Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LED Leuchtintensität über Beschleunigungssensor steuern


von Felix F. (ikaruga)


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Hallo,

eins vorweg, ich bin ziemlicher Elektroniknoop, möchte aber trotzdem mit 
eurer Hilfe eine kleine Idee realisieren.
Es geht mir einfach darum, z.B. einen Ball oder ein RC-Car zu 
beleuchten, der je nach wirkenden Beschleunigungskräften heller bzw. 
dunkler leuchtet.

Was habe ich schon herausgefunden:

Es gibt z.B. Fahrradbremslichter, die allerdings bei einem gewissen 
Schwellwert einfach schlagartig heller leuchten, ich will einen linearen 
Zusammenhang zwischen Leuchtkraft und Kräften.

Ich möchte ohne Mikrocontroller auskommen und möglichst kompakt bauen.

Was ich denke nutzen zu können, ist ein analoger Beschleunigungssensor 
und dann habe ich etwas von einer spannungsgesteuerten Stromquelle 
gelesen. Theoretisch stelle ich mir vor, dass ich die drei Ausgänge der 
Achsen am Beschleunigungssensor zusammenlege (mich interessieren ja 
nicht die einzelnen Werte für X, Y und Z - oder hab ich dann in Summe 
immer die gleiche Spannung?) und damit an die Stromquelle gehe, die wohl 
je nach anliegender Spannung mehr oder weniger Strom liefert.

Nur wie setze ich das praktisch um.

Könnte ich mit diesem Modul (oder eben einen ADXL335):

https://www.ebay.de/itm/GY-61-3-Achsen-ADXL335-Sensor-Beschleunigungssensor-Neigungssensor-Kompass-Ar-/254008452036

direkt an die DIM-Anschlüsse von dieser dimmbaren Konstantstromquelle?:

https://www.leds-and-more.de/catalog/konstantstromquelle-bis-volt-100-ksq-platine-dimmbar-p-2160.html

Und könnte ich dann fünf 20 mA LEDs parallel an den LED Ausgang 
anschließen?

Ich entschuldige mich für meine Unbedarftheit und freue mich über Hilfe, 
wenn sich hier jemand auf mein Niveau hinab lässt.

Grüße
Felix

: Verschoben durch Admin
von Jack V. (jackv)


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Felix F. schrieb:
> Ich möchte ohne Mikrocontroller auskommen und möglichst kompakt bauen.

Ansich ist’s recht überschaubar, denke ich. Aber die zitierten 
Anforderungen machen‘s dann doch sehr anspruchsvoll.

Wäre bestimmt gut, wenn ein Moderator den Thread in den richtigen 
Bereich (wohl „Analogtechnik“) schieben könnte – da ist auch die 
Wahrscheinlichkeit höher, dass Leute draufgucken, die sich damit 
auskennen.

: Bearbeitet durch User
von Der Zahn der Zeit (Gast)


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Hallo Felix,
kein Grund für Entschuldigung. Wir haben alle mal angefangen (wobei 
einige das wohl tatsächlich vergessen haben).

Nein, es ist aus verschiedenen Gründen nicht so einfach. Aber machbar.
1. Ein Beschleunigungssensor "fühlt" auch die Gravitation. Wenn du ihn 
irgendwie drehst, werden sich andere Ausgangsspannungen einstellen. Er 
"weiß nicht", dass das nicht von einer Bewegung kommt.
2. Es gibt auch negative Beschleunigungen. Wenn du alle Ausgänge 
zusammenschaltest (was technisch kein Problem wäre), würden sich die 
Ausgangssignale bei Beschleunigungen in bestimmten Richtungen 
gegenseitig aufheben.
3. Der LED-Treiber ist für High-Power LEDs gedacht - ist es das, was du 
vor hast? - und braucht bestimmte Eingangsspannungen für die 
Helligkeitseinstellung.
4. Für eine sinnvolle Skalierung muss gesorgt werden, wenn es nicht 
zufällig schon passt. Nicht, dass die LEDs bei wenig Beschleunigung 
schon voll leuchten oder nur bei heftiger Beschleunigung anfangen zu 
leuchten.

