Invento con acelerómetros

Antes que nada gracias por leerme.

Voy a explicar lo que pretendo conseguir, luego cómo planeo hacerlo y finalmente mis dudas.

Necesito medir vibraciones, compararlas entre sí para saber cuál de las muestras contiene más energía. Como estas vibraciones vienen desde dos extremos opuestos (a efectos prácticos imaginaremos que es un palo de las fregonas) también quiero saber cuál de las dos llega primero al centro ( o a un punto determinado ) y con qué diferencia de tiempo.

Mi intención es montar 3 acelerómetros, uno a cada extremo del palo que llamaremos "A" y "C" y otro en el medio que llamaremos "B". Tomar los datos, pasarlos a través de un arduino y meterlos en un ordenador para procesarlos, pudiendo de esta manera comparar las muestras obtenidas en distintos momentos y saber cual contiene más energía, además como estas "ondas o curvas" serán muy similares o del mismo orden podré comparar cuál de los picos paso primero por "A" y "C" y cual llego primero a "B".

Uno de los inconvenientes es que todo el proceso de toma de datos sucede en menos de 1 segundo, no sé exactamente pero serán centésimas de segundos y debo hacer muchas tomas de datos en ese corto periodo, cuantas más mejor y también deben ser muy precisos los acelerómetros ya que lo relevante para mí serán las diferencias entre las distintas mediciones y no las cantidades absolutas medidas.

Mis dudas, de momento, se refieren a los materiales que debería utilizar, había pensado en unos acelerómetros ADXL3xx O ADXL335 (http://www.bricogeek.com/shop/sensores/34-acelerometro-3-ejes-adxl335-3g.html).
En cuanto al arduino desconozco los datos de procesamiento de cada uno, por eso recurro a vosotros. Otro aspecto a tener en cuenta es la posibilidad de conectar los 3 acel. a través del mismo arduino y de esta manera no falsear el factor tiempo ya que de eso depende el resultado, pero no sé si esto es posible o por el contrario deberé conectar los 3 conjuntos (acelerómetro y arduino) por separado al ordenador y buscarme la vida luego.

Espero no haberos aburrido demasiado y que sea lo suficientemente interesante para opinéis.

Cualquier duda, cuestionamiento u observación será bien recibida.

Muchas gracias,

C.B.

Buenas chrisbevi

¿Has pensado en usar galgas extensiométricas? Puede que te sean de más utilidad ya que creo que podrás conseguir mayor precisión con respecto a los acelerómetros.

Un saludo

para calcular los momentos debes hacer un diferencial con los acelerómetros. en cambio si utilizas giróscopos lo tendrás mucho más fácil para calcular los momentos de cada eje. con el wii motion plus puedes obtener los datos de giroscopos de 3 ejes por I2C, y no es caro, unos 10 eur si lo compras en china.

un saludo

Chiva, corrígeme si me equivoco, pero con las galgas mediria deformaciones y yo necesito saber que cantidad de energía queda remanente en el sistema en forma de vibración y en cada uno de los 3 ejes.

Sr. Dongato, gracias por aportar y un placer saludarte.
No tengo muy claro que me convendria mas, porque el giroscopo registra las variaciones de ángulos en los 3 ejes, no?
Puede que ese dato me sirva como algo secundario que tengo en mente, pero de momento lo mas significativo es la cantidad de energía que queda en el sistema en forma de ruido o vibración.
El otro día asocié un mando de la Wii al "palo de fregona" (intentaré explicar un poco mejor de qué va el tema en otro post) y pude verlo en el ordenador con el WIINREMOTE, pero por supuesto no se puede sacar ninguna conlcusión ya que de momento no tengo acceso a los valores, aunque estamos en ello.
Además el mando de la Wii creo que devuelve los datos con una frecuencis de 14-16 mseg. y creo que necesitaría algo mas rápido.

Lo dicho, gracias por la ayuda.

Un saludo,

C.B.

Wenas.

Los giróscopos te dan la velocidad angular en cada uno de los ejes que en definitiva es lo mismo que si pones en un acelerómetro en cada extremo de un palo y calculas el diferencial de ambas en un eje. Cuanto más separados del centro estuvieran los sensores mayor sensibilidad tendrías.
los del wiimotion son MUY sensibles.

