand kam, mit dem KMZ10 ginge es nicht:

Ich glaube, ich habe den KMZ10 mit dem KMZ51 (Erdmagnetfeldsensor) 
verwechselt.

http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/philips/...
http://de.mouser.com/Search/ProductDetail.aspx?qs=...


Gruß,
  Michael

Autor: Rene (Gast)
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Ich habe eine Referenzrichtung durch einen einzigen KMZ10C (~2,60€) 
aufgebaut. Nach einer ordentlichen Differenzverstärkung und 
Offsetkompensation mit Hilfe zweier INA155 (~3,30€, je Verstärkung von 
10 bis 50fach durch Widerstand/Brücke einzustellen). Allerdings ist 
damit nur eine Aussage um eine betragsmäßige Abweichung von der Referenz 
möglich.

Durch einen zweiten solchen Aufbau war es sogar möglich die 
Himmelsrichtung halbwegs ordentlich zu erfassen. Die Auflösung ist 
errechnet sich aus der Differenz der Maximalspannungen am ADC-Eingang 
(zw. 1,9 und 2,5V, also 600mV) und der Auflösung des ADC von 5mV --> 120 
Schritte.

Leider sind diese Schritte wegen des Sinus nicht equidistant. Durch 
einen empfindlicheren Sensor (z.B. KMZ10B, der ist ~2.5mal so 
empfindlich) lässt sich das wahrscheinlich auf 1500mV erhöhen, also etwa 
300 Schritte. Oder man nimmt einen stärkeren oder einen weiteren INA.
Leider haut die Inklination ordentlich rein, aber durch einen weiteren 
Sensor sollte selbst das zu kompensieren sein, allerdings wirds dann mit 
der Kalibrierung langsam schwierig.

Wenn du einzig eine Referenzrichtung brauchst und weisst in welche 
Richtung sich dein Objekt dreht und auf welchem Kontinent es agiert, 
reicht ein Aufbau. Für eine vorzeichenbehaftete Abweichung brauchst du 
zwei, wenn du jetzt auch noch das Objekt neigst ist es wahrscheinlich 
mit einem dritten Sensor sehr schweierig korrekt zu ermitteln.

Der Aufbau war unempfindlich gegen Handys und die Stromführenden Kabel 
mit ca 20mA im Aufbau. Allerdings ging es bei einem kleinen 
Neodymmagneten in ca 30cm entfernung langsam in die Knie. Das sollte 
soweit für eine Störunempfindlichkeit reichen.

Einen ähnlichen Aufbau gibts unter:
http://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=39671
zu sehen.

Auch wenn alle den teuren KMZ51 vorschlagen, macht das nur Sinn, wenn du 
die darin vorgesehenen Kompensationsspulen auch benutzt.

Viel Spass und ich holfe das hilft weiter.

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