Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Beschleunigungssensor mit Bluetooth oder WLAN für Arduino?


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von Denni D. (delphi)


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Hi,

fällt jemanden ein Beschleunigungssensor ein der mit BT oder WLAN 
Verbindung zum Server (im aktuellen Fall, ein RasPi 3) aufnehmen kann 
oder ggf. ein Breakoutboard mit passendem PIN-Layout für einen Arduino 
Uno/Nano?

Sichtverbindung sind ca. 15m, Stromversorgung geht nur über Akkus und 
Batterien. Kann auch was in Verbindung mit einem Arduino sein, desto 
stromsparender umso besser.

Der Sensor wird nur gebraucht um die Beschleunigung eines Fußballs zu 
messen.
Reicht dafür ein Beschleunigungssensor oder braucht es auch noch die 
Lage? Der Sensor liefert prinzipiell im Ruhrzustand auf X und Y den 
Normwert (also umgerechnet 0G) während Z 1G liefert.

Kann einer die Formel für Umrechnung von G-Kraft in Newton bestätigen?:

G = Masse(in kg, Sensor + Ball + Luft) * m/s²(9,81m/s²)

Daher: G : Kg = Beschleunigung?

von Ignoramus (Gast)


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Der Sensor im Ruhrzustand. Meine Güte! Hoffentlich hast Du ein Gästeklo.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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An Arduino Mopdule kannst du praktisch jeden beliebigen 
beschleunigungssensor und jedes beliebige Bluetooth Modul oder WLAN 
anschließen.

Du wirst warscheinlich keinen Sensor finden, der Bluetooth/WLAN 
beinhaltet.

> Der Sensor wird nur gebraucht um die Beschleunigung eines
> Fußballs zu messen.

Also hast du da ganz spezielle Anforderungen an die mechanische 
Belastbarkei des Gesamtkonstruktes. Außerdem muss die Funkverbindung bei 
schneller Bewegung stabil bleiben. Das wird schwierig.

Frage mal bei der Firma Chip45 nach. Soweit ich weiß hat der Chef der 
Firma (Herr Dr. Lins) mobile Sensoren für Crash tests gebaut. Wenn mich 
meine Erinnerung nicht täuscht, hat der mann Erfahrung in diesem 
bereich.

von Denni D. (delphi)


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Meinst du, die verkaufen etwas in meiner Hobbypreisklasse? :)

Mir ging es ja drum, Sensoren und entsprechende Schnittstellen auf 
Breakoutboards zu finden die von den Abmessungen annähernd auf Arduino 
Uno oder Nano passen. wenn das verlötet ist, wird das eh zu einem Block 
aus Akrylharz vergossen.

Also gibt es keine Kombi? Welchen Sensor und welche Schnittstelle sollte 
man für 12-15m nehmen der halbwegs den Formfaktor von einem Nano hat?

Als Ladekreis muss wohl ein Qi-Induktionslader herhalten dessen 
Sekundärspule dann in den Ball geklebt wird und einen LiIon-Akkupack 
aufläd.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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> Meinst du, die verkaufen etwas in meiner Hobbypreisklasse? :)

Kann durchaus sein. Ich bin auch erst im Rahmen meines Hobbies auf diese 
Firma als Lieferant gekommen.

> Sensoren ... auf Breakoutboards ... auf Arduino Uno oder Nano

Und die willst dann ein Breakout Board in den Fußball einbauen? Wie soll 
der die Tritte aushalten?

> Also gibt es keine Kombi?

Sicher nicht.

von Boris O. (bohnsorg) Benutzerseite


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Denni D. schrieb:
> Kann auch was in Verbindung mit einem Arduino sein, desto
> stromsparender umso besser.

Die Ruhestromaufnahme allein ist schon beachtlich, aber da noch ein 
Wifi-Modul dranzuhängen, um Beschleunigungsdaten abzufragen ist ein 
guter Ulk. Bluetooth über 15m ist 'ne wacklige Angelegenheit, weil du 
dich auch darüber ausschweigst, die häufig und in welcher Auflösung die 
Beschleunigungsdaten benötigt werden. Für eine rote Zickzacklinie auf 
Kästchenpapier solltest du einen schweren Stift federnd aufhängen und 
eine Rolle Papier daruntergleiten lassen.

von cr (Gast)


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Unter welchen Bedingungen willst denn die Beschleunigung messen?
Während eines Spiels oder unter genau kontrollierten Bedingungen?