Estoy con un quadcopter con sensores de wii y tienen un gui conn el que se puede ver cada uno de los sensores. Con el sensor en el suelo es capaz de captar las vibraciones de los pasos que se dan alrededor.

la velocidad con la que te dá los datos no sé cual es ... pero a 400 khz de velocidad de bus y obteniendo 6 bytes creo es más veloz, no creo que llegue a 2 ms.
Este ultimo dato no te lo puedo asegurar,es un calculo a ojimetro

Un saludo

Pues tendremos que probar con un giróscopo y con un acelerómetro, así podremos compararlos y ver cuál hubiera sido mejor.

En cuanto a lo del arduino, tienes alguna idea???

Podré meter 3 giróscopos por el mismo arduino???

Cuál sería mas rápido??? Al menos para no capar a la velocidad de los giróscopos.

¡Cuantas preguntas!

Un saludo,

¿Que vibraciones son las que quieres medir?

el wiimotion tiene 3 giróscopos ( 1 de 3 ejes) , solo podras poner 1 en el bus pues todos tienen la misma direccion y no la puedes cambiar.

Hola,

En mi opinión, no es lo mismo usar acelerómetros que giróscopos. Yo lo haría con acelerómetros.

De todas formas, tampoco puedes elegir cualquier acelerómetro. Ya que necesitas saber que frecuencia máxima deseas medir, máxima frecuencia dinámica que tu acelerómetro puede medir (respuesta en frecuencia), cada cuanto necesitas muestrear, etc. Desconozco si el de la WII viene con filtro paso bajo (por decir algo). Imagina que quieres medir vibraciones de hasta 50 Hz, y tienes un filtro paso bajo a 10 Hz....
Podrías usar la libreria de FFT que hay para Arduino.

Saludos

Igor R.

Intentare explicar por encima de qué va realmente esto:

Estoy haciendo unas mediciones en arcos (de los que tiran flechas) no voy a aburrirlos con detalles propios del diseño y puesta a punto de arcos (a no ser que os interese :))

Aquí os adjunto una imagen para ilustrar el sistema y una gráfica que tomé con un micrófono, lo que no sé de esa gráfica es si realmente son esas frecuencias o si mi micro y la placa de audio las recorto.

Lo seguimos comentando, gracias por mirarlo.

Un saludo,

GRAFICO ARCO.pdf (117 KB)

Acelerometros mas estudio frecuencial suena el camino a seguir.....
Asi a priori, no es facil de simular para saber las frecuencias de los diferentes modos del arco??

Al menos a mí, me faltan conocimientos para hacer una simulación de este tipo y tampoco estoy seguro que sea posible hacerla con ciertas garantías.

La base de mi teoría pude comprobarla utilizando los micrófonos, creo al igual que tu, que lo mejor será usar acelerómetros y ver que pasa...

Podrías recomendarme alguno o me tiro a la piscina con un ADXL335?

Si frecuentas el Medialab podemos quedar allí y te explico mas en detalle el tema.

Gracias y un saludo,

No te puedo recomendar nada, ya que no me imagino cual es la frecuencia maxima, pero diria que bastante alta....
Por otro lado, +/- 3g se me hace muy poco....

No veo como puedes usar un giroscopo para medir vibraciones.

Alguien sabe cual es la frecuencia maxima del ADC de Arduino?? Nunca me ha dado por mirarlo..... Lo digo para saber a cuanto puedes muestrear como maximo....

No soy experto en arcos....
(No vivo en Madrid)

Exactamente, que tipo de test tienes en mente y como interpretaras los datos??? (me refiero, es para "tuning" del arco, es ergonomia del arquero, ....por decir algo).
Suena interesante.....

bokeauss, me referia con datasheet en mano.... pero te puedo decir sin mirarlo, que no muestrea en 1 ciclo ni de coña....
A parte que juraría que la función analogRead de Arduino, tampoco te configura el ADC a la máxima frecuencia posible.

