Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ATMEGA Orientierungssensoren


von W. P. (wopi)


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Hallo Zusammen,

Ich baue ein Gerat, das auf einer senkrechten Achse angebracht wird, ich 
muss messen, wohin es zeigt (Kompassfunktion?)

Die Genauigkeit die ich brauche betragt ungefahr 3 - 5 Grad (ist ein 
Hobbyprojekt, nichts fur ein Labor :) )

Ich brauche auch eine Zeitquelle, und das Ding muss wissen wo es sich 
befinded (Koordinaten)

Auf DCF-77 wegen der Uhrzeit mochte ich verzichten.

Ich wurde mich fur ein GPS Modul interessieren, dann hatte ich die 
Koordinaten und die Uhrzeit.

Wie kann ich aber die Position auf der Achse messen ?

Haben die GPS Module die Moglichkeit solche Position zu messen ?

Das Gerat soll uber einen ATMEGA betrieben werden, und es soll einen
Schrittmotor zur positionierung benutzen.

Ich bin wie ihr schon bestimmt gemarkt habt, kein gelehrnter Elektronik 
Fachmann, habe aber ein paar kleine Sachen auf dem jetzt schon alten 
90S2313 gebastelt, deshalb meine Frage zu euch, weil ihr mehr Erfahrung 
habt, was fur sensoren wurdet ihr empfehlen ? (Welches GPS Modul, und 
wenn es nicht ausreicht, was noch fur dass messen der Position auf der 
Achse)

Ware nett wenn es nicht die teuersten Teile auf dem Markt waren :)
Wie gesagt, ist ein hobby Projekt.

Viele Grusse

von Purzel H. (hacky)


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Mit zwei senkrecht zur Achse stehenden externen Spulen koennten man den 
winkel detektieren. Die Spulen waeren dann fest an der Umgebung.

von Klaus W. (mfgkw)


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Es gibt Kompass-/Magnetfeldsensoren wie Honeywell HMC6343.

Evtl ist es auch für dich sinnvoll, alles zusammen auf einer Platine zu 
haben:
http://www.watterott.com/de/GSM/GPRS/GPS-Shield-inkl-Antenne

Man muß es ja nicht von einem Arduino aus benutzen...

von Klaus W. (mfgkw)


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Sorry, letzteres hat wohl doch keinen Kompass mit drauf; dachte ich 
eigentlich.

von Klaus W. (mfgkw)


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von Wolfgang (Gast)


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W. P. schrieb:
> Ich baue ein Gerat, das auf einer senkrechten Achse angebracht wird, ich
> muss messen, wohin es zeigt (Kompassfunktion?)

Falls ein Teil deines Aufbaus fest ausgerichtet steht, kannst du statt 
eines Magnetfeldkompasses besser einen Winkelencoder oder einen 
Inkrementalgeber mit zusätzlicher Referenzposition verwenden.

von Krapao (Gast)


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Wenn es um eine Anzeige der Himmelsrichtung geht...

Einfache Kompassmodule gibt es um 20-30€. Für ein mobiles Gerät ist ggf. 
eine Tilt-Kompensierung nötig, aber dann wird es gleich teurer.

Alternativ könntest du prüfen, ob ein preiswerteres 3-Achsen 
Magnetometer zu einem ausreichend genauen Kompassmodul umfunktioniert 
(Messbereich, Kalibrierung, Einnorden) werden kann.

Wenn es um eine allgemeine Winkelmessung geht...

Drehencoder (Inkrementalgeber) ab 120 Impulse/Umdrehung (=> 3° 
Auflösung => Auflösung und Genauigkeit) z.B. 200er oder 1000er

von W. P. (wopi)


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Vielen Dank,

Wusste gar nicht das es so etwas wie Drehencoder gibt. Wie ich hier auf 
uC jetzt gelesen habe, kann mann die Kompassensoren kalierbrieren indem 
man sie um ihre Achsen dreht. Da ich nur eine Achse brauche, reicht es 
die Kaliebrierung in einer Achse vorzunehmen ? Im meinem fall, das Gerat 
auf der Achse einfach drehen, oder must das in allen drei Achsen 
durchgefuhrt werden ? Dann wurde es etwas problematisch...

