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Thema: Beschleunigungssensor ADXL 202 JQC

  1. #1
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    Beschleunigungssensor ADXL 202 JQC

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    Ich möchte hier den Beschleunigungssensor ADXL 202 JQC diskutieren, von dem ich zwei Muster erhalten habe, vielen Dank noch mal dafür.

    Wenn früher schon von SMD Schaltungen die Rede war ging es häufig auch um die Frage, wie die Anschlüsse kontaktiert werden. Um erst mal mit einem Steckbrett anzufangen habe ich die Schaltung mit allen 14 Pins an eine "Präzisionsfassung" angeschlossen die ins 1/10 Zoll Steckbrett passt.

    Dazu habe ich Drähte aus einem Netzkabel mit 21x0,17 (also dünne Drahtstückchen) gut verzinnt und über den Baustein gelegt, nach unten abgewinkelt und jeweils an zwei gegenüberliegenden Pins (1,14) (2,13) ... angelötet. Nach der Lötverbindung mit der Fassung wurden die Drähte oben durchtrennt so waren die Drähte beim Löten einigermaßen stabil.


    Die Beschreibung des Bausteins ist ja im Datenblatt.
    http://www.androidworld.com/ADXL202E_a.pdf
    Single power supply 5V, 3 externe Komponenten ein Widerstand (R=125k – 1M für 1kHz und tiefer) für die Messrate und PWM Frequenz, und zwei Kondensatoren (C=1nF-500nF) für die Filterung des Rauschens und damit für Grenzfrequenz der x- und y- Beschleunigung (in der Bausteinebene).

    Wenn man wie vorgeschlagen die Pins (13) und (14) für Ub sowie (4) und (7) für Masse verbindet dann gibt es noch den Selfttest (3) der frei bleiben kann. Und es bleiben:

    extern
    (4) (7) Masse
    (13) (14) Ub
    (10) Ausgang x
    (9) Ausagng y

    intern (gegen Masse)
    (5) R
    (12) Cx
    (11) Cy

    Man kann die Signale hochohmig als Spannungen an den Kondensatoren abgreifen, oder eben an den Ausgängen als Tastverhältnis.
    Die Schaltung verbraucht nur etwa 1mA.

    Auf dem Steckbrett hat die Schaltung an den Kondensatoren und an den PWM Ausgängen schon eine Reaktion auf Kippen in der Ebene und auf Klopfen an das Steckbrett gezeigt. Mal sehen was noch so geht.

    Manfred

  2. #2
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    Hallo Manfred!

    Wo hast du diese zwei Muster denn her? Ich interessiere mich auch brennend für die Dinger aber 45€ für zehn bei ebay und 50€ für einen bei Conrad ist mir dann doch ein bisschen viel. Ein oder zwei rechen zum experimentieren völlig.

    Grüße,
    Jonas

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Hi Manf, ist das Teil des "Balacnierender Roboter" Projekts?
    Ich habe eine kleine Verständnissfrage, der ADXL erkennt, wenn ich das richtig verstehe, eine Schräglage nicht als solche, sondern gibt nur veränderungen der Lage als "Stromimpuls" aus. Würde ich ihn also ein wenig kippen, würde (während des Kippens) der PWM mir eine höhere Spannung ausgeben, oder?
    Wäre es nicht vielleicht sinnvoll, den Chip mit etwas Heißkleber zu fixieren, bevor man mal ausversehen 2 der Drähte zusammendrückt und einen Kurzschluss provoziert?

  4. #4
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    Zitat Zitat von vish
    Wo hast du diese zwei Muster denn her? Ich interessiere mich auch brennend für die Dinger aber 45€ für zehn bei ebay und 50€ für einen bei Conrad ist mir dann doch ein bisschen viel. Ein oder zwei rechen zum experimentieren völlig.
    Ich gebe das mal weiter.
    Manfred

    Zitat Zitat von RCO
    ist das Teil des "Balacnierender Roboter" Projekts?
    Eher allgemeine Grundlage für auch die folgende Frage

    Zitat Zitat von RCO
    der ADXL erkennt, wenn ich das richtig verstehe, eine Schräglage nicht als solche,
    Doch das ist wichtig. Ein Beschleunigungssensor mißt die Beschleunigung und auch die Erdbeschleunigung und auch ihren Anteil beim Kippen um weniger als 90°.

    Zitat Zitat von RCO
    Wäre es nicht vielleicht sinnvoll, den Chip mit etwas Heißkleber zu fixieren, bevor man mal ausversehen 2 der Drähte zusammendrückt und einen Kurzschluss provoziert?
    Das ist richtig. Ich wollte nur mal schnell die Schaltung testen. Für die weiteren Versuche werde ich die Schaltung minimieren. Die Kondensatoren und den Widerstand vor die Fassung setzen und wenger Anschlüsse herausführen.
    Manfred

  5. #5
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    Das Thema günstige Beschaffung ist auch sehr wichtig, ich habe es mal in einen getrennten Thread geschoben.
    http://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=8573


    Nochmal zum Anschluß des ADXL mit seinen 14 Beinen.

    Mit zwei SMD Kondensatoren 220nF und einem 330kOhm Widerstand hat man die Beschaltung an den Baustein gebracht und kann das Ganzeauf eine 8Pin Dip Fassung moniteren.

    Die Dahtstärke ist hierbei 0,4mm, die geht am besten in die Fassung und ist auch stabil. Die NC-Pins (Pin 1, Pin 8 am SMD) kann man auch zur mechanischen Befestigung mitbenutzen. In der Fassung habe ich es zur bessern Stabilität trotzdem noch gelötet.