PSD=> Spectral density - Wikipedia

De todas formas, como he dicho antes, no es cuestión de medir, si no de que queremos analizar. Ya que mides las frecuencias de resonancia, y qué? No soy un ingeniero de materiales, pero juraría que para un arco de una rigidez, masa y longitud fijas, pues tienes una determinada frecuencia natural. Lo que te salga es bueno o es malo? Si es para ergonomía, entiendo que quieres que este lo más alejada de las frecuencias naturales del cuerpo humano (en este caso de las que tenga el codo, muñeca y demás). Pero si es para otras cosas, pues no lo sé ... afecta como "vibra" a la flecha? Se eligen los pesos/longitudes de las flechas dependiendo del arco usado? La onda creada por la cuerda (o como se llame) , se tunean las "plumas" (como se llame) para tener diferentes coeficientes aerodinámicos? Por cierto.... se mide la presión creada?? Según como hagas el test, puedes usar sensores de presión..... ahi también sacaras frecuencias..... (me imagino que por eso has usado un micrófono).

Tengo curiosidad como se "tunea" un arco (se pueden modificar la rigidez,masa y/o longitud???). A ver que nos dice chrisbevi....

XD

Esto se anima!!!!!!

Bienvenido Bokeauss.

Al lío, el caso es que de arcos tengo unos cuantos conocimientos, que no quiere decir que me las sepa todas ni mucho menos, pero lo que no sé lo investigo...
Esto que tengo entre manos hace un par de años está dirigido a mejorar la puesta a punto de los arcos.
Se les regulan muchas cosas e intervienen infinidad de variables en el conjunto equipo-arquero, pero tranquilos, que no voy a entrar en detalles técnicos, no porque no quiera, pero aburriría a las piedras...(Si alguien quiere saber un poquito aquí les dejo un artículo que escribí http://www.arcoypsicologia.com/dudley.html y también hay otras cosillas que hice para mejorar el sistema de entrenamiento http://www.arcoypsicologia.com/walle.html)

A lo que iba, no es tan importante el tema de la frecuencia como la cantidad de energía que hay en juego; me explico:
Cuando abrimos un arco lo estamos cargando de una cantidad de energía potencial potencial determinada (pongamos por ejemplo 100 Joules), en el momento de soltar la cuerda toda esa energía se libera y progresivamente se convierte en cinética; ahora bien una parte de esos 100 J se "gastan" en mover la cuerda, otra parte en rozamientos, la gran mayoría en empujar la flecha hacia adelante pero dependiendo de cuán bien puesto a punto este el equipo la flecha saldrá más recta (vista desde arriba) o un poco " de lado" que es lo más común y cuando esto sucede, de toda la energía que tenemos disponible para la flecha solo aprovechamos una parte ya que se comporta como una resultante con 2 componentes y la pregunta es que pasa con la energía de la componente de la desviación al eje de la trayectoria.

Uff!!! que tostón... Esa energía que no aprovecha la flecha queda en el arco en forma de vibración, de tal manera que si mido esa energía remanente y voy cambiando la puesta a punto obtendré la mejor cuando menos energía pueda leer con mis acelerómetros.

Chachan!!! 8)

Ahora que sabéis mi idea no tenéis excusas, Help

Hablando en serio, hay muchas cosillas mas, pero me resulta muy complicado

explicarlas por escrito (tendría que hacer dibujos, etc). Pero que si os apetece hacemos una video conferencia y les cuento mejor, o si alguno es de Madrid nos vemos que siempre es mejor personalmente.

Es un experimento que se me ocurrió y lo contrasté midiendo las vibraciones con un micro en mi arco con una puesta a punto buena para competición, luego lo lleve a una puesta a punto peor y comprobé el incremento de la señal registrada en el arco. Quedó el invento en el tintero un par de años y ahora que dispongo de un poco más de tiempo me decidí a profundizar en el tema y buscando descubrí los arduinos y me pareció una herramienta excelente para mi objetivo, estuve investigando un poco, fui al medialab del Prado y como no encentré a nadie me decidí a escribir en el foro.

En mediciones que realice obtuve valores desde 2 a 11000 Hz.

Te adjunto un excel donde volque los datos que obtuve con el micro para grtaficarlos.

