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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Winkelmessung


Autor: Myjestic (Gast)
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Hi,

ich möchte gerne die 3 Winkellagen der Achsen einer verstellbaren Ebene 
mit einem Atmega324P bestimmen.

Gyros oder Inklinometer würden wohl ganz gut funktionieren sind mir aber 
etwas zu teuer. Nun habe ich mir überlegt, dass man die Winkelbestimmung 
für die 3 Ebenen mit einem Beschleunigungssensor messen können müsste. 
Die sollte doch über die Erdbeschleunigung funktionieren oder? Der 
Verstelltisch wird recht langsam verstellt, so dass die 
Verstellbeschleunigung evtl. keinen Einfluss auf dieses Methode hat.

Hat das schon mal jemand versucht oder eine bessere Möglichkeit?

Autor: Sam Fischer (fm85)
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Wenn der Tisch während der Messung nicht bewegt wird funktioniert das 
durchaus. Will man jedoch eine Regelung oder ähnliches damit aufbauen, 
stören die Beschleunigungnen die durch die Bewegung entstehen enorm. Ich 
habe das man für einen Tisch der in 2 Richtungen gekippt werden konnte 
gebaut und konnte die Regelung nur sehr langsam arbeiten lassen um die 
Beschleunigung so gut wie möglich in Grenzen zu halten.

Autor: Myjestic (Gast)
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Mh das ist natürlich sehr schade. Ich steuere auch einen Tisch mit 3 
Achsen an und zwar mit Schrittmotoren. Die Endlagen sollen mit 
Maximalwinkeln festgelegt werden. Langsam ist natürlich relativ, aber 
die Bewegung ist deutlich zu sehen :-)

Dann fällt das wohl aus. Also doch Gyros oder Ähnliches?

Autor: Sam Fischer (fm85)
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Nein für Gyros ist eine schnelle Bewegung e.g. günstig, allerdings ist 
es damit schwer die Endlage zu messen weil diese erheblich driften. Am 
günstigsten sollte ist in diesem fall eine Kombination aus Gyro und 
Beschleunigungssensoren, da die Gyros die schnelle Bewegung gut messen 
können und mittels der Accels am Ende eine genaue Position errechnet 
werden kann die den Drift der Gyros kompensiert.

Sollte das Budget nicht das Problem sein würde ich aber eher zu einer 
Lösung mit Laser Abstandsmesser empfehlen, wobei das für 2 Achsen 
natürlich etwas einfacher ist als wenn sich das Teil auch noch dreht.

Ansonsten könnte man auch Rotationsencoder (absolut oder inkrementell) 
an die Achen basteln, sofern du die Mechanik diesgezüglich noch anpassen 
kannst. Die Billiglösung wären wohl Potis an den Achsen, oder gleich 
Servos...

Autor: Myjestic (Gast)
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Die Sache mit den Rotationsencodern und Ähnlichem auf der 
Schrittmotorspindel habe ich auch schon angedacht, das Problem dabei ist 
aber, dass eine volle Umdrehung der Spindel etwa 1 Grad an der Ebene 
verstellt. Also genau wäre das dann. Aber wenn ich den Controller 
abschalte und später wieder verwende, weiß ich ja nicht mehr, in welcher 
Position sich die Ebene derzeit befindet. Also bringt mir so eine 
"Zählung" nichts oder? Es sei denn ich schreibe die Schritte im fein in 
ein EEPROM, aber das ist ziemlich unsicher.

Bei Potis ist das genauso, selbst Spindelpotis kann ich ja schlecht 4000 
mal drehen :-P

Oder meinst Du das anders?

Autor: Sam Fischer (fm85)
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Ja ich würde die Potis, bzw. andere Rotationsmesser direkt an die 
Drehachse deiner Ebene montieren.

Autor: Myjestic (Gast)
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Das ist natürlich eine Möglichkeit, aber wie gesagt, bei der hohen 
Übersetzung bzw. Auflösung (Bewegungsbereich einer Ebene +-3 Grad) muss 
das auf alle Fälle eine Inkremetalscheibe sein die supergut auflöst 
oder?

