Inclinometro per moto

Salve, sto realizzando un inclinometro per moto che mi permetta di visualizzare su uno schermo l'inclinazione in gradi.
Premetto che ho cercato di riaprire un vecchio topic che parlava proprio di questo, ma con scarso successo, posto qui il link come fonte: http://forum.arduino.cc/index.php?topic=87088.0

Ho provato ad usare un giroscopio ma come sospettavo mi segna sempre un valore di circa 0.
Dal vecchio topic ho capito che ci vorrebbero alcuni accelerometri sfasati di alcuni gradi ed ho anche trovato la formula per calcolare l'angolo di inclinazione:

alfa = arccos ((sin(beta)*Ax + cos(beta)*Ay))/g)

dove beta è il reale angolo a cui sono posizionati gli accelerometri.

Non sono bravissimo in fisica quindi non riesco proprio a capire alcune cose:
-Come devo posizionare gli accelerometri e a quanti gradi di inclinazione?
-in che modo devo ricavare Ax e Ay dato che ho piu inclinometri?

Grazie

Ma vuoi misurare l' inclinamento della moto quando é parcheggiata o durante le curve?

Durante le curve: Hai mai sentito qualcosa della forza centrifuga? E che perché qualcosa stia in piedi la somma vettoriale della forza gravizionale e la forza centrifuga deve passare per la supefice di appoggio?

Ciao Uwe

Ciao,
purtroppo l'argomento è più complicato di quanto appaia a prima vista.

Ricordo di aver già scritto qualcosa nel forum sul presente argomento, ma ora non trovo il post.

La questione sulla misura dell'inclinazione della modo durante una curva non può essere trattata pensando solamente alla forza centrifuga ed alla forza peso della moto (equilibrio tra i momenti) in quanto la rotazione delle ruote (intesa come composizione tra il moto di rotazione attorno al mozzo e rotazione attorno al centro della curva) da origine ad un momento aggiuntivo (momento giroscopico delle ruote) che tende a raddrizzare la moto.

Il risultato è che la somma vettoriale delle forze di cui Uwe parla, non transita più per la superficie di appoggio, bensì cade un pò più all'interno della curva. In altre parole, per via dell'effetto giroscopico, occorre inclinare di più di quanto risulti dal semplice calcolo compiuto con forza peso e forza centrifuga.

Non penso quindi che si riesca ad ottenere il valore dell'inclinazione con la sola misura delle accelerazioni, non ho esperienza con i giroscopi, ma di primo acchito avrei pensato che potessero essere un valido strumento.

In alternativa (ma non mi piace), qualche sensore a ultrasuoni che dalle pedane misura la distanza dall'asfalto.

Un saluto,
Tredipunta.

L'inclinazione da misurare è quella in movimento durante le curve.

Volevo provare ad avere una misura, anche non precisa con gli accelerometri; avevo già pensato a tutte quelle forze di cui parla Tredipunta, e infatti mi ero gia reso conto che la somma vettoriale delle forze non transita esattamente sulla superficie di appoggio. La mia idea è di creare questo progetto senza tener conto di questo problema, ma fingendo che le forze passino esattamente nella superficie di contatto col terreno, solo per avere una base di progetto su cui poi lavorare.

Riguardo al sensore ad ultrasuoni mi lascia un po perplesso perchè penso che le asperità e l'umidità dell'asfalto secondo me potrebbero dare valori sbagliati.

grazie

Il pdf allegato spiega, con relativa matematica, come misurare l’inclinazione di un autovettura in movimento, il concetto è applicabile anche per l’inclinazione di una moto, però la lettura non sarà precisa perché in questo caso entrano in gioco anche altre forze.
La soluzione è usare una IMU 6 d.o.f., con relativa gestione che è un “pelino” più complessa di quella di un accelerometro.

