एक्सेलेरोमीटर का उपयोग करके झुकाव की गणना?


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मेरे पास एक ब्रेडआउट बोर्ड पर एक एनालॉग डिवाइस ADXL203 एक्सेलेरोमीटर है और कुछ उपकरणों के झुकाव को एक उच्च आवृत्ति (20-30 हर्ट्ज) पर मापने के लिए इसका उपयोग करना चाहता था। मैं इसे एक कैंपबेल cr3000 लकड़हारा को संवेदन करने के लिए झुका रहा हूँ। क्या किसी को सेंसर आउटपुट की व्याख्या करने के बारे में निर्देश हैं। धन्यवाद


टिप्पणियों के लिए सभी को धन्यवाद। बहुत मददगार है TROY
ट्रॉय जेन्सन

मुझे पता है कि मेरे पास सबसे ज्यादा है, लेकिन अगर आपको मेरा पसंद नहीं है, तो कम से कम किसी के स्वीकार करता है।
कोर्तुक

जवाबों:


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मेरे पास यहां कहने के लिए बहुत सी चीजें हैं, और उनमें से कुछ में पिंगस्वेप्ट और कुछ पेन्जिन के साथ सहमत होना शामिल है।

cr3000

16 बिट और 100 हर्ट्ज पर cr3000 नमूना आपके डेटा से शोर को आसानी से हटाने के लिए थोड़ा धीमा होने जा रहा है, लेकिन काफी उच्च परिशुद्धता पर तब उपयोग करने योग्य होगा। मुझे संदेह है कि आप कुछ बहुत अच्छे फ़िल्टरिंग एल्गोरिदम के बिना सटीक रूप से 13 या 14 बिट्स प्राप्त कर सकते हैं। एक्सेलेरोमीटर ने मुझे सिखाया है कि कंपन शैतान है, विस्फोटित फ़ोन हैं।

आउटपुट संधारित्र

आपको यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि आप डेटशीट कहते हैं और सिद्धांत सिद्धांत को संकेत देता है। डेटाशीट उद्धृत करने के लिए:

ADXL103 / ADXL203 के आउटपुट में 2.5 kHz की विशिष्ट बैंडविड्थ है। उपयोगकर्ता को अलियासिंग त्रुटियों को सीमित करने के लिए इस बिंदु पर सिग्नल को फ़िल्टर करना होगा। एनालॉग बैंडविड्थ को एलियासिंग को कम करने के लिए एनालॉग-टू-डिजिटल नमूना आवृत्ति से अधिक नहीं होना चाहिए। शोर को कम करने और रिज़ॉल्यूशन में सुधार के लिए एनालॉग बैंडविड्थ को और कम किया जा सकता है।

इसका मतलब है कि आपको अपनी दर 50Hz से कम रखने के लिए संधारित्र चुनने की आवश्यकता है। यदि आप इसे इसके ऊपर रखते हैं तो आप एलियासिंग प्राप्त कर सकते हैं, और एलियासिंग कंपन को एक शैतान बना देता है जिसके साथ आपने एक समझौते पर हस्ताक्षर किए थे। वे कहते हैं कि डिवाइस से शोर के स्तर की गणना कैसे की जाती है, और 50 हर्ट्ज बैंडविड्थ में एक चोटी से लेकर पीक शोर तक .006 * गुरुत्वाकर्षण भी ध्यान नहीं दिया जाएगा यदि आपके पास कंपन के साथ यह डिवाइस है।

डेटा की व्याख्या करना

यह शायद वही है जो आप में सबसे अधिक रुचि रखते हैं, और यह करना अपेक्षाकृत आसान है। आपको एक समय टैग करने की आवश्यकता है कि डिवाइस तटस्थ है, यह तब है जब यह सपाट है और आपके पास यह अपेक्षाकृत अभी भी है। इस बिंदु पर इसे एक या दो बार दें, और फिर आप नो-जी वोल्टेज निर्धारित करने के लिए इस डेटा का माध्य ले सकते हैं। तब आप इसे उस बिंदु के रूप में उपयोग कर सकते हैं जिसे आप डिवाइस से तुलना करते हैं। अब, इस बिंदु से, मैं डेटा-शीट को सीधे उद्धृत कर सकता हूं:

