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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Positionsmessung


Autor: Franz Spanlang (spanti)
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Hallo Leute,
Ich möchte gerne ein kleines Modell regeln: Das ganze ist ein Balken, 
der in der Mitte gelagert ist und auf dem ein kleiner Wagen hin und 
herrollt. Ich muss jetzt die Position des Wagens irgendwie (und auf 
billigstem Wege) messen. Den Winkel messe ich ganz einfach über ein 
Potentiometer, aber wie mache ich das mit dem Wagen? Ich habe mir schon 
überlegt, irgendwie mit einem Schleifring so ähnlich wie bei einem Zug, 
mit einem Widerstandsdraht die Position zu ermitteln. Eine andere 
Variante wäre die Räder und die Achse aus Metall zu machen und dass sich 
der Wagen auf 2 Widerstandsdrähten bewegt, welche an der aktuellen 
Position kurzgeschlossen werden, womit man dann auf die Position 
zurückrechnen kann.
Nun die Frage:
Funktioniert sowas wenn man die Position auf diese Art und Weise 
einließt? mir geht es da drum, ob da immer zu 100% der Kontakt zwischen 
Wagen und Widerstandsdraht besteht wenn sich der Wagen bewegt, sonst 
habe ich beim Widerstandswert immer kleine Sprünge mit unendlich drinnen 
und die verfälschen dann die ganze Regelung.
Oder gibt es da ganz eine andere Idee wie man sowas realisieren kann?
Wäre euch für Vorschläge dankbar!
fg

Autor: nop (Gast)
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Spannend.

Kleine Frage: wofür ist die Kenntnis der Positions des Wagens wichtig, 
was willst du erreichen ?

Autor: Volker Schulz (volkerschulz)
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Und wie genau muss das ganze sein?

Volker

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Wie schwer ist der Wagen?
Seilzug vom Wagen ans Ende des Balkens - Umlenkrolle - zum anderen Ende 
des Balkens - Umlenkrolle - und zurück zum Wagen.
Jetzt ersetzt du eine Umlenkrolle durch eine Encoderscheibe und eine 
Lichtschranke. Dazu noch ein Endschalter an einer Seite, damit der µC 
sich die Nullposition suchen kann.

Autor: Stefan B. (stefan) Benutzerseite
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Die Idee mit dem Widerstandsdraht finde ich gut. Die kleinen Sprünge 
kann man per Software rausrechnen (Filter, Mittelwert, Ausreisser).

Autor: Volker Schulz (volkerschulz)
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Stefan B. schrieb:
> Die Idee mit dem Widerstandsdraht finde ich gut. Die kleinen Sprünge
> kann man per Software rausrechnen (Filter, Mittelwert, Ausreisser).

Die Idee finde ich auch gut. Sieht bestimmt auch besser aus, als der 
"Drahtseilakt" von Karl Heinz. Billiger wird's obendrein. Duerfte aber 
wesentlich ungenauer sein. Und wenn er das machen will, was ich denke 
das er machen will, vermutlich ZU ungenau. ;)

Volker

Autor: nop (Gast)
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Soll der Wagen auf der Wippe balancieren ?

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Volker Schulz schrieb:
> Stefan B. schrieb:
>> Die Idee mit dem Widerstandsdraht finde ich gut. Die kleinen Sprünge
>> kann man per Software rausrechnen (Filter, Mittelwert, Ausreisser).
>
> Die Idee finde ich auch gut. Sieht bestimmt auch besser aus, als der
> "Drahtseilakt" von Karl Heinz.

Keine Frage.

> Billiger wird's obendrein. Duerfte aber
> wesentlich ungenauer sein.

Da würde ich mich ehrlich gesagt vor Aussetzern in der Datenaufnahme 
fürchten. Wobei das Springen des ganzen Wagens noch die harmloseste Form 
sein dürfte.
Ob der Schleifer vom Wagen wohl so sauber auf dem Draht aufliegt, dass 
sich bei Bewegungen keine Störimpulse (bei Audio würde man sagen: 
Knackimpulse beim Einstecken eines Steckers in die Buchse) ergeben?

Autor: Franz Spanlang (spanti)
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Hallo Leute,
Danke erstmal für die schnellen Antworten.

Also das Ziel ist ich gebe die Sollposition des Wagens auf dem Balken 
vor und der Motor (sitzt im Drehgelenk) kippt dann den Balken so dass 
der Wagen schnellstmöglich die gewünschte Position erreicht. Die 
Regelung habe ich schon soweit, es geht mir nur um die Realisierung 
bezüglich der Positionsmessung, weil die brauche ich ja als Rückführung 
für den Beobachter.

Also das ganze mit Umlenkrolle ist natürlich eine gute Idee, ist mir 
aber schon wieder viel zu kompliziert.

Also das mit Filter ist nicht schlecht, ick könnte ja auch z.B. sagen 
wenn die Widerstandsänderung pro Abtrastschritt einen gewissen Wert 
überschritt, nehme ich einfach den vorigen Wert der stimmt, oder wie 
könnte ich von der Idee her so ein Filter realisieren?

Oder gibt es generell noch einen ganz anderen Ansatz für mein Problem?

fg

Autor: Stefan B. (stefan) Benutzerseite
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Testen? Widerstandsdraht und ein Waggönchen von Märklin kosten nicht die 
Welt :)

Autor: Franz Spanlang (spanti)
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@ Karl heinz Buchegger

ganz genau das ist mein Problem, dass der Schleifer da wahrscheinlich 
nicht immer direkten Kontakt zum Widerstandsdraht hat, deswegen bin ich 
auch skeptisch gegenüber dieser Überlegung, der Wagen bewegt sich ja 
auch ziemlich flott wenn das ganze gut geregelt ist...

