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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Federweg eines Rennfahrzeugs aufzeichnen


Autor: reflection (Gast)
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Salu zusammen

Ich bin bis vor zwei Jahren Autorennen gefahren und bin nun an einem 
kompletten Telemetriesystem, da ich nach der SChule wieder anfangen 
möchte Rennen zu fahren und ich so ein Gerät gut gebrauchen könnte.
Im Moment geht es um den Federweg jedes einzelnen Rads. Da lineare Potis 
sehr teuer sind habe ich nach einer günstigeren Lösung gesucht und bin 
auf den Baustein AS5045 von austriamicrosystems gestossen. Nun habe ich 
ein paar Fragen und vielleicht hat ja schon einmal jemand so etwas 
gemacht oder kennt den Baustein.

1. Ich könnte die 4 benötigten Sensoren im Daisy Chain Mode betreiben, 
macht das Sinn? Ich habe ja sowieso das Problem, dass ich sehr weit 
auseinander bin (bei jedem Rad ein Sensor)

2. Was ist eine SSI Schnittstelle? Also ich weiss das es eine Synchrones 
Serial Interface ist. Sieht für mich so ähnlich aus wie SPI einfach das 
der Sensor keine Daten empfangen muss damit er sendet. So wie ich das 
dem Datenblatt entnehmen kann muss ich lediglich den CS auf low ziehen 
und das Ding sendet. Ich würde das ganze gerne mit einem MSP430 lösen. 
An welchen Eingang müsste man das am besten anschliessen?

3. Ich habe ja verschiedene Schnittstellen am AS5045. PWM ist auch an 
Bord. Habe noch nie etwas mit PWM und einem uP gemacht. Kann ich die 
Daten direkt von einem Port lesen, oder muss ich da über den AD Wandler?

Wäre über Antworten erfreut

Gruss und einen schönen Tag

reflection / www.reflectionracing.ch

Autor: Gad Zinkler (gad)
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Ich benutze den AS5045 mit SSI an einem Atmel, funktioniert einwandfrei.
Frag mich nur, wie du mit dem Sensor ein Federweg messen willst. Der 
Sensor mist ja nur die Lage eines Magnetfeldes und gibt den Winkel 
zurück.

Autor: reflection (Gast)
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Hier noch der Link zum Datenblatt, sorry

http://www.austriamicrosystems.com/03products/prod...

Greets

Autor: reflection (Gast)
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Das ist jetzt nicht so einfach in Worte zu fassen. Der Sensor ist am 
Querlenkerumlenkpunkt befestigt. Mittels eines Hebels in Richtung 
Stossdämpfer messe ich den Winkle und kann über den Abstand 
(Sensor-Stossdämpfer) über den Winkel den Einfederweg ausrechnen. Sorry, 
aber ist rel. schwer zu beschreiben.

Autor: reflection (Gast)
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An welche Pins hast Du denn das SSI Signal angelegt? Einfach an einen 
Port??

Autor: Gad Zinkler (gad)
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Also so viel Ahnung habe ich davon, das ich mir das ungefähr vorstellen 
kann. Kurz gesagt, du überträgst den Federweg über ein Hebel auf eine 
Drehbewegung am Sensor, also fast so wie der Stabilisator :-)
Ok so weit so gut, aber du solltest versuchen, so viel wie möglich von 
den 360 Grad auszunutzen, damit deine Auflösung gut genug wird. Also 
wäre ne kleine Zahnriemenübersetzung nocht schlecht...

Nun zum Ship selbst. Es gibt den Ship bereits fertig verbaut in einem 
Sensor mit 6mm Ausgangswelle. Kostet ca 35 Euro.
Rausgeführt sind alle Anschlüsse für die Schnittstelle, allerdings nur 
auf der Platine und nicht in einem Stecker. Also kein 
Spritzwasserschutz.

Angesteuert wird der Sensor ziemlich simple.
Zuerst zieht den CS auf Low.
Dann schickst du ihm über die normale SPI-Schnittstelle einfach 
Dummy-Bytes um den Bustakt zu bekommen.
Der AS antwortet dann mit den Ergebnis-Bytes.
Wenn du alle Bytes hast, mußt noch das eigentliche Ergebnis von den 
Statusbits trennen und schon ist es fertig.

