Drehrate und Beschleunigung - Revision history

Nabla at 16:47, 11 November 2023

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Nabla at 16:46, 11 November 2023

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Nefft0n at 13:19, 21 September 2023

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 .	Sensoren wie der hier verwendete MPU-6050 sind günstig, gut und dank der I2C-Bus-Schnittstelle sehr einfach zu verlöten.
-Hier soll der Sensor für Beschleunigungsmessungen auf der Luftkissenbahn sowie für Drehraten- und Zentrifugalbeschleunigungsmessungen eingesetzt werden. Aus diesem Grund ist das Programm so aufgebaut, dass der Sensor die Resultierende aus ax und ay sowie die Resultierende Drehrate aller drei Achsen übermittelt. Direkt nach dem Starten oder einem Reset muss der Sensor einige Sekunden ruhen. Während dieser Zeit wird die Beschleunigung auf null Tariert. So wird die Erdbeschleunigung herausgerechnet, falls der Sensor schief liegt. Der Sensor funktioniert so gut, dass aus den Parabeln im 3. Graph millimetergenau der Radius zur Dreachse ermittelt werden kann. Wichtig ist, dass der Sensor entweder in der Drehebene liegt oder ggf. schief mit x-Richtig radial ausgerichtet.
+Hier soll der Sensor für Beschleunigungsmessungen auf der Luftkissenbahn sowie für Drehraten- und Zentrifugalbeschleunigungsmessungen eingesetzt werden. Aus diesem Grund ist das Programm so aufgebaut, dass der Sensor die Resultierende aus ax und ay sowie die Resultierende Drehrate aller drei Achsen übermittelt. Direkt nach dem Starten oder einem Reset muss der Sensor einige Sekunden ruhen. Während dieser Zeit wird die Beschleunigung auf null Tariert. So wird die Erdbeschleunigung herausgerechnet, falls der Sensor schief liegt. Der Sensor funktioniert so gut, dass aus den Parabeln im 3. Graph millimetergenau der Radius zur Dreachse ermittelt werden kann. Wichtig ist, dass der Sensor entweder in der Drehebene liegt oder ggf. schief mit x-Richtig radial ausgerichtet, wie auf dem folgenden Foto.
 <gallery widths=500px heights=400px>

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 .	Sensoren wie der hier verwendete MPU-6050 sind günstig, gut und dank der I2C-Bus-Schnittstelle sehr einfach zu verlöten.
-Hier soll der Sensor für Beschleunigungsmessungen auf der Luftkissenbahn sowie für Drehraten- und Zentrifugalbeschleunigungsmessungen eingesetzt werden. Aus diesem Grund ist das Programm so aufgebaut, dass der Sensor die Resultierende aus ax und ay sowie die Resultierende Drehrate aller drei Achsen übermittelt. Direkt nach dem Starten oder einem Reset muss der Sensor einige Sekunden ruhen. Während dieser Zeit wird die Beschleunigung auf null Tariert. So wird die Erdbeschleunigung rausgerechnet, falls der Sensor schief liegt. Der Sensor funktioniert so gut, dass aus den Parabeln im 3. Graph millimetergenau der Radius zur Dreachse ermittelt werden kann.
+Hier soll der Sensor für Beschleunigungsmessungen auf der Luftkissenbahn sowie für Drehraten- und Zentrifugalbeschleunigungsmessungen eingesetzt werden. Aus diesem Grund ist das Programm so aufgebaut, dass der Sensor die Resultierende aus ax und ay sowie die Resultierende Drehrate aller drei Achsen übermittelt. Direkt nach dem Starten oder einem Reset muss der Sensor einige Sekunden ruhen. Während dieser Zeit wird die Beschleunigung auf null Tariert. So wird die Erdbeschleunigung herausgerechnet, falls der Sensor schief liegt. Der Sensor funktioniert so gut, dass aus den Parabeln im 3. Graph millimetergenau der Radius zur Dreachse ermittelt werden kann. Wichtig ist, dass der Sensor entweder in der Drehebene liegt oder ggf. schief mit x-Richtig radial ausgerichtet.
 <gallery widths=500px heights=400px>