जब एक्सेलेरोमीटर गुरुत्वाकर्षण के लंबवत होता है, तो इसका उत्पादन लगभग 17.5 मिलीग्राम प्रति डिग्री बदल जाता है

तो आप बस इस सन्निकटन का उपयोग कर सकते हैं यदि आप बहुत अधिक झुकाव नहीं करने जा रहे हैं, लेकिन आपको ज्यामिति का उपयोग करने की आवश्यकता होगी यदि आप दोनों दिशाओं में और कोणों में झुकाव की योजना बनाते हैं जो बहुत छोटी नहीं हैं।

यदि आप बड़े होने जा रहे हैं, तो उनके पास समीकरण भी हैं:

PITCH = ASIN (AX / 1 g)
रोल = ASIN (AY / 1 g)

जहाँ तक मैं टेल कर सकता हूँ आपका डिवाइस उस पर रखे गए त्वरण के 1G प्रति 1V परिवर्तन देता है। यदि आपने कैलिब्रेट चरण में किया है, तो आपको माप लेने में सक्षम होना चाहिए, ऑफसेट को घटाना होगा, और आपके पास जीएस की संख्या का अनुभव होना चाहिए।

यहां पढ़ना बंद करें जब तक आप मुद्दों में नहीं चलते हैं या आप दृष्टिकोण में सुधार के लिए अधिक जानकारी चाहते हैं।

मैंने तेजी से बदलते सिस्टम या सिस्टम के लिए अपने दृष्टिकोण को बेहतर बनाने के लिए अन्य तरीकों और तरीकों के बारे में बात करते हुए एक सभ्य सा जोड़ा, जहां आप नमूनों को करने वाले डिवाइस को प्रोग्राम करने जा रहे हैं।

नमूनाचयन आवृत्ति

आपको उस गति की तुलना में काफी तेज नमूनाकरण करने की आवश्यकता है जिस गति से आपका उपकरण उन दिशाओं को बदलता है जिसमें वह गति कर रहा है, क्योंकि आपको प्रति सेकंड 20-30 बार अभिविन्यास को मापना होगा। आपको कंपन के शोर और त्वरण को फ़िल्टर करने के लिए जल्दी से पर्याप्त रूप से मापने में सक्षम होने की आवश्यकता है, जो अन्य प्रभावों के कारण होता है, जिसे मैंने एक्सेलेरोमीटर के साथ काम करते समय काफी बड़ा पाया है।

3-अक्ष त्वरक

दूसरा, यदि आपके पास तीन अक्ष एक्सीलेरोमीटर है, तो आप काफी आसानी से पहचान सकते हैं जब एक अक्ष गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण का हिस्सा खो रहा है (यानी जब जेड अक्ष में 2m / s ^ 2 से यह परिमाण ड्रॉप है, तो आप जानते हैं कि अक्ष। अन्य अक्ष पर देखा लाभ आप गुरुत्वाकर्षण है)। यह अभी भी गड़बड़ हो जाएगा, लेकिन सामान्य तौर पर त्वरण का एक अतिरिक्त होगा जो आपके अभिविन्यास को बदलने के लिए आवश्यक वेग देता है और फिर अभिविन्यास परिवर्तन के कारण त्वरण में बदलाव होता है, जिससे आप अक्सर अभिविन्यास को पहचान सकते हैं।

2-अक्ष के साथ समस्याएं

यह होने जा रहा है, जैसा कि पेनजुइन ने कहा, लगभग 2 अक्ष एक्सीलेरोमीटर के साथ लगभग असंभव है, और यदि आपके पास एक ऐसी प्रणाली है जिसमें 20-30 अलग-अलग झुकाव हो सकते हैं, या यदि आपको अभिविन्यास का सटीक माप करने की आवश्यकता है, तो सभी समय। मुझे यकीन है कि एक मास्टर का छात्र इस पर एक बहुत अच्छा शोध लिख सकता है, या एक डॉक्टरेट इस एल्गोरिथ्म में सुधार करने पर एक शोध प्रबंध लिख सकता है।

