Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik MPU6050 Gyrosensor für Drehzahl Fahrradkurbel


von Daniel H. (adorno)


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Hallo,

ich würde Gerne einen Sensor auf meiner Fahrradkurbel bauen der einfach 
nur die Umdrehung misst. Dazu habe ich mich für einen MPU6050 
entschieden. Dieser misst auf den 3 Achsen die Winkelgeschwindigkeit mit 
der man auf die Drehzahl umrechnen kann. Wenn der Sensor genau auf der 
Achse platziert würde könnte man einfach den Wert für die Z-Achse 
nehmen. Nun ist der Sensor nicht direkt auf der Achse sonder versetzt 
entlang der Kurbel angebracht. Nach meiner Vorstellung wirken dann hier 
2 Gyro Datenwerte x und und wahrscheinlich y Achse. Sehe ich das 
Richtig? Falls ja wie werden diese 2 Komponenten verrechnet um auf die 
Drehzahl zu kommen.

Vielen Dank vorab

Gruss

D

von mech (Gast)


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Warum so kompliziert? Was spricht gegen die altbewährte Kombi Magnet + 
Hallsensor?

von yxcvbnm (Gast)


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Fahrraddynamo verwenden. Misst auch die Drehzahl (und rechnet sie dann 
in eine Geschwindigkeit um.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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yxcvbnm schrieb:
> Fahrraddynamo verwenden. Misst auch die Drehzahl

Aber nicht die Drehzahl der Kurbel. Was man landläufig 
"Trittfrequenzsensor" nennt.


Daniel H. schrieb:

> ich würde Gerne einen Sensor auf meiner Fahrradkurbel bauen der einfach
> nur die Umdrehung misst. Dazu habe ich mich für einen MPU6050
> entschieden. Dieser misst auf den 3 Achsen die Winkelgeschwindigkeit mit
> der man auf die Drehzahl umrechnen kann.

Als Übung ganz ok. Aber das kann man fertig kaufen. Glaubst du, daß du 
das wasserdicht und mit BTLE und einem Jahr Batterielaufzeit mit einer 
CR2032 hinbekommst? Für weniger als €28,- ?

https://www.bike24.de/1.php?content=8;product=371907

Was die technische Seite angeht: da reicht ein einachsiger 
Beschleunigungssensor. Wenn du deinen 3-Achs Sensor so anbringst, daß Z 
in die Richtung der Tretlagerachse zeigt, bekommst du sowohl auf der X- 
als auch Y-Achse ein Sinus-Signal raus, dessen Frequenz der Drehzahl der 
Kurbel entspricht. Denn für jede Umdrehung der Kurbel rotiert der Sensor 
auch einmal um seine Z-Achse.

von Daniel H. (adorno)


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Axel S. schrieb:
> Als Übung ganz ok. Aber das kann man fertig kaufen. Glaubst du, daß du
> das wasserdicht und mit BTLE und einem Jahr Batterielaufzeit mit einer
> CR2032 hinbekommst? Für weniger als €28,- ?
>
> https://www.bike24.de/1.php?content=8;product=371907

Das habe ich mir auch schon überlegt. Ich bräuchte das aber in frei 
programmierbar oder zumindest den BLE Advertise konfigurierbar.

Axel S. schrieb:
> Wenn du deinen 3-Achs Sensor so anbringst, daß Z
> in die Richtung der Tretlagerachse zeigt, bekommst du sowohl auf der X-
> als auch Y-Achse ein Sinus-Signal raus, dessen Frequenz der Drehzahl der
> Kurbel entspricht. Denn für jede Umdrehung der Kurbel rotiert der Sensor
> auch einmal um seine Z-Achse.

Gute Idee könnte man so machen hätte allerdings den kleinen Nachteil das 
ich mindestens 1 oder wahrscheinlich mehrere komplette Umdrehungen der 
Kurbel machen müsste um an die Trittfrequen zu kommen. Die 
Winkelgeschwindigkeit hätten ich ja im Prinzip sofort bei der ersten 
Bewegung der Kurbel.

von Stefan F. (Gast)


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Vergesse dabei nicht die Beschleunigungen (Rütteln), die während des 
Fahrens auftreten. Du befindest dich leider nicht immer auf einer 
aalglatten Strecke im Labor.

von Ludwig V. (Gast)


