Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Beschleunigungssensor Achsen tauschen


von Philipp G. (geiserp01)


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Ich habe das Problem, dass ich ein Gerät nicht so montieren kann, wie es 
im Manual explizit festgelegt ist:

[User Manual PDF]
REF
G-Force might not be detected properly, if the controller unit is 
installed at a greater angle. Adjust the controller unit so the screen 
is facing within 45 degress to the opposite direction of travel, both 
horizontally and vertically.

Aus Platzgründen muss ich den PCB so montieren, dass dieser - entgegen 
der Empfehlung, nicht stehend sondern liegend montiert wird.

Beim Beschleunigungssensor handelt es sich um den ST 344 AH. Gemäss 
Datenblatt würde wohl die Y- und die Z-Achse ausgewertet - oder evtl. 
auch ein X-Anteil - je nach dem was die Software drinnen macht. Es gibt 
im Menu eine Einstellung um den Sensor zu kalibrieren.

Falls das nicht klappt dachte ich, ich tausche einfach die PINs 12 und 
8. Also Leiterbahn auftrennen, und direkt am IC Pin ein Kabel anlöten 
und die beiden tauschen. -> [Bild 34AH_accel_axis_change.jpg]

Die Pinbelegung passt soweit zum DB.

Habt ihr irgendwelche Bedenken zum Vorhaben? Kabellänge dürfte weniger 
als 15mm werden. Von daher - any1?

von Stefan F. (Gast)


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> Habt ihr irgendwelche Bedenken zum Vorhaben?

Die drei Achsen haben oft unterschiedliche Beschränkungen (Siehe DB 
Kapitel 5), was den Messbereich, den Offset und die Genauigkeit 
betrifft. Wenn das alles im Rahmen der Anwendung liegt, dann mach ruhig.

von Der Zahn der Zeit (Gast)


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Den LIS344 habe ich auch mal angewendet. X und Y ließen sich beliebig 
vertauschen, Z hat, soweit ich weiß, nur eine geringere Empfindlichkeit. 
Vorzeichenumkehr beim Vertauschen ist auch möglich.

Den Text aus dem User Manual verstehe ich nicht. Ist der von ST? 
Vielleicht habe ich deshalb auch deine Frage nicht ganz richtig 
verstanden.

DZDZ

von Der Zahn der Zeit (Gast)


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Der Zahn der Zeit schrieb:
> Z hat, soweit ich weiß, nur eine geringere Empfindlichkeit

Da hatte ich was falsches in Erinnerung. Das stimmt nicht.

von Wolfgang (Gast)


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Der Zahn der Zeit schrieb:
> Z hat, soweit ich weiß, nur eine geringere Empfindlichkeit.

Der Unterschied schein mehr im Rauschen zu liegen. Für die Z-Achse ist 
ein fast doppelt so hohes Rauschen, wie für X- bzw. Y-Achse angegeben 
(Fig. 19, 20 im Datenblatt des LIS344ALH)
https://www.st.com/resource/en/datasheet/lis344alh.pdf

von Dirk D. (onemintyulep)


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x- und y- kann man tauschen. z ist anders, weil bei liegender Montage 
immer die Gravitationskraft auf diese Achse wirkt.
Also stehend ist eher nicht gut.

von Wolfgang (Gast)


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Dirk D. schrieb:
> z ist anders, weil bei liegender Montage
> immer die Gravitationskraft auf diese Achse wirkt.

Und wo liest du das aus dem Datenblatt heraus?
Guck dir mal den Abschnitt 4.2 (Output response vs orientation) an.
Da sehe ich bzgl. der Signale keinen Unterschied zwischen den Achsen.

von Dirk D. (onemintyulep)


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Ich habe Erfahrung nur mit 335. Da hatte die Z-Achse einen anderen 
Range. Deshalb mein Kommentar. Dein Sensor scheint aber laut Datenblatt 
elektrisch symmetrisch zu sein. Da geht es ja vielleicht problemlos. 
Allerdings:
"3.3 Factory calibration
The IC interface is factory calibrated for sensitivity (So) and Zero-g 
level (Voff).
The trimming values are stored inside the device by a non volatile 
structure."

Da ist halt die Frage ob der auf der ISS kalibriert wurde oder in 
Einbaulage.
PS: Dem Datenblatt kann man jedenfalls entnehmen dass man die Achsen 
nicht tauschen kann nachdem die Schaltung kalibriert wurde.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Dirk D. schrieb:
> Da ist halt die Frage ob der auf der ISS kalibriert wurde oder in
> Einbaulage.

Sensitivity und Zero-g beschreiben vollständig eine lineare 
Übertragungsfunktion. Mit der Werkskalibrierung wird vom Hersteller 
dafür gesorgt, dass die im Abschnitt 5 (Typical performance 
characteristics) genannten Zusammenhänge zwischen Spannung und 
Beschleunigung gelten.
Was hat das mit der ISS zu tun?

von Stefan F. (Gast)


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>> Was hat das mit der ISS zu tun?
> The IC ... is factory calibrated for ... Zero-g level (Voff).

