Für ein Schulprojekt im Bereich Programmierung und automatisierter
Modellbau benötige ich die Erfassung der x-Achse (roll) eines
beweglichen Objektes und die Übergabe der Daten an einen Personal
Computer, der die Daten daraus erfasst. Konkret geht es um den
Neigungswinkel. Stellt euch ein Modellflugzeug vor. Die linke Tragfläche
geht nach unten und die rechte geht nach oben.
Wichtig ist, dass der PC Daten über die Steile des Winkels erhält. Es
kommt nicht darauf an, dass es hundertprozentig genau sein muss. Eine
gewisse Fehlertoleranz ist verschmerzbar.
Nur wenn ein bestimmter Schwellenwert überschritten wird, soll das am PC
geloggt werden und der PC gibt einen Befehl an ein weiteres Gerät. Das
muss aber zuverlässig geschehen.
Könnt ihr mir diesbezüglich weiter helfen?
Da wir das selbst zusammen löten und programmieren sollen aber nur sehr
begrenztes Budget haben, suche ich nach der günstigsten Lösung, die den
oben genannten Kriterien entspricht.
Welche Hardware-Komponenten könnt ihr dafür empfehlen?
Mit besten Grüßen
euer Geiger
Geiger schrieb:> Es kommt nicht darauf an, dass es hundertprozentig genau sein muss.
Das heißt in Zahlen was?
Wie schnell? Wie genau? Nur statisch oder auch in dynamischen Fällen?
Geiger schrieb:> aber nur sehr begrenztes Budget haben,
Das bedeutet in Zahlen?
Geiger schrieb:> suche ich nach der günstigsten Lösung
Die günstigste Lösung ist nicht immer die einfachste Lösung ;-)
Geiger schrieb:> Welche Hardware-Komponenten könnt ihr dafür empfehlen?
Allgemein ohne weitere Angaben ein uC deiner Wahl wenn es kabelgebunden
sein soll.
Wenn es per Funk sein soll evtl ein ESP und dann per Bluetooth oder
WLAN.
Im statischen Fall mindestens ein 3 Achsen Beschleunigungssensor.
Im dynamischen Fall noch ein 3 Achs Gyros/Magnetfeldsensor dazu.
Im Prinzip ist das eine IMU was du haben möchtest wenn man den Winkel
elektronisch einstellen möchte.
Im einfachsten Fall reicht aber auch ein Quecksilberschalter oder
ähnliches. Ist dann aber halt nur mechanisch einstellbar.
Ich würde die IMU nehmen und den Winkel übertragen. Die Schwellwerte
macht dann die PC Software...
Geiger schrieb:> Stellt euch ein Modellflugzeug vor.
Geht es um ein Modellflugzeug?
Wieviel Platz hast du? Welche Versorgung hast du? Muss das Ganze
drahtlos sein? Ist das Ding in Bewegung?
> Eine gewisse Fehlertoleranz ist verschmerzbar.
In Zahlen?
> aber nur sehr begrenztes Budget haben
In Zahlen?
> Welche Hardware-Komponenten könnt ihr dafür empfehlen?
Ein Poti, an dem ein Hebel und daran ein Gewicht befestigt ist, dürfte
das einfachste sein.
BTW:
Es hilft nichts, wenn du unverbindlich und allgemein bleibst. Denn dann
bekommst du nur unverbindliche und allgemeine Antworten...
Als PCs noch einen Joystickport hatten, war dieser dazu da, die Position
von bis zu 4 Potentiometern einzulesen.
Heutzutage nimmt man einen Arduino, der bis zu 8 Analogwerte einliest
und über die Serielle Schnittstelle über den sowieso auf dem
Arduino-Board befindlichen USB-UART-Adapter an den PC weitergibt.
mfg mf
Es geht um ein Modellflugzeug das an einem Dreh und Schwenkarm fixiert
ist. Das Objekt ist auf 6 Achsen in Bewegung das hat aber nichts mit der
Erfassung zu tun. Das ist ein separates projekt, das von mehreren
anderen Schülern bearbeitet wird.
Unsere Aufgabe ist den Winkel mittels Hardware zu erfassen und
weiterzugeben an den PC sowie die Programmierung und Auslösung weiterer
Funktionen.