Autor: nop (Gast)
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Ein Drehgeber an einer Achse des Wagens, oder auf der Wippe aufgdruckte 
Striche die Du mit Hilf einer Reflexlichtschranke im Wagen zählst.

In der Mitte noch ein Schalter für die Nullposition.

Autor: Volker Schulz (volkerschulz)
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nop schrieb:
> Soll der Wagen auf der Wippe balancieren ?

Genau das habe ich angenommen. ;)

IMHO scheidet der Widerstandsdraht damit aus. Der Kontaktwiderstand (Rad 
-> Draht) wird nicht konstant genug sein um die Position genau genug 
bestimmen zu koennen.

Volker

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Eventuell mit Ultraschallsensoren die Position erfassen.

Autor: Franz Spanlang (spanti)
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Also das mit der Reflexlichtschranke finde ich eine sehr gute Idee, das 
könnte ich mir vorstellen. Für die Messung mit Ultraschall müsste ich 
mich mit der ganzen Materie befassen bis ich weiß wie ich da aus einem 
standard Ultraschallsensor den Abstand errechne (ein fertiger 
Ultraschall Abstandsmesser kostet sicher wieder eine Menge)

Autor: MOW (Gast)
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Die ganze Position muss sehr genau sein, damit diese Regelung anständig 
funktioniert! Es gibt hochpräzise (1µm) Positionssensoren namens 
Temposonic! Die kosten allerdings über 150 €.

Das wird für dieses Projekt wohl eher nicht in Frage kommen, da es 
möglichst günstig sein soll.

Wie präzise soll denn der Sensor sein?

Autor: Volker Schulz (volkerschulz)
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Franz Spanlang schrieb:
> Also das mit der Reflexlichtschranke finde ich eine sehr gute Idee, das
> könnte ich mir vorstellen. [...]

Da wuerde ich dann doch glatt eine optische (Funk-)maus im Wagen 
vorschlagen. Die gibt es in sehr klein, die Datenuebertragung zur 
Elektronik waere auch geklaert, es ist kostenguenstig, ... einzig die 
Auswertung der Signale wird etwas kompliziert. Gibt's sowas eigentlich 
noch mit PS/2-Anschluss?

Volker

Autor: Franz Spanlang (spanti)
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naja ich denke mir mit zum Beispiel einer Gabellichtschranke am Rad kann 
man schon halbwegs genau die Position bestimmen, es kommt hald auf den 
Abstand 2er benachbarter Löcher auf dem Rad an, das kann man dann sicher 
auf wenige Millimeter genau machen. Aber wirklich exakt ist es hald 
nicht da geb ich dir schon recht. Und wie du schon angenommen hast, 150 
Euro sind für einen Studenten einfach zu viel :)

Vielleicht noch andere Vorschläge?

fg

Autor: Franz Spanlang (spanti)
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:) also das mit der Funkmaus ist finde ich auch eine geniale Idee, doch 
wie du bereits geschrieben hast, die Signale auszuwerten ist sicher 
nicht ohne... und ja, es gibt einfache USB to PS2 converter (rein 
passiv).
Danke für den Tipp!

Autor: micha (Gast)
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Kommt drauf an wie groß und schnell alles sein soll und womit Du die 
Reglung realiserst, aber könnte man nicht auch mit einem DMS die 
auftretenden Kräfte messen und aufgrund der (bekannten) Masse des frei 
laufenden Wagens die Position zurückrechnen (Hebelgesetz)?
Dazu müsstest Du natürlich die Auslenkung der Balkens haben (hast Du ehe 
schon) und mit einer hohen Frequenz messen. Wenn Du einen 
mechanischen/optischen End- Halb- und Mittelpunktschalter einbaust 
könnest Du IMHO sogar irgendeine unbekannte Masse (sprich Wagen mit 
Nutzlast ;-) verwenden.

Autor: Franz Spanlang (spanti)
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Also der Wagen ist nur als Modell da und hat nur etwa 100 Gramm, sonst 
benötige ich so einen Starken Motor um das geforderte Drehmoment zu 
erzeugen. Das mit der Durchbiegung funktioniert daher leider nicht, aber 
wär auch eine gute Idee gewesen.

Sonst noch Ideen?

fg

Autor: Reiner S. (chickstermi) Benutzerseite
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Du musst ja nicht gleich ne ganze maus verbauen. IMHO bekommt man bei 
Agilent und verschiedenen anderen Firmen die Chips einer optischen Maus 
als Sample. Hat bei mir zumindest mal geklappt. Du bekommst dann den 
opt. Chip, die Sendediode und ne Plastikaufnahme, in der die Linse für 
die Diode/Sensor untergebracht ist und womit man Diode und Chip 
plaziert. Als Interface stand, soweit ich mich erinnere, was serielles 
(SPI o.ä.) zur Verfügung.

Macht also einen IC im DIP-8 und ne Diode...

mfg, der Icke

Autor: Denker (Gast)
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Soll der Balken unbedingt kippen?
Kannst auch eine elektronische Briefwaage (Dehnmessstreifen) unter das 
Ende legen und skalieren.

Autor: Sascha Ha. (Gast)
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So als Gedankenanstoß: Wie wäre es, ein gewisses Muster auf die Wippe 
aufzudrucken (so ähnlich wie einen Barcode), eine LED und einen LDR 
unter den Wagen zu packen und die Widerstandsänderungen des LDRs 
auszulesen?