Was gemacht werden müsste:
1. Um den Gravitation-Einfluss zu verhindern, wäre es am einfachsten, 
den Sensor mit der Z-Achse senkrecht anzuordnen und nur X und Y 
auszuwerten. Bei Beschleunigung in Z-Richtung gibt es dann kein Signal. 
Oder, um in allen Richtungen nur bei Bewegungen ein Signal zu bekommen, 
mit einer R/C-Kombination (also einem Hochpass) den Gleichanteil 
abtrennen. Aber auch dabei würden bei Drehungen um die geographische X- 
oder Y-Achse Signal-Änderungen entstehen.
2. Weil die Signale positiv und negativ sein können, könnte man sie erst 
gleichrichten und dann die Summe bilden.
Mit viel Mathematik, also mit aufwändiger Analogtechnik oder einem µC, 
kann man den Gravitationseffekt auch komplett herausrechnen. Aber das 
ist wohl nicht dein Kaliber.
3. Ein Ansteuerung von LEDs lässt sich auch relativ simpel und 
vermutlich für deine Zwecke vollkommen ausreichend mit nur 2 
Transistoren erreichen. Das ist der einfachste Teil der ganzen Projekts.

Fazit: Im einfachsten Fall ist das keine wahnsinnig komplexe Schaltung, 
aber eine Reihe Teilen müsstet du schon auf eine Platine löten.

(PS: Endlich mal wieder einer, der weiß, dass man die Mehrzahl von LED 
nicht mit Apostroph schreibt:-)

DZDZ

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


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Um die ständig wirkende Gravitation zu eliminieren und nur 
Beschleunigungen zu erfassen, muss man also das Ausgangssignal des 
Sensors differenzieren bzw. über eine AC Kopplung (Hochpass) schicken, 
die den Offset des Signals killt.
Das kann man mit einem Opamp erreichen. Mit einem Dual OpAmp kann einer 
den Hochpass spielen und der andere die Stromquelle.
Die drei Achsen des Sensors sollte man in dem Fall einfach mit 
Mischwiderständen zusammenlegen können.
Man kann auch mal so einen Schuh mit LED, wie viele Kids ihn tragen, 
auseinandernehmen und mal reingucken.

: Bearbeitet durch User
von Der Zahn der Zeit (Gast)


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Hi Matthias,
da haben wir wohl gleichzeitig geschrieben...
Matthias S. schrieb:
> Die drei Achsen des Sensors sollte man in dem Fall einfach mit
> Mischwiderständen zusammenlegen können.
Der ADXL335 hat schon 32 kOhm-Ausgangswiderstände, also würden 
Mischwiderstände unnötig sein. Aber es wäre auch gar nicht sinnvoll: 
Durch einfaches Mischen ergibt sich lediglich ein Signal, dass auf eine 
Richtung der Beschleunigung erfolgt, die 45° zu jeder der 3 Sensorachsen 
liegt. Also nur eine einzige, aber anders liegende Achse, auch mit 
positiven und negativen Signalen, wie jede Einzelachse.

von Felix F. (ikaruga)


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Danke für die Antworten!
Alles klar, so leicht wird es nicht... ;)
Ich habe mir mal eine App installiert bei der ich die Werte des 
Beschleunigungssensors von meinem Handy beobachten und aufzeichnen kann, 
um ein besseres Bild von der Angelegenheit zu bekommen.

Ok, aber reicht es dann nicht, wie du in 2. schreibst, die Werte alle 
gleichzurichten (wie ich gesehen habe, wären dort 4 Dioden pro Ausgang 
ausreichend) und dann zu summieren?

Zum Gravitationseffekt:
Es wirkt immer mind. 1 g auf der Achse senkrecht zum Boden?! Bei einem 
geraden freien Fall sind dann aber alle Wert 0? Finde ich eigentlich 
ganz praktische. Wenn ich vom meinem Anfangsbeispiel des Balls ausgehe 
(hier wäre es auch schwer eine Achse als senkrecht zu definieren): Auf 
dem Boden leuchtet der an etwas schwach, wenn man den senkrecht nach 
oben wirft leuchtet er beim loslassen am stärksten und dann im freien 
Fall nicht - ist eigentlich wie ich mir das vorgestellt habe. (Das 
Projekt soll nichts wissenschaftlich korrekt darstellen, lediglich schön 
aussehen ist mein Ziel)

Zu den LEDs: Es müssen keine High-Power LEDs sein, zwei, drei normale 
weiße 20 mA LEDs reichen mir denke ich. (Wobei ich hier noch nicht weiß, 
wie ich das dann mit zwei Transistoren realisieren kann, wie du unter 3. 
schreibst)

Grüße
Felix

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