Offsetentfernung aus Sensorsignalen (Cos und Sin)

Gast #3554816
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Hallo zusammen!

Ich stehe vor folgendem Problem:

ich habe einen magnetischen Winkelsensor, welcher mir zwei um 90° 
Phasenverschobene Sinnussignale liefert. Diese Signale digitalisiere ich 
und werte sie aus.
Das Problem hierbei ist, das die Signale voneinander unabhängige Offsets 
besitzen, welche für die Korrekte interpreation entfernt werden müssen.
Nach dieser kalibrierung berechnet mein Kontroller aus den Messwerten 
von Cos- und Sin den Winkel über arctan (sin/cos).

Ich bin auf der Suche nach einer mathematischen methode, eine 
Offsetbestimmung- und Entfernung durchzuführen.  Die Signale sind immer 
90° zueinander verschoben, der offset variiert. Die Amplituden 
unterscheiden  sich auch etwas, sonst wäre es einfach.

Weiteres Problem: ich bekomme in einigen Fällen während der 
Kalibrierungsphase keine komplette Periode aufgezeichnet.

Zusammenfassung: Bestimmen des Offsets anhand von einigen, exemplarisch 
aufgenommen messwerten von zwei signalen (Cos und Sin). Die 
Phasenbeziehung ist immer korrekt, die amplituden können sich 
unterscheiden.
Ich bin für jeden tip dankbar !


Gruß
Moderator #3555767
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faust schrieb:
> der offset variiert.

> Die Amplituden
> unterscheiden  sich auch etwas

Heißt das, dass die Offsets und die Amplituden zeitlich veränderlich
sind? Dann hast du schlechte Karten.

Sind sie hingegen zwar unbekannt, aber zeitlich konstant, kannst du sie
während der Kalibrierungsphase aus 4 Messwertpaaren bestimmen. Die
8 Messwerte ergeben 8 Gleichungen mit 8 Unbekannten, nämlich

- Amplitude des Sinussignals
- Offset des Sinussignals
- Amplitude des Cosinussignals
- Offset des Cosinussignals
- die Winkelpositionen der 4 Messpunkte

Die 4 Winkelpositionen eliminierst du als erstes, da sie sowieso nicht
interessieren. Es verbleiben 4 Gleichungen, aus denen du die 4 gesuchten
Parameter bestimmen kannst.

faust schrieb:
> Weiteres Problem: ich bekomme in einigen Fällen während der
> Kalibrierungsphase keine komplette Periode aufgezeichnet.

Die 4 Testmessungen sollten möglichst gut über den gesamten später
genutzten Messbereich verteilt sein, sonst wird die Sache ungenau. Wie
ungenau, hängt vor allem von den Verzerrungen der sin/cos-Funktion ab.

faust schrieb:
> Nach dieser kalibrierung berechnet mein Kontroller aus den Messwerten
> von Cos- und Sin den Winkel über arctan (sin/cos).

Nimm lieber atan2(sin, cos). Die atan2-Funktion deckt alle 4 Quadranten
ab, die atan-Funktion nur den ersten und den vierten.

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