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   | Sensors = MPU-6050
 }}
 Auch wenn man für viele Beschleunigungsexperimente prinzipiell den im Smartphone verbauten Beschleunigungs- und Drehratensensor verwenden könnte, macht auch hier ein externer Sensor sehr viel Sinn:
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 Hier soll der Sensor für Beschleunigungsmessungen auf der Luftkissenbahn sowie für Drehraten- und Zentrifugalbeschleunigungsmessungen eingesetzt werden. Aus diesem Grund ist das Programm so aufgebaut, dass der Sensor die Resultierende aus ax und ay sowie die Resultierende Drehrate aller drei Achsen übermittelt. Direkt nach dem Starten oder einem Reset muss der Sensor einige Sekunden ruhen. Während dieser Zeit wird die Beschleunigung auf null Tariert. So wird die Erdbeschleunigung rausgerechnet, falls der Sensor schief liegt. Der Sensor funktioniert so gut, dass aus den Parabeln im 3. Graph millimetergenau der Radius zur Dreachse ermittelt werden kann.
 ==Aufbau==
 Die Verkabelung des Sensors ist wieder wie üblich: 3V3 – Vin, Gnd – Gnd, SCL – 22,
-SDA –21. Als Stromversorgung dient hier einfach eine kleine Powerbank, auf die der ESP32 mit Doppelseitigem Klebeband befestigt wird. Der MPU-6050 wurde mit etwas Heißkleber auf den ESP32 neben das Kommunikationsmodul geklebt und am Ende alles mit Schrumpfschlauch versiegelt. [[File:Drehrate_2.jpg]]
+SDA –21. Als Stromversorgung dient hier einfach eine kleine Powerbank, auf die der ESP32 mit Doppelseitigem Klebeband befestigt wird. Der MPU-6050 wurde mit etwas Heißkleber auf den ESP32 neben das Kommunikationsmodul geklebt und am Ende alles mit Schrumpfschlauch versiegelt.
 ==Programmierung==
 Der ESP32 wird über die Arduino IDE programmiert. Es müssen die Definitionen für den ESP32 und die phyphox-Bibliothek installiert sein. Siehe dazu das Video unter [[:Category: Arduino library experiments]].
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 void setup(void) {
      PhyphoxBLE::start("Beschleunigungssensor");
-//Experiment
+    //Experiment
      PhyphoxBleExperiment experiment;
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      graph1.setChannel(0,1);
-  //Graph
+    //Graph
      PhyphoxBleExperiment::Graph graph2;
      graph2.setLabel("Drehrate");
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      graph3.setUnitX("1/s");
      graph3.setUnitY("m/s2");
-graph3.setLabelX("omega");
+    graph3.setLabelX("omega");
      graph3.setLabelY("ax");
      graph3.setStyle("dots");
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      PhyphoxBLE::addExperiment(experiment);  //Attach experiment to server
-  mpu.begin();
+    mpu.begin();
-  mpu.setAccelerometerRange(MPU6050_RANGE_4_G);
+    mpu.setAccelerometerRange(MPU6050_RANGE_4_G);
-  mpu.setGyroRange(MPU6050_RANGE_1000_DEG);
+    mpu.setGyroRange(MPU6050_RANGE_1000_DEG);
-  mpu.setFilterBandwidth(MPU6050_BAND_21_HZ);
+    mpu.setFilterBandwidth(MPU6050_BAND_21_HZ);
-  delay(1000);
+    delay(1000);
-//Offsetkorrektur
+    //Offsetkorrektur
-  ZeroX=0;
+    ZeroX=0;
-  ZeroY=0;
+    ZeroY=0;
-  for(int i=0;i<7;i++){
+    for(int i=0;i<7;i++){
-  sensors_event_t a, g, temp;
+      sensors_event_t a, g, temp;
-  mpu.getEvent(&a, &g, &temp);
+      mpu.getEvent(&a, &g, &temp);
-  ZeroX+=a.acceleration.x;
+      ZeroX+=a.acceleration.x;
-  ZeroY+=a.acceleration.y;
+      ZeroY+=a.acceleration.y;
-  delay(10);
+      delay(10);
-−
+    }
-  ZeroX=ZeroX/7;
+    ZeroX=ZeroX/7;
-  ZeroY=ZeroY/7;
+    ZeroY=ZeroY/7;
+}
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    delay(10);
+}
 </pre>
 ==Arbeitsmaterialien==
 [[Category:Arduino library experiments]]

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	3. Sensoren wie der hier verwendete MPU-6050 sind günstig, gut und dank der I2C-Bus-Schnittstelle sehr einfach zu verlöten.		3. Sensoren wie der hier verwendete MPU-6050 sind günstig, gut und dank der I2C-Bus-Schnittstelle sehr einfach zu verlöten.

−	Hier soll der Sensor für Beschleunigungsmessungen auf der Luftkissenbahn sowie für Drehraten- und Zentrifugalbeschleunigungsmessungen eingesetzt werden. Aus diesem Grund ist das Programm so aufgebaut, dass der Sensor die Resultierende aus ax und ay sowie die Resultierende Drehrate aller drei Achsen übermittelt. Direkt nach dem Starten oder einem Reset muss der Sensor einige Sekunden ruhen. Während dieser Zeit wird die Beschleunigung auf null Tariert. So wird die Erdbeschleunigung rausgerechnet, falls der Sensor schief liegt	+	Hier soll der Sensor für Beschleunigungsmessungen auf der Luftkissenbahn sowie für Drehraten- und Zentrifugalbeschleunigungsmessungen eingesetzt werden. Aus diesem Grund ist das Programm so aufgebaut, dass der Sensor die Resultierende aus ax und ay sowie die Resultierende Drehrate aller drei Achsen übermittelt. Direkt nach dem Starten oder einem Reset muss der Sensor einige Sekunden ruhen. Während dieser Zeit wird die Beschleunigung auf null Tariert. So wird die Erdbeschleunigung rausgerechnet, falls der Sensor schief liegt. Der Sensor funktioniert so gut, dass aus den Parabeln im 3. Graph millimetergenau der Radius zur Dreachse ermittelt werden kann.

