Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Longboard Fahrtrichtung erkennen (kein GPS)


von Tom P. (smartysmart702)


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Hallo, ich habe vor etwas längerer Zeit hier schon mal um Hilfe bei 
einem Projekt gebeten aber da dort echt viel diskutiert wurde wollte ich 
lieber ein neues Thema aufmachen, zumal die Frage auch nicht direkt die 
gleiche ist.
Altes Thema: Beitrag "Longboard Geschwindigkeit messen"

Kurze Erklärung: Ich will die Geschwindigkeit von meinem Longboard 
messen um die LED's passend dazu zu "bewegen".

Nun ist wohl die einfachste Lösung ein Hall Sensor + Magnete an einem 
Reifen.
Das Problem daran ist, dass ich dann noch nicht die Fahrtrichtung habe 
und die brauche ich auch, da sich die LED'S in die entgegengesetzte 
Richtung bewegen sollen. Zwei Hall Sensoren zu verwenden geht glaube ich 
schlecht weil ich schon extrem wenig Platz habe weil 16 Magnete auf 
einen Kreis mit ~61mm Durchmesser verteilt sind und das schon extrem eng 
ist.

von Kolja L. (kolja82)


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Kann so ein Hallsensor nur Ja und Nein, oder auch starkes und schwaches 
Magnetfeld?
Wenn ja, würden ja drei Magnete (zwei kleine und ein großer) reichen.

von Wolfgang (Gast)


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Tom P. schrieb:
> Nun ist wohl die einfachste Lösung ein Hall Sensor + Magnete an einem
> Reifen.
> Das Problem daran ist, dass ich dann noch nicht die Fahrtrichtung habe

Dann nimmst du also zwei Hall-Sensoren, die etwas versetzt montiert 
sind. Schon hast du alle Informationen für eine Drehrichtungserkennung.

von Stefan F. (Gast)


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Ich würde eher zwei Sensoren verwenden, die direkt nebeneinader sitzen. 
So macht man das normalerweise.

von Tom P. (smartysmart702)


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Also für die Geschwindigkeitsmessung an sich würde ja theoretisch auch 
nur ein Magnet reichen aber ich will so viele haben damit die 
Reaktionszeit schneller ist bzw die Auflösung höher ist und es auch bei 
langsamen Geschwindigkeiten gut funktioniert.
Der Hall Sensor den ich jetzt habe erkennt verschiedene Stärken aber 
bisher war das sehr willkürlich. Also ob da ein Magnet ist oder nicht 
erkennt er sehr gut aber die genaue Stärke des Magnetfeldes schwankte 
immer.

von Wolfgang (Gast)


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Kolja L. schrieb:
> Kann so ein Hallsensor nur Ja und Nein, oder auch starkes und schwaches
> Magnetfeld?

Guckst du hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Hall-Sensor

von Hugo H. (hugohurtig1)


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Tom P. schrieb:
> 16 Magnete auf
> einen Kreis mit ~61mm Durchmesser verteilt sind

Fährst Du so langsam oder wozu? Reichen 4 nicht auch?

von S. K. (hauspapa)


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Tom P. schrieb:
> Nun ist wohl die einfachste Lösung ein Hall Sensor + Magnete an einem
> Reifen.

1 Magnet & 2 Sensoren geht
oder
1 Magnet und Sensor der auch die Richtung des Magnetfeldes erfassen 
kann.
oder
Wenn du eh Leuchten willst optische Erfassung. Muss ja nicht unbedingt 
sichtbares Licht sein, Leichter gehts auch wieder mit 2 Sensoren.

viel Erfolg
hauspapa

von Tom P. (smartysmart702)


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Wolfgang schrieb:
> Tom P. schrieb:
>> Nun ist wohl die einfachste Lösung ein Hall Sensor + Magnete an einem
>> Reifen.
>> Das Problem daran ist, dass ich dann noch nicht die Fahrtrichtung habe
>
> Dann nimmst du also zwei Hall-Sensoren, die etwas versetzt montiert
> sind. Schon hast du alle Informationen für eine Drehrichtungserkennung.

