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 Bauanleitung Beschleunigungssensor

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aleparad
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BeitragThema: Bauanleitung Beschleunigungssensor   Mo Mai 26, 2014 6:56 am

Wir finden nicht nur raus, dass es rund geht, sondern auch, ob es noch schneller wird!

Dieses "Bautagebuch" (eher Baustundenbuch) beschreibt, wie ich vorhin den Sensor erstellt habe und welche prinzipien ihm zugrunde liegen. Da es sich dabei nur um eine Schaltung handelt, sind hier keine beeindruckenden Bilder zu erwarten, ebenso muss ich den eindeutigen Funktionsbeweis schuldig bleiben (durch Bilder geht das schlecht). Aber jetzt los!

Wie bei jedem meiner Projekte ist absolute Unvorhersehbarkeit zu erwarten und somit ist der Arbeitsplatz vorschriftsgemäß zu sichern.
Spoiler:
 


Zu Beginn steht ein von mir entwickelter Baustein, der einen Signalwert (z.B. 45%) mit sofortiger Wirkung speichert. Die Funktionsweise jedes einzelnen Gates lässt sich kaum nachvollziehen, es genügt, zu sagen, dass der zu speichernde Signalwert mit mehreren Steuerschaltungen (die linke Seite des Chips) immerzu im Kreis geschickt wird (die rechte Seite des Chips). Man kann diesem Baustein also sagen "Jetzt!" (der untere Eingang) und auf Kommando speichert er als Ausgang dem momentanan Wert am oberen Eingang, auch wenn dieser sich weiterhin ändert.
Spoiler:
 
Dieser Baustein (erkennbar am roten ! auf dem Chip) wird im Folgenden nurnoch in eingeklappter Form des Mikrochips dargestellt. Die Eingangsbelegung bleibt gleich.

Um die Veränderung eines Signals festzustellen, muss man wissen, wie weit es sich in einer bestimmten Zeiteinheit verändert hat. Dazu nimmt man den jetzigen Wert und zieht von ihm den Wert vor der Zeit ab. Soweit so gut, aber man kann den Chip schlecht in die Vergangenheit senden und den Wert abfragen.
Deshalb werden nun zwei Chips hintereinander ("in Reihe") gesetzt, sodass das Signal durch den Ersten in den Zweiten muss. Die Stromkreisknoten belegen den Steuereingang der Speichereinheiten.
Der rechte Teil der Schaltung übernimmt das Subtrahieren des alten Wertes von dem neuen. Das Ergebnis ist der Unterschied.
Spoiler:
 


Der Trick ist es nun, den alten Wert des vorderen Chips im Hintermann zu speichern und dann den neuen Wert des vorderen Speichers damit zu vergleichen.
Die Signale müssen wie bei einer Eimerkette durchgereicht werden. Dazu übernimmt jeder Chip an seinen Ausgang den Wert am Eingang. Dies wird durch eine Sequenzierte Steuerung (Batterien auf einem Sequenzer). Der hintere Chip muss den Ausgangswert des Vorderen zu erst übernehmen, dann kann der vordere Chip kurz danach den aktuellen Wert speichern. Dies erreichen die oberen Beiden Batterien auf dem Sequenzer.
Spoiler:
 
Die lange untere Batterie auf dem Sequenzer gibt den Ausgang frei. Da das Signal während der Aktualisierungsphase (die Speicher nehmen jede Sekunde einen neuen Wert an) zu unechten Werten führt, wird nur 0,2 Sekunden lang das Ausgangssignal durchgelassen.