Im zweiten Fall, würde ich eine Auswertung durch Lichtschranken oder 
Video vorschlagen.

lg, cr

von Jim M. (turboj)


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Denni D. schrieb:
> Reicht dafür ein Beschleunigungssensor oder braucht es auch noch die
> Lage? Der Sensor liefert prinzipiell im Ruhrzustand auf X und Y den
> Normwert (also umgerechnet 0G) während Z 1G liefert.

Wegen der Rotation des Balls wäre ein 9-Kanäler (Beschleungingung + Gyro 
+ Magnetfeld) interessent.

Übrigens gibt es (fast) fertige Sensoren mit Accelerometer von 
Dynastream als Bluetooth LE (und Ant+) Module in der D52 Serie. Wenn man 
das DK kauft, sind auch noch Halterungen für CR2032 Zellen dabei und ein 
Programmer+Debugger.

Den Arduino braucht man dann allerdings nicht mehr, die D52 Module sind 
programmierbar mit einem Cortex-M4F Kern.

Nachteil: Nur Beschleunigungssensor, kein Gyro oder Magnetfeld mit drin. 
Reicht aber eventuell als Prototyp.

: Bearbeitet durch User
von Der Andere (Gast)


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Ist der Sensor im Fussball?
Was passiert wenn der Fussball mit 30m/s gegen einen Torposten oder eine 
Wand knallt? Schon mal darüber nachgedacht was deine Schaltung dann 
mechanisch abkönnen muss?

von Denni D. (delphi)


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Bevor ich ans Antworten gehe, kann ich nicht prinzipiell diesen Sensor 
http://www.watterott.com/de/MOD-MPU6050 mit einem Arduino Nano 
betreiben? Müsste ich nur noch ein WLAN oder LowPower-BT Interface dafür 
finden. Ideen?

Stefan U. schrieb:

> Und die willst dann ein Breakout Board in den Fußball einbauen? Wie soll
> der die Tritte aushalten?

Wenn alles verlötet ist, wird alles bis auf Stromversorgung und 
Kabelverbindung
fürs Programmieren, in Acrylharz eingegossen. Dann mal sehen ob viel 
Schaumstoff
reicht damit das im Ball nicht zu sehr hin und her pendelt. Ansonsten 
wird der
Ball mit einer zu berechnenden Menge Polyurethan ausgeschäumt.


Boris O. schrieb:

> Die Ruhestromaufnahme allein ist schon beachtlich, aber da noch ein
> Wifi-Modul dranzuhängen, um Beschleunigungsdaten abzufragen ist ein
> guter Ulk. Bluetooth über 15m ist 'ne wacklige Angelegenheit, weil du
> dich auch darüber ausschweigst, die häufig und in welcher Auflösung die
> Beschleunigungsdaten benötigt werden. Für eine rote Zickzacklinie auf
> Kästchenpapier solltest du einen schweren Stift federnd aufhängen und
> eine Rolle Papier daruntergleiten lassen.

Äh, nein. Es muss schon ein Sensor sein. Soll ja gemessen werden mit wie 
viel
Kraft gegen den Ball gedrischt wird. Geht um den den Peak nach dem der 
Ball
fliegt ist es eher egal(also ~50-100Sampls/Sek sollten es schon sein. 
Muss ja
nicht in Echtzeit ausgelesen werden, wenn die Übermittlung ein paar 
Sekunden
zum Server braucht macht das nichts) . Lichtschranken kommen dafür nicht 
in
Frage, das haben wir schon evaluiert... klappte nicht. :)

cr schrieb:
> Unter welchen Bedingungen willst denn die Beschleunigung messen?
> Während eines Spiels oder unter genau kontrollierten Bedingungen?

Torwandschießen in der Regel.

> Im zweiten Fall, würde ich eine Auswertung durch Lichtschranken oder
> Video vorschlagen.

Für die Lichtschranke ist kein Platz, zumal der Ball ja immer woanders 
ankommt.
Ist mehr Jugendforscht als Fußballspielen. ;)


Jim M. schrieb:

> Wegen der Rotation des Balls wäre ein 9-Kanäler (Beschleungingung + Gyro
> + Magnetfeld) interessent.

Beispiele? Typ? Hersteller? Googleschlagwort? :)

> Übrigens gibt es (fast) fertige Sensoren mit Accelerometer von
> Dynastream als Bluetooth LE (und Ant+) Module in der D52 Serie. Wenn man
> das DK kauft, sind auch noch Halterungen für CR2032 Zellen dabei und ein
> Programmer+Debugger.

Das Entwicklerkit ist jetzt mit über 130€ auch nicht gerade "günstig". 
:)
Ein SoC wäre natürlich prima, desto weniger Verbindungsstellen desto
stabiler ist die Konstruktion.

> Den Arduino braucht man dann allerdings nicht mehr, die D52 Module sind
> programmierbar mit einem Cortex-M4F Kern.

Ohje, was braucht es dafür? Assembler? C++? Ich dachte an Arduino weil 
das
noch "relativ" einfach ist. :D

> Nachteil: Nur Beschleunigungssensor, kein Gyro oder Magnetfeld mit drin.
> Reicht aber eventuell als Prototyp.

Nuja, solang es G-Kräfte ausspuckt reicht es ja.
Andere Bauteilideen?

Der Andere schrieb:
> Ist der Sensor im Fussball?
> Was passiert wenn der Fussball mit 30m/s gegen einen Torposten oder eine
> Wand knallt? Schon mal darüber nachgedacht was deine Schaltung dann
> mechanisch abkönnen muss?

Jop, drum Acrylharz, Epoxy oder sonstwas und ggf. Schaum. 
Problematischer
wird eh den Ball wieder zu zu nähen. :) Ist jetzt nichts für BuLi-Sport,
die haben ganz andere Technik und brauchen so eine Bastellei nicht.

: Bearbeitet durch User
von rmu (Gast)


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Bau ein kleines Smartphone in den Ball ein. Ist vom Formfaktor noch 
immer viel kleiner als ein Arduino-Breakoutboard-Harz-Brocken, der führt 
nur zu gebrochenenen Füßen bei der Ball-Treterin.

Das Beschleunigungsverhalten von einem mit PU-Schaum gefüllten Ball (ich 
nehme an es handelt sich um Hartschaum, PU Weichschaum wird nicht 
einfach sein) ist nicht identisch zu einem normalen Luftgefüllten Ball. 
So ein 200g Sensorbrocken ist auch nicht unerheblich!

von Denni D. (delphi)


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Das ist ein Schülerprojekt, keine Raketenwissenschaft. :)
Kleines Handy? Abgesehen davon, dass es wohl kaum Apps
für so einen Zweck gibt: zu schwer und zu groß.

Das sieht sehr vielversprechend aus, fehlt nur noch der Sensor:
http://www.exp-tech.de/redbearlab-duo

Als Sensor ggf.: http://www.watterott.com/de/MOD-MPU6050

Soweit ich das ergründen konnte ist die Library für den Sensor aber 
reverse engineering in progress... solang er die Beschleunigungsdaten 
ausspuckt...?

Versuch macht Klug.

Übrigens: der Server soll nichts anderes machen als die errechnete 
Geschwindigkeit auf einer 7-Segment-LED bzw. Magnetanzeige auszugeben, 
und ggf. loggen in einer CSV-Datei. Ein Pi wäre schon Overkill dafür?

von denker (Gast)


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zum Plan: autsch, ich möchte da in keinster weise beteiligt sein. Und 
wenn ich den Ball an die Wand bringen soll, dann a) trage ich ihn oder 
b) baue eine Luftdruck-kanone (Mythbusters-style) und schieße damit

zum Sensor:
https://www.amazon.de/SODIAL-MPU-6050-Achsen-Gyroskop-Beschleunigungsmesser-Modul-Arduino/dp/B00K67X810/ref=sr_1_fkmr1_4

kostet nicht viel und sollte auch nicht schwierig zu verwenden sein ;-)

von Denni D. (delphi)


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denker schrieb:
> zum Plan: autsch, ich möchte da in keinster weise beteiligt sein. Und
> wenn ich den Ball an die Wand bringen soll, dann a) trage ich ihn oder
> b) baue eine Luftdruck-kanone (Mythbusters-style) und schieße damit

Ja so ist das halt, muss nicht jeder die gleichen Hobbies haben. :)

> zum Sensor:
> 
https://www.amazon.de/SODIAL-MPU-6050-Achsen-Gyroskop-Beschleunigungsmesser-Modul-Arduino/dp/B00K67X810/ref=sr_1_fkmr1_4

Gleicher Sensor, anders bestückt? Oder was ist noch anders?
Muss nur funktionieren. :) Also einfach die Library für den 6050
besorgen und laden und glücklich ist das ArduinoIDE?

von Julian U. (julian94)


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Mal ein paar Worte zum Thema Beschleunigung.
Du willst eine Beschleunigung in die Richtung zur Torwand messen, die 
integrieren und du hast prinzipiell die Geschwindigkeit des Balles in 
Richtung Torwand. So einfach ist es leider nicht:
Dein Spielfeld mit der Torwand ist dein äußeres Koordinatensystem. Sagen 
wir in Richtung Torwand ist die x-Achse.
Dein Beschleunigungssensor im Ball hat sein eigenes Koordinatensystem, 
welches sich mit dem Ball bewegt. (Das ist auch im Datenblatt des 
Sensors angegeben) Da ein Schuss auf die Torwand den Ball auch zur 
Rotation bringt, hast du also eine permanente nicht vorhersagbare 
Rotation deines inneren Koordinatensystems. Das bedeutet, dass die 
Richtung zur Torwand unterschiedliche x,y,z Komponenten hat.
Demnach musst du einen Sensor haben, der dir nicht nur die 
Beschleunigungen in x,y,z Richtung liefert sondern auch Lagepositionen. 
Wie bereits erwähnt brauchst du da ein 9-Achs-Sensor.
Hier wäre so einer direkt auf einem Arduino-Shield montiert:

http://www.arduino.org/products/shields/arduino-9-axes-motion-shield

Damit und gutem phys. Verständnis ist es dann möglich dein inneres 
Koordinaten-System auf dein äußeres zu tranformieren sodass du die 
Beschleunigung auf deiner festen (äußeren) x-Achse messen kannst. Soweit 
die korrekte Theorie.

Wie ich rauslese, ist es ja auch bisschen Forschung, was ihr betreiben 
wollt. Einfach mal probieren, egal wieviele hier bereits "nein" sagen. 
Eine Idee wäre mal ein Bluetooth oder Funk-Modul für den Arduino zu 
besorgen und erste einfache Tests machen bevor es in einen Fußball 
überhaupt eingebaut wird. Bspw soll mal einer mit dem Aufbau immer 
wieder abrupt losrennen, sodass ihr mal validieren könnt, ob die 
Kommunikationsverbindung überhaupt funktioniert.

LG Julian

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Ich habe bisher nur mit einem Beschleunigungssensor experimentiert, dem 
Bosh BMA020. Er ist zum Messen von Beschleunigungen bis 8G gedacht. Im 
Datenblatt steht, dass er bei mehr als 10G kaputt geht.

Sicher ist das für deinen Fall nicht der richtige Sensor. Ich glaube, du 
solltest deinen Sensor primär nach seiner Belastbarkeit auswählen und 
dann hinnehmen, welche Schnittstelle er hat. Denn die Aufwahl wird bei 
derart super-robusten Teilen sicher nicht mehr groß sein.

Gleiches gilt auch für alle anderen Teile, vor allem der Batterie. Fidne 
da erstmal eine, die den Tritt eines Fußballers aushält.

Ich würde mich nicht wundern, wenn wir hier von mehr als 20G reden. Aber 
dass solltest du besser wissen. Um wieviel G geht es?

: Bearbeitet durch User
von rmu (Gast)


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Denni D. schrieb:
> Das ist ein Schülerprojekt, keine Raketenwissenschaft. :)
> Kleines Handy? Abgesehen davon, dass es wohl kaum Apps
> für so einen Zweck gibt: zu schwer und zu groß.

Apps kann man schreiben. Ist sicher einfacher als µC programmieren. 
AppInventor.

Kann mir ausserdem nicht vorstellen, dass 
Sensor+Arduino+Bluetooth+Akku+Acrylharz  kleiner und leichter aufzubauen 
sind als ein fertiges Smartphone. Das kann man ja a bissl "optimieren", 
z.B. Display entfernen etc...

von Heckenpenner (Gast)


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Als Hardware bietet sich ein Quadrocopter Flightcontroller an.

Multiwii z.B:

http://www.xxl-modellbau.de/Multiwii-Crius-SE-V26-Flight-Control-Controller-MWC-Board-Multicopter

ATmega 328P / GYRO MPU6050 + ACC  MAG HMC5883L  BARO BMP085

Passende Bluetoothmodule gibt es auch dafür.

Ebay-Artikel Nr. 271604577444

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Im Datenblatt des HMC5883L ist 8G als Messbereich angegeben, leider eine 
Angabe, wieviel er maximal verträgt ohne kaputt zu gehen. So oder so ist 
er für diese Anwendung nicht geeignet.

Im Datenblatt des MPU6050 steht, dass er maximal 10G verträgt, also ist 
er für diese Anwendung ungeeignet.

Im Datenblatt des BMP085 finde ich keine Angabe, wieviel Beschleunigung 
er verträgt. Das ist ein nennenswertes Risiko für den Erfolg des 
Projektes.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Sorry, es sollte heissen "leider keine Angabe" (mit k)

von W.A. (Gast)


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Denni D. schrieb:
> Mir ging es ja drum, Sensoren und entsprechende Schnittstellen auf
> Breakoutboards zu finden die von den Abmessungen annähernd auf Arduino
> Uno oder Nano passen.

So ein Monster wie der Arduino Uno bringt doch viel zu viel Masse, wenn 
du das auch noch alles eingießen willst. Und was nützt dir, wen es 
annähernd passt? Fast getroffen ist auch vorbei.

Als Beschleunigungssensor gibt es z.B. den ADXL345 auf Breakout Board - 
aber nicht als Schild, sondern zum selber verbinden. Ist das schon zu 
viel Aufwand?
z.B. Ebay-Artikel Nr. 131796427228

Denni D. schrieb:
> Reicht dafür ein Beschleunigungssensor oder braucht es auch noch die
> Lage?

Das kommt drauf an, was du für Werte brauchst.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Auch der ADXL345 geht laut Datenblatt bei mehr als 10G kaputt. Er ist 
also nicht geeignet.

Jetzt fangt doch mal bitte an, die Eignung eurer Vorschläge zu prüfen, 
bevor ihr Vorschläge macht. Es ist ja nicht so, dass ich gerade zum 
ersten mal auf diese Sache mit den Kräften hingewiesen hätte.

: Bearbeitet durch User
von W.A. (Gast)


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Stefan U. schrieb:
> Auch der ADXL345 geht laut Datenblatt bei mehr als 10G kaputt. Er ist
> also nicht geeignet.

Das mit den engl. Zahlenangaben üben wir aber noch mal.

Der Messbereich geht bis +/- 16g und das Komma bei der Angabe "10,000 g 
shock survival" ist ein Tausendertrennzeichen. Die Briten verwenden 
gewöhnlich einen Dezimalpunkt ;-(

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Na denn, ist ja fast das Selbe :-)

von Daniel D. (jvg4wc3x74r)


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Hallo zusammen.

Ich bin neu hier im Forum und Suche nach Lösung bzw groben Ansatz für 
ein ähnliches Problem wie schon von "Denni De" beschrieben.

Folgende Situation:
Eine Bewegung wird ausgelöst(egal wie, auch draußen), Bewegungssensor 
sendet das Signal per Bluetooth an Smartphone(Android) und auf 
Smartphone wird das Signal wie auch immer ausgewertet.

Bewegungssensoranforderungen: max. 5mm breit, Länge egal, leicht.
Bluetoothmodul: am besten schon in Bewegungssensor integriert, Signal 
muss mit AndroidApp z. B. mit Java auswertbar sein.

Ich freue mich auf eure Vorschläge, Hilfestellungen, Tutorials etc.

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