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 ==Aufbau==
 Die Verkabelung des Sensors ist wieder wie üblich: 3V3 – Vin, Gnd – Gnd, SCL – 22,
-SDA –21. Als Stromversorgung dient hier einfach eine kleine Powerbank, auf die der ESP32 mit Doppelseitigem Klebebenad befestigt wird. Der MPU-6050 wurde mit etwas Heißkleber auf den ESP32 neben das Kommunikationsmodul geklebt und am Ende alles mit Schrumpfschlauch versiegelt. [[File:Drehrate_2.jpg]]
+SDA –21. Als Stromversorgung dient hier einfach eine kleine Powerbank, auf die der ESP32 mit Doppelseitigem Klebeband befestigt wird. Der MPU-6050 wurde mit etwas Heißkleber auf den ESP32 neben das Kommunikationsmodul geklebt und am Ende alles mit Schrumpfschlauch versiegelt. [[File:Drehrate_2.jpg]]
 ==Programmierung==
 Der ESP32 wird über die Arduino IDE programmiert. Es müssen die Definitionen für den ESP32 und die phyphox-Bibliothek installiert sein. Siehe dazu das Video unter [[:Category: Arduino library experiments]].
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 <pre>
 #include <phyphoxBle.h>
-#include <OneWire.h>
+Adafruit_MPU6050 mpu;
-#include <DallasTemperature.h>
-#define ONE_WIRE_BUS 2
+float Beschleunigung = 0;
-OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
+float Drehrate = 0;
-DallasTemperature sensors(&oneWire);
+float ZeroX = 0;
-int dt = 500;
+float ZeroY = 0;
 void setup(void)
+void setup(void) {
-     PhyphoxBLE::start("Thermometer_01");          //Start the BLE server
 //Experiment
      PhyphoxBleExperiment experiment;
-     experiment.setTitle("Thermometer");
+     experiment.setTitle("Beschleunigungssensor");
      experiment.setCategory("Arduino Experiments");
-     experiment.setDescription("Plot the Temperature over time.");
+     experiment.setDescription("Plot the acceleration over time.");
      //View
      PhyphoxBleExperiment::View view;
-     view.addElement(graph);                 //Attach graph to view
+    //Graph
      experiment.addView(view);               //Attach view to experiment
      PhyphoxBLE::addExperiment(experiment);  //Attach experiment to server
- sensors.begin();
+  mpu.begin();
+  mpu.setAccelerometerRange(MPU6050_RANGE_4_G);
-void loop(void)
+  mpu.setGyroRange(MPU6050_RANGE_1000_DEG);
+  mpu.setFilterBandwidth(MPU6050_BAND_21_HZ);
- sensors.requestTemperatures();
+  delay(1000);
-  float T = sensors.getTempCByIndex(0);
- PhyphoxBLE::write(T);
+//Offsetkorrektur
-   delay(dt);
+  ZeroX=0;
+}
 </pre>

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 Auch wenn man für viele Beschleunigungsexperimente prinzipiell den im Smartphone verbauten Beschleunigungs- und Drehratensensor verwenden könnte, macht auch hier ein externer Sensor sehr viel Sinn:
 .	Man möchte nicht, dass ein Smartphone bei einer Messung Schaden nimmt.
 .	Man weiß nicht millimetergenau, wo genau die Sensoren im Smartphone verbaut sind.
 .	Sensoren wie der hier verwendete MPU-6050 sind günstig, gut und dank der I2C-Bus-Schnittstelle sehr einfach zu verlöten.
 ==Aufbau==
 [[File:DS18B20_2.jpg]]

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 }}
-Der DS18B20 ist ein sehr weit verbreiteter Temperatursensor. Dank des OneWire-Buses hat der Sensor nur drei Anschlüsse und kann extrem einfach mit einem Mikrocontroller verbunden werden. Zusätzlich wird noch ein 4k7-Widerstand benötigt, um den OneWire-Bus zu stabilisieren. Um den Temperatursensor schön kompakt zu gestalten, wurde auf dem Bild oben ein ESP32-C3 verwendet. Der kann nicht so viel wie der normale ESP32, muss es hier aber auch nicht.
+[[File:Drehrate.jpg]]
-[[File:Drehrate.jpg]]
+Auch wenn man für viele Beschleunigungsexperimente prinzipiell den im Smartphone verbauten Beschleunigungs- und Drehratensensor verwenden könnte, macht auch hier ein externer Sensor sehr viel Sinn: