Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Beschleunigungssensor Winkel


von Mathew S. (schmiddes)


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Hallo zusammen,

ich habe einen dynamischen Beschleunigungssensor (X, Y, Z) im 45° Winkel 
um die Y-Achse versetzt zur Referenzachse. Da ich die 
Beschleunigungswerte auf ein Referenzkoordinatensystem beziehen möchte, 
müssen die Beschleunigungswerte unter Berücksichtigung des Winkels 
umgerechnet werden. Ich habe die Werte mit der entsprechenden 
Rotationsmatrix umgerechnet, allerdings scheinen mir die Werte nicht 
plausibel Wie kann man das am besten machen?

Danke und Grüße
schmiddes

von Marvol (Gast)


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Hallo Mathew,

interessante Frage. Meine erste Überlegung war, ob der Messwert korrekt 
überhaupt ankommt -- aber wie erzeugt man eine konstante Beschleungung?
Das einzige was mir spontan einfällt, wäre die Erdbeschleunigung. 
Umsetzung wäre den Beschleunigungssensor fallen zu lassen (ohne 
Aufschlag natürlich) und überprüfen, ob die Summe die Erdbeschleunigung 
ergibt, die Kabel sind natürlich ein Problem.

Wenn die Daten ankommen und Du kannst die Erdbeschleunigung nachweisen, 
ist der Rest nur noch Programmfehler. Sollte der Wert nicht richtig 
ankommen dann liegt es am Sensor und dazu müsste man den Schaltplan 
kennen bzw. den Aufbau.

Gruß
Marvol

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Wie lautet deine Rotationsmatrix?

Da du das Koordinatensystem um die y-Achse, drehst, sollten von der
Umrechnung nur x und z betroffen sein. Es reicht also eine 2×2-Matrix.

Lässt du das Vorzeichen der 45°-Drehung richtig in die Rechnung
eingehen?

Wie sehen die scheinbar unplausiblen Werte denn aus? Am besten stellst
du den Sensor erst einmal so hin, dass dass immer zwei Achsen horizontal
und die dritte vertikal liegt. Dann kann man die Ergebnisse leicht
nachprüfen, und Vorzeichenfehler fallen sofort auf.

Da braucht den Sensor dazu nicht fallen zu lassen, denn im freien Fall
misst der Sensor in allen drei Achsen null, womit du nichts nachprüfen
kannst :)

von Mike (Gast)


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Marvol schrieb:
> Das einzige was mir spontan einfällt, wäre die Erdbeschleunigung.
> Umsetzung wäre den Beschleunigungssensor fallen zu lassen (ohne
> Aufschlag natürlich) und überprüfen, ob die Summe die Erdbeschleunigung
> ergibt, die Kabel sind natürlich ein Problem.

Mit der Erdbeschleunigung hast du sicher eine brauchbare Größe. Aber wie 
willst du bei einem Sensor im freien Fall die Beschleunigung messen. Die 
Referenzpunkt, i.e. das Gehäuse fällt dabei schließlich mit.

Tip: Lege den Sensor ganz ruhig auf den Tisch. Die Erdbeschleunigung 
wirkt dann mit etwa 9.81m/s² senkrecht nach unten ;-)

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Mike schrieb:
> Die Erdbeschleunigung wirkt dann mit etwa 9.81m/s² senkrecht nach unten

Nach oben, zumindest scheinbar. Da der Sensor von der Gravitation nichts
weiß, denkt er, er würde nicht auf einer festen Position liegen, sondern
ständig nach oben beschleunigt.

Lässt man den Sensor hingegen fallen, erfährt er eine gleich große,
reale Beschleunigung nach unten. Da sich die beiden Beschleunigungen nur
im Vorzeichen unterscheiden, heben sie sich gegenseitig auf, und der
Sensor denkt, er würde überhaupt nicht mehr beschleunigt. Deswegen gibt
er null als Messwert aus.

von Mike (Gast)


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Yalu X. schrieb:
> Mike schrieb:
>> Die Erdbeschleunigung wirkt dann mit etwa 9.81m/s² senkrecht nach unten
>
> Nach oben, zumindest scheinbar.

Die Erdbeschleunigung ist ausgesprochen real und beschleunigt eine 
beliebige Probemasse mit Sicherheit senkrecht nach unten.

Wenn man den Beschleunigungssensor auf dem Tisch liegen hat, sind 
allerdings im Sensor die Rolle von Referenzsystem und beschleunigter 
Masse vertauscht. Auf dem Tisch liegend, dient das Gehäuse als Referenz, 
in einem beschleunigten System montiert, dient der "bewegliche" Teil vom 
MEMS als Referenz.

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Mike schrieb:
> Wenn man den Beschleunigungssensor auf dem Tisch liegen hat, sind
> allerdings im Sensor die Rolle von Referenzsystem und beschleunigter
> Masse vertauscht.

Wie auch immer. Für die Prüfung der Richtigkeit der Umrechnung der Werte
ist es wichtig zu wissen, dass der auf dem Tisch liegende Sensor eine
Beschleunigung nach oben und nicht nach unten ausgibt.

von Mathew S. (schmiddes)


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Vielen Dank für die Antworten...

Die Idee mit einer Referenzmessung auf einem Tisch im globalen 
Koordinatensystem ist gut und werde ich ausprobieren.

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