Hallo, Ich brauche Hilfe bei der Auswahl eines Beschleunigungssensors für mein Projekt. Grundlegend weiß ich nicht, wie hoch die Messrate das Sensors mindestens sein muss, damit später auch vernünftige Resultate bei raus kommen. Ziel es mit dem BS die Höhe von Sportlern beim Springen zu messen. Zum Beispiel Sprünge beim Kitesurfen. Kann mir einer erklären wie hier vorgegangen werden muss, um die mind. nötige Messrate zu ermitteln? Oder gibt es Richtwerte für solche Anwendungen? Ich habe einen LSM303DLHC BS mit einem ESP8266 verkabelt und in einem Test eine Messrate von ~3,2kHz ermittelt. Ich kann diesen Wert leider nicht beurteilen. Mit dieser Messrate habe ich überschlagen, dass bei einer Beschleunigung von 2G, ich nur alle 6,13mm einen Messwert hätte. Kann das überhaupt nicht beurteilen, ob der Wert gut oder schlecht ist. Überschlagungsrechnung: G*a[m/s²]*(1/Messaufösung[mms])*10³=Messrate[Hz] (zusammengeraten, kA. ob Ansatzweiße überhaupt richtig)
Entschuldige, dass ich deine Frage nicht direkt beantworte. Mit fallen zwei Dinge ein, die außerdem zu beachten sind. Ersten gibt es nicht nur die zeitliche Auflösung sondern auch die Genauigkeit des einzelnen Messwerts zu beachten. Meist ist es so, dass man in einem Wert eine Einbuße hinnehmen muss, wenn man den anderen verbessert. Welchen Fehler du zum Schluss bekommst, kannst du durch eine Beispielrechnung (doppelte Integration der Beschleunigung) ermitteln. Der zweite Punkt ist: ist die Winkellage des Sensors fixiert oder ist er am Sportler befestigt und kann sich daher drehen ? Falls er sich drehen kann, brauchst du eine Winkellage-Erfassung (Datenfusion aus Drehraten- und Beschleunigungssensoren) um die echte Beschleunigung in einer Richtung berechnen zu können.
Der Sensor ist fest am Sportler fixiert, somit kann sich der Sensor drehen (z.B. beim Salto Springen). Wie du mich richtig hingewiesen hast, ist wohl eine Winkellage-Erfassung nötig. Dies könnte ich in dem Projekt mit einem zusätzlichen Gyroskop realisieren. Leider stehe ich völlig auf dem Schlauch, wie ich den Fehler ausrechnen kann, um auf die nötige Messrate des Beschleunigungssensors zu kommen.
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Teste das ganze doch mal naiv aus. Gibt ein paar Apps fürs Handy, um die Sensoren die dort verbaut sind zu loggen. Handy an Sportler befestigen, springen lassen und versuchen, die Logs auszuwerten. Das Problem sehe ich eher, dass du Beschleunigungswerte zweimal integrieren möchtest. Stattdessen gibt es bei modernen Handys einen Höhenmesser, bariometrisch. Der wäre denke ich besser geeingnet.
Frederic S. schrieb: > Ich habe einen LSM303DLHC BS mit einem ESP8266 verkabelt und in einem > Test eine Messrate von ~3,2kHz ermittelt. Ich kann diesen Wert leider > nicht beurteilen. > Mit dieser Messrate habe ich überschlagen, dass bei einer Beschleunigung > von 2G, ich nur alle 6,13mm einen Messwert hätte. Das ist so unkorrekt. Einen konstanten Messwert pro Zeit und pro Abstand hast du nur wenn die Beschleunigung 0 ist. Wenn du die Höhe eines Sprungs erfassen willst, dann ist die Erdbeschleunigung der bestimmende Faktor. Der Sportler springt mit einer bestimmten Anfangsgeschwindigkeit entgegen des Erdbeschleunigungsvektor ab (senkrecht nach oben) und wird dann mit konstanter Erdbeschleunigung verzögert bis er den höchsten Punkt erreicht hat. Die Geschwindigkeit ist also eine Gerade mit negativer Steigung und die Höhe eine nach unten geöffnete Parabel mit einem Maximum. Frederic S. schrieb: > Kann das überhaupt > nicht beurteilen, ob der Wert gut oder schlecht ist. Du musst entscheiden wie hoch die Auflösung bei der Höhe sein soll. Daraus ergibt sich dann die zeitliche Auflösung die du brauchst.
