Aкселерометрs как датчики положения перемещения, Как посчитать перемещенния по осям Х и У Опции

[lazycamel]

Собственно кто в теме, подскажите :

Как с помощью двухосевых акселерометров отслеживать перемещение.
Относительная погрешность и потеря нуля не очень сильно волнует.
Линейные перемещения +/-0.5 метра. скорость 1-2м/с максимум.

Наклон (т.е. вращение по осям Х и У) я худо бедно одним ADXL, зарезав полосу пропускания до 50Гц отслеживаю спокойно, измеряя изменение ускорения свободного падения.

Но вот линейные перемещения по этим же осям. ?

Тупо брать какой-то квант - например 0.1мсек и интегрировать ускорение ?

а как тогда отличать наклон (т.е. изменения земного тяготения) от перемещения ?

Брать 3 акселерометра взаимоперпендикулярно и вычитать поправки ?

Спасибо.

[_Sam_]

А можно вкраце установку описать.

1. С какой погрешностью вы хотите измерять перемещения и какие силы будут действовать на ваши оси. Если вы собираетесь использовать акселерометры для измерения перемещений, важны именно силы и массы на которые они действуют(F/m = a)

2. Очень важна разрешающая способность и погрешность акселерометров. Так например если на ось x возможно действие силы порядка 1mg а вы используете акселерометр с максимальной разрешающей способностью 2mg, то изменения скорости со всеми вытекающими последствиями вы не заметите!

3. Для измерения чистого ускорения по осям x и y(без влияния силы тяжести) корпус ADXL необходимо расположить перепендикулярно земле.

4. v = v0 + at; x = x0 + vt;

5. Я бы на вашем месте поискал другое решение. Например ультразвуковой датчик, обсуждаемый в предыдущем топике.

[lazycamel]

А можно вкраце установку описать.

Можно. Беспроводное устройство управление платформой.
положение платформы контролируется визуально.

До этого спользовалась конструкция из двух манипуляторов(джойстиков), один из которых контролировал наклон к горизонту, второй - перемещение по осям.

Решено попробовать свободный манипулятор. Грубо говоря - отдельную ручку от джойстика в руках. Наклон - наклон платформы. перемещение - перемещения платформы. Если получится- то и вращение - вращение платформы.

Соответственно надо отслеживать изменение положения руки среднестатистического человека.

Ось Z - высота, нас не волнует.

Изменения по осям Rx,Ry - крен и дифферент сделаны и отслеживаются датчиком на базе акcелерометра ADXL311.

Так как оператор может перемещаться - то и ультразвуковой датчик несколько неподходит ИМХО.

[Alhen]

Есть небольшой опыт работы с акселерометрами ADXL, пытались сделать измеритель линейного перемещения. Делали это двойным интегрированием - очень хлопотное дело, ошибка накапливалась с катастрофической скоростью. Таже проблема как отличить наклон от ускорения. Делали строго горизонтальную платформу для отладки. Измерения совпадали сантиметр туда сантиметр сюда, на 30 сантиметровом диапазоне перемещения. Потом бросили это дело. Сейчас хотим вернуться к задаче, планирую поставить инклинометры для определения наклона, верю это должно помочь. Но самое главное в интегрировании находить моменты для обнуления суммы.

[Dron_Gus]

Можно использовать два датчика - один наклона (закреплен жестко) второй ускорение по осям (закреплен например, на мятнике, чтобы всегда оставаться в горизонтальном положении.) Правда придется либо медленно перемещать при чувствительном маятнике, либо медленно нагибать при нечувствительном. Вообщем придется поиграться.

[_Sam_]

До этого спользовалась конструкция из двух манипуляторов(джойстиков), один из которых контролировал наклон к горизонту, второй - перемещение по осям.

Может имеет смысл просто продумать конструкцию манипулятора.
Например если к переменному резистору прикрепить нечто вроде стрелки, то её наклон будет прямо пропорционален сопротивлению этого резистора. Для измерения линейного перемещения можно изготовить резистор из проволки с ползунком, положение которого будет также прямо пропорционально перемещению.

Это самое первое, что пришло в голову. Думаю есть и другие варианты.

А какая вам нужна точность вы так и не написали.

[Oldring]

Идея двойного интегрирования ускорения, измеренного дешевыми датчиками, гнилая на корню. Шумов в этом мире пока еще никто не отменял. Первая сложность - координата будет уходить пропорционально квадрату времени. Вторая сложность - когда человек вручную попробует все-таки застабиллизировать платформу, у него это получится плохо из-за двойного полюса в нуле.

Да, про инерциальные системы навигации я в курсе - но их существование и компромиссы параметров только подтверждает сложность задачи.

