Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik suche 3D Winkelsensor


von Klaus O. (exerkun)


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Hallo,

Ich bin nun schon seit einigen Tagen nauf der Suche nach einem Sensor, 
der sein Lage im Raum mittels Winkel zurück gibt.
Was ich bis jetzt gefunden habe ist 
http://www.pollin.de/shop/ds/NjU4OTgxOTk-.html
Das kommt dem was ich suche schon sehr nahe, ich vermute aber, weil es 
sich um eine Beschleunigungssensor hantelt bekomme ich keine Aussage 
über die Rotation normal zur Schwerkraft.


Zum besseren Verständniss ich möchte gern eine Art Motion Capture damit 
durchführen (mit mehreren Sensoren).

Gibt es da etwas, was auch Preistechnich unter 20€ das Stück liegt?

Hoffe es kann mir jemand weiterhelfen.

Danke

von ??? (Gast)


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Nimm so etwas...allerdings ein wenig teuer!

http://www.watterott.com/de/Sensoren/IMU

von Hui (Gast)


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Welche Genauigkeitsklasse willst du den erreichen? Über welchen 
Zeitraum?

von Klaus O. (exerkun)


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Also erstmal danke für die schnelle Antwort.
Ich rechne mit den Winkeln auf die Positionen zurück, das Ganze wird 
aber in einem Animationsprogramm verwendet und daher kann die 
Genauigkeit schon Mal +-5° abweichen.
Gemessen soll 25 mal pro Sekunde werden.

Auswerten möchte ich mit eine Raspberry Pi, weil er klein und handlich 
ist.
Vom Preis sind mir die Sensoren etwas happig, es sollen später mal 15 
Sensoren verwendet werden, drum such ich was günstiges.

Ich vermutlich mal mit der Rotation normal zur Schwerkraft hatte ich bei 
meinem Sensor recht?

Danke noch mal für die schnellen Antworten.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Klaus Ornezeder schrieb:
> Ich vermutlich mal mit der Rotation normal zur Schwerkraft hatte ich bei
> meinem Sensor recht?

Nein. Der ADXL330 - und auch andere Beschleunigungssensoren - geben ihre 
Lage zur Schwerkraft wieder. Darauf basieren auch die Sensoren in z.B. 
den Tablet PCs.
Drehst du einen solchen Sensor im Schwerefeld um z.B. die X-Achse, 
siehst du schön, wie z.B. die Z-Achse immer negativer wird und die 
Y-Achse immer positiver.
Der Pollin Sensor ist schon recht günstig, leider ist der 
Onboard-Spannungsregler kein LDO und muss deswegen mit 6 Volt gefüttert 
werden. Besser ist es, den Regler gleich ganz zu entfernen (brücken) und 
das Board einfach mit 3,3 V zu speisen.

von Klaus O. (exerkun)


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Also ich hab mir das Datenblatt nochmal durchgeschaut,. Lt. Datenblatt 
ist die Versorgungsspannung 3.6V.
Mit der Rotation meine ich, wenn man ein starres Koordinatensystem 
nimmt, bei dem die Z-Achse vertical ist und X- und Y-Achse horizontal 
sind, kann man mit diesem Sensor den Drehwinkel um die Z-Achse nicht 
bestimmen.

Außerdem komme ich gerade darauf, dass sich durch die Bewegung "relativ" 
hohe g-Kräfte entstehen werden und die die Messungen erschweren werden.

von uC (Gast)


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welche Winkel möchtest du denn messen?
In welchem Winkel der Arm ist z.B., um daras auf die Position zu kommen?

Nimm doch einfach wie bei jedem Motion Capturing 2 Webcams (infrarot 
sensitiv), kleb auf dein Objekt/Person Infrarot-reflektierende 
Materialien an charakterisitische Punkte und stell ein paar IR-Lampen uf 
und schreib dazu eine Bildanalyse-Software, die dir die Bilder der 
Kamera auswerten und die Punkte im Raum darstellen.


Alles andere wird auch nicht billiger und genauer sowieso nicht.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Klaus Ornezeder schrieb:
> Also ich hab mir das Datenblatt nochmal durchgeschaut,. Lt. Datenblatt
> ist die Versorgungsspannung 3.6V.

Im Datenblatt steht:
> Single-supply operation
> 1.8 V to 3.6 V

Da mein G-Logger auf XMega Basis mit 3,3 Volt läuft, habe ich diese Vcc 
genommen.

Klaus Ornezeder schrieb:
> Mit der Rotation meine ich, wenn man ein starres Koordinatensystem
> nimmt, bei dem die Z-Achse vertical ist und X- und Y-Achse horizontal
> sind, kann man mit diesem Sensor den Drehwinkel um die Z-Achse nicht
> bestimmen.
>
> Außerdem komme ich gerade darauf, dass sich durch die Bewegung "relativ"
> hohe g-Kräfte entstehen werden und die die Messungen erschweren werden.

Das ist beides richtig.

von Guido Körber (Gast)


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Positionsbestimmung mit Inertialsensoren ist immer schwierig, da nur 
indirekt durch Kräfte gemessen werden kann. Dabei beeinflussen sich die 
Werte gegenseitig. Das führt dann dazu, dass sich die Messfehler, Drift 
und Rauschen durch die Verrechnung der einzelnen Messwerte miteinander 
summieren. Das Resultat ist, dass man mit fortschreitender Zeit immer 
weniger weiss wie die Position wirklich ist.

Deshalb werden beim Motion Capture typischerweise Kameras und ggf. auch 
Magnetfeldsensoren verwendet, die relativ zu einem Referenzfeld messen. 
Damit hat man dann einen externen Bezugspunkt und eliminiert die Drift.

von Thomas O. (powerlernen)


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Hi exerkun,
mich ist auch nicht ganz klar was du genau Messen willst.

Wenn du den Winkel um die eigene Achse meinst so gibt es zwei 
Möglichkeiten, die mir spontan einfallen.
a) Gyro
Hier wird der Winkel relativ berechnet.
b) Elektronischer Kompass
Hier wird der Winkel im Bezug zum Erdmagnetfeld berechnet. Bei Pollin 
gibt es ein fertiges Modul, was ich auch schon verwendet habe.

Wenn du den Winkel zu einem beliebigen aber festen Bezugspunkt 
benötigst, wird die Sache schon schwieriger.

von ??? (Gast)


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Stichwort "kalman filter"....3-Achs Beschleunigungssensoren + 3-Achs 
Gyroskope

Trivial ist aber was anderes...

von Sebastian W. (sebastian_w29)


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Günstig und gut ist http://www.ebay.de/itm/271147161189

Da hast du hast allerdings keine absolute Richtungsreferenz. Dazu 
brauchst du noch einen Kompass, z.b. http://www.ebay.de/itm/280863037681

Funktionieren bei mir beide problemlos am RasPi.

Zum fusionieren der Daten zum Beispiel 
http://www.x-io.co.uk/open-source-imu-and-ahrs-algorithms/

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