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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Beschleunigungssensor


Autor: Gandalf M. (gandalf_m)
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Hallo Leute

Ich habe mir vor kurzem ein Arduion Uno Board gekauft. Jetzt ist mir die 
erste Idee gekommen die ich mit diesem Board verwirklichen will.
Und zwar will ich gerne einen Datenlogger fürs Motorrad bauen.
Da ich auch die Beschleunigung mit Loggen möchte ist meine Frage welchen 
3D Beschleunigungssensor für diesen Anwendungfallzu empfehlen ist. Da 
ich auf diesem Gebiet neu bin wäre ich für eure Hilfe dankbar.
Ich habe auch schon die Forumssuche bemüht bin aber leider nicht auf 
einen ähnlichen Anwendungsfall gestoßen.

Ich habe auch schon im Netz ein Paar Sensoren gefunden, bin mir aber 
nicht sicher.


Gruß

Autor: gletzuzudi (Gast)
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Nimm den, dann bist du auf der sicheren Seite!

http://www.mstbw.de/imperia/md/content/mstbw/bestp...

Autor: Lehrmann Michael (ubimbo)
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Gandalf M. schrieb:
> Da ich auch die Beschleunigung mit Loggen möchte ist meine Frage welchen
> 3D Beschleunigungssensor für diesen Anwendungfallzu empfehlen ist.

Servus,

sehr erprobt sind die Beschleunigungssensoren von sparkfun.
http://www.sparkfun.com/categories/163
Das sind Sensoren mittlerer Qualität - gut für Bastelarbeiten. Es gibt 
noch Sensoren für ~10€ aus China (ebay) und dann die Kategoriene >150€ - 
da beginnen sie dann besser zu werden =)
Verarbeitet werden meistens Sensoren mittlerer Qualität - hoch 
Qualitative werden dann z.B. in (echten) Flugzeugen, etc verbaut. Völlig 
unnötig für dich ...
Die Beschleunigungssensoren bringen einige Probleme mit sich. Einige 
davon sind in diesem Video erkennbar:
http://vimeo.com/6018686

1. Ein Beschleunigungssensor misst auch immer die Erdbeschleunigung (!) 
bei dir ist dies der Grund warum das Projekt so wie du möchtest nicht 
realisiert werden kann. Sobald du den Sensor bzw. dein Motorrad kippst 
(s. Video) ergo aus der Nulllage veränderst, so wird eine Beschleunigung 
angezeigt obwohl es defacto keine gibt (außer der Erdbeschleunigung). 
Sobald du in eine Kurve fährst (also dann wenn's interessant für die 
Beschleunigungen wird) oder bergauf/bergab fährst hast du ordentliche 
Fehler dabei. Die Erdbeschleunigung ist konstant 1g. Im Normalfall wird 
diese zum Messwert 0 kalibriert. Ich möchte behaupten, dass man in 
starken Kurvenfahrten maximal (!) 1,6 g dazu bekommt. Du hast also einen 
max. Fehler von 1g je nach Einwirkung der Erdbeschleunigung auf den 
Sensor (Winkel in dem der Sensor steht) +/- 1,6g reale für dich fühlbare 
Beschleunigung. Also bei max. 1,6g zu messende Beschleunigung 1g Fehler 
!

Es gäbe die Möglichkeit diesen Fehler herauszurechnen. Nach den 
einfachsten Lehrsätzen der Trigonometrie ist hierzu jedoch der Winkel 
erforderlich. Wie misst man den Winkel eines Motorrads? Eigentlich mit 
einem Beschleunigungssensor (haha in diesem Fall versauen uns die 
Beschleunigungen die Winkelmessung). Du merks die Katze beißt sich 
selbst in den Schwanz.

2. Beschleunigungssensoren rauschen wie wild (durch das Zucken des 
geometrischen Körpers im Video zu sehn). Um diesen entgegenzukommen sind 
umfangreiche Filtermaßnahmen von Nöten. Ein Beispiel (Filtern ist reine 
Mathematik) http://en.wikipedia.org/wiki/Kalman_filter.

3. Wie unterscheidet man Schlaglöcher von Beschleunigungen? Meiner 
Meinung nach verursachen Schlaglöcher G-Kräfte im mind. zweistelligen 
Bereich. Diese müssen auf Grund ihrer Dauer identifiziert und 
entsprechend eliminiert wernde.