En ella verás que la puesta a punto mejor es la indicada como "pico 22,4" y las otras dos "pico 21,9" y "pico 23,2" son puestas a punto malas a posta para ver las desviaciones.

También cuelgo una muestra de audio por si puedes sacar algo de ella...

Seguimos.

web COMPARATIVA PROMEDIOS 22,4-23,2-21,9.xls (934 KB)

22,4 MUESTRA_A 1 seg sin clicker.wav (43.1 KB)

No habia dado mucha informacion sobre lo que queria hacer pero ...
si se hace vibrar un palo , en la punta describe un arco y tendrá una variación angular que es la que puede recoger el giróscopo. La deformación en el centro del palo será menor pero en cualquier caso si el sensor es solidario al palo en un punto tambien tendrá variacion angular.
con un acelerómetro mediras la aceleración lineal en el punto donde tengas el acelerómetro, a tener en cuenta los ángulos, de manera que no serán medidas reales, sobre todo el los extremos.

Otro punto a solucionar es como sabe el acelerómetro B (situado en la posicion central) de donde le llega la vibracion ? si lo haces por comparacion de frecuencia deberas medir un ciclo completo y comparar, PERO, si llegan las ondas a la vez o llega una antes de que la otra de una oscilación completa se solaparán las ondas, en el acelerómetro B no mediras la misma onda que en extremo sino una suma de ambas por lo que no podrás discernir de donde viene.

Los tiempos ... otro de los probremas. el atmel tarda de 13 a 260 uS en coger una muestra, ( el caso mas desfavorable cuando la tension a muestrear es máxima) y otro punto a tener en cuenta es que físicamente solo tiene un convertidor A/D, las entradas analógicas están MULTIPLEXADAS, de maner que las medidas nunca estan tomadas en el mismo instante de tiempo, estarán desfasadas 13 uS como minimo, y como máximo 260uS ( como máximo 6*260uS caso del arduino UNO y leyendo las 6 entradas analógicas) en caso de leer 3 sensores son 780uS. Queda claro que cuantas más entradas analógicas queramos leer mayores serán los tiempos entre muestras al no ser que en el programa demos prioridades a unas entradas que otras, esto es, que unas se lean mas veces que otras en un periodo de tiempo.

Todo esto hablando de solo una muestra ... bien, en una oscilación cuantas muestras quieres tener por ciclo ? cuantas mas muestras menor será el error. Pongamos que como mínimo sean 8 muestras por ciclo, 16 muestras por ciclo completo, todo ello hace necesitemos (para 3 entradas analógicas) 16 * 3 * 260uS = 12,48 mS
Si a esto le sumas el tiempo que tardas es analizar los datos y demás... dependerá del programa. con esos tiempos de adquisicion de datos y tal como te lo planteo (muestreo y demás) quiere decir que no podras medir frecuencias de más de 80,13 Hz (despreciando tiempos de programa)
en caso de adquirir de 6 sensores es 16 * 6 * 260uS = 24,96 mS --> 40 Hz Aprox. (muy baja para lo que pretendes)

sensores por I2C te darán mayor velocidad de adquisicion de datos. los de la wii tienen el inconveniente de que te da un valor de 00 a FF por lo que la precisión no es mucha tampoco pero sí suficiente quizás para calcular una frecuencia.

Ten en cuenta que medir una cosa una sola vez puedes tener muuuuchas errores, lo suyo es medir varias veces y hacer una estadística.

midiendo la fuerza que le aplicas a la flecha, la masa de la flecha y la velocidad de salida de la flecha podras saber que energia se ha desperdiciado desde que sueltas el cable hasta que sale la flecha, es más fácil que medir las vibraciones y que por el simple hecho de sujetar el arco se está errando en la medida.

Espero haber hecho bien las cuentas, a estas horas y despues de currar no tengo la cabeza muy lúcida.

Saludos cordiales ¡

Que interesante! Yo soy de Madrid, si vas a ir por el Medialab avisa que me llevo los apuntes de vibraciones, y con la geometría y materiales del arco le podemos sacar una caracterización inicial que te ayude a alegir y ver como de encaminado vas.