Luftkissenbahn und Federpendel
| Experiment | Luftkissenbahn und Federpendel |
|---|---|
| Category | Arduino library experiments |
| Used sensors | MPU-6050 |
Sowohl beim Federpendel als auch bei Versuchen auf der Luftkissenbahn, wo man Beschleunigung und Abstand messen möchte, bietet sich eine Kombination aus Abstand- und Beschleunigungssensor an. Der Arduino Nano 33 BLE verfügt über einen eingebauten Beschleunigungssensor. Über den I2C-Bus lässt sich ein Time-of-Flight-Sensor anschließen, siehe https://phyphox.org/wiki/index.php/Distanzsensor_(Federpendel). So lassen sich beim Federschwinger die Elongation (millimetergenau) und die auf den Schwinger wirkende Beschleunigung gleichzeitig messen. Bei der Luftkissenbahn bekommt man das Weg-Zeit und das Beschleunigung-Zeit-Diagramm parallel in Echtzeit.
Beim Federpendel wird die Sensorbox unter den Schwinger geklettet. Der Abstand wird zum Tisch gemessen. Positive Beschleunigung geht hier also in negative z-Richtung (siehe Programmierung). schon eine leichte Verkippung des Sensors in den Rohdaten messbar ist, wird beim Einschalten oder Resetten des Sensors der Beschleunigungssensor auf Null tariert (Offsetmessung, siehe Programmierung). Auch der Abstand wird auf Null tariert. In zwei Views wird der Abstand untariert und tariert dargestellt.
Da ein Gyroskop sowieso mit verbaut ist, lässt sich eine Messung zur Zentrifugalbeschleunigung (siehe https://phyphox.org/wiki/index.php/Drehrate_und_Beschleunigung) auch gleich noch mit in view3 interieren.
Beschleunigungs- und Abstandsmessung auf Luftkissenbahn
Arduino Nano 33 BLE mit ToF-Sensor
Aufbau
Die Verkabelung des Sensors ist wieder wie üblich: 3V3 – Vin, Gnd – Gnd, SCL – 22, SDA –21. Als Stromversorgung dient hier einfach eine kleine Powerbank, auf die der ESP32 mit Doppelseitigem Klebeband befestigt wird. Der MPU-6050 wurde mit etwas Heißkleber auf den ESP32 neben das Kommunikationsmodul geklebt und am Ende alles mit Schrumpfschlauch versiegelt.
Programmierung
Der ESP32 wird über die Arduino IDE programmiert. Es müssen die Definitionen für den ESP32 und die phyphox-Bibliothek installiert sein. Siehe dazu das Video unter Category: Arduino library experiments.
Es ist darauf zu achten, dass jeder ESP32 eine eigene Kennung hat (diese wird in PhyphoxBLE::start("Thermometer_01") festgelegt). Anschließend kann über das Plus-Symbol in phyphox ein Bluetooth-Experiment hinzugefügt werden, das Experiment wird dann automatisch geladen.
