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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik relative positionsbestimmung im raum


Autor: Peterle Anonym (Firma: keine) (wanderameise)
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also folgende aufgabenstellung: ein handschuh soll mit einem sensor 
ausgestattet werden. dieser sensor soll die position des handschuhs 
relativ zu einer nullposition bestimmen. diese 3D informationen sollen 
an einen pc weitergegeben werden. als schnittstelle dient der USBprog. 
Mir wurde aufgetragen, die erfassung der bewegung/lage mittels eines 
beschleunigungssensors und eines gyroskops durchzuführen.

als erstes soll ich mich um die auswahl der richtigen sensoren kümmern 
und begründen, warum ich welchen gewählt habe, sprich, welche kriterien 
notwendig sind.

die erste frage die ich mir gestellt habe ist, wieso ein gyroskop?
mit einem Beschleunigungssensor kann ich doch schon die bewegung 
nachvollziehen? mir reicht die beschleunigung über die zeit und kann mir 
dadurch die entfernung bestimmen.
das gyroskop wäre doch nur interessant, wenn es um drehgeschwindigkeiten 
ginge oder?

wäre dankbar wenn mir mal jemand ein paar ideen und anregungen geben 
könnte.
vielleicht hat ja jemand schon mal etwas ähnliches umgesetzt?!?

Autor: Peter (Gast)
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> gyroskop + Beschleunigungssensor
stell dir mal der Handschau wird gedreht, schon ist z.b. die 
X-Bescheunigung eine Y-Beschleunigung.

Das ganze würde aber auch mit mehreren Beschleunigungssensoren gehen, 
diese müssen aber zwingen in einem abstand von einander angordnet sein, 
damit könnte man auch drehungen ermitteln.

Ich wollte soetwas schon immer mal versuchen, es heist aber das die 
genauigkeit durch das doppelte Integral nicht so sehr hoch ist.

Autor: Peterle Anonym (Firma: keine) (wanderameise)
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Peter schrieb:
>> gyroskop + Beschleunigungssensor
> stell dir mal der Handschau wird gedreht, schon ist z.b. die
> X-Bescheunigung eine Y-Beschleunigung.

ja das würde den einsatz eines gyroskops wohl erklären.stimmt

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo,

> als erstes soll ich mich um die auswahl der richtigen sensoren kümmern
> und begründen, warum ich welchen gewählt habe, sprich, welche kriterien
> notwendig sind.
So viele gibt es ja nicht. Größenordnungsmäßig wirst Du einen Sensor 
brauchen, der vielleicht +/- 1g macht. Schau mal bei Analog vorbei; die 
haben geeignete Sensoren.

> die erste frage die ich mir gestellt habe ist, wieso ein gyroskop?
> mit einem Beschleunigungssensor kann ich doch schon die bewegung
> nachvollziehen? mir reicht die beschleunigung über die zeit und kann mir
> dadurch die entfernung bestimmen.
Nein, das klappt nur auf dem Papier. In der Praxis hast Du immer 
irgendwo einen winzigen Offset im Sensorsignal.

Integrierst Du den Offset dann zweifach, so erhältst Du eine sich 
zeitlich beschleunigende Fortbewegung der Hand. Die dabei erreichten 
Geschwindigkeiten werden mit der Zeit recht unhandlich.

Du kannst natürlich den Versuch unternehmen, die Beschleunigungsdaten 
bzw. die Wegdaten automatisch gegen Null zurücklaufen zu lassen, also 
irgendwo in Deiner Schleife so etwas aufzurufen:

dv = ...
if (v > 0), v = v - dv; end;
if (v < 0), v = v + dv; end;

dx = ...
if (x > 0), x = x - dx; end;
if (x < 0), x = x + dx; end;


Die Voraussetzung dafür ist, daß sich die Hand "im Mittel" in einer 
Ruhelage befindet.

Wie sehr das klappt, mußt Du dann sehen. Bei einer einfachen 
Drehratensensoranordnung habe ich das schon gemacht, um die 
Kopforientierung für 3D-Audio zu messen.

> das gyroskop wäre doch nur interessant, wenn es um drehgeschwindigkeiten
> ginge oder?
Ja. Und der Beschleunigungssensor ist gut, um den Winkel zur Erde und 
Linearbeschleunigungen der Hand in die eine oder andere Richtung zu 
messen.

Den Ort bekommst Du damit aber nicht raus. Dazu benötigst Du eine 
externe
Referenz.

Die Firma Polhemus bietet so etwas an. Das Referenzobjekt ist ein ein 
Plastikwürfel mit Elektronik drin. Meines Wissens nach sind das 
Spulenanordnungen.
http://www.polhemus.com/?page=Motion_PATRIOT
Mit einem älteren Gerät habe ich schon gearbeitet.

Gruß,
  Michael

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