Die Frage ist halt, in wecher Umgebung sie das gemacht haben und wie das 
gemeint ist. Man könnte es so verstehe: Wenn der Sensor ruhig auf dem 
isch liegt, liefern alle drei Achsen den Wert 0.

Wenn das so ist, dann würde das aber nur an Orten funktionieren, wo die 
Erdanziehung gleich dem Ort ist, an dem der Sensor kalibriert wurde. Auf 
der ISS herrscht eine andere (künstliche) Erdanziehungskraft, als auf 
der Erde.

von Philipp G. (geiserp01)


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Stefanus F. schrieb:
> Wenn das so ist, dann würde das aber nur an Orten funktionieren, wo die
> Erdanziehung gleich dem Ort ist, an dem der Sensor kalibriert wurde

Aeh? Stefan die Erdanziehung ist doch überall 9.81 bei selber Höhe oder 
lieg ich jetzt total falsch?

Das Gerät ist made in Japan. Die werden das ja nicht auf dem fujiyama 
zusammen gebaut haben. Also wird es dort das erste Mal Strom gesehen 
haben - irgendwas zwischen 1 - 600m ü.M.

: Bearbeitet durch User
von Philipp G. (geiserp01)


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Ich denke es gibt zu viele Fragezeichen in dieser Achstauschgeschichte.

Der andere Weg wird aber auch kein leichter sein:( Folgendes:

Ich verlängere die beiden Flexprints des Displays. Irgendwelche Ideen 
dazu? Mir kommt dazu nur in den Sinn, mit 0.2mm² Wirewrap Draht das 
unter dem Mikroskop zu löten. Wird bestimmt lustig :(

von Stefan F. (Gast)


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> Stefan die Erdanziehung ist doch überall 9.81

9.81m/s oder 1G

Aber wenn der Sensor so kalibriert ist, dass er den Ruhezustand auf 
meinem Schreibtisch als 0 ausgibt, dann würde er im Weltall -1G melden.

Oder anders formuliert: Wenn der Sensor ohne Beschleunigung auf allen 
Achsen 0G ausgeben würde, müsste der Hersteller die Kalibrierung in 
Schwerelosigkeit durchführen. Ich denke, das meine der Kollege mit der 
ISS.

von Philipp G. (geiserp01)


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Stefanus F. schrieb:
> Aber wenn der Sensor so kalibriert ist, dass er den Ruhezustand auf
> meinem Schreibtisch als 0 ausgibt, dann würde er im Weltall -1G melden.

Ich verstehe die Relevanz nicht.

Wenn der Sensor in Japan im Ruhezustand Null ausgibt, dann tut der das 
auch beim Kunden in der Schweiz. Von einem Raumfahrtprogramm war nie die 
Rede. Davon abgesehen ist die ISS in der Umlaufbahn im Orbit, da ist 
nicht -1G. Egal.

Was meinst Du zu meinem Vorhaben mit den Kabel zu verlängern?

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


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Auf der ISS wirkt sich masse der Erde weniger aus, ebenso in höheren 
Lagen (z.B. auf einem Berg). Dagegen hat die ISS allerdings eine 
künstlichen Ersatz, der durch Rotation der Stationen erzeugt wird.

Wie dem auch sei, ist die Beschleunigung in Ruhelage auf der ISS 
geringer als auf der Erde. Eine Kalibrierung auf den Output "0" kann 
daher nicht an beiden Orten funktionieren.

von Philipp G. (geiserp01)


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Stefanus F. schrieb:
> Wie dem auch sei, ist die Beschleunigung in Ruhelage auf der ISS
> geringer als auf der Erde. Eine Kalibrierung auf den Output "0" kann
> daher nicht an beiden Orten funktionieren.

Aeh, OK. Ich will aber nicht da rauf.

Was hältst Du von meinem Vorhaben die Kabel um 40mm zu verlängern?

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


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> Was hältst Du von meinem Vorhaben die Kabel um 40mm zu verlängern?

Kann man versuchen, mir fällt gerade kein wichtiger Grund dagegen ein.

von Wolfgang (Gast)


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Stefanus F. schrieb:
> Man könnte es so verstehe: Wenn der Sensor ruhig auf dem
> isch liegt, liefern alle drei Achsen den Wert 0.

Ein Blick in das bereits oben zitierte Datenblatt würde dir verraten 
haben, dass der Sensor auf allen drei Achsen eine einheitliche 
Skalierung besitzt, 0.99V bei -1g, 1.65V bei 0g und 2.31V bei +1g.

