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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Sensor für Rotationsgeschwindigkeit auf Frisbee


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Autor: Adam Schmidt (Gast)
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Da ich noch Neuling bin hoffe ich, dass ich meine Frage im richtigen 
Unterforum gepostet habe.
Es geht darum, dass ich für eine Art Frisbee einen Sensor benötige, der 
die Rotationsgeschwindigkeit dieser Frisbee misst, also der Sensor muss 
auf der Frisbee selbst montiert sein. Die komplette Schaltung, von der 
der Sensor ein Teil ist, wird mit einem Arduino realisiert.
Kann mir jemand sagen, wie so ein Sensor bezeichnet wird und ob es 
womöglich Bezugsquellen gibt oder Bauanleitungen?

Autor: Timmo H. (masterfx)
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Gyroskop.
Musst bloß schauen dass du eins mit genug dps nimmst und dass dein 
arduino auch noch in der Lage ist das abzusamplen

: Bearbeitet durch User
Autor: Dieter (Gast)
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Wenn es in dem Raum eine helle und dunkle Seite gibt in dem sich das 
Frisbee dreht, dann können die Schwankungen eines Helligkeitssensors 
ausgewertet werden.
Welcher Drehzahlbereich soll erfaßt werden können?
Muss auch die absolute Zahl an Umdrehungen exakt aufsummiert stimmen?

Autor: Henrik V. (henrik_v)
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Kleine Spule, die im Erdmagnetfeld rotiert?
Der Verstärker wird aber schon schwerer als ein Mems-Gyro .. die Dinger 
kosten fast nix (als einfache version) ..

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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Dieter schrieb:
> Welcher Drehzahlbereich soll erfaßt werden können?
> Muss auch die absolute Zahl an Umdrehungen exakt aufsummiert stimmen?
Berechtigte Fragen.
Adam Schmidt schrieb:
> ... einen Sensor benötige, der
> die Rotationsgeschwindigkeit dieser Frisbee misst
Meint er das wirklich? Und entspricht die Drehzahl der eines Frisbees?

Wenn ja: Ich habe mal nach den technischen Daten der ST-Gyros gesehen. 
Mehr als 2000 Dps, also ca. 5 1/2 Umdrehungen pro Sekunde, sind nicht 
drin. Ein Frisbee dreht sicherlich viel schneller.

Ich schlage vor: Zwei in der Rotationsebene gegenüber liegende 
Beschleunigungsaufnehmer, die die Fliehkraft messen. Deren Summensignal 
wäre proportional zur Drehzahl, aber unabhängig von der Schwerkraft und 
der Lage. Der Messbereich dürfte auch bei höheren Drehzahlen kein 
Problem sein und die Signalauswertung simpel.

Autor: Gyro Experte (Gast)
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dieser hier reicht bis  ±50,000°/sec. Das bedeutet du kannst bis etwa 
130 Umdrehungen pro Sekunde messen.

Link zum Datenblatt-->

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADXRS649.pdf

Das ding verbindest du mit dem AD-eingang vom Arduino und fertig.

PS: Ist aber nicht billig. kost um die 60 Euro

Link zum Distributor -->

https://www.mouser.de/Search/Refine?Keyword=ADXRS649

Autor: Gyro Experte (Gast)
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Autor: AW (Gast)
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Mit einem Accelerometer (außermittig an der Scheibe angebracht) die 
Zentrifugalbeschleunigung messen und daraus die zugehörige 
Winkelgeschwindigkeit berechnen.

Einfach, billig, robust...

Autor: Gyro Experte (Gast)
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Es fehlen präzise Angaben. Wie genau soll gemessen werden? Was darf es 
kosten usw usw usw usw usw...

Autor: Die spinnen die Roemer (Gast)
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Das einfachste ist eine Spule, bedrahtet mit Ferrit innen drin. zB 
100uH, wenn man die im Erdmagnetfeld dreht, ergibt sich eine Spannung.

Autor: Gyro Experte (Gast)
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Für den Bastler der es kompliziert haben will:

Man kann auch einfach eine Röhre nutzen. Dann eine Feder und ein Gewicht 
hinein. Das Gewicht wird durch die Radialbeschleunigung gegen die Feder 
gedrückt. Ein Linearpoti misst den Verschiebeweg und der ADC vom Arduino 
wandelt es um. Ist die Federkonstante der Feder bekannt, so kann durch 
den Verschiebeweg auf die Kraft geschlossen werden. Aus der Kraft, dem 
Gewicht des Teils und der Verortung auf der Scheibe (Entfernung zur 
Drehachse) kann man auf die Winkelgeschwindigkeit schließen.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Ob das Frisbee mit der Sensorik, dem Arduino-Board und den Batterien an
Bord überhaupt noch weiter als ein paar Meter fliegen wird? Die Anbauten
erhöhen ja nicht nur das Gewicht, sondern verschlechtern vor allem auch
die Aerodynamik.

