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: 3-6V – 3V3, Gnd – Gnd, SCL – A5, SDA –A4. Als Stromversorgung dient hier ein schalbarer 4,5-V-Batteriehalter, auf den der Nano mit Pilzkopfband geklettet wird. Der ToF-Sensor wurde mit etwas Heißkleber auf den Nano neben das Kommunikationsmodul geklebt.
Programmierung
Der Arduino Nano 33 BLE wird über die Arduino IDE programmiert. Es müssen die Definitionen für den Nano und die phyphox-Bibliothek installiert sein. Siehe dazu das Video unter Category: Arduino library experiments.
Möchte man mehrere Sensoren basteln, ist darauf zu achten, dass jeder eine eigene Kennung hat (diese wird in PhyphoxBLE::start("DistanceGyroAcceleration_01"); festgelegt). Anschließend kann über das Plus-Symbol in phyphox ein Bluetooth-Experiment hinzugefügt werden, das Experiment wird dann automatisch geladen.