Wie schon gesagt ist das ziemlich eng. 16 Magnete auf 61mm 
Durchmesser...
Da bin ich schon Froh wenn ein Sensor nicht durchgehend an ist sondern 
noch die einzelnen Schritte erkennt. Ode meinst du der Platz reicht 
trotzdem?

von Tom P. (smartysmart702)


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Hugo H. schrieb:
> Tom P. schrieb:
>> 16 Magnete auf
>> einen Kreis mit ~61mm Durchmesser verteilt sind
>
> Fährst Du so langsam oder wozu? Reichen 4 nicht auch?

Falls man z.B. nicht wirklich fährt sondern nur das Longboard vor und 
zurück bewegt oder es langsam rollt.

von Wolfgang (Gast)


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Tom P. schrieb:
> Wie schon gesagt ist das ziemlich eng. 16 Magnete auf 61mm
> Durchmesser...

Was willst du mit so vielen Magneten?
Einer reicht. Guck dir mal an, wie ein Schrittmotor funktioniert.
Der macht mit 2 Elektromagneten typisch 200 Schritte pro Umdrehung, d.h. 
eine Auflösung von 1.8°

von Tom P. (smartysmart702)


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Wolfgang schrieb:
> Tom P. schrieb:
>> Wie schon gesagt ist das ziemlich eng. 16 Magnete auf 61mm
>> Durchmesser...
>
> Was willst du mit so vielen Magneten?
> Einer reicht. Guck dir mal an, wie ein Schrittmotor funktioniert.
> Der macht mit 2 Elektromagneten typisch 200 Schritte pro Umdrehung, d.h.
> eine Auflösung von 1.8°

Irgendwie liest sich keiner alles richtig durch...
Habe ich nur einen Magnet kann ich zwar auch sehr genau gleichbleibende 
Geschwindigkeit messen aber trotzdem dauert es eine Umdrehung bist der 
erste Wert berechnet werden kann also hat es mit mehreren Magneten einen 
geringere Reaktionszeit (korrigiert mich wenn ich das falsch sehe).

von Tom P. (smartysmart702)


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Wolfgang schrieb:
> Tom P. schrieb:
>> Wie schon gesagt ist das ziemlich eng. 16 Magnete auf 61mm
>> Durchmesser...
>
> Was willst du mit so vielen Magneten?
> Einer reicht. Guck dir mal an, wie ein Schrittmotor funktioniert.
> Der macht mit 2 Elektromagneten typisch 200 Schritte pro Umdrehung, d.h.
> eine Auflösung von 1.8°

Wie soll man mit zwei Magneten eine Genauigkeit von 1.8 Grad bekommen 
wenn man nur einen Hall-Sensor hat?

von Hugo H. (hugohurtig1)


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Tom P. schrieb:
> Habe ich nur einen Magnet kann ich zwar auch sehr genau gleichbleibende
> Geschwindigkeit messen aber trotzdem dauert es eine Umdrehung bist der
> erste Wert berechnet werden kann also hat es mit mehreren Magneten einen
> geringere Reaktionszeit (korrigiert mich wenn ich das falsch sehe).

Bei 4 Magneten hast Du ca. alle 5 cm ein Signal - das wird ja wohl 
reichen - oder?

von Tom P. (smartysmart702)


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Hugo H. schrieb:
> Tom P. schrieb:
>> Habe ich nur einen Magnet kann ich zwar auch sehr genau gleichbleibende
>> Geschwindigkeit messen aber trotzdem dauert es eine Umdrehung bist der
>> erste Wert berechnet werden kann also hat es mit mehreren Magneten einen
>> geringere Reaktionszeit (korrigiert mich wenn ich das falsch sehe).
>
> Bei 4 Magneten hast Du ca. alle 5 cm ein Signal - das wird ja wohl
> reichen - oder?

Zum normal fahren ja aber wenn das Longboard langsam rollt dann nicht 
(bzw. dann nach einem kurzen delay). Und das wäre irgendwie 
unsatisfying.

: Bearbeitet durch User
von Hugo H. (hugohurtig1)


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Tom P. schrieb:
> Und das wäre irgendwie
> unsatisfying.

Da sage ich jetzt nichts mehr zu ...

Kopple einen Schrittmotor (oder einen "richtigen Drehgeber") mit dem 
Rad, dann hast Du viele Impulse, auch wenn du nur etwas wackelst. Dann 
hast Du das Richtungs-Problem auch im Griff. Da kannst Du sogar noch mit 
einer Übersetzung spielen.