Autor: Rainer V. (a_zip)
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Yalu X. schrieb:
> Die Anbauten
> erhöhen ja nicht nur das Gewicht, sondern verschlechtern vor allem auch
> die Aerodynamik.

Finde ich sehr diplomatisch ausgedrückt :-) Ich würde es schlicht erst 
glauben, wenn ich das Teil fliegen sehen würde...
Viel Spass jedenfalls und Gruß Rainer

Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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Dieter schrieb:
> Wenn es in dem Raum eine helle und dunkle Seite gibt in dem sich das
> Frisbee dreht, dann können die Schwankungen eines Helligkeitssensors
> ausgewertet werden.

So wurden die ersten spinstabilisierten Wettersatelliten in den 60ern 
mit der Sonne synchronisiert und dadurch die Rotationsgeschwindigkeit 
des Satelliten bestimmt. Kann man sich z.B. bei den Tiros Geräten 
anschauen:
https://de.wikipedia.org/wiki/TIROS

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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Sehr schade, dass der TO abgetaucht ist. War ihm wohl nicht recht hier. 
Da wurden ihm ja Fragen gestellt :-( Und gleich noch eine Frage: Sollen 
die Messwerte lokal gespeichert oder drahtlos übermittelt werden? 
Datenrate?

Zurück zu den Lösungen:
Yalu X. schrieb:
> Die Anbauten erhöhen ja nicht nur das Gewicht,
> sondern verschlechtern vor allem auch die Aerodynamik.
Sehe ich auch so. Aber wer nur Arduino kann, muss es halt nehmen. Immer 
noch besser als Raspi für diese Applikation. Oder gleich ein Smartphone 
auf den Frisbee geklebt, da ist alles schon drin. Muss man nur 'ne 
passen App finden. Gibt doch alles. So wird heute entwickelt.

Ich würde einen kleinen µC auf eine 0,8er Leiterplatte setzen, dazu eine 
Knopfzelle und ein oder zwei Sensoren. Das würde die Flugeigenschaften 
garantiert nicht nennenswert verändern. Aber geht es überhaupt um einen 
Frisbee oder was bedeutet "eine Art Frisbee"? Unsere Chinchillas haben 
einen Laufteller, die Aufgabenstellung wäre ähnlich, aber ich würde 
einen komplett anderen Ansatz wählen.

Gyro Experte schrieb:
> dieser hier reicht bis  ±50,000°/sec. Das bedeutet du kannst bis etwa
> 130 Umdrehungen pro Sekunde messen.
Den würde ich garantiert in keinem Fall nehmen. 80 € - ich müsste dafür 
mein eigenes Geld verbrennen. Aber wer das Geld seines Arbeitgebers 
verballern kann, für den wär's ok.

Ich hatte oben den Vorschlag mit zwei Beschleunigungsaufnehmern gemacht 
(im Prinzip reicht einer), das wäre wesentlich preiswerter und kaum 
aufwändiger.

AW hatte diesen Geistesblitz ein paar Stunden später auch. Ist ja auch 
naheliegend.

Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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Der Zahn der Zeit schrieb:
> Unsere Chinchillas haben
> einen Laufteller, die Aufgabenstellung wäre ähnlich, aber ich würde
> einen komplett anderen Ansatz wählen.

Du mit deinen Nagetieren,hehehe. Früher Degus, jetzt Chinchillas...

Auch beim Laufteller wäre mir die optische Lösung am nächsten. Da kann 
man ja sogar ein Spiegelchen am Teller montieren und dann Pulse zählen.

Autor: Tachometer Experte (Gast)
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Adam Schmidt schrieb:
> Sensor benötige, der
> die Rotationsgeschwindigkeit dieser Frisbee misst,

Timmo H. schrieb:
> Gyroskop.

Schwachsinn. Ein Gyroskop misst keine Geschwindigkeit, sondern 
Beschleunigungen. Ja, indirekt kann man die Geschwindigkeit daraus 
ableiten, aber dann kann man auch Pitotröhren nehmen oder sonstwas.