Autor: Gad Zinkler (gad)
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Das SSI ist an den hardwareseitigen SPI schnittstelle dran.
Hatte erst eine Software SSI Gemacht und an irgendwelchen Ports den 
Sensor dran, bin dann aber aus Zeitgründen auf die Hardwareschnittstelle 
umgestiegen.

Autor: reflection (Gast)
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Na dann vielen Dank! Das mit der Übersetzung habe ich mir auch überlegt, 
aber da es doch mechanisch sehr stark beansprucht werden wird, denke 
ich, das es nicht halten würde. Deshalb habe ich einen 5045 genommen. 
Der hat 4096 Punkte über 360°. Der Sensor ist ca. 50cm vom Dämpfer 
entfernt. Macht, wenn ich richtig gerechnet habe tan(360°/4096)*50cm = 
0.76mm
Auflösung, das sollte reichen :o)

Ach ja, wo bekommst Du das fertige Teil für 35 Euro? Ich finde so 
Drehgeber in der CH mit dieser Auflösung ab 150 Teuro aufwärts

Greets und nochmals vielen Dank.

Autor: Gad Zinkler (gad)
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stimmt schon das der 5045 12 Bit und damit 4095 als maxwert hat. Den 
benutze ich ja auch:-)
Ob deine Rechnung stimmt, kann ich nicht beurteilen, dazu müsste ich 
dann schon die Anordnung genauer sehen.
Aber wenn bei deiner Nutzung 1 Inkrement fast 1 mm ist, dann bekommst 
ein Problem. Schließlich hast ja gerade durch Vibrationen und 
Auflösungsfehler immer kleine Schwankungen drin.
Ich brauche eigentlich auch nur eine Auflösung von 1° an der 
Schaltwelle, fahre aber mit 0,08°. Der Sensor sollte immer einiges 
genauer messen als das Ergebnis, was man braucht.

Bist du eigentlich unter http://www.reflectionracing.ch mailtechnisch 
erreichbar?
Hätte mal ein paar Fragen zum Motorsport, die nicht in dieses Formum 
gehören.

Autor: reflection (Gast)
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Aha, uuups, habe die Mail immer eingetragen, aber irgendwie wird die 
nicht angezeigt. Kannst mir gerne auf reflection@reflectionracing.ch 
schreiben. Vielleicht kann ich Dir dann auch helfen! :o)
Kann aber sein das ich Dir nicht sofort antworten kann, da ich fast nie 
zu Hause bin wegen Schule und Arbeit.

Greets

PS: Was meinst Du zu Daisy Chain? Könnte natürlich auch jedem Sensor 
einen eigenen uP gönnen und danach diese zusammenschalten. Was würdest 
Du da für eine Schnittstelle verwenden da im Auto ja doch rel. viele 
Störungen sind und ich ca. 3m Kabel pro Sensor benötige...

Autor: Sven (Gast)
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Also ich würde die Signale auf jeweils eigene µC legen,
möglichst dann in Sensor Nähe.
Signale dann auf RS485 mit checksumme oder
CAN Bus legen und dann zum Auswertegerät
im Cockpit führen.

Sonst wirst Du Dich viel zu sehr mit Störungen rumärgern...

Autor: Gad Zinkler (gad)
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Den Daisy Chain kannst du vergessen, weil dann brauchst ja ne 
Ringleitung zu allen 4 Rädern.
Ich würde einfach alle Sensoren über einen µc abfragen. Entweder es geht 
einfach nur mit 4 getrennten CS und allen Sensoren auf der SPI oder du 
müstest ein Multplexer davor setzen. Aber eigentlich sollte es mit 
getrennten CS gehen. Habe nur noch nichts über maximale Leitungslänge 
gefunden. Aber die Störempfindlichkeit hängt ja auch davon ab, mit 
welcher Freqent du die SPI betreibst. Je schneller desto empfindlicher 
wird es.

Autor: Christian Kreuzer (Gast)
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Was wäre wenn du DMS auf die Federn klebst?
Sollte damit nicht auch der Federweg erfassbar sein, ohne aufwendige 
Mechanik?

