Svenska ElektronikForumet

Jag har funderat på detta ganska länge nu. Säg att vi har en sensor som ger accelerationen (accelerometer). Genom att integrera den får vi hastigheten (gyro) och intergrering ännu en gång ger oss sträckan.

Men hur kan man integrera en sådan signal (elektriskt)?? Är det bara att låta signalen gå genom en förstärkarkoppling eller??

Du kan ju alltid göra en integrator av en OP-amp, det var faktiskt för detta syfte dom uppfanns!

Jag har för mig att dom första OP-amparna (naturligtvis inte i form av IC-kretsar, utan rör) användes i bombsikten under 2:a världskriget, eftersom man behövde kunna lösa diff-ekvationer i realtid för att räkna ut var bomberna skulle träffa.

En integrerande op amp kan t.ex koplas såhär

insignal - motstånd - minusben - kondensator - utgång
och plusben till jord.

utsignalen är då -1/RC * integralen_av_insignalen om jag inte missminner mig.
notera - tecknet, du får en invertering på köpet, ska du ha bort den kan du alltid haka på en inverterare till.

Tänk på att en sån här koppling lätt slår i taket, även om du matar den med 0V in kommer den säkert efter ett tag(minut, dag who knows :) att integrera små biaskomponenter så op ampen bottnar. Ett (stort) motstånd paralellt med
kondensatorn gör att kondensatorn och därmed utsignalen långsamt urladdas. Nackdelen är då naturligtvis att kopplingen "tappar minnet", gamla värden glöms bort. Där får du göra en tradeoff.

Annars kan du ha en reset knapp som kortsluter kondensatorn när du skall börja mäta nånting.

Ok ungefär det jag tänkt mig faktiskt...men hur bestämmer man värdena på R och C. Formeln vet jag men hur ska man anpassa det till önskat värde?

Det beor som sagt på vad du skall mäta, konstanten 1/RC är ju en skalfaktor du får på integralen.

skall du t.ex integrera en signal i korkarna kring 1 millivolt några sekunder, då kommer den integralen inte att bli mer än några milli, då kan man ju skala upp det hela lite för att få bort oönskad ströbias från op ampen m.m. en skalfaktor på 1000 skulle ju vara lämplig då.

dvs 1/RC=1000 => RC=0.001 => t.ex C=100nF, R=10K

Varför dessa? tja, de är rimlig värden. 100nF finns som icke elektrolyt, 10K är praktiskt.

1nF och 1Meg skulle oxo teoretiskt funka, men så stora motstånd blir lätt brusiga och tråkiga. op ampar med hög biasström på benen (t.ex. ua741) skulle då fåstor offset, dvs utgången är säg 1V istället för 0V då du jordar insignalen.

alltså, så små motstånd som möjligt, använd största praktiska (liten billig söt..:) ickeelektrolyt kondning.

Ska du istället integrera en signal på åtskilliga volt, säg 0-5V under en tid blir vill man istället skala ner det hela så det inte slår i taket. då är kanske en konstant på 0.01 bra istället så
RC=1/0.01=100 => tråkigt.
R=10Meg C=1uF är en tänkbar lösning.

här får du stora komponentvärden.
Vet du att du bara kommer att ha positiv insignal, t.x vid accelerationsmätning så kan du ju tryckadit en elektrolyt rätt polvänd. då löser det sig.

Är oavnstående enda sättet att integrera en signal? Finns det andra sätt?

Jag menar ifall man samplar accelerationen med en viss frekvens, kan man då integrera i mikroprocessorn sen? Isånna fall hur...

Visst kan du tillämpa numerisk integrering i µC, men tänk på att mattematiska uträkningar (mer än + och -) inte är någon styrka hos en 8-bits processor -> du kan få ganska stora avrundningsfel (trunkeringsfel) här.

Integrering motsvaras bara av summering i det diskreta fallet.

Det som blir lite trist är att du inte har flyttal utan får köra med heltal.
Då får du se till att skala det hela rätt så du inte tappar precision, menar samplar du 3 värden som är 0.3 0.7 0.1 kommer det ju att tolkas som 0 0 0.
Börjar du sen summera rätt skalade tal säg, 30 70 10 istället så fyller du ju snabbt upp dina 8 små bitar, då måste du låta c emulera större typer vilket slöar ner allt lite.

Men visst går det om man har lite fingertoppskänsla.

OK. Vi tar ett riktigt exempel: Säg att vi nu vill använda accelerometer och gyro i samma applikation. Men accelerometern vill vi endast integrera och sen använda signalen.

Enligt ovan, är det bara att integrera signalen från accelerometern med en OP och slå ihop med signalen från gyrot (som ju ger hastigheten)? Riktigt bökigt måste jag säga

Gyro ger väl inte hastighet, bara riktning va?
Om inte jag fått detta med gyro helt om baktassen.

Så det är bara att integrera accelerometerns signal för att få hastigheten.

Eftersom du vill mäta upp till c:a 100m/s antar jag så vore det lämpligt att skala ner det hela så att det går 10m/s per volt ut från integratorn.
Då får du 10V ut då du har 100m/s hastighet.

alltså du vill ha

Vut =1/RC * integralen(insignal)

Om vi antar att insignalen redan anges i m/s^2, si enheten för acceleration
så skall 1/RC då vara 0.1

Välj C=100uF och R=100K t.ex.

Elektrolyt går bra om du skippar att backa . Tänk på att utsignalen kommer att bli negativ vid positiv insignal oxo, så det kan bli -10V ut...


Nu ger din accelerometer antagligen inte ut 1V per 1m/s^2, så du får skala om lite iallafall, men i princip så...

Kolla denna
http://www.elfa.se/elfa-bin/dyndok.pl?v ... k=8980.htm
Kanske inte hjälper så mycket

För att klargöra det här med Accelerometrar och gyron.
En accelerometer mäter acceleration i en eller felra axlar. Vanligen två. (ex axdl202).
Ett gyro mäter rotationsacceleration/hastighet _runt_ en axel. De kan inte ersätta varandra.

Svarade spontant eftersom jag jobbat med gyro i hela mitt yrkesliv !

Återkommer strax med ett välformulerat svar

Bra SvenPon, för då kan du hjälpa mig. Orkar du läsa genom detta:

http://www.geekjoan.com/forum/viewtopic ... e2d4a446dc

Det handlar om en gyro signal som jag försöker förstärka men kommer inte nånstans. Hoppas att du kan hjälpa mig. Jag har suttit med det här ganska lång tid nu o känner mig alldeles dum!!

Man kan ersätta ett gyro med två accelerometrar.