Bei geschickter Wahl des Musters und entsprechendem Schutz vor Steulicht 
von außen könnte das klappen.

Gruß,
Sascha

Autor: Volker Schulz (volkerschulz)
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Franz Spanlang schrieb:
> :) also das mit der Funkmaus ist finde ich auch eine geniale Idee, doch
> wie du bereits geschrieben hast, die Signale auszuwerten ist sicher
> nicht ohne... und ja, es gibt einfache USB to PS2 converter (rein
> passiv).
> Danke für den Tipp!

PS2 waere mit einem µC recht einfach auszuwerten... Ich bezweifle jetzt 
aber einfach mal dass diese universellen, passiven Konverter mit jedem 
USB-Dongle zusammenarbeiten.

Wenn die Auswertung im Wagen stattfinden soll, wird die 
Datenuebertragung ohnehin problematisch... Bei einer Masse von 100g 
sollte das Fahrzeug ja nicht unbedingt noch eine Leitung schleppen 
muessen. ;) Muesste also schon drahtlos sein.

Volker

Autor: Franz Spanlang (spanti)
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Danke für die Konstruktiven Vorschläge.
Also das mit der Waage geht leider nicht, da der Balken unbedingt kippen 
muss, genau um das geht es in diesem Modell. Das mit dem Barcodemuster 
finde ich auch eine ausgezeichnete Idee. Ich glaube wenn man den Wagen 
"tieflegt" :) und er bewegt sich sehr knapp über dem Balken, dann is es 
da glaub ich immer relativ finster. Gibts ja fertige Reflexoptokoppler 
für sowas. Wie dünn dürfen da die Striche sein damit man noch anständig 
messen kann wegen der Genauigkeit? schon ein paar Millimeter schätze ich 
mal.

fg

Autor: Franz Spanlang (spanti)
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Volker Schulz schrieb:

> Wenn die Auswertung im Wagen stattfinden soll, wird die
> Datenuebertragung ohnehin problematisch... Bei einer Masse von 100g
> sollte das Fahrzeug ja nicht unbedingt noch eine Leitung schleppen
> muessen. ;) Muesste also schon drahtlos sein.
>
> Volker

auf dieses Problem der Kabel habe ich noch gar nicht gedacht, also mit 
Funk wollte ich das ganze nicht machen, das wird mir etwas zu 
kompliziert. Vielleicht doch den Wagen etwas schwerer machen und das mit 
den Kabeln geschickt machen so dass sie so wenig Einfluss auf das Modell 
haben wie möglich...?

Autor: Volker Schulz (volkerschulz)
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Franz Spanlang schrieb:
> Volker Schulz schrieb:
>
>> Wenn die Auswertung im Wagen stattfinden soll, wird die
>> Datenuebertragung ohnehin problematisch... Bei einer Masse von 100g
>> sollte das Fahrzeug ja nicht unbedingt noch eine Leitung schleppen
>> muessen. ;) Muesste also schon drahtlos sein.
>>
>> Volker
>
> auf dieses Problem der Kabel habe ich noch gar nicht gedacht, also mit
> Funk wollte ich das ganze nicht machen, das wird mir etwas zu
> kompliziert. Vielleicht doch den Wagen etwas schwerer machen und das mit
> den Kabeln geschickt machen so dass sie so wenig Einfluss auf das Modell
> haben wie möglich...?

Wenn "drahtgebunden" dann doch vielleicht wieder Modellbau-Gleise als 
"Uebertrager"? Und dann am besten die Position per Analog-Spannung 
ausgeben um oben genannte Aussetzer (Kontaktprobleme) zu kompensieren?

Volker

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Hmm.
Ich hab mich gerade gefragt, ob man die entfernungsbedingte 
Helligkeitsabnahme einer LED messen und auswerten könnte und wie genau 
das wohl wäre.

Apropos: Wie lang stellst du dir eigentlich einen Balkenarm vor?

Autor: Volker Schulz (volkerschulz)
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Karl heinz Buchegger schrieb:
> Hmm.
> Ich hab mich gerade gefragt, ob man die entfernungsbedingte
> Helligkeitsabnahme einer LED messen und auswerten könnte und wie genau
> das wohl wäre.

Auch eine geile Idee... Das ganze muesste aber ein moduliertes Signal 
sein, damit evtl. vorhandenes Streulicht nicht stoert.

So spassig dieser Thread auch ist, mir ist bei der Maus-Diskussion noch 
ein wirklich sinnvolles Projekt in den Sinn gekommen, das ich sogleich 
verwirklicht habe... Habe ein kleines Windows-Tool gebaut, das mir am 
Ende des Arbeitstages anzeigt, wieviel Meter mein Mauszeiger auf dem 
Bildschirm wirklich zurueckgelegt hat! :D

Volker

Autor: micha (Gast)
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Franz Spanlang schrieb:
> Also das mit der Waage geht leider nicht, da der Balken unbedingt kippen
> muss, genau um das geht es in diesem Modell.

Na ja, wenn Du die Drehung kennst könntest Du die Beschleunigung 
entsprechend korrigieren.

