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sensor

3. LAGESENSOR

 

 

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wie du mit dem Lagesensor Lageänderungen und Bewegungen des Calliope erfassen kannst.

 

 

SENSORWERTE

 

Der Lagesensor (Beschleunigungssensor) misst sowohl die konstante Erdbeschleunigung von rund 10 m/s2, die vertikal nach unten zeigt, als auch die Beschleunigungen, die durch Bewegungen zustande kommen.

Der Lagesensor ist auf dem Board gut sichtbar. Ähnliche Sensoren sind auch in den meisten Smartphones eingebaut.

Der Sensor misst die x-, y, und z-Komponente der Beschleunigung, aus welchen die Vorwärtsneigung (Pitch) und Seitwärtsneigung (Roll) berechnet werden kann.

  

Es ist ähnlich wie bei der Lageanzeige von Flugzeugen, die mit einem künstlichen Horizont angezeigt werden. Wenn man das Board nach vorne oder nach hinten neigt, ändert der Pitch-Winkel, bei der Seitwärtsneigung ändert der Roll-Winkel.

Im folgendem Programm verwendest du die Befehle accelerometer.get_x(), accelerometer.get_y() oder accelerometer.get_z() , die Werte im Bereich von ungefähr -2000 bis 2000 liefern (entspricht den Beschleunigungen -20 m/s2 bis 20 m/s2). Mit acceloremeter.get_values() erhältst du alle drei Werte in einem Tupel zurück.

Wenn die z-Achse senkrecht nach unten zeigt, muss der Wert der Erdbeschleunigung, also 9.81 m/s2 gemessen. Der Sensor gibt umgefähr 981 zurück.

Programm: 

from calliope_mini import *

while True:
    ax = accelerometer.get_x()
    ay = accelerometer.get_y()
    az = accelerometer.get_z()
    print(ax, ay, az)
    sleep(1000)
► In Zwischenablage kopieren

 

 

MUSTERBEISPIELE
 
Sensorwerte abfragen


Starte das unten stehende Programm, kippe den Calliope um den USB-Anschluss links und rechts und beobachte dabei die Sensorwerte, die mit print(acc) im Ausgabefenster angezeigt werden.

Auf dem Display wird bei einem positiven Wert der Pfeil ARROW_E und bei einem negativen Wert der Pfeil ARROW_W angezeigt.

  

Programm: 

from calliope_mini import *

while True:
    acc = accelerometer.get_x()
    print(acc)
    if acc > 0:
        display.show(Image.ARROW_E)
    else:
        display.show(Image.ARROW_W)
    sleep(100)
► In Zwischenablage kopieren

 

Wasserwaage-Libelle

 
Der Calliope soll wie eine Wasserwaage-Libelle funktionieren. Dabei verwendest du die Tatsache, dass die x- und y-Komponenten der Beschleunigungen ungefähr 0 sind, wenn sich das Board in waagrechter Lage befindet.
 


Es wird nur ein Pixel angezeigt, das sich je nach Neigung nach rechts, links, oben oder unten verschiebt. Ziel ist es, die Libelle so auszurichten, dass die mittlere LED leuchtet.

Im Programm verwendest du vier Bedingungen,  um den x- und y-Wert des Pixels zu bestimmen und löschst dann das Pixel bevor du das neue anzündest.

Programm: 

from calliope_mini import *

x = 1
y = 1

while True:
    accX = accelerometer.get_x()
    accY = accelerometer.get_y() 
    if accX > 100 and y < 4:
        y += 1
    elif accX < -100 and y > 0:
        y -= 1
    elif accY > 100 and x < 4:
        x += 1
    elif accY < -100 and x > 0:
        x -= 1
    display.clear()
    display.set_pixel(x, y, 9)
    sleep(100)
► In Zwischenablage kopieren

 

 

 

MERKE DIR...
 

Mit dem Beschleunigungssensor kannst du die Bewegungen und die Lage des Calliope erfassen. Die Sensorwerte werden in einer "endlosen" while True - Schleife regelmässig alle 100 Millisekunden abgefragt. Man nennt dies auch Pollen der Sensorwerte.

 

 

ZUM SELBST LÖSEN

 

 
1.
Ergänze das erste Beispiel so, dass auch die Drehung des Calliope um die x-Achse gemessen und mit den passenden Pfeilen Image.ARROW_N, bzw.Image.ARROW_S angezeigt wird. Beachte, dass die Werte nicht eindeutig < 0 bzw. < 0 ausfallen. Eine Möglichkeit ist es., die passenden Pfeile anzuzeigen, wenn der Sensorwert < 100 bzw. < -100 ist. Dann kannst du den Calliope eideutig in einer Richtung kippen.

2.

Durch Kippen des Calliope sollen alle Pixel am Rand einzeln eingeschaltet werden.

 

  

 

 

   
3-1
Fachliche Hinweise:

Unter der Beschleunigung versteht man allgemein die Änderungsrate  der Geschwindigkeit, eindimensional also

wo v die Geschwindigkeit ist.

3-2
Fachliche Hinweise:

Aus den drei Beschleunigungskomponenten kannst du die Winkel Pitch und Roll berechnen. 

def getPitch(a):
    pitch = atan2(a[1], a[2])
    return int(degrees(pitch))

def getRoll(a):
    anorm = sqrt(a[0] * a[0] + a[1] * a[1] + a[2] * a[2])
    roll = asin(a[0] / anorm)
    return int(degrees(roll))