¿La forma más pequeña y económica de detectar cambios en la altitud?

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Quiero hacer un dispositivo, que cuando lo coloques sobre alguien que esquía o hace snowboard, podrá saber si esa persona se está deslizando por la pendiente. El problema es doble. Primero debo detectar si el dispositivo se está moviendo. Luego, debo saber si el dispositivo está ganando o perdiendo altitud, porque quiero hacer algo diferente dependiendo de si alguien está deslizándose por las pendientes o subiendo el telesilla. Como tal, habría 3 estados totales:

  • No se mueve (el esquiador se detiene en cualquier lugar)
  • Esquiar (el esquiador se está moviendo hacia el centro de la tierra)
  • En un telesilla (el esquiador se aleja del centro de la tierra)

No se requiere precisión sobre la altitud, solo se entienden las variaciones.

Se han mencionado algunas opciones:

  • Un GPS, que es caro y no se puede relacionar con las métricas de altitud
  • Un acelerómetro
  • Un barómetro

Idealmente, los materiales necesarios para esta detección costarían menos de $ 20. También idealmente necesitaría colocarlos en algo más pequeño que un control remoto de automóvil como este.

    
pregunta Xeon06

5 respuestas

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(1.) El GPS se está volviendo muy pequeño y haría un trabajo excelente, pero la siguiente solución es más susceptible de apelar.

(2.) Un pequeño contenedor rígido casi sellado retrasará la presión externa en una cantidad determinada por la tasa de fuga y el volumen del contenedor.

Los sensores de presión vienen en versiones absolutas y diferenciales.
 Medida absoluta de presión relativa a alguna referencia interna.
 Los sensores diferenciales tienen dos "puertos" y miden la diferencia entre ellos,

Un sensor de presión con un puerto dentro del contenedor y un puerto afuera indicará de manera confiable si está subiendo o bajando.
 Si la presión interna está por encima de la presión externa, el objeto está subiendo.
 Si la presión interna está por debajo de la presión externa, el objeto está cayendo.

La indicación será un promedio ponderado del período para algunas constantes de tiempo previas al momento presente. por ejemplo, si un objeto ascendente se sumerge brevemente y durante menos de una constante de tiempo del contenedor, la presión en el interior aumentará brevemente debido a la caída, pero no lo suficiente como para volcarse en el modo de caída.

La presión atmosférica se reduce a la mitad cada 4500 metros de manera logarítmica

Algunos cálculos rápidos que pueden estar terriblemente equivocados sugieren que una separación vertical de 1 metro en el nivel del mar cerca del mar da una diferencia de presión de alrededor de 14 Pa.
 1 atmósfera = 100,000 Pa = 100 kPa, entonces 14 Pa ~ = 0.014% de una atmósfera.

A pesar de ser pequeña, la diferencia debe poder detectarse de manera confiable.

Un vistazo a los precios de Digikey sugiere que se requiere un precio mínimo de alrededor de $ 25. Tal vez más para lo que necesite (pero vea la oferta de Sparkfun a continuación por aproximadamente $ 9).

SO

Aquí hay una posible solución "fuera del manguito".

Use un contenedor pequeño y rígido con una fuga controlada. Tamaño tbd.

Haga una retención en una pared de 20 mm de ancho. Tamaño tbd.

Coloque un diafragma muy liviano a través del orificio en la pared con "suficiente" holgura para que pueda entrar o salir bajo la diferencia de presión.

Debería ser posible obtener una indicación de presión extremadamente baja de la dirección de la diferencia de presión. P interior mayor = ascendente - cúpula fuera. Pinside más pequeño = caída, cúpula en.

Detectar ópticamente la posición del domo.

PRUEBA:

Probé el método del diafragma sin resultados visibles, creo.
 Utilicé un frasco de pastillas de 500 ml razonablemente rígido y usé una hoja de "envoltura alegre" como diafragma. Gladwrap se abrió con un poco de holgura y se ató con varias bandas de goma alrededor del cuello. El contenedor se llevó a la calle una altura de unos 10 metros (parte superior de la carretera desde mi casa). Las fotos fueron tomadas por farola y flash en la parte superior e inferior. El examen visual en la cámara no mostró ningún cambio evidente. El examen posterior en la pantalla de la PC puede mostrar lo contrario. Entonces ...

Método "necesita trabajo" :-). Estoy seguro de que se puede hacer funcionar, PERO un sensor comercial es mucho más fácil.