Viele Grüsse,
Christian

Autor: reflection (Gast)
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Das mit den Dehnmessstreifen habe ich mir auch überlegt, aber ich habe 
mit diesen Dingern nur schlechte Erfahrungen gemacht. Vielleicht liegt 
es ja an meiner Unfähigkeit... :o) Nur schon das Thema mit der 
Linearisierung argh

Denke ich werde jedem Sensor seinen eigenen uP gönnen. Auf die Kosten 
kommt es nicht sonderlich drauf an, also bezahlbar sollte es schon sein, 
darum habe ich ja auch nicht die lin. Potis genommen, aber ein paar Euro 
für 4 uP's habe ich dann doch noch :o)

Greets

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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> ..Da lineare Potis sehr teuer sind

> ..Ich finde so Drehgeber in der CH mit dieser Auflösung ab 150 Teuro aufwärts

mal eine Frage dazu:

was kostet denn dann ein lineares Poti, 300Euro?

Kann man nicht (naiv gesprochen) einfach ein Schieberegler am 
Stossdämpfer verbauen und die ganze Sache über den ADC im µC auswerten?

Gruß
AxelR.

Autor: nop(); (Gast)
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Mit DMS misst man Verformung, nicht Weg. Wie gross ist denn der Federweg 
? Es gibt sonst noch die Moeglichkeit der gekoppelten Spulen um Wege zu 
messen.

Autor: Gad Zinkler (gad)
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Wir reden hier aber über einen Geber für ca 35 Euro von der Firma 
Megatron.
Die haben massenhaft Sensoren, sogar Wegsensoren. Weiß aber nicht, was 
die kosten.
Aber zu dem Poti fällt mir was ein. Ich frage die Gas-Bremspedale an 
meinem Kart mit ganz normalen Schiebepotentiometern ab und lese sie mit 
ADC in den µc ein. Funktioniert eigentlich ganz brauchbar.

Autor: Spok (Gast)
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Auf ein Poti eine Rad mit 10cm Durchmesser was  31.4cm Umfang(Federweg) 
macht und darauf eine Schnur aufwickeln wie mit der Radaufhänung 
verbunden ist. Somit könnte man den Federweg messen.

Autor: PeterL (Gast)
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Ein poti ist warscheinlich nach 2km Fahrt defekt.
Beim Austriamicrochip Sensor muss das Magnet auf ein paar 1/10 mm genau 
über dem IC positioniert sein (schwer bei Erschütterungen einzuhalten).
Ich würde es mit soeinem Sensor versuchen:
http://www.iis.fraunhofer.de/pr/Presse/Pressemitte...
Magnet an den Querlenker kleben und fertig

Peter

Autor: reflection (Gast)
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Hm, die Ideen sind alle samt gut, aber ich glaube nicht unbedingt 
brauchbar. Das Problem mit Potis ist die zyklische Lebensdauer. Ich habe 
mit Herstellern telefoniert und sie haben mir alle samt abgeraten. In 
der Praxis (Rennsport) wird es jedoch meist über diese Potis gelöst. Ein 
lin. Poti kostet ca. 150-400Euro und ich benötige ja 4 Stk. (ca. 
100000-1000000 Zyklen) und das wäre sehr schnell erreicht da das 
Fahrzeug ja nonstop federt.

Das mit dem Seil habe ich mir auch angeschaut, denke aber, dass das Teil 
zu wenig schnell reagiert, ist aber nur ne Mutmassung von mir, habe es 
noch nie ausprobiert.

Das mit den Spulen hört sich interessant an. Weiss aber nicht genau was 
damit gemeint ist.

Der Federweg ist vorne ca. 120mm und hinten ca. 80mm

Habe mir jetzt mal vier so AS5045 mit passenden Magneten bestellt. Den 
Aufbau könnte ich dann auch gleich noch für die Drosselklappenstellung 
brauchen. Mir ist klar das es wenig Sinn macht so ein Teil selber zu 
bauen, aber interessant ist es alle mal und da auch andere Freunde die 
Rennen fahren das Ding brauchen werden, wären die Kosten überschaubar.

