Hallo, Wir arbeiten gerade an einem Projekt bei dem wir die Drehzahl und die Winkelposition einer Kurbel messen müssen. Wir haben uns gedacht, dass für unser Problem eine Bestimmung über einen Beschleunigungssensor passend wäre, da wir keine optische Lösung mittels Rasterscheibe machen können. Ist das überhaupt mittels einem 2 oder 3 Achsigen Beschleunigungssensor möglich? Vielen Dank im Voraus.
Beschleunigung != gleichförmige Bewegung. Hatten wir schon in der 9ten Klasse.
Bernhard schrieb: > Hallo, > > Wir arbeiten gerade an einem Projekt bei dem wir die Drehzahl und die > Winkelposition einer Kurbel messen müssen. > Wir haben uns gedacht, dass für unser Problem eine Bestimmung über einen > Beschleunigungssensor passend wäre, da wir keine optische Lösung mittels > Rasterscheibe machen können. > > Ist das überhaupt mittels einem 2 oder 3 Achsigen Beschleunigungssensor > möglich? > > Vielen Dank im Voraus. Durch die Kurbel hast du eine Unwucht. Die sollte man messen können. Dafür braucht man aber keinen 3D-Beschleunigungssensor...
Wenn du es irgendwie schaffst den Sensor am Kurbelarm zu befestigen ist das schon mal möglich. Kurbel unten 1gy Kurbel oben -1gy Kurbel rechts 1gx Kurbel links -1gx Aus den Größen dazwischen lässt sich leicht der Winkel bestimmen. Auch die Drehzahl sollte möglich sein, wie schnell Kurbel man die Kurbel? Ingo
Ja danke erstmal für die vielen Rückmeldungen, ja der Sensor wird auf jeden Fall auf dem Kurbelarm befestigt und auf die Werte mit der Erdbeschleunigung sind wir auch schon gekommen, das Problem das wir aber dabei haben ist, dass bei größerwerdenden Drehzahlen auch eine Beschleunigung nach Außen auftritt und diese sich mit den Werte von +g und -g vermischt oder? danke bernhard
Natürlich, deshalb fragte ich ja nach der Drehzahl der Kurbel. Ingo
Und der Abstand zum Drehzentrum wäre auch nicht unwichtig. Dann kann man mal ausrechnen, wie groß die Zentrifugalkraft ist und das in Relation zur Erdbeschleunigung setzen. (und da seh ich auch das größte Problem. Die Werte vom 2D Beschl-Sensor werden nicht so sauber sein wie man sich das in der heilen Welt der Theorie so gerne vorstellt)
Ja hier noch ein paar Werte, die Zentripetalbeschleunigung haben wir nämlich auch schon berechnet: Umdrehungen ca. 100 pro Minute => Winkelgeschwindigkeit ist 10,47 /s^-1 Abstand des Sensor ca. 10 cm zur Achse => Radius = 0,1m Und daraus haben wir eine Zentripetalbeschleunigung von 10,966 ms^2 Wir haben auch noch die Beschleunigung des Sensors in Abhänigkeit des Winkels aufgestellt: ay(phi) = zentripethalbeschleunigung - sin(phi) * g ax(phi) = Winkelbeschleunigung - cos(phi) * g Ich hoffe das Hilft euch weiter, wir sind nämlich damit ziemlich am Ende unseres Wissens :) Bernhard
Bei konstanter Drehzahl ergibt sich da aber keine Beschleunigung, bestenfalls eine Änderung durch die Schwerkraft (ob das ausreicht ?).
Nehmt einen Gyro. Der gibt die Winkelgeschwindigkeit aus und das Integral gibt den Winkel (Drift beachten). Sowas gibt es für ein paar Euro als IC. Gruß Jonny
Hmmm... ja das ist schon klar, aber die Drehzahl ist eben nicht immer gleich sondern Variabel und nun ist eben die Frage ob die Genauigkeit von den Beschleunigungssensoren hoch genug ist um die Erdbeschleunigung messen zu können, im Idealfall sollte alle 5° eine Messung erfolgen? Bernhard
Zu einer Bestimmung der aktuellen Drehzahl braucht's halt einen Fixpunkt. Drehzahländerungen müsste man mit den Beschleunigungssensoren harausbekommen. Ok, also einen Fixpunkt. Farbklecks auf dem Motorgehäuse und ein fotoempfindliches Teil auf der Kurbel ? Ersatzweise einen kleinen Magnet und einen Hallsensor ?
Joachim Drechsel schrieb: > Bei konstanter Drehzahl ergibt sich da aber keine Beschleunigung, > bestenfalls eine Änderung durch die Schwerkraft (ob das ausreicht ?). Das Ausgangssignal wird durch einen konstanten Offset verfälscht, der mit mit zunehmender Drehzahl zunimmt. Der einzige Weg ist hier diesen DC Anteil rauszunehmen und das Signal AC- seitig in der Auswertung zu koppeln. Alle Bernhard schrieb: > Und daraus haben wir eine Zentripetalbeschleunigung von 10,966 ms^2 Wenn ihr jetzt 10,966m/s^2 meint entspricht das ja etwa der Erdbeschleunigung. Es sollte theoretisch kein Problem sein die Drehbewegung da wieder rauszuziehen. Ingo P.S. 100rpm sind n Lacher für jeden noch so kleinen Controller...