Um diese Totphasen zu überbrücken, braucht man nun mehrere dieser Schaltung, die zeitversetzt messen und schalten. Um deren Ausgangssignal zu kombinieren (immer nur eine Leitung sendet ein Signal), dröselt man die Signale in positiven und negativen Wert auf, verbindet diese mit einem Or-Gate und fügt sie erneut zusammen.
Spoiler:
 

Da jede dieser Teilschaltungen nur für 0,2 Sekunden ein Signal sendet, aber immer 1 Sekunde betrachtet wird, verbindet man nach diesem Prinzip und fügt links eine Steuerung an, welche das Neuspeichern der 5 Teile koordinieren (alle 0,2 Sekunden der wechsel). Nach diesem Prinzip liegt immer ein Wert am Ausgang, man betrachtet immer die letzte Sekunde, aber hat 5 Aktualisierungen pro Sekunde, also eine höhere Taktrate und Genauigkeit.
Spoiler:
 

Das wars soweit von mir, ich hoffe Ihr habt daran etwas Interessantes gefunden bzw Euch zumindest unterhalten gefühlt.
Ich bin immer offen für Verbesserungsvorschläge und mögliche Anwendungsideen der Schaltung.

Euer Alex

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CuriousSack
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BeitragThema: Re: Bauanleitung Beschleunigungssensor   Mo Mai 26, 2014 8:22 am

Hahaha, Alex, Du bist ein Phänomen! Wie kommt man denn auf solche Ideen?? Aber Du hast das echt unterhaltsam dargestellt, vor allem der Sicherheitshinweis am Anfang! :p Wenn Du mir aber jetzt noch ein paar Beispiele sagen könntest, was man mit 46% Signalstärke anfangen kann? Also wenn am PC der Empfang zum Wi-Fi-Router nur halb voll ist, dann funktionierts zwar, aber nicht so gut wie mit 100% :p Ich bin leider nicht so vertraut mit der Materie, ich hab mich auch schon bei einem Tutorial von comphermc über das Thema Subtraktion und Addition von Signalwerten etwas schwer getan, zu verstehen, wofür das wichtig ist, oder was man damit anfangen kann! Vielleicht hast Du ja Lust, uns das zu erklären? Ich wär echt dankbar dafür! Smile
Auf alle Fälle vielen Dank für Deinen Beitrag ! Smile Liebe Grüße, Jürgen^^

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SenneChuChi
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BeitragThema: Re: Bauanleitung Beschleunigungssensor   Mo Mai 26, 2014 2:26 pm

ich auch danke ale deswegen hab ich dich hergeholt e du bist da igal
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SenneChuChi
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BeitragThema: Re: Bauanleitung Beschleunigungssensor   Mo Mai 26, 2014 2:27 pm

kann mir eigetlich jemand zeigen wie man bei wettbewerben mit macht wil auch mal mitmachen das zehlt nicht gewinnen
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CuriousSack
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BeitragThema: Re: Bauanleitung Beschleunigungssensor   Mo Mai 26, 2014 7:19 pm

Haha, Senne, ich hab auch noch bei keinem Wettbewerb mitgemacht, mit Ausnahme von einem Halloween-Pod-Wettbewerb! Mein Problem ist, dass die Abgabe-Fristen meist zu kurz sind! Ich bin eher der gemütliche Langsam-Bastel-Typ, nur keinen Stress! :p Wenn aber mal wieder ein Contest ist, der Dich interessiert, dann kann ich zumindest beim Ideen-Sammeln helfen.

Liebe Grüße, Jürgen^^

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aleparad
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BeitragThema: Re: Bauanleitung Beschleunigungssensor   Mo Mai 26, 2014 11:39 pm

Hallo Jürgen, danike für deine Frage. Ich komme erst jetzt zum Antworten.
Allgemein kann man Signale in Digital oder Analog unterscheiden.

Digitale Signale kennen nur 2 Zustände: An oder Aus. Das kannst du dir so ein wenig wie bei einem Lichtschalter voprstellen. Man kann den noch so balancieren, außer einem kleinen Lichtbogen im Inneren wird man keinen Zustand dazwischen erreichen. Anschaulich ruft der Lichtschalter den Lampen die ganze Zeit "An! An! An!" oder "Aus! Aus! Aus!" zu.

Analoge Signale sind da viel anpassungsfähiger, sie können auch Stadien zwischen An und Aus erreichen. Verbildlichen kannst du dir das mit dem Gaspedal eines Autos. Es wäre für alle Insassen sehr ungemütlich wenn du nur rollst oder den Bleifuß fallen lässt. Deshalb sagt das Pedal dem Motor nicht "An!" oder "Aus!", sondern eher "ein bishen an!". Dabei ist die Signalstärke der prozentuale Anteil von "An". Wenn du also leicht durch die Stadt cruist, sagt das Pedal "Motor, mach mal so 20% Power (Du hast das Pedal also zu einem Fünftel durchgedrückt). Der Motor gehorcht brav und strengt sich zu 20% an.