4. Temperaturdrift der Beschleunigungssensoren. Man muss 
Temperaturkompensationen einbauen. Temperaturdrift bedeuten, dass die 
Messwerte durch Temperaturänderung sich permanent ändern (wegdriftet). 
Bei den verhältnissmäßig kleinen Beschleunigungen z.B. beim gasgeben 
machen dieser Temperaturdrift verhältnissmäßig viel aus. Dieses Phänomen 
kann man bei vielen kleinen Balancing Robots beobachten: 
Youtube-Video "Inverted Pendulum Balancing Robot Montage"
manche von ihnen fangen nach einigen Minuten Betrieb an sich zu bewegen 
(ungewollt) oder fallen nach ein paar Minuten um. Dies ist meist auf 
eine unzureichende Temperaturkomensation von Beschleunigungssensoren und 
Gyroskopen zurückzuführen. (Erfahrungswert). Schon alleine das umstellen 
des Roboters in einen Raum mit gerinfügig anderer Temperatur kann fatale 
Folgen haben (ohne Neukalibrierung).

Was wird dann passieren bei Sonne, Schatten, Fahrtwind, Motorhitze, 
Wetter, etc ...

Autor: Lehrmann Michael (ubimbo)
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gletzuzudi schrieb:
> Nimm den, dann bist du auf der sicheren Seite!
>
> http://www.mstbw.de/imperia/md/content/mstbw/bestp...

Zu deiner Kenntniss (Threadersteller) - das ist ein Sensor der 
sicherlich im 4 stelligen Eurobereich zu finden ist ...

Ein grandioser Tipp ...

Autor: gletzuzudi (Gast)
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Na, ja es gibt noch wesentlich bessere und vor allem bekommt man das 
Zeugs günstig gebraucht bei Ebay und hat die oben genannten Probleme 
nicht, da noch ein paar Extras eingebaut sind.

Die eigentlich mittlerweile sehr günstigen und schnellen Sensoren lassen 
sich zwar benutzen, wie der Vorredner erwähnte, ist jedoch einiges an 
Mathematik und Rechenleistung notwendig.

Ein besserer Sensor liefert da schon ein paar Ableidungen etc. leider 
werden diese Sensoren hier nicht oft erwähnt - obwohl sie neue Horizonte 
auftun.

Autor: Gandalf M. (gandalf_m)
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@ Lehrmann

Vorab vielen Dank für die Tips. Ich hatte auch eher an die sensoren von 
Sparkfun gedacht. Eventuell das Evaluation Board mit Batterie Anschluss 
und Atmega drauf.

Deine Ausführung zu den entstehenden Problemen sind mir durchaus 
geläufig und werden definitiv auch mit berücksichtigt.
Mein Anspruch auf die Messdaten ist jetzt ersteinmal nicht so hoch das 
ich genau messen muss was in einer Kurve passiert. Sprich ich brauch 
kein hohe Auflösung der Daten.
Mir geht es ersteinmal vorrangig darum eine prototypen zu basteln der 
dann nach und nach verfeinert wird.



Zu dem Problem der Kurvenfahrt und der Beschleunigung. Ich würde die 
relativbewegung des Motorrads eventuell mit einem Neigungs Sensor 
festhalten.
Die Sensoren sind allerding recht teuer. Mir würde da nur momentan 
Pepperle und Fuchs einfallen und die liegen bei ca 300€ pro Sensor.

Hast du eventuell in der Hinsicht eine Idee???


@gletzuzudi
Der Sensor klingt interessant. Aber wenn ich das Geld überhätte um es 
für so ein Spaß auszugeben dann würde ich gleich in die vollen gehen und 
mir nen Roadyn Messsystem von Kistler anschaffen:

http://www.kistler.com/mediaaccess/200-632d-06.10.pdf

Diese Räder habe ich bei meinem alten Arbeitgeber kalibriert.
Sind schön und effektiv. Allerdings auch sehr teuer.
Das System macht genau das was ich will + noch zusätzlich die Radkräfte 
aufnehmen.

Mein Intution ist für mich und meinem Kumpel nen kleinen schnell zu 
installierenden Datenlogger für Mopped zu bauen. Wenn das Ding es tut 
eventuell auch als Open Source Projekt den Leuten zur Verfügung zu 
stellen. Ich denke ich bin nicht der einzige Mopped fahrer der mal sehen 
möchte was bei ihm auf der Hausstrecke noch geht.
Es gibt schon systeme allerding zu was für einen Preis.

Aber ich Danke dir für den Tip.


Gruß

Gandalf

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