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Daniel H. schrieb:
> Hallo,
>
> ich würde Gerne einen Sensor auf meiner Fahrradkurbel bauen der einfach
> nur die Umdrehung misst. Dazu habe ich mich für einen MPU6050
> entschieden. Dieser misst auf den 3 Achsen die Winkelgeschwindigkeit mit
> der man auf die Drehzahl umrechnen kann. Wenn der Sensor genau auf der
> Achse platziert würde könnte man einfach den Wert für die Z-Achse
> nehmen. Nun ist der Sensor nicht direkt auf der Achse sonder versetzt
> entlang der Kurbel angebracht. Nach meiner Vorstellung wirken dann hier
> 2 Gyro Datenwerte x und und wahrscheinlich y Achse. Sehe ich das
> Richtig? Falls ja wie werden diese 2 Komponenten verrechnet um auf die
> Drehzahl zu kommen.
>
> Vielen Dank vorab
>
> Gruss
>
> D

Die X-Achse ist in dem Fall ja parallel zum Kurbelhebel und die Y - 
Achse senkrecht darauf in der Kurbelebene. Um beide Achsen
rotiert nichts. Dein erster Ansatz müsste funktionieren, die Rotation um 
die Z - Achse bleibt ja trotz des Offsets erhalten.
Gruß

von Udo S. (urschmitt)


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Daniel H. schrieb:
> Gute Idee könnte man so machen hätte allerdings den kleinen Nachteil das
> ich mindestens 1 oder wahrscheinlich mehrere komplette Umdrehungen der
> Kurbel machen müsste um an die Trittfrequen zu kommen. Die
> Winkelgeschwindigkeit hätten ich ja im Prinzip sofort bei der ersten
> Bewegung der Kurbel.

Was ist denn das Ziel des Ganzen?
Klingt irgendwie nach selbstgebautem E-Bike

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Daniel H. schrieb:
> Axel S. schrieb:
>> Als Übung ganz ok. Aber das kann man fertig kaufen. Glaubst du, daß du
>> das wasserdicht und mit BTLE und einem Jahr Batterielaufzeit mit einer
>> CR2032 hinbekommst? Für weniger als €28,- ?
>>
>> https://www.bike24.de/1.php?content=8;product=371907
>
> Das habe ich mir auch schon überlegt. Ich bräuchte das aber in frei
> programmierbar oder zumindest den BLE Advertise konfigurierbar.

Aha. Verstehe ich nicht. Ein Sensor ist ein Sensor ist ein Sensor.

Immerhin sind die BLE und ANT+ Profile dieses Sensor-Typs sogar genormt. 
Deswegen gibt es die auch in so großer Auswahl.

>> Wenn du deinen 3-Achs Sensor so anbringst, daß Z
>> in die Richtung der Tretlagerachse zeigt, bekommst du sowohl auf der X-
>> als auch Y-Achse ein Sinus-Signal raus, dessen Frequenz der Drehzahl der
>> Kurbel entspricht. Denn für jede Umdrehung der Kurbel rotiert der Sensor
>> auch einmal um seine Z-Achse.
>
> Gute Idee könnte man so machen hätte allerdings den kleinen Nachteil das
> ich mindestens 1 oder wahrscheinlich mehrere komplette Umdrehungen der
> Kurbel machen müsste um an die Trittfrequen zu kommen.

Du darfst beliebig viel Magie auf die Auswertung der 
Beschleunigungsdaten werfen. Vermutlich ist ein 2-Achs Sensor unter 
diesem Aspekt besser, weil sich Bewegungen des Tretlagers in der Höhe 
(Bodenunebenheiten) dann herausrechnen lassen. Die 3. Achse ist in jedem 
Fall nutzlos.

Ansonsten hattest du nach einem Sensor für die Drehzahl der Kurbel 
gefragt. Wenn du mehr oder etwas anderes brauchst, hättest du das halt 
sagen sollen. Kurbelbasierte Leistungsmesser erfassen nicht nur die 
Drehzahl, sondern auch die Position der Kurbel. Und die verwenden 
mittlerweile auch keine Magneten mehr, sondern Beschleunigungssensoren 
(für Position/Drehzahl, zusätzlich DMS für Kraft/Moment).

Natürlich ist das faszinierende Technik und ich möchte dich nicht davon 
abhalten, eigene Experimente zu machen. Aber selbst wenn dein Sensor im 
Labor perfekt funktioniert, sind das bestenfalls 10% des Aufwands bis 
hin zu einem straßen- und wettertauglichen Produkt.

von MaWin (Gast)


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Daniel H. schrieb:
> Sehe ich das Richtig?

Na ja, du siehst das zu einfach. Das Gyro-Signal ist massiv überlagert 
mit dem Geschüttel das das Fahrrad auf dem Untergrund mitmacht. Die 
Kurbelbewegung geht da im Rauschen unter, und du musst sie mit 
Plausibilitätsfiltern wie Kalman mühsam herausextrahieren.

Wer so fragt wie du, scheitert an der Aufgabe.

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