Kabelgebunden ist ausreichend.
Zur Fehlertoleranz:
Stellen wir uns ein Geodreieck vor, so muss erfasst werden können ob der
Winkel nun zwischen 110 und 140° liegt bzw. auf der anderen Seite
zwischen 70° und 40°. Das muss nicht hundertprozentig genau sein aber
die Funktion darf z.B. nie bei 90° oder 100° ausgelöst werden.
Die Vorschläge mit dem Arduino bzw. dem esp-6-axis sind gut. Wir sollen
es laut unserem Lehrer aber noch günstiger realisieren. Ich nenne
absichtlich keinen Preis damit ihr bei eurer Vorstellung nicht von dem
Preisfaktor eingeschränkt werdet. Mich interessieren nämlich generell
alle Möglichkeiten der Erfassung unter oben genanten Kriterien
unabhängig vom Preis.
@Lothar_M: Die Idee mit dem Poti, an dem ein Hebel und daran ein Gewicht
befestigt ist: Ein guter Einfall. Kann man das langlebig genug
konstruieren für viele tausend Stunden in denen das ganze in Bewegung
ausgestellt werden soll? Damit der Poti nicht ausschlägt, könnte man den
Bewegungsspielraum begrenzen und physisch limitieren. Aber wie oft kann
so ein Poti hin und her gedreht werden etc.
Es werden bestimmt noch weiter geniale Einfälle kommen. Bin zwar ganz
neu hier aber euer Board ist eine wahre Schatzkammer mit so viel
interessanten Beiträgen. Hut ab an die Community!
Achim M. schrieb:> Als PCs noch einen Joystickport hatten, war dieser dazu da, die Position> von bis zu 4 Potentiometern einzulesen.
Mit einem USB Joystick geht das auch heute noch. Da könnte man das
Flugzeug raufschrauben.
Geiger schrieb:> für viele tausend Stunden
Huah, Salamitaktik. Noch ne neue Anforderung...
> Das Objekt ist auf 6 Achsen in Bewegung
Wenn eine Kurvenfahrt mit dabei ist, dann musst du auf die Addition von
Erdbeschleunigung und Zentrifugalbeschleunigung aufpassen.
> Damit der Poti nicht ausschlägt, könnte man den> Bewegungsspielraum begrenzen und physisch limitieren.
Oder man kauft ein Poti, das sich einfach durchdrehen lässt.
> Aber wie oft kann so ein Poti hin und her gedreht werden etc.
Hochwertige Potis können das. Aber da sind die 10€ schon recht knapp.
> Mich interessieren nämlich generell alle Möglichkeiten der Erfassung> unter oben genanten Kriterien
Siehe z.B. den Beitrag "Justierbarer Schräglagensensor fürs Motorrad" oder
Allgemein sowas:
https://www.mikrocontroller.net/search?query=neigungssensor
Einfaches Poti und Ardunio Nano dürfte für Einzelstücke am billigsten
sein.
Wenn Arbeitszeit nichts kostet, billigsten Attiny mit Analogeingang in
DIP package auf Lochraster und ttl-usb-adapter (<2€ auf ebay).
Sollte in Summe für unter 4€ machbar sein.
Lothar M. schrieb:> Direkt aus der Browserzeile kopiert eigentlich schon
Sobald der URL drin steht kommt bei mir eine Anzeige:
1
Der Beitrag scheint Spam zu enthalten: "maker*fabs.com"
Pepe T. schrieb:> Lol. Unter 10 eur? Viel glück
Geht schon. Selbst in D. Wenn man den Versand nicht mit rechnet (also
wenn man noch andere Dinge sowieso bestellen muss).
Raspi Pi Pico 3,94€
MPU-6050 Board 2,70€
Also 6,64€ nur für die Ware.
>> @Lothar_M: Die Idee mit dem Poti, an dem ein Hebel und daran ein Gewicht> befestigt ist: Ein guter Einfall. Kann man das langlebig genug> konstruieren für viele tausend Stunden in denen das ganze in Bewegung> ausgestellt werden soll?
Oh ja und wie. Mein früherer Arbeitgeber hat solches
konzipiert/gefertigt und weltweit verkauft um die Neigung von
Wehrklappen zu erfassen. Unerwassertauglich und vibrationsresistent. An
solchen Wehrklappen will man nicht alle paar Jahre trockenlegen zwecks
Wartung.