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


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Lass dich mal von ABS Systemen inspirieren. Induktionsgeber sind einfach 
zu bauen: Einen Stab-Magnet mit einer Spule umwickeln - fertig.

https://www.kfztech.de/kfztechnik/elo/sensoren/drehzahlsensor.htm
https://www.bremsen.com/guenstig/bremsanlage/bremsbelaege-scheiben/-abs-sensorring/

Mit zwei Sensoren leicht versetzt montiert kannst du auch hiermit die 
Dreh-Richtung erfassen.

von Hugo H. (hugohurtig1)


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Stefan F. schrieb:
> Einen Stab-Magnet mit einer Spule umwickeln - fertig.

Nicht fertig das braucht auch eine Scheibe mit magnetisierten 
Teilbereichen - aka Magneten - welche den Sensor "bespassen".

von Tom P. (smartysmart702)


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Hugo H. schrieb:
> Tom P. schrieb:
>> Und das wäre irgendwie
>> unsatisfying.
>
> Da sage ich jetzt nichts mehr zu ...
>
> Kopple einen Schrittmotor (oder einen "richtigen Drehgeber") mit dem
> Rad, dann hast Du viele Impulse, auch wenn du nur etwas wackelst. Dann
> hast Du das Richtungs-Problem auch im Griff. Da kannst Du sogar noch mit
> einer Übersetzung spielen.

Das habe ich zuerst probiert aber ich habe keine Möglichkeit gefunden 
das so zu machen, dass man das von oben nicht sieht. Liegt daran, dass 
mein Longboard in etwas diese Form hat (siehe Link).
https://www.google.com/search?q=longboard&client=firefox-b-d&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=2ahUKEwjOibuds_nlAhV3XRUIHRFaCfoQ_AUoAnoECA4QBA&biw=1920&bih=944#imgrc=SiK4BxmWmnNwwM:

Den Hall-Sensor würde man zwar auch sehen aber der ist deutlich kleiner 
als der Drehgeber (zumindest als der den ich hatte) und den kann ich so 
befestigen, dass ich auch noch über Bordsteinkanten fahren kann, ohne 
das er beschädigt wird weil er AUF der Achse liegt

von Stefan F. (Gast)


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Hugo H. schrieb:
> das braucht auch eine Scheibe mit magnetisierten
> Teilbereichen

Nein, ein Zahnkranz oder eine gelochter Ring genügt.

von Stefan F. (Gast)


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Deine Frage ist übrigens immer noch genau die gleiche, die damals 
bereits umfangreich durchgekaut wurde. Neue Erkenntnisse sind nicht zu 
erwarten.

von Hugo H. (hugohurtig1)


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Tom P. schrieb:
> dass ich auch noch über Bordsteinkanten fahren kann, ohne
> das er beschädigt wird weil er AUF der Achse liegt

Dann musst Du Dich vermutlich mal mit dem Prinzip einer optischen Maus 
beschäftigen - halt mit deutlich mehr Abstand. Hat den Nachteil der 
möglichen Verschmutzung.

Vielleicht kann man auch mit 2 geschickt platzierten (im Board) 
Radar-Sensoren etwas machen - das wäre aber auszuprobieren.

von Tom P. (smartysmart702)


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Hugo H. schrieb:
> Tom P. schrieb:
>> dass ich auch noch über Bordsteinkanten fahren kann, ohne
>> das er beschädigt wird weil er AUF der Achse liegt
>
> Dann musst Du Dich vermutlich mal mit dem Prinzip einer optischen Maus
> beschäftigen - halt mit deutlich mehr Abstand. Hat den Nachteil der
> möglichen Verschmutzung.
>
> Vielleicht kann man auch mit 2 geschickt platzierten (im Board)
> Radar-Sensoren etwas machen - das wäre aber auszuprobieren.

Es muss keine 2in1 Lösung sein. Also ich dachte daran den Hall-Sensor 
für die Geschwindigkeit zu nehmen und z.B. ein accelerometer module oder 
ein gyroscope module zu nehmen, um die Fahrtrichtung zu bestimmen.

von Tom P. (smartysmart702)


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Stefan F. schrieb:
> Deine Frage ist übrigens immer noch genau die gleiche, die damals
> bereits umfangreich durchgekaut wurde. Neue Erkenntnisse sind nicht zu
> erwarten.