Inclination sensing of moving vehicle.pdf (214 KB)

La soluzione piu semplice sarebbe quella del potenziometro con il peso, ma sarebbe ovviamente influenzata dalla forza centrifuga … un sensore di inclinazione che non risenta piu di tanto della forza centrifuga, potrebbe essere quello a giroscopi meccanici, come quelli degli aerei … le versioni piu vecchie usavano due giroscopi contrapposti per bilanciare la precessione, quelli piu nuovi credo compensino il giroscopio con gli accelerometri, ma lo sketch da scriverci su non credo sia molto semplice … mi sembra, ma non vorrei dire una ca…volata, che si debba usare degli algoritmi PID … se non ricordo male, o Astro o qualcuno degli altri esperti in programmazione aveva gia fatto un’applicazione di tali algoritmi in una specie di gimbal che non risentiva piu di tanto delle sollecitazioni laterali … forse una cosa simile potrebbe essere un buon punto di partenza, ma dovresti chiedere all’autore …

EDIT: ecco, appunto, l’abbiamo evocato … :wink: :smiley:

Etemenanki:
o Astro o qualcuno degli altri esperti in programmazione aveva gia fatto un’applicazione di tali algoritmi in una specie di gimbal che non risentiva piu di tanto delle sollecitazioni laterali … forse una cosa simile potrebbe essere un buon punto di partenza, ma dovresti chiedere all’autore …

Magari una cosa come questa ottenuta tramite una IMU MPU6050.

astrobeed:
Il pdf allegato spiega, con relativa matematica, come misurare l'inclinazione di un autovettura in movimento, il concetto è applicabile anche per l'inclinazione di una moto, però la lettura non sarà precisa perché in questo caso entrano in gioco anche altre forze.
La soluzione è usare una IMU 6 d.o.f., con relativa gestione che è un "pelino" più complessa di quella di un accelerometro.

Parliamo di misurare l'inclinazione laterale ( destra/ sinistra della moto nelle curve).
Facendo una curva a una certa velocitá produce una forza centrifuga/ accelerazione centrifuga che viene equilibrata dal guidatore inclinando la moto. Come detto oltre alla forza gravitazionale, forza centrifuga c'é anche il momento giroscopico delle masse in rotazione (ruote, motore).

Non é possibile misurare l' accelerazione terrestre in 3 assi come in un sistema fermo per calcolare l'inclinazione perché c'é l' accelerazione centrifuga.

Non so se un giroscopio é influenzato dall acelerazione centrifuga.

@Etemenanki
Non c'é differenza tra giroscopi o accelerometri meccanici o elettronici.

Ciao Uwe

uwefed:
Parliamo di misurare l'inclinazione laterale ( destra/ sinistra della moto nelle curve).
Facendo una curva a una certa velocitá produce una forza centrifuga/ accelerazione centrifuga che viene equilibrata dal guidatore inclinando la moto.

Apposta si usa un accelerometro a due assi ortogonali inclinato di 45°, la lettura differenziale consente cancellare le componenti dovute alle accelerazioni non gravimetriche, è tutto spiegato nel pdf che ho allegato.

@Etemenanki
Non c'é differenza tra giroscopi o accelerometri meccanici o elettronici.

In realtà c'è una differenza abissale tra un giro meccanico e uno elettronico, il primo è un oggetto che cerca di mantenere costante il suo assetto opponendosi al movimento, non a caso viene usato per l'orizzonte artificiale degli aerei.
Il gyro elettronico è solo un sensore di velocità angolare.

Ho guardato bene il file postato da astrobeed e mi sembra molto chiaro. Ora mi sembra fin troppo facile , è meglio forse se posto qui il pensiero che mi tormenta cosi evito di fare tante prove e poi scoprire di non aver capito nulla…

Dal file ho capito che mi bastano due formule per poter calcolare l’inclinazione:
beta= tan^(-1) * (Ax1 + Ax2);

e

inclinazione= cos^(-1) * ((sin(beta)*Ax1 + cos(beta)*Ax2)/g);

dove beta è la reale inclinazione degli accelerometri, Ax1 è l’asse x dell’accelerometro 1 e Ax2 quello del secondo.

Bastano veramente queste due formule?

ilmaka:
Bastano veramente queste due formule?

Si, comunque non pensare di ottenere una grande precisione, nella migliore delle ipotesi errore di +/-2°, inoltre l'angolo massimo misurabile con questo sistema è di +/-30°, se ti serve di più occorre utilizzare tre accelerometri montati sfasati di 60° in modo da ottenere un range utile di +/-60°.
Altro dettaglio, il range di misura degli accelerometri deve essere di almeno +/- 5G in quanto le accelerazioni presenti su una moto sono nettamente maggiori di quelle su una autovettura.

Non riesco a capire come mettere 3 accelerometri a 60° di sfasamento.. I primi 2 vanno messi a 60° dal piano, come nel pdf.. Ma il terzo?