Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Bedeutung der Bandbreite beim Gyroskop


von SensorFrage (Gast)


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Hallo,

ich habe ein Gyroskop mit analogem Ausgang. Ich habe jetzt allerdings, 
da ich noch nicht viel mit Sensoren gearbeitet habe, eine vielleicht 
ketzerische Frage: Was genau gibt mir die Bandbreite bei dem Gyroskop 
an?
im Datenblatt steht:

Bandbreite (3dB) = 40Hz

Aber anschaulich verstehen tu ich das nicht. Bedeutet das, dass mein 
Sensor Änderungen in der Winkelgeschwindigkeit nur maximal alle 25ms, 
also mit max. 40Hz detektieren kann? Dann wäre eine Angabe wie: "Das 
Signal ändert sich mit 4 Hz" gleichbedeutent mit: "Die 
Winkelgeschwindigkeit ist über 0.25 sek. konstant"

Hab ich das richtig so verstanden? Wenn nicht, bin über jeden Hinweis 
dankbar!

Viele Grüße

von Willi W. (Gast)


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Da mischt du zwei Begriffe: Abtastfrequenz und Bandbreite
Bandbreit (in diesem Fall eigentlich Grenzfrequenz) beschreibt, wie gut 
dein Sensor schnellen Änderungen deiner Winkelgröße folgen kann. Dein 
Sensor bildet in Bezug auf deine Meßgröße einen Tiefpass, in deinem Fall 
mit 40 Hz Grenzfrequenz.
Wenn sich die Winkelgröße mit 40 Hz ändert, siehst du diese Amplitude im 
Sensorsignal um einen Faktor 1.4 abgeschächt (-3dB) verglichen mit einer 
ganz langsamen Änderung.
Abtastfrequenz ist die Frequenz, mit der du das analoge Sensorsignal 
abfragst.

von SensorFrage (Gast)


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Herzlichen Dank, ich denke ich habe es jetzt verstanden :)

von SensorFrage (Gast)


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Doch nochmal eine Kleinigkeit:
wenn ich das Signal jetzt mit einer Frequenz von sagen wir 4 Hz abtaste, 
dann darf sich das Sensorsignal nicht schneller als mit 2Hz ändern, 
damit ich ohne Informationsverlust abtasten kann?! Auch wenn mein Sensor 
auf Änderungen mit 40Hz reagieren könnte, wäre das hinfällig aufgrund 
der langsamen Abtastfrequenz

von Willi W. (Gast)


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SensorFrage schrieb:
> Doch nochmal eine Kleinigkeit:
> wenn ich das Signal jetzt mit einer Frequenz von sagen wir 4 Hz abtaste,
> dann darf sich das Sensorsignal nicht schneller als mit 2Hz ändern,
> damit ich ohne Informationsverlust abtasten kann?! Auch wenn mein Sensor
> auf Änderungen mit 40Hz reagieren könnte, wäre das hinfällig aufgrund
> der langsamen Abtastfrequenz

Das Sensorsignal darf sich auch schneller als mit der halben 
Abtastfrequenz ändern. Das Shannonsche Abtasttheorem sagt nur aus, das 
sich dein Sensorsignal dann nicht mehr richtig aus den Abtastwerten 
rekonstruieren läßt. Einfaches Beispiel: Du hast einen drehenden Motor 
und nimmst davon einen Videofilm auf, bei dem pro Motorumdrehung genau 
ein Bild gemacht wird, d.h. die Kamera erwischt den Motor immer in der 
selben Position. Im Film sieht es dann so aus, als ob der Motor steht. 
Das liegt daran, das die Abtastfrequenz gleich der Signalfrequenz ist 
und es zu Aliasing kommt, eben weil das Abtasttheorem verletzt ist.
Ob du das dann als Informationsverlust oder als Teil deiner 
Signalverarbeitungskette (Mischer) bezeichnest, hängt von der Anwendung 
ab.

von SensorFrage (Gast)


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ich möchte ja mit dem Gyro eine Winkeländerung messen. Kann ich 
eigentlich dann angeben, wie schnell ich den Gyro maximal drehen darf um 
noch ein korrektes Signal zu kriegen? oder muss ich das so verstehen:

Angenommen der Sensor ist in Ruhe. Ich Taste mit 4 Hz (entsprich also 
allen 0.25 Sekunden) ab. Wenn ich den Sensor jetzt drehe, muss die 
Geschwindigkeit innerhalb dieser 0.25 Sekunden konstant bleiben um noch 
richtige Winkelgrößen rauszukriegen?! (ich rechne: winkeländerung = 
winkelgeschwindigkeit * 0.25 sekunden, wenn ich mit 4 Hz abtaste)

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