Bei deinem Wifi Beispiel ist dies etwas anders, da nur 45% der gesendeten Signale empfangen werden. Das was er fängt, kann er ganz genau lesen, die fehlenden 55% muss der Pc sich denken oder nachfragen. Daher kommt die langsamere Verbindung.

Ich denke, mit dem Lichtschalter und dem Gaspedal kann man sich die Signalformen gut vorstellen Smile

Grüße Alex

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CuriousSack
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BeitragThema: Re: Bauanleitung Beschleunigungssensor   Di Mai 27, 2014 12:26 am

Hi Alex, danke für die Info, sehr anschaulich und gut nachvollziehbar, doch wie kann ich diesen Unterschied der Signale in einem Level nutzen?

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aleparad
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BeitragThema: Re: Bauanleitung Beschleunigungssensor   Di Mai 27, 2014 8:53 am

Also den Unterschied nutzen kannst du kaum. In jeder Schaltung wird mit analogen Werten gearbeitet. Solange du nur Eingangssignale von 100% oder 0% anbringst, fällt das nur nicht auf.
Beispiel: Sobald ein Marker-Sensor den Marker in seiner Nähe erkennt, geht ein Tor auf.
Spieler nicht in Reichweite = 0% vom Sensor.
Spieler in Reichweite = 100% vom Sensor.

Der Sensor kann aber auch Werte dazwischen:
Sobald der Sensor nicht auf Signalstärke , sondern Markernähe steht, kann er anzeigen, wie nah der Marker an ihm ist. Alles außerhalb des Radius' ist 0%, genau beim Sensor 100% und alles dazwischen 1% bis 99%.

Da kann man diese Signale zumindest bemerken.

Nutzen kann man sie nur vertrackter, beispielsweise mit einem Kolben, der eine Plattform hochhebt. Man kann bei der gewählten Option "Positionierung" bestimmen, wie weit der Kolben ausfährt. (Bei 50% bleibt er genau zwischen der unteren und der oberen Grenze -> 50% Hub). So könnte man vielleicht Plattformer ansprechend gestalten mit Plattformen, die auf mehreren Höhen sind und so bezwungen werden müssen, bevor sie die nächste Höhe erreichen.

Mit der praktischen Nutzung bin ich des weiteren aber leider auch überfragt, man nutzt die Analogie hauptsächlich für so Geschwindigkeits- und Schaltungskram Smile

Grüße Alex

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CuriousSack
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BeitragThema: Re: Bauanleitung Beschleunigungssensor   Di Mai 27, 2014 11:01 am

Na das beruhigt mich, wenn selbst Du mit der praktischen Nutzung überfragt bist, dann brauch ich mir keine Sorgen über mein mangelndes Wissen diesbezüglich machen! Smile

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LaytonsLehrling
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BeitragThema: Re: Bauanleitung Beschleunigungssensor   Mi Mai 28, 2014 7:47 am

Habe ja schon öfters solche Sachen von dir gesehen und ich frage mich jedes Mal, ob du nichts Besseres zu tun hast xD
Nein, das war natürlich nur Spaß ^^
Ich fand deine Ideen schon immer sehr interessant, da ich auch viel mit Technik arbeite... aber leider auf einem anderem Niveau ^^
Vor allem finde ich gut, dass du alles schön und einfach erklärst, sodass auch Laien ohne große Probleme sehr gut mitkommen und vorallem verstehen was passiert.

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Auch eine kaputte Uhr zeigt zwei mal am Tag die richtige Uhrzeit an...
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CuriousSack
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BeitragThema: Re: Bauanleitung Beschleunigungssensor   Mi Mai 28, 2014 12:03 pm

Kann ich Layling nur beipflichten, bei Deinen Erklärungen versteh sogar ich, wie das ganze funktioniert!...glaub ich zumindest!... :p

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