Solche Geräte kosten aber mittlere bis obere dreistellige Beträge, die
Potis drin waren speziell leichtgängige von namhaften Potispezialfirmen
(Bourns u.a.) ich will die einzelstückpreise solcher Potis gar nicht
wissen.
Darüberhinaus gibt es auch "360 Grad" Potis, ohne Anschlag. Diese haben
2 separate Widerstandsbahnen um 90' versetzt, damit man die zwar kleine
aber prinzipbedingt vorhandene tote Zone einer Bahn mit hilfe der
anderen "überbrücken" kann.
>Damit der Poti nicht ausschlägt, könnte man den
ewegungsspielraum begrenzen und physisch limitieren. Aber wie oft kann
> so ein Poti hin und her gedreht werden etc.
Der Poti schlägt aus? Wird ausgeschlagen, allenfalls...
>> Es werden bestimmt noch weiter geniale Einfälle kommen. Bin zwar ganz> neu hier aber euer Board ist eine wahre Schatzkammer mit so viel> interessanten Beiträgen. Hut ab an die Community!
Eine weitere Moderne Variante ist ein Pendel mit einem Magneten auf der
Drehachse: die Ausrichtung des Magnetfeldes wird kontaktlos per
Hallsensor erfasst. Kostet auch sehr wenig, s. Arduino & seine
libraries.
Wenn nicht allzuviel verzerrendes Metall in der Umgebung ist, kann auch
direkt das Erdmagnetfeld ausgewertet werden.
IMU / AHRS Werten kombiniert Sensoren f. Anziehungskraft Magnetfeld und
Beschleunigung aus...
Geiger schrieb:> Zur Fehlertoleranz:>> Stellen wir uns ein Geodreieck vor, so muss erfasst werden können ob der> Winkel nun zwischen 110 und 140° liegt bzw. auf der anderen Seite> zwischen 70° und 40°. Das muss nicht hundertprozentig genau sein aber> die Funktion darf z.B. nie bei 90° oder 100° ausgelöst werden.>
Wenn es kein Poti sein soll geht auch ein drehencoder für 2€. Da zählt
Ihr einfach nur die Impulse in die Vor- oder Rückwärtsrichtung. Ein
Impuls entspricht dann einer bestimmten Gradzahl - z.B. 15° bei in der
Preisklasse üblichen 24 Impulsen.
Wenn das nicht reicht, müsstet Ihr über ein Getriebe übersetzen.
N. M. schrieb:> Geht schon. Selbst in D. Wenn man den Versand nicht mit rechnet
Sag ich doch. Geht auch mit versand.
Aber das war OP zu teuer oder er hat es nicht begriffen. Schäze
lezteres.
Der lehrer will wahrscheinlich was einfacheres. Was das er verstehen
kann :)
Geiger schrieb:> Stellen wir uns ein Geodreieck vor, so muss erfasst werden können ob der> Winkel nun zwischen 110 und 140° liegt bzw. auf der anderen Seite> zwischen 70° und 40°. Das muss nicht hundertprozentig genau sein aber> die Funktion darf z.B. nie bei 90° oder 100° ausgelöst werden.
Ist es überhaupt notwendig einen Winkel zu erfassen?
Es geht doch nur um 2 Grenzwinkel oder?
Ich würde einfach eine Gabellichtschranke nehmen und den erlaubten
Winkelbereich aus einer undurchsichtigen Schablone stanzen.
Gruß Anja
Geiger schrieb:> Könnt ihr mir diesbezüglich weiter helfen?
Was dient als Bezug für den Winkel?
Eine Messung gegen ein Lot wäre einfach zu realisieren, aber je nach
wirkenden Kräften durch die Bewegung des Objektes, würde das Lot unter
Umständen nicht zum Erdmittelpunkt zeigen.
Ein Beschleunigungssensor könnte die Orientierung des
Beschleunigungsvektors bezogen auf des Koordinatensystem des Objektes
messen. Wenn sich das Objekt in Ruhe befindet, wäre das nur der Vektor
der Erdbeschleunigung.
> Welche Hardware-Komponenten könnt ihr dafür empfehlen?
