mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik vertikale/horizontale Beschleunigung


Autor: Maik (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo.

Gibt es eine Formel, die den Einfluss einer vertikalen Beschleunigung 
auf eine horizontale Beschleunigung beschreibt?

Hintergrund ist folgender:

Ich möchte mit einem 3-achsigen Beschleunigungssensor detektieren, ob 
sich das Rad eines Zugwaggons beim Anfahren durchdreht oder nicht.Meist 
treten ja schon im Stillstand (aber Motor in Betrieb) Vibrationen 
entlang der Z-Achse auf,die ich, um die Werte der X-Achse (Achse in 
Fahrtrichtung) nicht zu verfälschen, mit einfließen lassen möchte.

Mir fehlt halt aktuell eine mathematischer Ansatz dafür.
Wahrscheinlich steh ich nur grad etwas auf dem Schlauch...

Maik

Autor: Icke (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Rein Physikalisch gibt es da keinen Zusammenhang.

Könnte evtl. aber bei der mechanischen Ausführung zu Seiteneffekten 
kommen.
Das liegt dann aber am Sensor, darüber kann dir nur der Hersteller 
Auskunft geben.
Aus dem Bauch Heraus denke ich, dass das keinen relevanten Einfluss hat.

Autor: Jens G. (jensig)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn beide Richtungen genau 90° zueinander haben, gibt's keinen Einfluß 
untereinander.
Und Vibrationen lassen sich mit einem Tiefpaß wegfiltern.

Autor: Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Maik schrieb:
> Gibt es eine Formel, die den Einfluss einer vertikalen Beschleunigung
> auf eine horizontale Beschleunigung beschreibt?

Du hast diese Frage zu allgemein gestellt. Eine Antwort könnte lauten,
ja, die Beschleunigung in Polarkoordinaten hat eine Komponente in 
radialer und tangentialer Richtung. Es gibt auch einen mathematischen 
Zusammenhang dafür.
Um deine Frage jedoch beantworten zu können, solltest du den Bezugspunkt 
deines Sensors, sowie dessen Orientierung im Raum angeben. Erst dann 
kann etwas über die Kinematik ausgesagt werden.


Icke schrieb:
> Rein Physikalisch gibt es da keinen Zusammenhang.

Das ist eine ziemlich gewagte Antwort.

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Ich möchte mit einem 3-achsigen Beschleunigungssensor detektieren, ob
> sich das Rad eines Zugwaggons beim Anfahren durchdreht oder nicht.

Das sollte eher einfach sein.

Annahme:

Beim Anfahren ist der Beschleunigungssensor zufällig unten
am Rad.

Fährt der Zug ohne durchdrehen los,
erfährt der Sensor eine Beschleunigung nur in Fahrtrichtung,
weil sich dieser Punkt des Rades nur nach vorne (und oben
in Epizyklen) bewegt.

Dreht das Rad durch, bewegt sich der Sensor auch kurz
Entgegen der Fahrtrichtung, er erfährt also eine
Beschleunigung entgegen der Fahrtrichtung.

Natürlich sind nicht alle Fälle so einfach, wenn der Sensor
oben am Rad war, stimmt es schon mal nicht, aber wenn man
durch andere Sensoren gemessen die Beschleunigung des ganzes
Zuges (oder zumindest der Achslager dieser Achse) abzieht
und nur nch die Bewegung des Scheibenrades alleine sieht,
sollte auch mit nur einem Achsensor aus beliebiger Position
heraus erkennbar sein, ob das Rad Schlupf hat, zumindest
im Rahmen einer Messgenauigkeit.

Autor: Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Vielleicht hilft dir der folgende Lösungsansatz:

x: kartesische Koordinate in positiver Fahrtrichtung
a: zweite Ableitung von x, also die Beschleunigung in x-Richtung
phi: Polarkoordinate in tangentialer Richtung
alpha: zweite Ableitung von phi, also die Winkelbeschleunigung
R : Durchmesser des Rades
Rollbedingung (kein Schlupf, d.h. kein Durchdrehen der Räder) x = R*phi
Da du die Beschleunigung messen möchtest, also zweimal differenzieren. a 
= R*alpha
Stimmen nun die Messwerte von a und der Rechenwert von R*alpha nicht 
überein, dann hat das Rad durchgedreht.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Vielleicht sollte man erst einmal klären, wo denn überhaupt der Sensor 
sitzt.
MaWin nimmt an er sitzt am Rad.

Ich bin eigentlich davon ausgegangen, dass er Waggon auf dem Boden 
liegt.
Werden bei stehendem Zug die Räder angetrieben (drehen sich) und es ist 
keine Beschleunigung messbar (oder zuwenig), dann drehen die Räder beim 
Anfahren durch.