कंपन शोर

अधिक जोड़ने के लिए, यदि आप अपने डिवाइस को किसी ऐसी चीज़ के ऊपर रख सकते हैं जो इसे आपके डिवाइस की गति के लिए वैधानिक रूप से लॉक रखेगा, लेकिन कंपन को कम कर देगा, तो आपको बहुत बेहतर नंबर मिलेंगे और उतने सॉफ़्टवेयर फ़िल्टरिंग की आवश्यकता नहीं होगी। कुछ साधारण फोम प्रकार के पैडिंग को एक्सेलेरोमीटर और आपके डिवाइस के बीच रखा जा सकता है, और यदि यह डिजिटल है तो इसे विद्युत शोर में वृद्धि नहीं करनी चाहिए और कुछ कंपन शोर को अवशोषित करने में मदद करनी चाहिए। यह केवल तभी किया जाना चाहिए जब आप कंपन शोर के साथ समस्याएं देखते हैं।

डिजिटल एक्सेलेरोमीटर

मैं एक डिजिटल एक्सेलेरोमीटर का सुझाव दूंगा जिसे आप कनेक्ट करने के लिए SPI का उपयोग कर सकते हैं। डेटा को बहुत उच्च दर पर देखा जा सकता है और आप बैक ग्राउंड में काम कर सकते हैं क्योंकि आपका SPI मानों के अगले सेट को लोड करने का निरंतर काम करता है। यदि यह डिजिटल रूप से होने जा रहा है तो आपको एक अच्छा माइक्रोकंट्रोलर रखना होगा। यदि आप मुझे बेहतर विवरण दे सकते हैं तो आप जो करना चाहते हैं मैं बेहतर प्रतिक्रिया दे सकता हूं। यदि आप झुकाव का पता लगाने के आधार पर चेतावनी चाहते हैं, तो सभी एनालॉग के साथ करना बहुत आसान होना चाहिए, लेकिन अगर आप ऑपरेशन के दौरान उपकरणों की स्थिति और कोण को मापना चाहते हैं, तो कुछ काम के लिए तैयार हो जाएं।

कृपया मुझे बताएं कि क्या ऐसा कुछ है जो मैं इस उत्तर को अधिक स्पष्ट करने के लिए जोड़ सकता हूं या आप जो खोज रहे थे उस पर लागू होगा।


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सिर्फ रिकॉर्ड के लिए, यह उत्तर महाकाव्य है।
जुंग

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एक्सेलेरोमीटर में डॉ। कोर्तुक, पीएचडी! :-)
जे एटकिंसन

मैंने यह उत्तर इसलिए लिखा क्योंकि मुझे लगता है कि मैं कुछ भूल गया था, तब मुझे एहसास हुआ कि यह थोड़ा लंबा था, और वास्तविक त्वरित को जोड़ा कि यह कैसे करना है, लेकिन ऐसा लगता है कि लोग लंबे उत्तर को पसंद करते हैं।
कोरटुक

कंपन शोर पर, ब्रशलेस डीसी (बीएलडीसी) मोटर की उपस्थिति के कारण परिचालन समय के दौरान मेरे पास एक बड़ी राशि हो सकती है, लेकिन इससे पहले कि यह चालू था, अभी भी महत्वपूर्ण कंपन आंकड़े थे।
कोर्तुक

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मैंने कई पागल गणितीय विचारों के साथ इस उत्तर को कई बार लिखा और फिर से लिखा है, लेकिन मुझे नहीं लगता कि यह किसी भी सटीकता के साथ किया जा सकता है। आप कुछ वेक्टर गणित कर सकते हैं, लेकिन क्या अगर:

  • वस्तु हिलना बंद हो जाती है
  • वस्तु का निरंतर वेग होता है
  • वस्तु टकराती है / आप टकराते हैं
  • झुकाव की ओर बढ़ने वाला बल Z अक्ष के संकल्प से नीचे है