Greets Serge

Autor: PeterL (Gast)
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habe jetzt nochmal nachgelesen, das (der?) Magnet soll beim AS5045 auf 
+-0,25mm genau plaziert sein,
soweit ich weis, sind die Querlenker elastisch gelagert, wird also nix 
werden

Autor: thomas (Gast)
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Das mit den spulen ist wahrscheinlich so gemeint, dass du in der Spule 
einen beweglichen Eisenkern hast. Sieht von aussen aus wie ein Mini- 
Stoßdämpfer. Je nach Weg, den der Kern zurücklegt ändert sich das 
Magnetfeld der Spule. Diese Änderung kannst Du auswerten. Wo es solche 
Teile zu kaufen gibt, weis ich auch nicht. Wir haben sowas in der 
Hochschule mal als Prototyp gebaut, hatte eine Auflösung von 1/10 mm.

Autor: Roland Praml (pram)
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Was gehen könnte (und auch billig wäre):

Auf ein Kunstoffrohr wickelst du eine 12cm lange Spule. Diese ist Teil 
eines LC-Schwingkreises. Schiebst du jetzt einen Ferrit-Kern in das Rohr 
so verändert sich die Induktivität und somit die Frequenz des 
Oszillators.

Einmalig kalibriert kannst du so den Federweg bestimmen.

Da Ferrit etwas leicht zerbricht könnte man auch mal einen 
Eisenstab/Eisenrohr testen.


Gruß
Roland

Autor: nop(); (Gast)
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Der Trick mit den spulen laeuft so. Eine lange Spule wird auf einer 
anderen langen Spule verschoben. Wenn eine mit AC gespiesen ist, 
induzieren die sich ueberlagenden Spulen eine der Ueberlagerung 
proportionale Spannung. Als Spulentraeger nimmt man Fiberglasrohr, 
jeweils eine Lage drauf und zwischen die Roehren ein Stueck Teflonrohr

Autor: mustermann (Gast)
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LVDT oder Differentialtransformator

Autor: crazy horse (Gast)
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und noch ne ganz andere Idee (ich habe es allerdings nur für einen 
Grenzwert gemacht): Reedkontakte.
Keine besonders hohe Auflösung, aber einfach, billig und robust. 
Gekapselte von Meder MK6-7-8 kannst du im Abstand von 3mm montieren. 
Max. Auflösung je nach tatsächlichem Weg, mit etwas intelligenter 
Auswertung kann man auch mehr Stufen unterscheiden als Reed-Kontakte 
vorhanden sind, wenn der Magnet so montiert ist, dass mehr als ein 
Kontakt geschlossen wird, wenn der Magnet vorbeirauscht.
Schnell genug sind die Dingerchen, lästig könnte die Hysterese werden.
Nur mal so eine Idee, da hättest du einiges zu tun, also keine 
RundumFertigSorglos-Lösung.

Autor: nop(); (Gast)
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Genau. Der relativ protzige Name taeuscht darueber hinweg, dass man so 
ein Ding selbst machen kann.

Autor: nop(); (Gast)
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Den Differentialtransformer meinte ich. Die Reedloesung ist unterlegen.

Autor: reflection (Gast)
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Jetzt bin ich aber baff! Danke für die Zahlreichen Antworten. Das mit 
der Positionierung des Magnets zum Sensor ist schon ne Sache für sich. 
Das Ganze wird aber in ein Gehäuse verbaut und das Gehäuse dann an den 
Querlenker geschraubt. Der Querlenker ist zwar gelagert, aber sehr hart 
(Rennbuchsen) da gibt fast nichts mehr nach :o) Da Magnet und Sensor im 
selben Gehäuse sitzen denke ich, dass ich die Toleranz einhalten kann.

Das mit den Spulen die ineinander fahren finde ich genial. Werde ich mir 
mal aufbauen, ist ja schnell gemacht!

Greets

Autor: rayelec (Gast)
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Noch etwas zu dem Thema. Da ich keine Erfahrung mit Autos bzw. Dem 
Rennsport habe, weiss ich nicht, ob meine Angaben am Ende auf dein 
Problem hinauslaufen. Ich arbeitete viele Jahre bei der Firma Baumer 
Electric (www.baumerelectric.com), welche u.a. sehr schnelle, genaue und 
hoch auflösende Triangulations-Abstandssensoren herstellt. Praktisch 
alle F1-Teams benutzen diese Baumer-Sensoren (Serie OADM) zur 
Fahrwerkabstimmung (Direkte Messung Abstand Fahrzeug-Piste oder indirekt 
irgendwo im Fahrwerk).
Ist vielleicht interessant für dich, da mal reinzuschauen. Preislich hat 
die schweizer Präzision natürlich Auswirkungen. So ein OADM-Sensor 
kostet soviel ich mich erinnern kann so ab 500 Euro...