Ich hätts ja eigentlich einfach nur mit einem Drehzahlvergleich der 
Räder gemacht. Wenn die Drehzahl nach dem Anfahrbefehl von 0 auf >30 
U/min in 1/10 Sekunde hochschnellt, dann werden wohl die Räder 
durchdrehen. Das kann man auch verallgemeinern: Drehzahlen können sich 
nicht sprungartig verändern. Wenn sie es doch tun, dann ist der 
Kraftschluss der Räder zum Untergrund unterbrochen.

Autor: Bernhard R. (barnyhh)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Maik schrieb:
> Mir fehlt halt aktuell eine mathematischer Ansatz dafür.
> Wahrscheinlich steh ich nur grad etwas auf dem Schlauch...

Wahrscheinlich auf einem Bremsschlauch.

Bei Autos machen ABS u.ä. genau das: messen, ob ein Rad durchrutscht / 
blockiert. Kupfer mal dort ab und erfinde das Rad nicht neu.

Bernhard

Autor: Maik (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Danke erstmal für die ganzen Anworten.

Bernhard R wrote:

>...und erfinde das Rad nicht neu.

will ich auch nicht! ;-)

Karl heinz Buchegger wrote:

>Vielleicht sollte man erst einmal klären, wo denn überhaupt der Sensor
>sitzt.MaWin nimmt an er sitzt am Rad.

Der Sensor befindet sich nicht am Rad.Den genauen Anbringort am Waggon 
kann ich nicht sagen,da mir mehr nicht bekannt ist.

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Der Sensor befindet sich nicht am Rad.Den genauen Anbringort
> am Waggon kann ich nicht sagen,da mir mehr nicht bekannt ist.

Bringt ihn doch einfach am Bahnhof an, dann kommt er wenigstens
nicht weg, und ist genau so nützlich um ein durchdrehen von
Rädern zu erkennen.

Siemens Bahntechnik oder welcher Deppenverein ?

Autor: Duesendieb (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
glaube auch nicht, dass es sich der Radschlupf über einen 
Beschleunigungssensor am Wagon messen lässt. Der Zug beschleunigt auch 
bei durchdrehenden Rädern.

Nur aus dem verschiedenen Rütteln der Lok auf ein Durchdrehren zu 
schließen ist auch nicht allgemeingültig.

Da eine Lok meist von mehreren Motoren angetrieben wird, kann amn die 
Drehzahlsignale vergeichen.


Axel

Autor: Udo Schmitt (urschmitt)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Gehts eigentlich um eine Modellbaulok oder eine echte?

Autor: Duesendieb (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Maik schrieb:
> Meist treten ja schon im Stillstand (aber Motor in Betrieb) Vibrationen
> entlang der Z-Achse auf

Daraus hat sich für mich das Bild einer großen Lok ergeben. Ich hoffe 
ich lag richtig.

Autor: Maik (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Udo Schmitt wrote:

>Gehts eigentlich um eine Modellbaulok oder eine echte?

Es geht um eine richtige Lok.

Autor: Udo Schmitt (urschmitt)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Na ja, es wurde ja alles schon gesagt.
Ein 3 Achsen Sensor hat deswegen 3 Achsen, weil im 3 dimensionalen Raum 
3 linear unabhängige Vektoren existieren um alle Vektoren in diesem Raum 
beschreiben zu können. Der Einfachheit halber nimmt amn dazu orthogonale 
Einheitsvektoren.
Das bedeutet, daß die 3 Achsen als solche erst mal linear unabhängig 
sind, theoretisch!
Praktisch gibts Abhängigkeiten: 1. durch die Mechanik des Geräts 
(Bescheunigungen in X-Richtung können je nach Mechanik 
Bewegung/Schwingung in Z Richtung verursachen) und 2. ist der Sensor 
nicht ideal, da hilft aber das Datenblatt.
Bzgl Deines ASRs:
Vibrationen muss man mit geeigneten Tiefpassfiltern (Hard oder Software 
oder beides) herausfiltern.
Durchdrehen müsste man bei bekannter Antriebsleistung und bekanntem 
Gesamtgewicht an der Winkelbeschleunigung des Rades klar sehen, bzw. bei 
unbekannter Leistung und Gewicht können zumindest Bereiche klar 
ausgegrenzt werden die beim Durchdrehen bestimmt erreicht werden und 
ohen Durchdrehen physikalisch unmöglich sind.
Wenn du eine nicht angetriebene Achse hast kannst Du ziemlich genau das 
Durchdrehen aus der Differenz der beiden Drehzahlen oder den 
Winkelbeschleunigungen zwischen nicht angetriebener und angetriebener 
Achse messen.
Und wie ebenfalls erwähnt: Schau dir an was es zu ASR im Netz gibt.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.