Dann hast du eine Lösung die die Rotation mit einer hohen Auflösung 
misst, die Richtung erkennt und möglichst dezent ist?

von Hugo H. (hugohurtig1)


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Tom P. schrieb:
> Es muss keine 2in1 Lösung sein. Also ich dachte daran den Hall-Sensor
> für die Geschwindigkeit zu nehmen und z.B. ein accelerometer module oder
> ein gyroscope module zu nehmen, um die Fahrtrichtung zu bestimmen.

Schön - dann hast Du doch Deine Lösung. Für vor und zurück reicht ein 
Beschleunigungssensor locker - Du musst halt etwas rechnen.

Tom P. schrieb:
> Dann hast du eine Lösung die die Rotation mit einer hohen Auflösung
> misst,

Das ist neu - willst Du noch eine Kompassrose auf dem Board 
visualisieren?

: Bearbeitet durch User
von Tom P. (smartysmart702)


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Hugo H. schrieb:
> Tom P. schrieb:
>> Es muss keine 2in1 Lösung sein. Also ich dachte daran den Hall-Sensor
>> für die Geschwindigkeit zu nehmen und z.B. ein accelerometer module oder
>> ein gyroscope module zu nehmen, um die Fahrtrichtung zu bestimmen.
>
> Schön - dann hast Du doch Deine Lösung. Für vor und zurück reicht ein
> Beschleunigungssensor locker - Du musst halt etwas rechnen.
>
> Tom P. schrieb:
>> Dann hast du eine Lösung die die Rotation mit einer hohen Auflösung
>> misst,
>
> Das ist neu - willst Du noch eine Kompassrose auf dem Board
> visualisieren?

Was ist neu?

Ok, also accelerometer modul + Hall-Sensor sollte alles liefern was ich 
brauche (hatte die Idee erst nach dem erstellen des Themas...)

Alternative wäre ein Hall-Sensor der die Richtung erkennt wenn der nicht 
zu groß ist.

Zweite Alternative wäre auf 8 Magnete zu gehen und dann dürften auch 
locker zwei Hall-Sensoren nebeneinander gehen und das Ganze ist 
wahrscheinlich noch genau genug von der Auflösung her (keine Ahnung, 
müsste man nachrechnen).

von sid (Gast)


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das geht glaube ich noch einfacher...

der optische Sensor einer alten Computer Maus ;)

den nah ans Rad auf der Achse montiert und fertig..
Ja er erkennt die Drehrichtung nur bis etwa 20km/h, danach fängt's an 
schwummrig zu werden..
aber solange Du nicht schaffst von +20km/h auf -20km/h zu beschleunigen

seh ich da kaum ein Problem ;)

von Kolja L. (kolja82)


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sid schrieb:
> seh ich da kaum ein Problem ;)

Aber der Sensor vor Dreck irgendwann kein Licht mehr.

von DanVet (Gast)


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Hallo Tom,
du kannst eine Sinusauswertung machen, schau mal für Tips bei Heidenhain
https://www.heidenhain.de/fileadmin/pdb/media/img/745168-14_Modulare_WMG_magnetisch_de_01.pdf

Im Prinzip brauchst du zwei Hall-Sensoren, die versetzt angeordnet sind, 
so dass die beiden Sinussignale 90° phasenverschoben sind. Dabei müssen 
die Sensoren nicht nebeneinander liegen (also nicht auf den gleichen 
Magneten zeigen). Über die Signale kannst du die Geschwindigkeit 
ermitteln (wie bisher) und über das Eintreffen der Signalspitzen die 
Richtung.
Nur mit einer alleinigen digitalen Auswertung dürfte es schwierig 
werden.
Beachte auch, dass du mit deinen kleinen Longboardrollen schnell die 
Grenzfrequenz des Systems erreichst.
Auflösung vs. Geschwindigkeit

von DanVet (Gast)


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von Stefan F. (Gast)


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Alle bisher genannten Vorschläge kamen bereits im vorherigen Thread 
(Beitrag "Longboard Geschwindigkeit messen") vor. Wie gesagt erwarte 
ich nichts neues, denn alle denkbaren Lösungen wurden damals bereits 
abgelehnt.

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