Danke noch einmal fur eure hilfe :)

Grus,
Wopi

von Purzel H. (hacky)


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In der Naehe von elektrischen Maschinen wuerd ich keine Kompass Setups 
empfehlen, sondern selbst ein Drehfeld aufbauen.

von Wolfgang (Gast)


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Hallo W. P.,
erzähl doch bitte mal, worum es genau geht, bevor hier in alle 
Richtungen rumspekuliert wird. Sowohl bei GPS als auch beim Kompaß ist 
die Umgebung nicht ganz unwesentlich.

von Norbert S. (norberts)


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Hi,

ich habe hier ein LSM303DLH Magnetometer und in der letzten Zeit etwas 
rumexperimentiert.
Wenn das Ding immer einigermassen horizontal ist und es nur um die 
Ausrichtung in der Ebene geht ist es erschreckend banal und genau.
Man kalibriert das Ding einmal indem man es langsam un die Hochachse 
dreht und dabei ständig die X- und Y-Werte aufnimmt. Aus den Min.- und 
Max.-Werten berechnet man sich Offset und Skalierung der beiden Achsen. 
(Nicht erschrecken, das ist ziemlich heftig)
Danach kann man sich die Horizontalkomponente des Erdmagnetfeldes 
berechnen, Deine 3-5° Genauigkeit erreicht man damit spielend. (Normales 
Wohnumfeld, stationär).
Alles was das Magnetfeld verändert verfälscht das Ergebnis dramatisch 
aber wenn sich nichts ändert ist das egal. Die absolute Ausrichtung ist 
dabei zwar nicht festzustellen aber das ist ohnehin nicht mit einfachen 
Mitteln zu erreichen, funktioniert auf Schiffen auch nur mit Tricks und 
unter Einbeziehung der lokalen Abweichung des Magnetfeldes.
Eine relative Ausrichtung ist damit aber locker auf 2-3° drin.

Gruß,
Norbert

von W. P. (wopi)


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Wolfgang schrieb:
> Hallo W. P.,
> erzähl doch bitte mal, worum es genau geht, bevor hier in alle
> Richtungen rumspekuliert wird. Sowohl bei GPS als auch beim Kompaß ist
> die Umgebung nicht ganz unwesentlich.

Ich bin dabei einen kleinen Turm zu bauen, der sich nach der Sonne 
richtet.

Wegen Schnee, Regen usw. mochte ich auf Optoelektronik verzichten.

Ich habe Formeln gefunden, wo ich die Position der Sonne um jede 
belibige Uhrzeit / Datum berechnen kann.

Wenn ich die Position der Sonne kenne, und genau weiss wo sich mein Turm 
befindet, soll der Mikrokontroller per Schritmotor den Turm zur Sonne 
drehen.

Fur meinen Bedarf reicht eine Achse aus, klar ware es besser in zwei 
Achsen, aber der Technische- und Kosten Aufwand sind fur mich zu gros.

Zwar ware noch ein Schritmotor und ein starkerer Sensor nicht das 
Problem, aber das ist erst ein Model fur meinen Sonnenkolektor.

Ich habe nahmlich einen selbstebaut, simple Glasbedeckte holzkiste mit 
kupferrohren drinn auf einem Kupferblach, schwarz bemalt.

Das Ding funktioniert seit uber 3 Jahren super, es hangt unterm Balkon, 
und ich habe einen 300 Liter Boiler dazu.

Ich weiss nicht auf wieviel Grad er das Wasser warmt, oder wie viel Watt 
Leistung das Teil hat, aber wenn ich warmes Wasser aufdrahe, kann ich 
die Hand nicht drunter halten, es ist zu heiss.

Mein Problem ist, der Kolektor ist jetzt fest an der Wand verbaut.

Wenn mein kleines Model klappt, will ich einen Drehturm fur den Kolektor 
bauen.

Vielleicht sagen hier manche "Zeitverschwndung", aber da wo ich herkomme 
(auserhalb Deutschland, deswegen auch keine DCF77 - lauft bei uns 
schlecht)   ist Strom sehr teuer, daher Wasser heizen auch. Und mit 
dieser simplen Anlage habe ich sehr viel Geld gesparrt.

Ich hoffe jetzt weiss jeder worum es geht :)

Grus An Alle :)

von Norbert S. (norberts)


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Hi,

mach die Drehachse geneigt (angenähert an die Erdachse), damit hast Du 
fast den Effekt einer zweiachsigen Nachführung und alles wird einfacher. 
Optional kannst Du die Neigung der Achse noch von Sommer auf Winter 
umstellen.
Angenähert kannst Du damit von 9-15Uhr (Sonnenzeit) über 90° nachführen.
Bis 10° Abweichung kann man den Fehler vernachlässigen, bis 5% ist es 
praktisch nicht messbar.
Wozu musst Du die Ausrichtung kennen? Du treibst das Ding mit 
Schrittmotor an, weisst also wo das Ding steht.
Einmal bei Sonnenhöchststand (12Uhr Sonnenzeit) ausrichten und per 
Taster die Uhrzeit auf 12 Uhr stellen. Mit Quarz geht das so genau, daß 
Du die Uhr nur alle paar Monate stellen musst.