Andere Idee: der Wagen hat unten zwei Fototransen die ein 
Schachbrett/Balkenmuster versetzt abtasten. Eine eindeutige 
Mittelpunktmarkierung (gleichzeitig an/aus)  und man kann Laufrichtung 
und Geschwindigkeit berechen (Stichwort Drehencoder). Diese Daten über 
ID-LED oben auf dem Wagen an die Balkensteuerung.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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micha schrieb:
> Franz Spanlang schrieb:
>> Also das mit der Waage geht leider nicht, da der Balken unbedingt kippen
>> muss, genau um das geht es in diesem Modell.
>
> Na ja, wenn Du die Drehung kennst könntest Du die Beschleunigung
> entsprechend korrigieren.

Es geht doch wohl darum, dass der Balken geneigt wird.
Dadurch setzt sich der Wagen in Bewegung und rollt.

Ziel ist es nun, dass der Wagen an einer ganz bestimmten Stelle am 
Balken zum Stillstand kommt und auch dort bleibt.

Dann gibt man eine andere Sollposition vor, der Balken neigt sich 
wieder, der Wagen rollt los und an der Zielposition wird der Balken 
wieder so verdreht, dass der Wagen zum Stillstand kommt und auch dort 
bleibt.

Der Balken muss sich also frei drehen können.
Wenn der Wagen erst mal an Ort und Stelle ist, dann genügt es den Balken 
waagrecht zu halten damit sich der Wagen nicht mehr bewegt.

(In diesem Sinne finde ich eigentlich die Messung des Drehwinkels als 
geschummelt. Eigentlich müsste sich die waagrechte Orientierung des 
Balkens aus dem Balanceakt der 'Position-Festhalte-Regelung' ergeben)


Zumindest habe ich die Aufgabenstellung so verstanden.

Autor: Stephan (Gast)
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@ Volker Schulz (volkerschulz)

Poste doch mal Dein Maus-Wegstrecken-Tool. Finde ich eine gute Idee!

Autor: micha (Gast)
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Karl heinz Buchegger schrieb:
> Es geht doch wohl darum, dass der Balken geneigt wird.
> Dadurch setzt sich der Wagen in Bewegung und rollt.
>
> Ziel ist es nun, dass der Wagen an einer ganz bestimmten Stelle am
> Balken zum Stillstand kommt und auch dort bleibt.
>
> Dann gibt man eine andere Sollposition vor, der Balken neigt sich
> wieder, der Wagen rollt los und an der Zielposition wird der Balken
> wieder so verdreht, dass der Wagen zum Stillstand kommt und auch dort
> bleibt.

Ja natürlich. Die Frage ist doch, warum der Wagen rollt. Letztlich ist 
es die Schwerkraft, die ihn in Bewegung setzt, sprich die 
Erdbeschleunigung. Ist der Balken waagerecht wirkt sich die nur "nach 
unten" aus, sprich der Wagen steht, sagen wir mal genau über der 
Drehachse. Kippt man den Balken entsteht eine seitwärts gerichtete 
Komponente, die (nach Überwindung der Reibung, was jetzt mal 
vernachlässigt wird) den Wagen beschleunigt. Dadurch bewegt er sich von 
der Drehache/Mitelpunkt weg. Da man die Beschleunigung (Drehwinkel) und 
Zeit kennt, kann man auf den Weg zurückschließen, den der Wagen gelaufen 
ist. Je weiter sich der Wagen vom Mittelpunkt/Drehachse entfernt desto 
höher wird auch die Kraft, die die Wagenmasse auf die Achse ausübt 
(Hebel). Kennt man Masse, Winkel und Kraft kann man die Distanz 
berechnen bzw. die geschätzte Distanz korrigieren.
Das Problem ist die Reibung, die das ganze etwas verfälscht und das 
System instabil macht. Eine Nullpunkterkennung wäre das hilfreich (und 
einfach zu ralisieren). Und natürlich eine Frage der praktischen 
Mess-/Rechen- und Stellgenauigkeit.

Autor: Stefan (Gast)
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Schon mal an eine magnetische Positionsmessung gedacht.

Mit einem KMZ10 Sensor, betrieben in Brückenschaltung und einem Magneten 
5*10*2 mm kann man recht gut bis zu 12 cm Weg messen.

Wenn also an den äußeren Enden des Balken je solch ein Sensor angebaut 
ist kann man die Position des Wagens bestimmen. Im Wagen selbst ist nur 
der Magnet angebracht (oder je einer hinten und vorne).

Die Signal/Abstands Charakteristik ist allerdings nicht linear sondern 
exponentiell. Eine Ermittlung des Weges kann aber z.B. recht einfach 
durch eine Zuordnungstabele gemacht werden.

Gute Idee ?

Gruß
Stefan

Autor: Volker Schulz (volkerschulz)
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micha schrieb:
> [...] Da man die Beschleunigung (Drehwinkel) und
> Zeit kennt, kann man auf den Weg zurückschließen, den der Wagen gelaufen
> ist. Je weiter sich der Wagen vom Mittelpunkt/Drehachse entfernt desto
> höher wird auch die Kraft, die die Wagenmasse auf die Achse ausübt
> (Hebel). Kennt man Masse, Winkel und Kraft kann man die Distanz
> berechnen bzw. die geschätzte Distanz korrigieren.
> Das Problem ist die Reibung, die das ganze etwas verfälscht und das
> System instabil macht. Eine Nullpunkterkennung wäre das hilfreich (und
> einfach zu ralisieren). Und natürlich eine Frage der praktischen
> Mess-/Rechen- und Stellgenauigkeit.

Und es spielen noch andere physikalische Groessen eine nicht 
unerhebliche Rolle: Man stelle sich nur vor, der Balken sei aus 
Naturholz... Dann reagiert der nichtmal mehr gleichmaessig auf 
Aenderungen der Luftfeuchte und Temperatur! ;)


Stephan schrieb:
> @ Volker Schulz (volkerschulz)
> Poste doch mal Dein Maus-Wegstrecken-Tool. Finde ich eine gute Idee!