Los relojes TI Chronos se especializan a mitad de precio por TI ocasionalmente

Vuelva al sensor Bosch BMP085 como lo sugiere Caleb - hoja de datos aquí

Esto es "solo" adecuado para el trabajo.

La variación en la presión es de alrededor de 12 Pa / m, varía con la altitud.
 Hoja de datos de Bosch usa hPa = HectoPascal - ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡

1 hPa = 100 Pa = 100 N / m ^ 2.
 La unidad Bosch tiene un nivel de ruido, que establece una sensibilidad utilizable, de 6 Pa = 0,5 m y en modo de baja potencia y 3 pa = 0,25 m en modo de bajo ruido.

Por lo tanto, la evaluación a aproximadamente 1 m debería ser viable [tm] en esta aplicación.

$ US9 de Sparkfun aquí y
 $ 20 en PCB con 2R y tapa aquí

    
respondido por el Russell McMahon
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EZ430-Chronos de TI es un reloj pirateable que usa su MCU MSP430 y le permite modificar el firmware Tiene un modo de altímetro y utiliza el sensor de presión VTI Technologies SCP1000 .

No sé nada específico sobre cómo resolver este problema o qué tan precisa es su implementación, pero VTI tiene un nota de aplicación sobre el uso de su parte en un altímetro, y la EZ430-Chronos Development Tool La Guía del usuario incluye esquemas para el reloj, para que al menos tenga acceso a una implementación completa de hardware y software que pueda evaluar y posiblemente llevar a su propio diseño.

--- Editar:

Cuando publiqué mi respuesta, en realidad ni siquiera estaba pensando en usar un EZ430, sino en su uso como referencia de diseño desde que se publicaron los esquemas y la fuente. Pero creo que podría tener sentido usar solo uno y modificar el firmware. Ya tiene un factor de forma portátil y tiene RF para las comunicaciones inalámbricas; alguien hace un monitor de frecuencia cardíaca que se sincroniza con él, pero más allá de eso no estoy seguro de qué haría con respecto a la transmisión o el registro de datos. Tiene una pantalla segmentada, no una pantalla de píxeles, por lo que la IU también podría ser un problema. No ha dicho exactamente qué hará el dispositivo con los datos, si se mostrará en tiempo real, se registrará, se transmitirá, etc.

    
respondido por el Suboptimus
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Un sensor como el Bosch BMP085 debería tener una resolución lo suficientemente fina como para detectar cambios en la presión del aire debido a la caída, y es tan pequeño que probablemente querrás pedir el panel de ruptura en su lugar. El problema de detectar cambios de presión en lugar de detectar directamente la aceleración es que puede ser difícil distinguir la diferencia entre un cambio debido a una caída y un cambio debido a que alguien abre una ventana o puerta, una brisa ligera, el sistema de ventilación que se inicia, un persona o animal corriendo, etc.

    
respondido por el Caleb
5

Parece que todo lo que necesitas es la magnitud de la aceleración aparente. Al caer (en general, cuando balística), será 0. Cuando solo estar sentado será 1 g. Los acelerómetros MEMS pequeños son baratos y pequeños. Se fabrican en grandes cantidades para teléfonos celulares y airbags para automóviles. No veo por qué esos no se ajustan a sus necesidades. Mira a tu alrededor las ofertas de Freescale.

Añadido:

Ahora que ha dicho que quiere detectar a un esquiador que va cuesta arriba o cuesta abajo, está claro que los acelerómetros no son apropiados. Todavía podrían ser útiles para detectar movimiento. Podría usar un sensor de bola rodante, pero estos tienden a ser muy sensibles incluso a movimientos pequeños. Alguien que se sienta y habla puede disparar un sensor de bola rodante. Sin embargo, la aceleración filtrada de paso bajo sería bastante constante.

Para detectar el movimiento cuesta abajo o cuesta arriba, creo que algún tipo de barómetro es la mejor opción. No sé qué hay ahí fuera en términos de pequeños barómetros electrónicos. Ahora que sabes lo que estás buscando, una búsqueda estrecha podría dar lugar a algo.

    
respondido por el Olin Lathrop
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Tienes razón en que el GPS no funcionará. Para obtener información sobre los enfoques barométricos, Google "variómetro". En cualquier caso, necesita definir su problema con mayor precisión. Espero que ayude, Saludos cordiales, Dave

    
respondido por el Dave Nadler

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