Autor: Sam Fischer (fm85)
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Naja wenn man das Spiel in der Grif bekommt löst ein Poti auch höllisch 
gut auf. Wenn man noch die Möglichkeit zur Kalibrierung hat bekommt man 
auch noch die Nichtlinearität heraus und kann damit schon sehr genau 
messen, je nachdem was der AD Wandler eben hergibt.

Inkrementalscheiben sind natürlich einfacher, aber sicher teurer. Du 
wirst ja vermutlich eine absolute wollen damit das was du oben 
beschrieben hast nicht passieren kann. Ich weiß aus dem Stand nicht wie 
genau es die gibt, aber ich habe mal Lineare Absolutwertgeber mit 10µm 
Auflösung verbaut, von daher sollte man eine Rotation schon auch recht 
genau herausbekommen.

Autor: Myjestic (Gast)
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Mh das muss ich mal schauen was man so als hochauflösende, preiswerte 
Absolutdrehgeber finden kann. Ich denke mal bei der gewünschten 
Auflösung wird es Sche**teuer :-)

Vielen Dank schon mal für Deine Hilfe, ich kann ja mal ein Feedback 
geben, wenn ich damit weiter gekommen bin.

Autor: Myjestic (Gast)
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Also die Drehgeber sind alle preislich jenseits von gut und böse. Ich 
habe mir die Konstruktion nun nochmal genau angesehen. Es wäre auch 
möglich den Abstand der bewegten Ebene zur nächsten unbewegten Ebene zu 
messen. Ich weiß nur nicht genau womit. Ich habe irgendwann mal so eine 
Art magnetischen Messstößel gesehen, der hat eine wunderbare Auflösung. 
Sonst noch Ideen wie ich das Messen könnte?

Autor: EGS (Gast)
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Schonmal daran gedacht auf den Spindeln einen schlitten mitlaufen zu 
lassen und dann linear Potentiometer oder ähnluches zu verwenden, also 
die Bewegung des Schlittens auf der Spindel?

Sollte doch auch möglich sein?

Autor: pfft. (Gast)
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Im Prinzip geht doch auch eine Relativmessung, solange man kalibrieren 
kann. Dh bei powerup auf horizontal fahren, und von dort die Schritte 
zaehlen.

Autor: geb (Gast)
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Wenn das deine Applikation nicht stört würde ich so vorgehen:

1.Messung mit Beschleunigungssensor
2.Schrittmotor verfahren
3.Etwas warten
4.Wieder Messung des Beschleunigungssensors
U.S.W

so sollte man in die gewünschte Lage kommen

Grüße Gebhard

Autor: Guido Körber (Gast)
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Was für eine Auflösung wird denn benötigt?

Autor: Myjestic (Gast)
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Mind. 0,1°. Besser wäre besser :-)
Lineare Auflösung 0,1 mm.

Ich habe am WE nochmal überlegt und bin wieder bei den VTI SCA100T-D01 
gelandet. Auflösungtechnisch sind die Teile Top! Via SPI angesteuert. 
Ich habe sogar schon so ein Teil hier und werde mal ein wenig damit 
testen.

X und Y kann ich damit messen, aber wie messe ich die z-Achse?

Autor: Bogumil (Gast)
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0,1° und low cost klingt ganz schön ambitioniert

Vorschlag (Idee, nicht getestet):
An den Lagern des "Kipptisches" kleine Untersetzungsgetriebe aus dem 
Modellbau anbringen und die Zähne des am schnellsten drehenden zählen.

Damit kannst du fast beliebige Auflösung erzeugen.

Das Spiel über Endschalter rauskalibrieren oder für jede Richtung eines 
vorspannen.

Autor: Myjestic (Gast)
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Dann habe ich aber leider keine Absolutposition :-) In dem Fall könnte 
ich auch die Schritte des Schrittmotors mitzählen.

Autor: Myjestic (Gast)
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FYI:

Ich habe die Winkelsensoren SCA100T-D01 verwendet. Das funktioniert 
super. Lediglich der Prozessor hat ganz schön zu tun. Arcsin-Funktionen 
in einer Mittelwertschleife etc. strengen ganz schön an.

Auf alle vielen Dank nochmal für Eure Hilfe.

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