Gia tốc kế có biết khi nào chúng đang di chuyển thẳng lên hoặc xuống thẳng không?

Tôi cần một cảm biến mà tôi chỉ có thể đặt lên trên một vật thể, để đếm số lần vật thể di chuyển lên xuống.

Việc đặt một gia tốc kế lên trên vật thể sẽ hoàn thành việc này hay nó có thể theo dõi quá trình chuyển đổi giữa di chuyển lên và xuống?

Nếu không loại cảm biến nào sẽ thực hiện điều này?

---------------- BIÊN TẬP: -------------------------

Lý tưởng nhất là tôi muốn một cảm biến tôi có thể đặt trên đầu hộp được nêu bên dưới và đếm số lần nó lên xuống. Nó có nhiều đường ray dẫn hướng ngăn nó xoắn lại. Tôi dự định sử dụng một arduino như một vi điều khiển thực hiện toán học, chỉ cần một cảm biến có khả năng cảm nhận chuyển động lên / xuống. Mọi lời đề nghị đều được chào đón. cảm ơn.

   +    +
   +    +
   +    +
------------
|   box    | 
| moves up |
| and down |
------------
   +    +
   +    +

Tôi nghĩ rằng một gia tốc kế và arduino là một cách tuyệt vời để đếm số lần hộp di chuyển lên và xuống. Đó là một cách nhỏ gọn, đáng tin cậy, không tiếp xúc để phát hiện chuyển động.

Nó có thể hoạt động để vận động nhẹ nhàng như sự lên xuống của ngực bạn, khi thở, nằm xuống, và chắc chắn bất cứ điều gì nhanh hơn thế.

Bạn có thể thoát khỏi trình phát hiện ngưỡng đơn giản với một số độ trễ - đếm một khi gia tốc vượt quá + x, sau đó đặt ngưỡng thành -x, cho đến khi vượt qua -x, sau đó đặt ngưỡng thành + x.

Nếu khả năng tăng tốc nhẹ nhàng hơn hoặc có rung động nền mà bạn không muốn đếm (mặc dù nó thực sự đang chuyển động lên xuống), thì tín hiệu có thể bị mất trong nhiễu.
Sau đó, bạn sẽ phải thực hiện một bộ lọc kỹ thuật số đơn giản trên arduino, có hiệu lực "tìm kiếm" để di chuyển với tốc độ cụ thể. Điều này có thể đơn giản khi chỉ cần thêm 100 mẫu gia tốc cuối cùng (ở 100 Hz) và đưa mức trung bình qua bộ phát hiện ngưỡng hoặc bạn có thể thiết kế bộ lọc phức tạp hơn.

Nếu bạn dự định sử dụng gia tốc kế cho bất cứ điều gì, trước tiên hãy thử nó với điện thoại thông minh của bạn.

Nhìn vào cửa hàng ứng dụng của bạn để biết ứng dụng theo dõi gia tốc, thứ gì đó ghi lại cảm biến vào một tệp và thực hiện một số thử nghiệm. Nếu nó tạo một tệp CSV, bạn có thể mở nó trong biểu đồ excel và vẽ đồ thị, v.v.

Máy đo gia tốc trong điện thoại của bạn khá cơ bản và ồn ào, nhưng là sự thay thế tốt cho bất kỳ máy đo gia tốc dưới 100 đô la nào khác, và có thể cho bạn ý tưởng sơ bộ về việc 1000 đô la có thể làm gì.

Đây là một ví dụ về những gì tôi đã làm với cảm biến điện thoại.

Chúc may mắn! Đăng kết quả của bạn ở đây (trả lời câu hỏi của riêng bạn) nếu nó phù hợp với bạn.

Nói chung, không. Hãy tưởng tượng ném một quả bóng thẳng lên (và bỏ qua sức cản của gió): một khi nó chuyển động, lực duy nhất trên nó là trọng lực, tạo ra gia tốc không đổi . Không có cách nào để biết từ gia tốc một mình, khi quả bóng đã đạt đến độ cao cao nhất và bắt đầu quay xuống - gia tốc là như nhau trong suốt quá trình cho đến khi nó chạm đất.

