Entender el uso de acelerómetros para medir la aceleración angular (¿rotacional?)

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Imagina esto: una varilla está unida a un extremo de un eje giratorio. Entonces, a medida que el eje gira de 0 a 90 grados hacia adelante y hacia atrás (en el plano xy), también lo hace la varilla. Mi objetivo es medir la aceleración instantánea de la barra mientras se mueve. Tengo algunos acelerómetros de 3 ejes, pero siento que estoy realmente confundido. Supongo que no entiendo realmente cómo los acelerómetros pueden funcionar mejor en este escenario porque no es realmente una aceleración "lineal". Creo que es una aceleración rotacional o angular (¿son las mismas?). Además, aunque la varilla solo se está moviendo en el plano xy, ya que gira, ¿no significa eso que está girando alrededor del eje z? Aunque supongo que solo necesito datos en las dimensiones x e y.

Supongo que aquí están mis preguntas más específicas: ¿Debo usar más de un acelerómetro aquí? Si es así, ¿dónde serían los mejores lugares para montarlos? ¿Cómo debo combinar matemáticamente estos datos para obtener una aceleración general (tal vez solo sumar los cuadrados y luego tomar la raíz cuadrada)? Y, por último, digamos que la varilla aumenta de 0 grados, se mantiene a una velocidad constante y luego desciende. ¿Cómo debo esperar que se vean los datos en este caso simple?

Espero que alguien pueda arrojar algo de luz sobre el uso de acelerómetros en este escenario en particular. Llegó al punto en el que hacer más investigaciones en línea solo me ha confundido más, así que realmente agradecería cualquier ayuda que pueda obtener aquí.

    
pregunta John Alberto

2 respuestas

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Déjame adivinar la ubicación del acelerómetro.

  

Mi objetivo es medir la aceleración instantánea de la barra mientras se mueve.

Supondré que está en la extremidad de la barra. Habría 2 fuerzas actuando en tu acelerómetro:

  • gravedad
  • fuerza centrífuga

Creo que quieres medir el segundo, por supuesto.

Ahora, puedo ver 2 configuraciones dependiendo de cómo arregles el acelerómetro en tu vara.

1. Si tiene la posibilidad de rotar (lo que llamé flotante)

Luego,tendráquetratarlosdatosenlosejesxey

2.Sefijaenlavarilla

Entonces solo tendrás datos de un eje.

Sobre tu último punto

  

Digamos que la varilla aumenta de 0 grados, se mantiene a una velocidad constante y luego desciende. ¿Cómo debo esperar que se vean los datos en este caso simple?

Intentaré predecir, no estoy 100% seguro. Por lo tanto, en caso de que configure el acelerómetro fijo, tendría un incremento constante (lineal, o lo que sea, dependiendo del transitorio) a un valor constante, y luego permanece en este valor constante hasta o al final de la marcha o se detiene.

    
respondido por el RawBean
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Ciertamente puedes hacer esto. Nota de la aplicación Kionics AN019 'El uso de dos acelerómetros de tres ejes para mediciones rotacionales' describe exactamente lo que está hablando. Este método esencialmente explota, desde la cinemática plana de cuerpo rígido de un disco giratorio, que la aceleración lineal \ $ a = r \ dot \ theta \ $. (\ $ \ dot \ theta \ $ siendo la aceleración angular y la aceleración lineal \ $ a \ $ es lo que mide el acelerómetro).

Todo esto se basa en el movimiento del cuerpo rígido. Consulte la entrada de Wikipedia sobre el movimiento del cuerpo rígido, en particular el punto 'Aceleración de dos puntos fijados en un cuerpo rígido'. De esto puedes obtener tanto la aceleración angular como la velocidad angular. Sin embargo, la velocidad angular solo está disponible en forma cuadrática, por lo que debe encontrar la respuesta correcta de alguna manera. Algunas personas integran la aceleración angular y utilizan este resultado para encontrar el signo de la velocidad angular. Tendrá problemas con el ruido del sensor y esto limitará el rendimiento de su sensor. Puede intentar extender la longitud de su barra (\ $ r \ $) o encontrar acelerómetros de ruido de baja frecuencia o incluso filtrar.

Además, este método se ha extendido a la tercera dimensión, ¡espérelo! El objetivo de esto es construir IMU que no se basen en giroscopios. Echa un vistazo al acelerómetro solo IMU y deja volar tu mente.

    
respondido por el law

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