Hi, ich suche nach einer Möglichkeit, Winkel mit einem Sensor zu messen. Es geht darum zu messen, wie sehr eine großer Stab (~20m höhe) kippt. Eine Möglichkeit denke ich wäre ein MPU6050 angebracht unten im Stab, damit man die Winkel messen könnte über den Gyro. Ginge das? Es handelt sich um sehr kleine Winkel, und ich finde einfach nicht wirklich etwas über die Genauigkeit. Es sind Winkel von +-5° die sehr genau gemessen werden müssten. Die andere möglichkeit die ich sehe, ist die spitze per Kamera zu tracken um damit die Position zu berechnen. Ist möglichkeit 1 Plausibel oder ist es ein vollkommen falscher Sensor? Ich würde mich sehr sehr über vorschläge und Ideen freuen! Gruß, Hannes
Prinzipiell ist der Sensor erst mal der Richtige. Er enthält einen Beschleunigungssensor (ACC) und einen Drehratensensor (GYRO). Den absoluten Winkel bestimmt man mit dem ACC. Wenn sich der Winkel dynamisch ändern könnte und man ihn deshalb nicht über längere Zeit mitteln kann, kann man eine Fusion aus ACC und GYRO verwenden. Soweit ich weiß, hat der Sensor sogar einen eingebauten Datenfusionsrechner (steht im Datenblatt). Der Offset für den Gyro lässt sich einfach kalibrieren, wenn man weiß, dass sich der Winkel in einem bestimmten Zeitraum (eine oder einige Sekunden) nicht ändert. Um den ACC zu kalibrieren müsste man sich etwas einfallen lassen, evtl. mit einem externen Winkelmesser vergleichen. Der Sensor ist üblich bei Modellfluggeräten.
Hallo, danke für die Schnelle Antwort! Welche Genauigkeiten kann man denn mit geeigneter Software/Filter (ich werde die nicht schreiben müssen ;) ) erreichen? Reden wir von -+1° oder eher +- 0.001°? Grüße, Hannes
Das ist schwer zu sagen. Kommt drauf an, wie gut die Offsets kalibriert werden, wie dynamisch sich der Winkel ändert und ob es vielleicht starke Vibrationen gibt. Ich wage mal dynamisch <1° zu behaupten, statisch deutlich besser. Aber da ich es selbst nur für den Modellflug benutze, hab ich's mit absoluten Genauigkeiten nicht so. Der Sensor ist ja nicht teuer, da kann du am Schreibtisch vielleicht eine Wippe mit Winkelmesser bauen und das vermessen. Es gibt auch fertig µC-Boards (suche z.B. "Crius") mit diesem Sensor. Da kann man ihn ausprobieren, ohne sich Gedanken um die Elektronik (Pegelwandler etc.) zu machen. Einfach USB anstecken.
Hm, danke danke! Das hört sich nicht so sehr nach einem überaus präzisem Ergebnis an ;) Was gäbe es denn noch für optionen einen 20m hohen Stab auf den Kippwinkel zu untersuchen? Gruß, Hannesf
Warum die Angabe in Grad? Bei einem 20m hohen Mast ist ein Grad schon 35 cm Auslenkung. Wie ist die Auslenkung definiert? Winkeländerung an der Spitze (Wäre z.B. bei Richtantennen maßgebend) Oder Auslenkung relativ zu einer Senkrechten. (eher für Fragen der Statik) Bei einem Rohr im Innern einen Laser nach oben ausrichten und in passender Höhe die Auslenkung auf einer Skale oder einem Optosensor auswerten. Die Auslenkung der Spitze müsste man dann rechnerisch aus den Messergebnissen ermitteln. evtl. auch per Skale Theodolit/Fernrohr Auslenkung der Spitze messen Im Innern des Stabes ein Pendel anbringen, das flüssigkeitsbedämpft sein könnte. Da könnte man dann die Auslenkung auch induktiv erfassen.
Servus, Hannes H. schrieb: > Es sind Winkel von +-5° die sehr genau gemessen > werden müssten. Das ist keine genaue Angabe, die du machst! Es gibt s.g. "Bevel Box" für 30€. Damit kann man auf -+0.1° messen. Kleine Rechnung: 20m*sin(0.1) = 35mm. Also man hat eine Genauigkeitvon 3,5cm an der Spitze. Sonst der MPU6050 wird über i2c angesprochen. Wie lang sind bei dir die Leitungen? Der MPU6000 wird über SPI angesprochen. Der Rest steht in den Datenblättern.