Um die -1g oder +1g zu erzeugen, kann man den Sensor einfach mal auf den 
Kopf drehen ;-)

Die Linearität des Sensors sorgt für den Rest.

von Stefan F. (Gast)


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> Ein Blick in das bereits oben zitierte Datenblatt
> würde dir verraten haben

Weiss ich doch. Ich habe doch bloß die Frage "Was hat das mit der ISS zu 
tun?" beantwortet.

>>> The IC interface is factory calibrated for sensitivity
>>> (So) and Zero-g level (Voff).
>> Da ist halt die Frage ob der auf der ISS kalibriert
>> wurde oder in Einbaulage.
> Was hat das mit der ISS zu tun?

von Wolfgang (Gast)


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Ich vermute mal, dass die den Sensor bei +g und -g für jede Achse 
betreiben und aus den Messwerten Offset und Empfindlichkeit berechnen.
6 Messungen liefern 6 Parameter - passt.

Über Dingen wie Übersprechen zwischen den Achsen, schweigt sich das 
Datenblatt sicherheitshalber aus.

von Der Zahn der Zeit (Gast)


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Zu der Frage, ob die Z-Achse sich bzgl. des 0-Punkts anders als X und Y 
verhält, habe ich mal einen Versuch gemacht.

ST344 liegend, Z-Achse also in (oder aus?) Richtung Erdmittelpunkt:
X und Y geben Vcc/2 aus, Z Achse gibt ~2.35 V aus. Auf dem "Kopf": ~1.05 
V.

In Schwerelosigkeit oder im freien Fall geben also alle Achsen Vcc/2 
aus.

Die Empfindlichkeit aller Achsen ist gleich, aber das war vorher ja auch 
schon klar.

DZDZ

von Dirk D. (onemintyulep)


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Um das PS meines Posts zu erläutern: Die Exemplarstreuung dieser MEMS 
ist laut Datenblatt so gross, dass die Schaltung die ihn verwendet 
entweder ab Werk kalibriert worden ist oder vor dem Einsatz kalibriert 
werden muss (?). Im ersteren Fall sind die Achsen nicht austauschbar. 
Dann ist es besser die Kabel zu verlängern.

PS: die ISS ist zwar nicht schwerelos, aber annähernd im freien Fall. 
Natürlich kann man den Sensor auch auf 0G kalibrieren, indem man ihn 
einfach entsprechend hindreht...

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Dirk D. schrieb:
> Ich habe Erfahrung nur mit 335.

Damit meinst du vermutlich den ADXL335?

> PS: Dem Datenblatt kann man jedenfalls entnehmen dass man die Achsen
> nicht tauschen kann nachdem die Schaltung kalibriert wurde.

Wie kommst du auf diesen Unfug und warum meinst du soetwas aus dem D 
Datenblatt entnehmen zu können?

Jeder der 3 Kanäle hat seinen Offset und seine eigene Empfindlichkeit. 
Genau diese Werte werden bei der Kalibrierung bestimmt, indem man den 
Sensor verschiedenen Beschleunigungswertes aussetzt und die zugehörige 
Spannung misst. Um die Ausgangsspannung in eine Beschleunigung 
umzurechnen braucht man dann genau diese Skalierungsparameter. Was hat 
das mit der Ausrichtung des Sensors zu tun. Mit der Kalibrierung wird 
für jede Sensorachse die Beziehung zwischen Beschleunigung und 
Ausgangsspannung bestimmt - fertig.

Wenn du den Sensor bspw. mit X-Achse nach oben einbaust, liefert dir 
natürlich dieser Kanal die Werte der Vertikalbeschleunigung und nicht 
mehr die Z-Achse, wie bei horizontalem Einbau des Chips.

von Philipp G. (geiserp01)


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Deswegen die Kabel verlängern.

Naja, nochmal muss ich das nicht machen. Erst ging es fehl, weil ich die 
Kabel hochkant an die FFC Buchse gelötet habe. Die hälfte davon waren 
kalt. Bin dann auf die glorreiche Idee gekommen, die FFC Buchsen 
auszulöten und die vias des PCB zu nutzen so ging es.

Danke nochmal.

Eine Frage. Ich hatte Vorbehalte am LCD rumzumessen mit dem 
Durchgangsprüfer. Oder ist das problemlos?

: Bearbeitet durch User
von Philipp G. (geiserp01)


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Philipp G. schrieb:
> Eine Frage. Ich hatte Vorbehalte am LCD rumzumessen mit dem
> Durchgangsprüfer. Oder ist das problemlos?

Weiss das jemand?

von Stefan F. (Gast)


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Wenn das Multimeter mit weniger als 5V misst, hätte ich da keine 
Bedenken.

von Philipp G. (geiserp01)


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Stefanus F. schrieb:
> Wenn das Multimeter mit weniger als 5V misst, hätte ich da keine
> Bedenken.

Danke. Klingt als wären die Bedenken nicht ganz unbegründet gewesen.

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