Nếu bạn biết rằng vật thể bắt đầu ở trạng thái nghỉ và bạn đo gia tốc của nó, bạn có thể tìm ra vận tốc của nó bằng cách tích hợp gia tốc theo thời gian. Nếu nó chậm lại, bạn sẽ thấy gia tốc âm và tích phân sẽ về 0 khi dừng. Sau đó, khi nó bắt đầu di chuyển trở lại, bạn sẽ thấy sự thay đổi về gia tốc và bạn có thể bắt đầu tích hợp lại tất cả. Tuy nhiên, điều này phụ thuộc mạnh mẽ vào độ chính xác của các phép đo và tính toán. Nếu một trong hai bị tắt một chút, lỗi sẽ tăng dần cho đến khi bạn không còn biết chuyện gì đang thực sự xảy ra.

Đầu tiên, điều quan trọng là phải hiểu cách gia tốc kế hoạt động trong trường hấp dẫn, chẳng hạn như chúng ta trải nghiệm ở đây trên trái đất. Một gia tốc kế không đo được gia tốc, theo nghĩa là nó không đo được sự thay đổi vận tốc một mình. Nó đo lường sự thay đổi vận tốc cộng với trọng lực - có nghĩa là bạn cần thực hiện phép đo trọng lực nếu bạn dự định thử những gì bạn phác thảo.

Ngoài ra, trọng lực sẽ được đo là gia tốc hướng lên - có phần phản trực giác nhưng có ý nghĩa nếu bạn tưởng tượng một gia tốc kế được chế tạo giống như thế này:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Tôi đã lạm dụng trình soạn thảo sơ đồ để hiển thị một vòng bi treo lơ lửng trong ống bởi hai lò xo ẩm hoàn toàn. Hãy tưởng tượng rằng gia tốc kế thực hiện phép đo của nó bằng cách cho bạn biết vị trí nghỉ của quả bóng hiện tại là bao xa. Bây giờ hãy tưởng tượng bật thiết bị này ở đầu của nó, và bạn có thể thấy cách vòng bi trượt xuống dưới trọng lực, và làm thế nào điều này không thể phân biệt được với gia tốc. Tôi nghĩ rằng thuyết tương đối có một cái gì đó để nói về chủ đề này, nhưng dù sao đi nữa.

Vì vậy - nếu bạn có một gia tốc kế thẳng đứng và bạn loại bỏ ảnh hưởng của trọng lực và các chuyển động của thiết bị của bạn đủ lớn hơn tầng tiếng ồn của gia tốc kế của bạn, và hơn nữa các chuyển động đủ mượt để không nhầm lẫn thuật toán của bạn - thì nó có thể có khả năng. Có một câu trả lời ở trên có đề cập đến sự cố rơi tự do, đây sẽ là một vấn đề, nhưng tôi giả sử từ mô tả của bạn rằng thiết bị của bạn sẽ không bị rơi trong bất kỳ khoảng thời gian nào. Đây là một dự đoán mặc dù.

Nếu bạn thực sự muốn sử dụng gia tốc kế, cách tiếp cận tốt nhất của bạn đối với một vấn đề như thế này là ghi lại đầu ra của gia tốc bằng cách nào đó (tôi thích xuất nó hơn SPI và ghi lại bằng bộ phân tích logic USB) và viết chính xác những gì bạn làm (hoặc thậm chí quay video nó, nếu bạn thực sự quan tâm). Sau đó, bạn có thể chơi xung quanh với các thuật toán ngoại tuyến, mà không cần phải tự hỏi liệu Arduino của bạn có thực sự làm đúng như bạn nghĩ không.

Như những người khác đã đề cập, các loại cảm biến khác có thể phù hợp hơn. Chúng tôi cần chi tiết hơn về chính xác lý do tại sao bạn đang cố gắng bình luận những gì bạn đang cố gắng nhận xét tôi nghĩ.