हालांकि मुझे यकीन है कि इस तरह की चीज़ करने के लिए कुछ पागल काम है, मुझे यकीन नहीं है कि यह इसके लायक होगा; एक्सेलेरोमीटर केवल इस कार्य के लिए डिज़ाइन नहीं किए गए हैं (कम से कम मेरी जानकारी के लिए)। आप जो हासिल करने की कोशिश कर रहे हैं, उसके लिए मैं इनमें से किसी भी का उपयोग करते हुए एक gyroscopic दृष्टिकोण का सुझाव दूंगा , जो उपरोक्त सभी समस्याओं के लिए काफी प्रतिरोधी होगा।


एक्सेलेरोमीटर वास्तव में इसके लिए डिज़ाइन किए गए हैं, यह कैसे करना है पर एक पूरा खंड है। एक्सेलेरोमीटर कई मामलों में बहुत कम लागत है और कभी-कभी लागत एक बड़ा मुद्दा है तो सही कार्यक्षमता।
कोरटुक

3
मैं हमेशा छात्रों को यह समझाने की कोशिश करता हूं, और मैं इसे यहां जोड़ने जा रहा हूं क्योंकि मुझे लगता है कि यह एक महत्वपूर्ण अवधारणा है। इंजीनियरिंग हमेशा इसे सबसे अच्छे तरीके से करने के बारे में नहीं है, यह इस तरह से करने के बारे में है कि उपयोगकर्ता को मूल्य टैग को छोड़कर किसी भी चीज़ में अंतर नहीं बता सकता है।
कोरटुक

2
इसे पहले करने के लिए कुछ कहा जाना है, और अंतिम व्यक्ति की तुलना में इसे बेहतर करने के लिए कहा जाना है।
कोरटुक

मैं सहमत हूं, लेकिन यह आपके उद्देश्यों पर निर्भर करता है (जो ट्रॉय ने नहीं कहा है); क्या आप इसे अच्छी तरह से काम करना चाहते हैं, या आप सीखना चाहते हैं? वे आवश्यक रूप से पारस्परिक रूप से अनन्य नहीं हैं, लेकिन जब तक आप विशेष रूप से संकलक के डिजाइन के बारे में जानना चाहते थे, तब तक आप एक एलईडी ब्लिंक करने के लिए अपना कंपाइलर नहीं लिखेंगे।
जेरेमी

हाँ, मैं इसे आपके उत्तर पर चर्चा करने के लिए जोड़ रहा हूं, सामान्य तौर पर अगर उसे 30 बार एक दूसरे अभिविन्यास को बताने में सक्षम होने की आवश्यकता है, तो उस पर विशाल गति होने वाली है, जिसका अर्थ है कि आपको 100 से अधिक नमूनों की आवश्यकता है दूसरा।
कोर्तुक

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यदि मैं डेटाशीट को सही ढंग से समझता हूं, तो प्रत्येक अक्ष के लिए आउटपुट 1.5 V और 3.5 V के बीच भिन्न होगा क्योंकि आप अक्ष के चारों ओर झुकाव करते हैं। जब डिवाइस फ्लैट होता है (± 1 डिग्री पैकेज संरेखण त्रुटि की अनदेखी), दोनों आउटपुट को 2.5 वी पढ़ना चाहिए।

यदि आपको केवल एक दिशा में झुकाव को मापने की आवश्यकता है, तो आप रेडियंस में कोण प्राप्त करने के लिए 2.5 वी से विचलन का आर्क्सिन ले सकते हैं, फिर डिग्री में बदल सकते हैं। यदि डिवाइस किसी भी दिशा में झुकाव कर सकता है, तो आप दो कोणों की गणना कर सकते हैं, और फिर उन से यौगिक कोण की गणना कर सकते हैं।

स्पष्ट होना: एक अक्ष के चारों ओर कोण = (180 / *) * आर्क्सिन (वाउट - 2.5)