Joachim Drechsel schrieb: > Zu einer Bestimmung der aktuellen Drehzahl braucht's halt einen > Fixpunkt Warum? Wenn man das Ausgangssignal auskoppelt und wieder auf ein festen DC-Bezug koppelt ist das kein Problem mit einem Komparator sich ein Frequenzsignal zu erzeugen. Oder Anders herum wenn man mit 10kHz abtastet erreicht man eine irrsinnig kleine Winkeldifferenz von einem zum nächsten Messpunkt, da kann man das doch in Software rausfinden. 100rpm => 1,67rps => 600° => bei 10k Messung/s 0,06°. Ingo
Joachim Drechsel schrieb: > Meinst Du mit DC-Anteil die Fliehkraft ? Jepp, denn dieses Teil ist zumindest konstant wenn sich die Kurbel gleichförmig bewegt. Du hast aber immer noch nicht gesagt wer oder was die Kurbel bewegt. Bei einem Menschen wird schwierig, da hier alles andere als gleichförmig gedreht wird. Ingo
Servus Ingo, es ist Bernhard der die Kurbel bewegt und die Drehzahl nicht weiß ;)
Bernhard schrieb: > Ich hoffe das Hilft euch weiter, wir sind nämlich damit ziemlich am Ende > unseres Wissens :) Wird das ein Schulprojekt, oder was wollt ihr da ausprobieren? Bernhard schrieb: > ja das ist schon klar, aber die Drehzahl ist eben nicht immer gleich > sondern Variabel und nun ist eben die Frage ob die Genauigkeit von den > Beschleunigungssensoren hoch genug ist um die Erdbeschleunigung messen > zu können, im Idealfall sollte alle 5° eine Messung erfolgen? Bei Verwendung eines Beschleunigingssensors müßte man schon einiges an Signalfilterung betreiben müssen. Beim Beschleunigungssensor auf der Welle stelle ich mir die Verkabelung auch interessant vor. Einfacher wäre ein von außen aufgeklebter Graycode und eine Linse mit ein paar Photodioden.
Also wäre das Funktionsprinzip, aus der vom Sensor kommenden Info über die Kraft die Zentrifugalkraft herauszurechnen und aus dem Rest den zu verarbeitenden Wert zu ermitteln ? Ähem ... Störungen ? Umgebung ? Das Nutzsignal wird vermutlich recht klein.
Joachim Drechsel schrieb: > Ähem ... Störungen ? Ja > Umgebung ? Jaha > Das Nutzsignal wird vermutlich > recht klein. Kommt auf den verwendeten Sensor an,einer der bei 4g Vollausschlag hat wäre gut geeignet, der spukt dann schonmal 2,5V aus. Ingo
4g ? Bernhard hatte um die 10g ausgerechnet. Bei 100 1/min ist die Genauigkeit wohl nicht so das k.o.-Kriterium. Da tut es auch ein optischer Sensor und ein Farbklecks auf der Kurbel. Das wäre pragmatisch, billig und zuverlässig. Scheidet also aus. Ich finde die Sache mit dem Beschleunigungssensor interessanter. Da das Nutzsignal recht klein im Vergleich zur rauszurechnenden Konstante sein wird sollte man noch einen zweiten, identischen Sensor unter die Maschine legen (automatische Kalibrierung). Das Schwerefeld der Erde ist ja auch weder gleichmäßig noch konstant. Ach ja, der "Offset" ist ja auch nicht konstant, er ändert sich während der Drehung.
Joachim Drechsel schrieb: > 4g ? Bernhard hatte um die 10g ausgerechnet. Nein, er hat ~10,5m/s^2 ausgerechnet. 1g => 9,81m/s^2. > Das > Schwerefeld der Erde ist ja auch weder gleichmäßig noch konstant. Richtig, deswegen wiegt man morgen auch mal mehr und mal weniger. > Da das Nutzsignal recht klein im Vergleich zur rauszurechnenden > Konstante sein wird Die Kräfte stehen im Verhältnis 1:1 > Ach ja, der "Offset" ist ja auch nicht konstant, er ändert sich > während der Drehung. Wenn er eiert schon. Ingo
Tja, denn: Muster bauen und probieren. Versuch macht kluch ... ;)
Wieso messt ihr die Drehzahl nicht mit einer klassischen Methode? So eine Kurbel hat ja eine Rotationsachse? Hier gibt es die verschiedensten Möglichkeiten. Das Messergebnis wird mit so einem Beschleunigungssensor stark driften, insbesondere der Winkel. Integriere mal das letzte Bit deines gewählten Beschleunigungssensors 1 Minute hoch...:) In der Einfachheit liegt die Würze. Beste Grüsse Geri
Für die Dehzahlmessung ist es am einfachsten einen magnetischen Winkelencoder, wie z.B. den iC-MA, zu verwenden( deutsches DB: http://ichaus.biz/product/iC-MA ). Allerdings braucht es einen Magneten auf der Achse. Hier sind noch andere Methoden beschrieben: http://ichaus.biz/appnote_magneticsensors (z.B. Zahnradabtastung).
Hallo Ja danke für die vielen Infos, das mit den magnetischen Encoder klingt auf jeden Fall sehr interessant, das werde ich mir noch genauer ansehen! Ja im genauen handelt es sich um ein Fahrradpedal welches eben über einen Menschen betrieben wird, was natürlich jegliche Gleichförmigkeit in Frage stellt. Mit den Gyros werde ich mich auch noch näher befassen. Aber grundsätzlich ist die Idee dabei, dass keine externen Komponenten benötigt werden und eben genau keine Skalen aufgeklebt etc. werden müssen. Klar ist natürlich auch dass wenn das zu Kompliziert sein sollte wir das halt ganz herkömmlich mit irgendwelchen optischen Sensoren machen werden. Auf jeden Fall danke nochmal! Bernhard
Fahrrad ? Kauf Dir einen Fahrradtacho und schließe den Geber (Reed-Relais) an die Auswertung an. Kein Hexenwerk.
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