    Für Drahtverbindungen unter dem IC kann man beispielseise den 0,17mm Litzen-Einzeldraht nehmen und mit Bohrmaschine und eingespanntem Winkel-Imbusschlüssel 1,5mm kleine Schlaufen für SMD Beinchen bilden. Auf diese Weise erreicht man ein Fixieren der Drähte vor dem Löten und damit ein sicheres Arbeiten.

    Den verdrillten Daht kann man auch in ein Stückchen Isolationsschlauch von einer dünneren (Litze 18x0,1) stecken.

    Ganz schön sieht die Schaltung vielleicht nicht aus aber sie ist stabil und sicher und vor allem ohne viel Nachlöten aufgebaut worden.
    Manfred


  6. #6
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    Jetzt also zu einem Einsatzfall für den Beschleunigungssensor.

    Das interessante an einem Beschleunigungssensor ist ja, dass er auf die Erdbeschleunigung reagiert und auf die Beschleunigung die er durch Bewegung erfährt. Die Betrachtung der Kombination der beiden Fälle wird leicht etwas ungewohnt.

    Im Bild sind 3 Beschleunigungsverläufe aufgetragen. Die Verläufe ergeben sich bei der Anbringung des Sensors an einem Lineal. Das 30cm Kunststofflineal, ist an einer durch seine Bohrung gesteckte Achse aufgehängt und wird jeweils um einen festen Winkel (ca.20°) ausgelenkt und zum freien Pendeln losgelassen.

    Man erkennt in jedem der drei Bilder eine gedämpfte Schwingung mit einer Periodendauer von, naja da gibt es leichte Unterschiede, die Grundschwingung liegt bei knapp einer Sekunde.

    Klar zu erkennen ist zunächst einmal die Auslenkung am Anfang. Es ist ein tiefer Wert, der sich deutlich vom Endwert oder Mittelwert der Schwingung unterscheidet.

    Dann wird das Lineal losgelassen und die Schwingung beginnt.
    Manfred



  7. #7
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    NIcht schlecht, der ADXL liefert ja tatsächlich astreine Werte!
    Ich schätz mal im Bild ganz rechts hast du das Linieal aus der waagerechten losgelassen, aber wie hast du es bei den anderen gemacht?

  8. #8
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    Moin moin,
    Vielen Dank für diesen Thread! Da ich selber wegen eines temporären Anwesenheitsdefizit gerade nicht basteln oder rumprobieren kann, verfolge ich deine Versuche mit großem Interesse...
    Mich würde vor allem interessieren: Welche Auflösung ist reprodzierbar möglich (bei Verwendung als Lagesensor) und wie empfindlich wäre das Lagesignal gegenüber Vibrationen, z.B. durch in der Nähe laufende Motoren bzw Rotoren? Vielleicht fällt dir auch dazu ein schlauer Versuchsaufbau ein

    Nils

  9. #9
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    Hallo Manfred,

    schöner Versuchsaufbau und tolle Ergebnisse.

    Wenn wir diese Ergebnisse auf einen balancierenden 2-Rad Roboter (ASURO ?) anwenden wollen, wäre es gut, zusätzlich einen Gyro am Lineal anzubringen.
    Dann könnte man sehr schön den 90° Phasenversatz sehen. Ich habe leider nur EXCEL-Diagramme von Meßwerten meines UCBalBot, die nicht frei schwingend aufgenommen wurden und deshalb verrauscht sind.
    Gruß
    Ulli

    Carpe Diem

  10. #10
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    Welche Auflösung ist reprodzierbar möglich (bei Verwendung als Lagesensor) und wie empfindlich wäre das Lagesignal gegenüber Vibrationen, z.B. durch in der Nähe laufende Motoren bzw Rotoren? Vielleicht fällt dir auch dazu ein schlauer Versuchsaufbau ein
    Die Frage bedeutet wie hoch ist die Empfindlichkeit und der Rauschabstand sowie der Abstand zur Drift? Muss ich auch noch ermitteln, das Datenblatt ist aber schon recht ausführlich.

    Beim Rauschen geht direkt die Bandbreite ein. Ich habe die Kondensatoren relativ groß gemacht, für ein Bandbreite von 20Hz (Tabelle Seite 9). Auf Seite 1 steht: allowing signals of 2mg to be resolved (at 60Hz Bandwidth).

    TPC6 (Seite 4) beschreibt die X-axis Sensitivity sie liegt bei 0,32V/g. TPC 19 und 20 (Seite 7) geben die Zero Drift mit 0,8mg/°C und die Sensitivity Drift mit 0,025%/°C an. Das müssten die Werte zur Bestimmung des Störabstandes bezüglich der Drift sein.

    Ich schätz mal im Bild ganz rechts hast du das Linieal aus der waagerechten losgelassen, aber wie hast du es bei den anderen gemacht
    Es ist schon so wie beschrieben: Das 30cm Kunststofflineal wird jeweils um einen festen Winkel (ca.20°) ausgelenkt und zum freien Pendeln losgelassen. Trotzdem bestehen Unterschied in den drei Kurven.

    Welche der drei Kurven etwas mit einer Milchkanne zu tun hat, das wissen vielleicht gerade noch die Älteren. Ich bin stolz, als Großstädter mit 5-6 Jahren auf Besuch bei der Oma in der Kleinstadt das Experiment beim Frühstückholen gemacht zu haben. Nicht ganz ohne Sorge im Zweifelsfall, wenn der Versuch misslingt, ziemlich umständliche Erklärungen abgeben zu müssen.


    Man kann natürlich auch unter "Milchkanne" und "Gravitation" unter Google nachschauen. Ich werde es dann auch noch erklären, nur erst mal so zum Nachdenken.

    Manfred

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