Ich mache das heute Abend mal massenmarkt-tauglich (sprich meine 
Monitor-Konstanten variabel) und poste anschliessend einen 
Download-Link.


Volker

Autor: Klaus Wachtler (mfgkw)
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Wenn man eh etwas auf dem Balken druckt, kann man auch gleich
Gray-Code drucken und mit mehreren LEDs/Fotosensoren auslesen
(Anzahl je nach Genauigkeit).
Dann hat man gleich jeweils einen Absolutwert gelesen.

Autor: Marc V. (Gast)
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Wenn man auf die Idee mit dem Widerstandsdraht zurück geht,
könnte man das ganze ähnlich einem resistiven Touchscreen ausführen.

D.h. 2 Drähte, ein Widerstandsdraht der andere spielt keine Rolle,
an den Widerstandsdraht eine Spannung anlegen und der Wagen "überbrückt" 
sozusagen die 2 Drähte, somit hat man am anderen Draht eine Spannung 
proportional zum Weg.

Somit wäre das Problem bzgl. dem Widerstand der Räder vernachlässigbar.


In wie weit das praxistauglich ist... keine Ahnung,
nur eine Idee


Gruß
Marc

Autor: Pezi (Gast)
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Also ich würde das ganze über die Schienen messen. Und die Schienen als 
Teil einer Widerstandsbrücke sehen.
Also so ungefähr:

A            R1                                          R2 
B
------------------------------------------------------------------------ 
---
                                           |
------------------------------------------------------------------------ 
---+                                    Achse vom Wagen 
+


+
----------------------------
    I                   I
   | |                 | |
   | |R1               | |R2
   | |                 | |
    I                   I
    I------(V)----------I
    I                   I
   | |                 | |
   | |R3               | |R4
   | |                 | |
    I                   I
-   I                   I
----------------------------

Besser konnte ich es jetzt so nicht zeichnen.
Meine Überlegung ist nämlich folgende, wenn nun die Achse genau in der 
Mitte der Schiene ist und die Widerstände R3 und R4 konstant, dann hab 
ich am Spannungsmesser V 0V.
Beweg ich die Achse nun über die Schiene dann ändern sich die Werte R1 
und R2 und die Brücke ist nicht mehr ausgeglichen.
Am Spannungsmesser würde man nun einen +/- Wert erhalten.
Du wüsstest dann sogar in welche Richtung du entgegenwirken musst ;)

Sorry Leute aber einen solch spontanen geistesblitz kann ich auf die 
Schnelle nicht besser erklären. ;)

mfg Pezi

Autor: Franz Spanlang (spanti)
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Also der Drehwinkel muss eventuell nicht unbedingt gemessen werden 
sondern kann mit dem Beobachter geschätzt werden, die Messung dieses ist 
jedoch einfach und nutze ihn, um durch die zusätzliche Messung das ganze 
noch genauer zu machen, sprich um mehr feedback von der realen Strecke 
zu bekommen weil mein Modell auf dem µC is ja nicht exakt.

Der "Balken" auf dem sich der Wagen bewegt ist etwa 1 Meter lang und aus 
dünnem Aluminium, die Massenträgheitsmoment ist dabei gering.

Das mit dem "Touchscreen" finde ich auch nicht schlecht, ist aber glaub 
ich auch nicht so ohne das zu realisieren. Bin jetzt eher an der Idee 
dran, in einen der Reifen am Umfang kleine Löcher hineinzubohren und 
dann mit einer Gabellichtschranke die Position zu messen.

Für die Idee mit dem Widerstandsdraht: Wenn ich über einen 
Spannungsteiler die Spannung bekomme über welche ich mir dann die 
Position ausrechnen kann, könnte ich ja einfach eine simple 
Integratorschaltung hinten dran hängen zum Glätten. Das hat natürlich 
auch negative Effekte dass das ganze dann etwas verzögert und die Frage 
ist, wieviele solche "Ausreißer" es gibt, weil wenn es zu viele sind 
würde es dann die ganze Positionsmessung verfälschen.

fg

Autor: juppi (Gast)
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Hallo

Hatte vor Jahren die Positionbestimmung eine Modellbahn versucht zu
lösen .
Licht empfindliches Objekt ,zweidimensional bewegbar,mit Optik über der 
Modellbahn angebracht.
Auf der Bahn ein Lichtpunkt welcher Verfolgt wird.

In diesen Fall reicht eindimensionale Verfolgung, auf optimale 
Lichthelligkeit welche auch Moduliert sein kann.

Ist nur das Prinzip,hoffe aber doch verständlich.

Jetzt würde ich es mit einer Kamera und PC machen.

Gruß

Autor: Blablubb (Gast)
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Musst du denn genau wissen wo das Fahrzeug ist? Oder reicht es nicht 
eventuell 2 Punkte kurz vor Ende der Bahn zu haben? Dann könntest du 
doch einfach 2 Mikrotaster oder so in die Bahn verbauen über die der 
Wagen fährt.

Ansonsten, vielleicht LDRs in die Bahn, und wenn das Fahrzeug darüber 
ist macht es einen Schatten. Je nachdem wie viele du auf der Bahn 
verbaust sollte es doch reichen mit der Genauigkeit...

Autor: Dr.Seltsam (Gast)
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Wie wäre es, die positionsabhängige Gleichgewichtsstörung durch den 
Wagen als Momentenänderung im Motor zu bestimmen? Ich gehe mal davon 
aus, dass ein sinuskommutierter 3-Phasen-Motor zum Einsatz kommt, dessen 
Stromaufnahme direkt auf das Dehmoment schließen lässt.

Autor: Franz Spanlang (spanti)
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Ich würde einen ganz simplen Gleichstromgetriebemotor nehmen. Überhaupt 
kann ich nur im statischen Zustand über die Stromaufnahme auf die 
Position zurückrechnen. Sobald der Motor den Balken dreht stimmt das 
schon nicht mehr. Ich gebe dann einfach z.B. über ein Steuerpoti die 
Position des Wagens vor bzw. ich gebe eine Positionsvorgabe so vor:
t=3s -> x = +30 cm, t=7s -> x = -20cm usw.

Hat vielleicht noch wer eine einfache, billige Variante zur 
Positionsbestimmung?

Autor: Stephan S. (uxdx)
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Aus einer alten Maus die Lichtschranke und das Lochrad ausbauen ...

Autor: Blablubb (Gast)
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Hallsensoren in die Bahn einlassen und einen kleinen Magneten an den 
Wagen kleben.
Wieso nimmst du nicht einen Schrittmotor zur Ansteuerung? Dann sparst du 
dir das Poti.

Autor: Franz Spanlang (spanti)
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Also der Gleichstrommotor ist Teil des zu regelndes Modell, ich wünsche 
mit die Position und als Eingang habe ich den Strom, andernseids hätte 
ich als Eingang den Winkel.

Autor: Nick Müller (muellernick)
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Wenn fürs Kippen schon ein DREHpoti getan hat, dann tuts ein SCHIEBEpoti 
für den Weg ja wohl auch ...


Gruß,
Nick

Autor: juppi (Gast)
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Unter der Schiene/Trägerplatte wird ein Sensor deiner Wahl durch ein 
Schrittmotor auf Position gefahren.
Jetzt brauchst du du nur noch durch kippen den Wagen entsprechen zu 
positionieren.

Autor: Thilo M. (Gast)
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Wegmessung kannst du auch optisch machen, eine Gabellichtschranke, in 
der ein schwarzer Keil bewegt wird (lineare Abdeckung der Lichtquelle).

Oder induktiv, ein runder, zylindrischer Eisenkern wird in einem 
Transformator bewegt, dessen Primärspule mit einigen kHz getaktet wird. 
Anschließend gleichrichten und glätten.

Alles mit etwas Aufwand verbunden, aber wenn's klein sein soll und ohne 
mechanischen Widerstand wirst du um sowas nicht herumkommen.

Autor: micha (Gast)
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Genau darum mag ich dieses Forum: zu jeder Frage kommen Antworten&Ideen 
aus total verschiedenen Blickwinkeln! Brainstorming at its best :-)

Autor: Franz Spanlang (spanti)
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Micha da gebe ich dir recht, genau deswegen kann man hier wirklicj gut 
Ideen sammeln.

Thilo M. schrieb:
> Wegmessung kannst du auch optisch machen, eine Gabellichtschranke, in
>
> der ein schwarzer Keil bewegt wird (lineare Abdeckung der Lichtquelle).
>
>
>
> Oder induktiv, ein runder, zylindrischer Eisenkern wird in einem
>
> Transformator bewegt, dessen Primärspule mit einigen kHz getaktet wird.
>
> Anschließend gleichrichten und glätten.
>
>
>
> Alles mit etwas Aufwand verbunden, aber wenn's klein sein soll und ohne
>
> mechanischen Widerstand wirst du um sowas nicht herumkommen.

ich würde gar nicht so kompliziert denken. Wenn ich am Umfang eines 
Rades des Wagens außen Innerhalb 5mm vom Rand des Umfangs entlang Löcher 
mit 3mm Bohre, dann habe ich einen ziemlich exakte Positionsbestimmung 
mit wirklich wenig Aufwand. Das ganze ist natürlich auf Lochabstand 
nicht exakt...

Es stellt sich jetzt die Frage, ob es eine Methode gibt, die ebenfalls 
so günstig ist wie diese und vielleicht noch besser in der Genauigkeit 
ist. Zwecks der Frage Potentiometer für Widerstand- Schiebepoti für Weg 
muss ich sagen, dass so ein Widerstandspoti doch eine ziemlich hohe 
Reibung hat, und ein Schiebepoti mit 1m Länge ist auch nicht gerade 
üblich.

fg

Autor: Pezi (Gast)
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Franz Spanlang schrieb:
> ich würde gar nicht so kompliziert denken. Wenn ich am Umfang eines
>
> Rades des Wagens außen Innerhalb 5mm vom Rand des Umfangs entlang Löcher
>
> mit 3mm Bohre, dann habe ich einen ziemlich exakte Positionsbestimmung
>
> mit wirklich wenig Aufwand. Das ganze ist natürlich auf Lochabstand
>
> nicht exakt...
>
>
>
> Es stellt sich jetzt die Frage, ob es eine Methode gibt, die ebenfalls
>
> so günstig ist wie diese und vielleicht noch besser in der Genauigkeit
>
> ist. Zwecks der Frage Potentiometer für Widerstand- Schiebepoti für Weg
>
> muss ich sagen, dass so ein Widerstandspoti doch eine ziemlich hohe
>
> Reibung hat, und ein Schiebepoti mit 1m Länge ist auch nicht gerade
>
> üblich.
>
>
>
> fg
Die Idee ist gut aber da müsste das ganze ein sehr großer Wagen sein. 
Ich geh mal davon aus das der Threadersteller das ganze als kleineres 
Modell plant. Wahrscheinlich ist der Wagen ein Handelsüblicher 
Modellbahnwagen im Maßstab 1:87. ;)

Bei so einem Projekt bleibt meines erachtens nichts anderes übrig als 
den Positionswert Analog zu erfassen. :(

mfg Pezi

Autor: Pezi (Gast)
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Uppss sorry jetzt hab ich übersehen das du selbst der Themenersteller 
bist.

Autor: Denker (Gast)
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Eine mir bekannte automatische Hochregalanlage hat für die Erkennung z.B 
der  Y-Position Blechstreifen an einer Fahrwegseite in den Gängen. 
Schlitz-Initiatoren am Fahrzeug erkennen die Absolutposition als 
Grobwert. Für die Erkennung des Abstandes ZWISCHEN den Absolutwerten 
greift eine Feinabtastung ein. Die Endposition ist also immer die Summe 
vom letzten Grobwert plus einem Feinwert. Dieses Prinzip wird auch auf 
X- und Z-Achse angewendet, dann auch mit optischen Mitteln (Strichmuster 
an den Palettenplätzen). Bei jeder neuen Position setzt auch eine 
Zeitüberwachung ein.
Kritisch war die Aufhängung des Schleppkabels. Wegen des hohen Gewichtes 
waren bei Wartung immer wieder Führungsrollen fällig.

Autor: Franz Spanlang (spanti)
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Also ich habe jetzt mal 2 Varianten welche ich am Anfang versuchen 
möchte. Die eine ist, ich bohre am Umfang der scheibe viele kleine 
Löcher, die über eine Gabellichtschranke registriert werden. Nachteil 
ist, dass die genauigkeit doch bei ein paar Millimetern liegt.
Eine andere Variante wäre, ebenfalls eine Scheibe (weiß) zu nehmen und 
am Umfang viele kleine schwarze Striche in Radialrichtung draufzumachen. 
ein Reflexoptokoppler (z.B. CNY70) registriert diese dann. die frage ist 
nun: wie dicht können die Striche da zusammenliegen bzw. wie dick müssen 
die sein? Hat da jemand erfahrung mit Reflexoptokopplern und würde das 
funktionieren?

fg

Autor: Denker (Gast)
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Das Rad in einer optischen Maus hat 2cm Durchmesser. Die Schlitzanzahl 
beträgt 80, das sind 4,5° pro Schritt.
Die Schlitze liegen etwa 0,4mm auseinander, mit der Schieblehre kann ich 
da nicht mehr genau messen, sie ist zu breit.
Vielleicht ist das eine gute fertige Lösung weil sich die Mechanik an 
einem Stück entnehmen lässt.

Autor: Aufpasser (Gast)
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Findest du hier nicht etwas von küzlich
http://www.redrok.com/led3xassm.htm

Autor: Aufpasser (Gast)
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Hab mich vertan, sollte nicht zu dir gelangen

Autor: Franz Spanlang (spanti)
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Meinst du das ganz normale Mausrad zum Scrollen? Also das mit den 80 
Stufen kann ich bei meiner nicht bestätigen, die hat so nach grobem 
Gefühl vielleicht 20 oder 25, und man hat ja auch einen ziemlich großen 
Widerstand wenn man das Mausrad so als Wagenrad montiert bezweifle ich 
sogar, dass das Rad bei dem Wagen mit 100g überhaupt rollt und nicht 
blockiert... Aber vielleicht gibts andere Mäuse bei denen das Rollen 
ganz leicht und ohne viel Widerstand funktioniert, oder kann man den 
mechanischen Widerstand einfach wegmachen? Ich weiß nicht wie das 
Innenleben so einer Maus aussieht...

fg

Autor: maus (Gast)
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Denker schrieb:
> Das Rad in einer optischen Maus hat 2cm Durchmesser. Die Schlitzanzahl
> beträgt 80, das sind 4,5° pro Schritt.
> Die Schlitze liegen etwa 0,4mm auseinander, mit der Schieblehre kann ich
> da nicht mehr genau messen, sie ist zu breit.
> Vielleicht ist das eine gute fertige Lösung weil sich die Mechanik an
> einem Stück entnehmen lässt.

Die alten Mäuse mit Rollen sind dafür auch ganz gut brauchbar. Die 
Rollen für X und Y sind leicht zu bewegen, haben also kaum Wiederstand. 
Zudem hast du gleich 2 in einer Maus und kannst das ganze auch noch ganz 
leicht auslesen. Ist ja alles schon fertig. Einfach nur an der subd 
abgreifen.

Autor: Magnetron (Gast)
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Vergiss bitte nicht, dass wenn du allein die Radumdrehung misst, deine 
Positionsbestimmung immer nur relativ zum Anfangszustand und der 
Messgenauigkeit ist. Falls du da eine kleine Ungenauigkeit drin hast, 
fällt dir der Wagen ganz schnell an einem Ender runter, weil die 
Regelung ihn an der falschen Position vermutet.

Du solltest also auf einen ständigen Abgleich achten, etwa eine Reed 
Kontakt in der Mitte der Schiene + Magnet im Wagen um den Nullpunkt zu 
erkennen und in deiner Berechnung neu zu definieren.

Ich würde immer von der starren Seite des Systems, also der Schiene 
messen, damit hast du das Problem nicht.