Nếu đối tượng di chuyển lên và xuống trên các hướng dẫn cố định, tôi nghĩ cách dễ nhất để đếm chuyển động của nó là sử dụng một công tắc giới hạn sẽ được đóng lại khi đối tượng ở trạng thái nghỉ và mở khi ra khỏi vị trí nghỉ.

Cẩn thận, đảo ngược gia tốc không có nghĩa là hộp quay lại. Hộp bắt đầu lên - bạn thấy gia tốc đi lên. Bây giờ nó đang di chuyển lên với tốc độ ổn định - bạn không thấy tăng tốc. Nó chậm đến một nửa tốc độ - bạn thấy gia tốc đi xuống. Nó tiếp tục ở một nửa tốc độ - bạn thấy không có gia tốc. Nó tăng tốc trở lại - bạn thấy gia tốc đi lên. Nó dừng lại, bạn thấy gia tốc đi xuống.

Bạn đã thấy lên, xuống, lên, xuống nhưng hộp thực sự chỉ di chuyển lên. Bạn sẽ phải tích hợp theo thời gian và có đủ độ chính xác trong gia tốc kế để tìm ra cách bạn thực sự đang đi - theo dõi bạn về lỗi tích lũy, nó có thể làm cho vấn đề này rất khó khăn!

Bạn đã điều tra bằng cách sử dụng một công cụ tìm phạm vi laser để đo vị trí của hộp?

Gia tốc kế đang đo gia tốc. Nếu chuyển động được thực hiện với gia tốc, nó sẽ được phát hiện, do gia tốc kế đủ nhạy trên trục này. Hướng của gia tốc sẽ được biểu thị bằng dấu của các giá trị đọc. Xin lưu ý rằng khi đo gia tốc trên trục tung, phép đo sẽ bị sai lệch bởi hằng số gia tốc trọng trường g.

Nếu bạn không muốn tiếp xúc vật lý (như được cung cấp bởi một công tắc giới hạn hoặc microwitch thông thường), bạn có thể gắn nam châm và sử dụng công tắc sậy hoặc công tắc hiệu ứng hội trường. Hoặc gắn một cái gì đó nhô ra một chút và mờ đục, và đi qua một máy dò quang học (loại có một khe nhỏ trong đó).

Một gia tốc kế là phức tạp, đắt hơn bất kỳ điều nào ở trên, và vì lý do hùng hồn được giải thích bởi Pete Becker (và bây giờ cũng bởi Dave Branton), dường như không hoạt động.

Rất nhiều thông tin tuyệt vời ở đây, nhưng tôi chưa thấy ai đề xuất một chiết áp tuyến tính ...

Đơn giản, áp dụng điện áp và đếm số lần GPIO đọc HI. Nồi tuyến tính rẻ nhất? Thanh trượt âm lượng từ radio cũ, điều chỉnh cắt từ bộ điều khiển đồ chơi R / C, v.v.

Nếu đường ray sau của nó, những gì về việc sử dụng một công cụ tìm phạm vi siêu âm? Các arduino có thể làm toán để xác định gia tốc, và nó sẽ được thực hiện đơn giản hơn nhiều so với việc gắn dây vào một cái gì đó di chuyển. Điều này chắc chắn sẽ hoạt động tốt nhất nếu theo dõi là thẳng. Đây là một. https://www.sparkfun.com/products/639

Tôi sẽ khuyên bạn nên sử dụng hai tấm kim loại mỏng để tạo thành một tụ điện. Một tấm sẽ được đặt trên đỉnh của hộp và tấm kia được cố định ở một độ cao nào đó từ hộp. Khi hộp di chuyển lên và xuống, điện dung (C) sẽ thay đổi do sự thay đổi trong sự phân tách (d) của các tấm (C = kA / d). Sự thay đổi này có thể được "chuyển đổi" bằng các phương tiện thích hợp thành thay đổi về điện áp, tần số, v.v. và sau đó thành một hình thức phù hợp với giao diện của arduino (có thể cần phải khuếch đại).