Einen ADXL345 und einen kleinen Arduino mit USB. Die Messdaten könnte
ein kleines Programm damit über USB (VCOM) an den PC liefern
https://de.aliexpress.com/item/4000580775089.html
An alle:
Eure Beiträge sind wirklich sehr hilfreich und interessant! Wenn ihr
noch weitere Ideen habt, würde ich diese gerne hören. Es hilft sehr
verschiedenste Möglichkeiten für eine Problemlösung zu kennen,
spätestens bei weiteren Projekten werde ich diese im Hinterkopf haben.
Wir haben jetzt alles in der Klasse durchgesprochen.
Es handelt sich nur um die Messung von zwei Grenzwinkeln, das ist
korrekt.
Wegen dem Gyroscope, diese müssen immer wieder kalibriert werden, ist
das korrekt? In Tests habe ich gesehen, dass diese manchmal "frei
drehen".
Die Idee von Uwe mit dem as5600 hat uns gut gefallen.
Die Idee von Gabi mit der Gabellichtschranke ist klasse. Bei uns aber
aufgrund der Umgebung auf der Modellbauplatte nicht einsetzbar.
Jobst Q. schrieb:> Ich würde es wohl auch mit Magnet und Hallsensor machen.>> Weitere Ideen: 1.Prinzip Drehkondensator. 2.Spule und Eisenkern
Würdest Du deine Idee nochmal vertieft darstellen? Ich kann mir das mit
der Spule und Eisenkern gerade nicht so vorstellen, wie Du es gemeint
haben dürftest.
Pepe T. schrieb:> Der lehrer will wahrscheinlich was einfacheres. Was das er verstehen> kann :)
Hihihi, hoffentlich liest der nicht wie lustig ich deinen Kommentar
finde.
Lothar M. schrieb:> Ein Poti, an dem ein Hebel und daran ein Gewicht befestigt ist, dürfte> das einfachste sein.
Aber nicht, wenn sich das Flugzeug bewegen kann.
Wolfgang schrieb:> Aber nicht, wenn sich das Flugzeug bewegen kann.Wie ich schon schrieb:> Geiger schrieb:>> Das Objekt ist auf 6 Achsen in Bewegung> Wenn eine Kurvenfahrt mit dabei ist, dann musst du auf die Addition von> Erdbeschleunigung und Zentrifugalbeschleunigung aufpassen.
Geiger schrieb:> Wegen dem Gyroscope, diese müssen immer wieder kalibriert werden, ist> das korrekt? In Tests habe ich gesehen, dass diese manchmal "frei> drehen".
Aus diesem grund haben die gyros einen accelerometer dabei. Der ist im
gleichen chip verbaut.
Der gyro gibt den winkel, der accel korrigiert die gyro drift. Nennt
sich "sensor fusion" und das macht jedes hooverboard und jeder
quadcopter.
Der gyro wird mit hochpass gefiltert, der accel mit tiefpass, und beides
wird addiert. Wenn der gyro dann langsam davonläuft kommt das nicht
durch den hochpassfilter, und wenn der acccel die beschleunigung beim
gasgeben oder kurvenfahren ausspuckt kommt das nicht durch den
tiefpassfilter.
Nicht ganz einfach, aber so läuft das. Dein innenohr macht übrigens
genau dasselbe. Der ohr-tiefpass ist aber etwas kurz, deshalb denkst du
beim starten, beim beschleunigen eines flugzeuges das ding stehe schräg.
Webcam und Bildauswertung?!
Frontal Bilder aufnehmen und einzelne Bildbereiche auf Änderungen prüfen
dürfte reichen, um zu erkennen, ob die Neigung im genannten Bereich
liegt...
Ausgefuchster wirds mit OpenCV z.b.
Geiger schrieb:> Jobst Q. schrieb:>> Ich würde es wohl auch mit Magnet und Hallsensor machen.>>>> Weitere Ideen: 1.Prinzip Drehkondensator. 2.Spule und Eisenkern> Würdest Du deine Idee nochmal vertieft darstellen? Ich kann mir das mit> der Spule und Eisenkern gerade nicht so vorstellen, wie Du es gemeint> haben dürftest.
Die Funktionsweise induktiver Sensoren kannst du bei Wikipedia
nachlesen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Induktiver_Sensor