Wie wäre es zum Beispiel mehrere Gabelschranken gleichmäßig verteilt 
anzubringen, die der Wagen durchfährt? Mit ausreichend Schranken und 
Zeitmessung zwischen dem Auslösen der einzelnen Schranken solltest du 
bei bekanntem Abstand ziemlich genau auf die Geschwindigkeit und 
Position des Wagens kommen. Wenn du dann noch den Winkel der Schiene und 
damit die gerade wirkende Beschleunigung einrechnest könnte das 
ausreichend genau sein.

Autor: maus (Gast)
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Ich hab eben mal 2 Fotos gemacht

Autor: RP6Conrad (Gast)
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Das geht problemlos mit eine Wiederstandsdraht. Siehe mal die video an :
http://video.google.com/videoplay?docid=5538319543...
Es ist ein V2A Draht von ca 1 ohm/cm. Nur wen die Regelung etwas heftig 
ist, verliert der Cylinder kontact.

Autor: Anja (Gast)
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Das Potentiometer-Prinzip wurde auch schon mal mit einer Metall-Kugel in 
Elektor vorgestellt:

http://www.elektor.de/jahrgang/2008/september/ball...

Autor: Franz Spanlang (spanti)
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Hallo,
danke an maus für die super Fotos, also wenn man da so eine Schwarze 
Scheibe rausnimmt und als Wagenrad einsetzt, glaub ich dass das ganz gut 
funktioniert.

@magnetron: Also das ganze muss zu Beginn natürlich an einer 
Nullposition abgegelichen werden. Aber ich denke mir, wenn man vorher 
überprüft, dass, wenn man mit dem Wagen jetzt einmal die ganze Länge des 
Balkens abfährt, ob da der µC auch auf die exakt gleiche Länge kommt wie 
der in wirklichkeit lang ist (feintuning des Radius des Reifens), müsste 
das meiner Meinung nach sehr sehr exakt sein, da der Reifen auch immer 
schön auf der Balkenoberfläche dahingleitet und nicht durchrutscht.
Das mit dem Reed Kontakt in der Mitte wäre aber sicher eine gute Sache, 
um die Genauigkeit noch zu erhöhen und einen möglichen abdrift zu 
vermeiden.

@RP6Conrad Also dass das mit dem Widerstandsdraht wirklich so fein 
funktioniert verblüfft mich jetzt fast ein bisschen, wobei das ja 
eigentlich die beste Variante ist: Man hat keinen Abdrift über die Zeit, 
man hat immer die Abdolutposition, ...

Auch am Überlegen bin ich, ob ich es vielleicht so mache wie bei den 
Ca**era Rennbahnen, auf der Unterseite des Wagens einen Schleifkontakt 
in Verbindung mit dem Widerstandsdraht. Da hat man sicher einen 
geringeren Übergangswiderstand als zwischen Reifen und Draht, da der 
Reifen ja fast nur in einem Punkt aufliegt.

fg

Autor: Denker (Gast)
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Das 80-Schlitzte-Rad war aus einer optischen USB-Maus, sie sind aber 
auch in anderen enthalten (mit Mini-DIN-Stecker), z.B. Fujitsu Siemens, 
Hersteller Logitech.

Autor: mada (Gast)
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Hallo

Ich habe einmal einen alten HP-drucker zerlegt. Da war zur 
Positionsbestimmung des Druckkopfes ein durchsichtiger Streifen mit 
kleinen Strichen und 2 versetzte Gabellichtschranken zur 
Positions/Richtungsbestimmung verbaut. Den Streifen könnte man neben dem 
Wagen aufhängen und die Gabellichtschranke am Wagen befestigen. Die 
Auswertung funktioniert relativ einfach und ist auch sehr genau.

Das einzige Problem wird hier wohl die länge des Streifens sein (ca. 
25cm bei einem A4 Drucker) aber vl. gibts ja größere defekte Drucker 
billiger bei 3,2,l....

lg
mada

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Man koennte auch daas Inductosyn Verfahren anwenden um die Position zu 
finden. Das ganze kann man auf einer Leiterkarte aetzen.

http://www.ruhle.com/operation.htm
http://www.analog.com/static/imported-files/applic...

Autor: Michael Frangenberg (startrekmichi)
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Ein Beispiel, wie das mit einem Eisenstab im Trafo funktioniert (hat 
Thilo oben mal erwähnt), gibt's hier:
http://www.mikesflightdeck.com/lvdts.htm

Ich glaube aber nicht, dass das für deine Anwendung was bringt.

Nach dem Inductosyn-Verfahren arbeiten übrigens auch elektronische 
Messschieber, sprich damit solltest du eine hohe Auflösung erreichen 
können. Ev gibt's das auch in der Größe schon fertig (z.b. für 
CNC-Fräsen), dürfte dann aber relativ teuer sein. Wenn man sich das 
selber ätzen will, hat man nur das Problem, dass man mehrere Platinen 
sauber hintereinander montieren muss. Das könnte wieder ein wenig 
fummelig werden.

mfg
 Michi

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Das mit dem Platinen hintereinander montieren hat man bei CNC Maschinen 
auch.
Die korriegieren solche ungenauigkeiten meist ueber eine im Speicher der 
Maschine abgelegten Tabelle.

Autor: Denker (Gast)
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Fordere die Broschüre "Sensoren für Schienenfahrzeuge" per E-Mail an 
bei:
Lenord+Bauer.
Zu finden auch bei: www.EL-info.de unter webcode 297001,
und:
Winkelsensor PBA12 bei TWK-Elektronik, webcode 284001.

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