Ich habe nun soetwas hier gefunden: http://www.voelkner.de/products/890010/Posital-Fraba-Neigungssensor-ACS-360-1-S301-VK2-AW-Messbereich-360-max-SSI-Gray-Kabel-offenes.html?ref=43&products_model=W546711&gclid=CjwKEAjwgPe4BRCB66GG8PO69QkSJAC4EhHh64jR9rXpsl58LiLXWkZYqqmAJLmg4c0dS18k-0toAxoCSy_w_wcB aber auch da ist es eine Genauigkeit von +-0.1°. Genauer geht das nicht? Kosten sind erstmal egal... Pendel im Inneren des Rohrs und Laser sind keine optionen, da erstens nichts (jedenfalls erstmal) in den Stab hineingebaut werden kann, und ein Laser der aus dem Stab heraus geht keine option ist, da er nirgends ankommen kann... Gruß,
Schau mal her: http://ams.com/eng/Products/Magnetic-Position-Sensors/Angle-Position-On-Axis/AS5047P arbeitet mit einem Magneten auf der Drehachse und gibt eine 14 Bit absolute Winkelinformation raus. 360°/2^14=..., diese Aufgabe bleibt dem geneigten Leser vorbehalten. fchk
Hannes H. schrieb: > Es > geht darum zu messen, wie sehr eine großer Stab (~20m höhe) kippt. Wenn der Stab auf einer Platte steht (irgendwie muss er ja auf was stehen, aber das ist natürlich geheim), also nur mal angenommen, dann kann man die Gewichtsverlagerung messen - kippt der Stab, nimmt der Druck auf der Seite zu, nach der er kippt, und gegenüber ab. Georg
Hahah, nein es ist nicht geheim ;) er steht auf einer spitze. wie ein großer bleistift^^ aber womit kann man so genau die Gewichtsveränderung messen? Gruß
Hannes H. schrieb: > er steht auf einer spitze. wie ein > großer bleistift^^ Also nochmal ein Schritt zurück: wieso steht der Stab überhaupt? Soll das ganze eine Regelung werden wie bei einem Sedgeway, um ihn aufrecht zu halten, oder ist er irgendwie irgendwo abgestützt? Dass er von selber stehenbleibt, glaube ich eher weniger. Georg
genau, er soll ballanciert werden. vllt. ;) ich frage mich nun was die genaueste möglichkeit ist, herauszufinden wie und wo der stab steht. Gruß
Bei einer Regelung ist die gesamte Regelstrecke mit Aktor Sensor usw. von Bedeutung. Ein absolut genauer Sensor ist hier nur bedingt entscheidend. Man kann auch mit weniger guten Sensoren aber optimal abgestimmtem Regler gute Ergebnisse erzielen. Wichtig hierbei wäre zunächst ein mathematisches modell des Systems. Ich denke mit einem Gyroskop ist man da schon mal gut bedient
Ja, das stimmt sicher, trotzdem würde ich mich gern erstmal schlau machen, wie man die Sensorik so machen könnte! Grüße
Hannes H. schrieb: > aber womit kann man so genau die Gewichtsveränderung messen? Dafür gibt es Wägezellen. Drei Stück davon an den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks und du kannst sehr genau bestimmen, in welche Richtung sich der Stab neigt. Den genauen Winkel erfährst du so vielleicht nicht, aber das ist zum Balancieren eigentlich nicht erforderlich. Grundvoraussetzung ist aber, dass du eine gewisse Auflagefläche hast. Bei einem Punktlager wie einer Bleistiftspitze würde das nicht gehen. Aus was ist den der Stab? Musst du dir evtl. Gedanken wegen Durchbiegung und Schwingungen machen?
Hannes H. schrieb: > Ja, das stimmt sicher, trotzdem würde ich mich gern erstmal schlau > machen, wie man die Sensorik so machen könnte! Musst du die Neigung direkt messen oder reicht es, den Abstand der Spitze zu einem Referenzsystem zu messen? Erlär einfach mal, was du da vorhast und wie die Randbedingungen sind. Hannes H. schrieb: > Es sind Winkel von +-5° die sehr genau gemessen werden müssten. Und schreib statt "sehr genau" mal konkrete Zahlen hin. Sonst wird es beliebig teuer. In den USA hat man letztes Jahr ein paar Längenmesser in Betrieb genommen, die zur Zeit wohl das Attribut "so genau wie möglich" halbwegs zu Recht tragen - aber frag nicht nach den Kosten.
Hallo, hier gehts nicht nur um einen Sensor, sondern um das ganze System. Ok, es soll also balanciert werden - aber wie wird der Stab wieder aufgerichtet, wenn er kippt? Düsen am oberen Ende? Spannschnüre, an denen gezogen wird? Verschieben der Plattform, auf der er steht (Sedgeway-Prinzip)? Das hat massiv Einfluss auch auf die Messmöglichkeiten. Georg
Soweit ich es hier mitbekommen habe, soll eine Art Regelung zum Balancieren entwickelt werden? Also falls es wirklich um 20m Höhe geht und Durchmesser wesentlich kleiner Länge ist, wird sich der Stab ordentlich(!) durchbiegen. Das wird eine extremst komplizierte Regelstrecke, für die die Erfassung eines Winkels kaum ausreichen wird. https://de.wikipedia.org/wiki/Balkentheorie
Hannes H. schrieb: > genau, er soll ballanciert werden. vllt. ;) > ich frage mich nun was die genaueste möglichkeit ist, herauszufinden wie > und wo der stab steht. Das ist doch viel interessanter: https://www.youtube.com/watch?v=5oGYCxkgnHQ Ich sehe es kommen: Viele Nachahmer (Texas Chainsaw Massacre) :D
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