Gruß,
Norbert

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Ich schlage auch vor , die Achse mit der Mitte genau nach Süden 
auszurichten und evtl. mit einem einfachen Encoder die Abweichung zu 
messen und nachzustellen. Ein simpler Taster o. ä. könnte den 
'Indexpuls' für die Ausrichtung genau nach Süden rückmelden.
Übrigens ist jeder Antennenrotor dafür ausgelegt und es gibt auch 
Rotoren für Satellitenantennen, wo eigentlich alles schon fertig ist. 
Den Rotor dann mit deinem MC nachzustellen, sollte recht einfach sein.

von Rolf M. (rmagnus)


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W. P. schrieb:

> Wegen Schnee, Regen usw. mochte ich auf Optoelektronik verzichten.

Mal ganz blöd gefragt: Warum willst du ihn dann nach der Sonne 
ausrichten?

> Fur meinen Bedarf reicht eine Achse aus, klar ware es besser in zwei
> Achsen, aber der Technische- und Kosten Aufwand sind fur mich zu gros.

Dann reicht doch ein Kompass aus. Der sagt dir, in welche Richtung dein 
Turm gerade schaut.

> Das Ding funktioniert seit uber 3 Jahren super, es hangt unterm Balkon,
> und ich habe einen 300 Liter Boiler dazu.

Das klingt eher nicht danach, daß dein Turm mobil ist. Wozu muß er dann 
seine Position bestimmen? Erwartest du größere plattentektonische 
Bewegungen? ;-)

von W. P. (wopi)


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Rolf Magnus schrieb:
> W. P. schrieb:
>
>> Wegen Schnee, Regen usw. mochte ich auf Optoelektronik verzichten.
>
> Mal ganz blöd gefragt: Warum willst du ihn dann nach der Sonne
> ausrichten?
>

Ich meintte das die Losongem mit zwei fotoresistoren und einem 
Komparator hier nichts taugen.

>> Fur meinen Bedarf reicht eine Achse aus, klar ware es besser in zwei
>> Achsen, aber der Technische- und Kosten Aufwand sind fur mich zu gros.
>
> Dann reicht doch ein Kompass aus. Der sagt dir, in welche Richtung dein
> Turm gerade schaut.

Ja, aber 'ne zweite Achse fur "hoch, runter" ware auch nicht schlecht.

> Das klingt eher nicht danach, daß dein Turm mobil ist. Wozu muß er dann
> seine Position bestimmen? Erwartest du größere plattentektonische
> Bewegungen? ;-)

Nein, aber ich muss ja wissen wo er steht, oder meinnst du lieber per 
GoogleMaps die koordinaten auslesen ?

von Norbert S. (norberts)


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Hi,

sieh auf Google Earth nach wo bei Dir Süden ist, danach richtest Du die 
geneigte Achse aus.
Rechne aus (mit dem Längengrad), wann bei Dir die Sonne im Süden ist, 
danach stellst Du die Uhr und fertig.
Für so einen Pipifax brauchst Du keinen Kompass und kein GPS in der 
Kiste, nur nen Quarz und nen Taster.

W. P. schrieb:
>>> Fur meinen Bedarf reicht eine Achse aus, klar ware es besser in zwei
>>> Achsen, aber der Technische- und Kosten Aufwand sind fur mich zu gros.
>
> Ja, aber 'ne zweite Achse fur "hoch, runter" ware auch nicht schlecht.

Ja was denn nun?
Die zweite Achse spart man sich selbst für PV-Anlagen mit mehreren kWp 
(etliche k€) weil es fast nichts bringt.

von Rolf M. (rmagnus)


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W. P. schrieb:
>>> Fur meinen Bedarf reicht eine Achse aus, klar ware es besser in zwei
>>> Achsen, aber der Technische- und Kosten Aufwand sind fur mich zu gros.
>>
>> Dann reicht doch ein Kompass aus. Der sagt dir, in welche Richtung dein
>> Turm gerade schaut.
>
> Ja, aber 'ne zweite Achse fur "hoch, runter" ware auch nicht schlecht.

Willst du nun eine Achse, wie oben angegeben oder doch zwei? Mit einem 
Dreiachs-Magnetometer würde auch die Verstellung in zwei Achsen gehen. 
Oder, da der Aufstellort fest ist, doch die Winkelgeber. Die wären 
wahrscheinlich das einfachste.

> Nein, aber ich muss ja wissen wo er steht, oder meinnst du lieber per
> GoogleMaps die koordinaten auslesen ?

Das mußt du ja nur einmal ermitteln und dann in deiner Software fest 
eintragen. Da reicht Google Maps auch aus, oder mal kurz mit einem Navi 
für's Auto daneben stehen und die Koordinaten abschreiben.
Es würde sogar reichen, wenn du bei Wikipedia nach den Koordinaten 
deines Wohnorts suchst. Auf ein paar Kilometer kommt's beim Sonnenstand 
ja nun nicht an.

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