[PraNkiSh]

Идея двойного интегрирования плоха в принципе. без разницы что интегрировать. таким методом можно разве показометр строить
датчики ускорения и так не сильно точные устройства, а вы еще и поинтегрировать решили ..... кроме того для нормального интергрирования и точек надобы побольше.

[Alhen]

Идея двойного интегрирования плоха в принципе.

А че я такого сказал? Человек спросил как можно отслеживать линейные перемещения с помощью акселерометров. Другого принципа как интегрировение (для акселерометров) вообще не существует. Конечно это плохо, "гнило", но все зависит от промежутка времени интегрирования, необходимой точности и возможности сбрасывать в ноль интегральные суммы в каких-нибудь опорных точках. Если бы все было просто, то крылатые ракеты делал бы каждый желающий у себя на коленках. А если приложение всего лишь джойстик для игры, так по моему и проблем особых нет - журнал Радио про это так и пишет.

[Al Volovich]

Идея двойного интегрирования ускорения, измеренного дешевыми датчиками,  гнилая на корню. Шумов в этом мире пока еще никто не отменял. Первая сложность - координата будет уходить пропорционально квадрату времени. Вторая сложность - когда человек вручную попробует все-таки застабиллизировать платформу, у него это получится плохо из-за двойного полюса в нуле.

Да, про инерциальные системы навигации я в курсе - но их существование и компромиссы параметров только подтверждает сложность задачи.

Поддерживаю. С интегральными акселерометрами вагон проблем - низкая точность, высокая погрешность при вибрации, проблемы с отсечением ускорения свободного падения. Из диапазона легко вылететь. Мы измерением расстояния интегральным акселерометром пытались заниматься - только время потеряли. Пока это не получается

[lazycamel]

Спасибо отцы... Ну раз в морг - значит в морг. Будет носимый на шее пульт. С двумя джойстиками.

ЗЫ: А как человек западающий по авиасимулятором и измученый износом резистивных датчиков на обычных игровых джойстиках - ну их нах. Я лучше поставлю пару KMZ43.

[gab]

Вообще-то, я сейчас тоже разрабатываю гироскоп совмещённый с акселерометром, т.е . с его выхода получаются X, Y, Z, dX, dY, dZ. Он у меня к нейронке подключается, поэтому дикая точность не важна. Но в алгоритме пытаюсь сделать коррекцию одного по другому с учётом наличия тестовых входов у ADLX.

[lazycamel]

Вообще-то, я сейчас тоже разрабатываю гироскоп совмещённый с акселерометром, т.е . с его выхода получаются X, Y, Z, dX, dY, dZ. Он у меня к нейронке подключается, поэтому дикая точность не важна. Но в алгоритме пытаюсь сделать коррекцию одного по другому с учётом наличия тестовых входов у ADLX.

? не совсем понял.

Акселерометр напару с гироскопом или гироскоп на базе акселерометров ?

У меня получаются две взаимоисключающие вещи.
Для измерения наклона надо полосу зажать как можно уже, для измерений перемещений - сделать значительно шире.

ЗЫ: С другой стороны у меня за нейронку работает сам человек, отслеживая визуально перемещение платформы. что по идее должно несколько упрощать систему. Т.е. с высокой точностью установки 0 как бы вопрос снимается, лишь бы зависимость близко к линейной была.

[Alhen]

<Акселерометр напару с гироскопом или гироскоп на базе акселерометров ?>

Как известно любое движение раскладывается на поступательное и вращательное поэтому полноценная гироинерциальная система (гироскоп) обычно состоит из трех датчиков вращения, выдающие угловую скорость вращения и трех акселерометров. Без акселерометров в принципе невозможно выловить поступательное движение. Кстати для получения абсолютного углового положения требуется интегрирование показаний датчиков вращения. А если такие гироскопы существуют и самолеты с ними летают, значит как то проблема интегрирования решена.
Один мой знакомый математик утверждает что теоретически возможно построить гироскоп только на акселерометрах, для этого необходимо решить некую систему уравнений, ну а практически...

[veter]

Шумов в этом мире пока еще никто не отменял
Первая сложность - координата будет уходить пропорционально квадрату времени

интересно, а если шум белый - показания тоже будут уплывать?

кроме того для нормального интергрирования и точек надобы побольше.

а сколько точек по вашему достаточно? миллион? два?

если вы решаете какой нибудь вопрос накоплением(интегрированием), то мне кажется особых проблем с шумами быть не должно, даже с небелыми. а статическую ошибку накрайняк компенсировать можно.
простите, если чего не в тему ляпнул