Sorry ich hatte das Ganze noch nicht richtig durchschaut. Du willst also nur über die gemessene Beschleunigung messen wie hoch der Sportler springt. Auf einen ruhenden Körper wirkt auf der Erde die Schwerkraft mit 1g. Ein Beschleunigungssensor wird also ruhend ein g messen. Ein Körper im freien Fall wird mit 1g nach "unten" beschleunigt. Ein Bescheunigungssensor im freien Fall misst also genau 0! Die Bahnkurve in Richtung des Schwerkraftvektors ist wie gesagt eine nach unten offene konstante Parabel, da sobald der Sportler in der Luft ist nur noch die Erdbeschleunigung wirkt (Luftwiderstand vernachlässigt). Wenn du also misst wie lange die Beschleunigung 0 ist (wie lange der Sportler in der Luft ist) kannst du daraus direkt errechnen wie hoch er war.
Vielen Danke für die Antworten. Ich bin noch in der Auslegung/(Nachkauf von Komponenten) und Programmierung. Die Auswertung soll später anhand der aufgezeichneten Rohdaten am Computer gemacht werden (MATLAB). Der Andere schrieb: > Du musst entscheiden wie hoch die Auflösung bei der Höhe sein soll. > Daraus ergibt sich dann die zeitliche Auflösung die du brauchst. Kannst du mir den Zusammenhang zeigen, damit ich es mir (in beide Richtungen) ausrechnen und auslegen kann? Ich mache mal ein Beispiel: Der Sportler rennt auf ein Traumpolin zu. Springt hinein und nach vorne weg. Aus Studien kann man entnehmen, dass dabei bis zu 4G wirken. Sprünge sind bis zu 9m Höhe möglich. Diesen Bereich möchte ich abdecken. Worum meine Gedanken kreisen, dass wenn die Messrate zu langsam ist, mir Messdaten für eine vernünftige Berechnung fehlen. (Schließlich ist die Beschleunigung in der Praxis nicht so konstant wie im Schulunterricht)
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Wo werden denn die 4g erreicht? In den Beinmuskeln müsste ein normaler Athlet mit 70KG dann ja fast 300KG halten. Die Messrate müsste sich eigentlich anhand der höchsten Frequenz bestimmen lassen und diese wiederum hängt von der Änderungsgeschwindigkeit ab.
Oben wurde Kite-Surfen genannt, d.h. Luftwiderstand ist nicht vernachlässigbar. Der Drachen gibt auch Zug nach oben und vermutlich nicht konstant. Die Änderungen dürften aber nicht so schnell sein dass du mit kHz aufzeichnen musst. 100 Hz und Interpolation, z.B Spline dürften reichen. Ist aber nur Bauchgefühl.
G. B. schrieb: > Wo werden denn die 4g erreicht? In den Beinmuskeln müsste ein > normaler > Athlet mit 70KG dann ja fast 300KG halten. Ja, für ein paar Hundertstelsekunden. Das ist ja nicht viel.
Beschleuniger schrieb: > Ja, für ein paar Hundertstelsekunden. Das ist ja nicht viel. Es müsste geklärt werden, was genau vermessen werden soll. Wenn es die Körperposition ist, reicht es, deren maximale Änderung pro Zeitänderung anzusetzen. Die Messrate orientiert sich also an der Drehgeschwindigkeit in 3 Achsen. Hinzu kommt das Thema Überabtastung und Filterung. Die bewegungstypische Geschwindigkeit und Beschleunigung ergibt sich dann aus der Differenziation. Dabei wirkt die Positionsmessung wie ein Filterintegral und glättet die Fehler und Messungenauigkeiten. Wenn aber wirklich die Beschleunigung gemessen werden soll, dann muss das sehr exakt funktionieren, weil danach noch integriert werden muss. Dann hätten wir klassisch db/dt als die Änderung per Zeit, also die Krümmung der Messkurve als Mass.
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