अच्छी आवृत्ति प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए, आपको छोटे आउटपुट कैपेसिटर, Cx और Cy की आवश्यकता होगी। फुटनोट 6 से पी। डेटशीट के 3, ऐसा लग रहा है कि 0.02 यूएफ आपको 250 हर्ट्ज की बैंडविड्थ देगा, जो शायद आपके नमूना दर के लिए सही है। आप शायद ०.१ यूएफ के रूप में उच्च जा सकते हैं, बैंडविड्थ को ५० हर्ट्ज तक सीमित कर सकते हैं, लेकिन आपके संकेतों को ध्यान देना शुरू हो जाएगा।


मुझे नहीं लगता कि यह संकेतों को ध्यान में रखेगा, जब तक कि आप उच्च आवृत्तियों का उल्लेख नहीं कर रहे हैं, जो कि टोपी का बिंदु है। उसे अपने डेटा सैंपलिंग डिवाइस से मिलान करने के लिए 50Hz या उससे कम पर जाने की जरूरत है।
कोर्तुक

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आह, मैंने इसके बारे में अलियासिंग दृष्टिकोण से नहीं सोचा था। मुझे अभी भी लगता है कि बड़े कैप उच्च आवृत्ति संकेतों को आकर्षित करेंगे, लेकिन यह वास्तव में इस मामले में एक अच्छी बात है। तो हाँ, 50 हर्ट्ज के आसपास बैंडविड्थ सेट करना अच्छा है।
pingswept

3

मैं एक दूसरा उत्तर जोड़ रहा हूं, क्योंकि मेरा अन्य एक बड़ा है, और आप बस सरल चाहते हैं।

आपके फ़िल्टर दर को आपके aliasing दर (50Hz) से नीचे रखने के लिए 0.10 uF या बड़ा होना चाहिए। आपको Z दिशा में सभी ग्रेविटी त्वरण के साथ अपने डिवाइस के साथ बैठे स्तर पर कुछ सेकंड के एक अंशांकन चरण देने की आवश्यकता है, यह आपके शून्य जी बिंदु को निर्धारित करना है।

आपके शून्य जी बिंदु के लिए जो वोल्टेज आप मापते हैं, वह शायद एक्स और वाई दिशा के लिए अलग होगा, कुछ भी नहीं दर्शाता है। बस जो भी वोल्टेज आपको मिलता है उसे लें और उसमें से घटाएं। ऑफसेट वोल्टेज के साथ यह वोल्टेज, Gs की संख्या है जो आपको उस दिशा में मिल रही है।

आर्क्सिन लें और आप उस दिशा में अपना कोण प्राप्त करने जा रहे हैं।

यह शोर और अन्य त्वरण को नजरअंदाज करता है। NaN के परिणाम के लिए तैयार रहें यदि आपके पास यह पूरी तरह से झुका हुआ है और कोई शोर है।


0

किसी भी कोण को प्राप्त करने के लिए, आपको X- और Y- दोनों दिशाओं में गुरुत्वाकर्षण के त्वरण को मापने की आवश्यकता होती है। मध्य वोल्टेज (2.5V) को घटाएं ताकि शून्य "कोई त्वरण न हो।"

अब आप आर्क्सिन (y / x) के साथ कोण पा सकते हैं। लेकिन यह विभाजन के कारण उपयोग करने के लिए कष्टप्रद है, और क्योंकि संकेत अस्पष्ट है, इसलिए आप वास्तव में सी फ़ंक्शन atan2 (y, x) क्या चाहते हैं। atan2 () को सभी 360 डिग्री के लिए सही संकेत मिलता है।


ऑफ-टॉपिक, चूंकि आप एक माइक्रो का उपयोग नहीं कर रहे हैं: यदि आप एक माइक्रोकंट्रोलर पर उपयोग करने के लिए atan2 () की तलाश कर रहे हैं, तो मेरी वेबसाइट पर एक atan2 () जनरेटर है: http://vivara.net/cgi-bin/ cordic.cgi


यह 0G के लिए 2.5 V की गारंटी नहीं है। चूंकि वह शायद गणित करने के लिए एक कंप्यूटर का उपयोग करेगा मुझे संदेह है कि वह गणित करने के लिए जिस विधि का उपयोग करता है वह मैटर करेगा।
कोरटुक
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