Wenn du die Rotationsgeschwindigkeit einer Frisbee messen willst, bau 
dir deine eigene GPS-Alternative, die schnell genug sampeln kann. Viel 
Spaß.

Ansonsten mach dir Gedanken, was du eigentlich messen willst.

Autor: Adam Schmidt (Gast)
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Vielen Dank schon mal für die vielen unterschiedlichen Antworten, das 
bringt mich in der Recherche schon viel weiter.

Zu den offenen Fragen:

> Wenn es in dem Raum eine helle und dunkle Seite gibt in dem sich das
Frisbee dreht, dann können die Schwankungen eines Helligkeitssensors
ausgewertet werden.

Leider kommt dies nicht in Frage, da in der Umgebung künstliche 
Lichtquellen an Wänden, Decke und Boden sein können.

> Welcher Drehzahlbereich soll erfasst werden können?
Zwischen 450 und 1800 RPM

> Es fehlen präzise Angaben. Wie genau soll gemessen werden?
> Muss auch die absolute Zahl an Umdrehungen exakt aufsummiert stimmen? Nein, eine 
gute Annäherung reicht aus

> Was darf es kosten?
Der ADXRS649 ist zwar super, wusste nicht, dass es so etwas fertig zu 
kaufen gibt, aber 80€ sind zu viel. Bis max. 20€ würde es gehen.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Tachometer Experte schrieb:
> Adam Schmidt schrieb:
>> Sensor benötige, der
>> die Rotationsgeschwindigkeit dieser Frisbee misst,
>
> Timmo H. schrieb:
>> Gyroskop.
>
> Schwachsinn.

Wieso müssen immer diejenigen, die nur minimal Ahnung haben, maximal auf
den Putz hauen?

> Ein Gyroskop misst keine Geschwindigkeit,

Es war ja nach der Rotationsgeschwindigkeit gefragt, und genau dafür ist
ein Gyroskop (oder genauer ein Drehratensensor) gemacht.

> sondern Beschleunigungen.

Nein, dafür gibt es Beschleunigungssensoren, auch Akzelerometer genannt.

Autor: Framulestigo (Gast)
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Vielleicht zum Testen eine IMU (Inertial Motion Unit) kaufen und sich 
danach entscheiden, ob Gyro-, Kompass- oder Beschleunigungssensor 
einzeln oder gemeinsam die gewünschten Daten liefern?

Auswahl z.B. https://www.exp-tech.de/sensoren/imu/

Autor: Rainer V. (a_zip)
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Nun wir wissen immer noch nicht, ob das Teil wirklich Fliegen soll. Wenn 
ich müßte, dann würde ich die Scheibe mit sw/w Streifen versehen und 
eine Kamera an die Decke hängen. Auswertung macht "wer auch immer".
Gruß Rainer

Autor: Gyro Experte (Gast)
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Leute ich hatte einen Geistesblitz!

leset und staunet:

Man nimmt einen kleinen lauten Piepser (diese winzigen Signalgeber mit 
eingebauter Elektronik) und klebt diesen mittig mit Knopfzelle auf die 
Frisbeescheibe. Die Piepser haben eine ausgeprägte Richtcharakteristik 
(welche durch ein kleines Röhrchen noch verstärkt werden kann).

Nun wirft man die Frisbee und nimmt den Ton mit dem Smartphone auf (oder 
irgendeinem Aufnahmegerät.) Anschließend packt man das File in ein 
einfaches Audioprogramm worin man den Zeitverlauf des Signals sehen 
kann.
Man sieht nun einen Sinus (das Piepen) mit modulierter Amplitude (auf 
gut Deutsch das Signal wird abwechselnd lauter und leiser). Die 
Periodendauer der aufmodulierten Amplitude entspricht der Dauer einer 
Rotation.

Autor: Dieter (Gast)
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Das funktioniert aber nur, wenn gleichzeitig noch eine transversale 
Bewegung senkrecht zur Rotationsachse vorhanden ist.

Autor: J. T. (chaoskind)
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Dieter schrieb:
> Das funktioniert aber nur, wenn gleichzeitig noch eine transversale
> Bewegung senkrecht zur Rotationsachse vorhanden ist

Dann nimmt man 2 aussermittig gegenüberliegende Piepser. Da gibs dann 
noch Doppler für gratis obendrauf. Das macht das Auswerten auch noch 
einfacher.

Und wenns nich balanciert sein muss, langt ein Piepser. Die 2 sollten am 
besten auf Unterschiedlichen Frequenzen piepsen, müssens aber nicht.

: Bearbeitet durch User

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