Gruss
rayelec

Autor: reflection (Gast)
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Salu

Die Sensoren habe ich mir angeschaut, aber leider leider liegen sie 
etwas ausserhalb meines Budges :o))))) Wäre natürlich die beste Lösung, 
aber eben, "ohne Moos nix los"

Greets

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Kein Ahnung ob das von der Genauigkeit hinkommt:
optische Messung

Am Federbei ist ein Keil. Am feststehenden Teil ein
Fototransistor. Beides so ausgerichtet, dass der
Keil je nach Position den Transistor mehr oder weniger
abschattet. Jetzt noch eine Lichtquelle und dann musste
dir die gemessene Helligkeit verraten, wo das Federbein
steht.

Autor: reflection (Gast)
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Habe ich mir auch schon überlegt, aber das Problem ist der Dreck, Wasser 
usw. Wenn da was auf die Optik kommt misst man wider mal Mist :o) Müsste 
man zwei ineinander laufende Rohre machen und dann vermutlich am besten 
mit einer Laserdiode und Laufzeitberechnung...

Greets

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
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Es gibt integrierte IR-Abstandsmesser (z.B. Sharp GP2D12) die mit 
Laufzeitmessung arbeiten, da hat man zwar auch das Problem mit der 
Verschmutzung, aber nicht so stark wie bei der Intensitätsmessung. Eine 
Alternative wäre Ultraschall.

Autor: Gad Zinkler (gad)
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Jetzt seid Ihr aber weit von dem eigentlichen Thema abgekommen.
Habe hier mal ein Bild von dem Sensor mit dem AS5045 IC drin.

Da muß man sich keine Sorgen machen um den genauen Abstand des Magneten 
zum IC, ist ja alles schon im Gehäuse absolut dicht drin.
Und der kostet 35 Euro und gibt 360° mit einer Genauigkeit von 12Bit 
raus.
Der Nullübergang ist auch absolut genau bei dem Chip.
Ich habe damit einen Software-Multiturn Geber mit beliebigen Nullpunkt 
realisiert.
Die Softwaresietige Nullung ist wichtig, da man sich ja sonst beim 
Einbau des Sensors ziemlich schwer tut :-)

Autor: xlr. (Gast)
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nich als bmp...

Autor: reflection (Gast)
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Ne kleine Frage habe ich noch. Welchen MSP430 würdet ihr dafür nehmen?

Ich würde ja 2 UART's genötigen wenn ich das richtig sehe. An einen 
kommt der SPI Bus und der andere wird zum Übertragen der Daten genutzt 
(welches Protokoll ist erst mal egal.) Die MSP's die aber zwei UART's 
haben sind halt bereits rel. gross. Was meint ihr wäre der sinnvollste 
Typ?

Greets

Autor: Sven (Gast)
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Hallo,

wenn Du natürlich einen MSP verwenden willst kann ich Dir jetzt nicht so
konkrete Tips geben.
Aber hier einige Links wie ich es
mit einem AVR implementieren würde:


Beispiele zur AVR - CAN Kommunikation
(Damit würde ich die Sensoren anbinden und einfach die
Werte senden)

http://www.kreatives-chaos.com/artikel/can-testboard

http://www.kreatives-chaos.com/artikel/ansteuerung...


Windows USB - CAN-Bus Adapter um die Nachrichten einfach zu lesen:

http://www.mictronics.de/?page=can_bus

Wenn Du nachher diese Schaltungen in SMD ausführst,
wird es auch sehr klein....

Gruß Sven

Autor: nop(); (Gast)
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Als mit AVR Vertrauter wuerde ich nur schon wegen der bei mir 
vorhandenen Tools den AVR nehmen. Es gibt da welche mit 4 UARTs. Wenn Du 
mit einer anderen Familie vertraut bist wuerde ich empfehlen diese zu 
nehmen.

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