Stabi usw. aus "Die neuesten Micro FourThirds-Gerüchte"

[isaac]

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Hallo Rolf!

Wenn die L10 es so toll kann: Prima! Wahrscheinlich sind die Probleme der anderen Kameras durch den von mjh oben beschriebenen Kügelchensensor hervorgerufen.

Es ist ja nicht die L10, es ist das Prinzip (wie sicher bei allen Panasonic mFT auch).

Diese "Kügelchensensoren" sind eng verwandt mit einem (pfui) Quecksilberschalter. Solche Dinger sind auch in Waschmaschinen, um ein Herumhüpfen wegen Unwucht beim Schleudern zu vermeiden. Oder sind es dort gar <unaussprechlich>Sensoren?

[matadoerle]

Hallo Harald,

auch wenn ich es vorher anders vermutet hätte, glaube ich mittlerweile verstanden zu haben, wie recht Rolf hat: die Winkelgeschwindigkeit IST - aus dem linearen Raum gesehen - eine fortwährende und dauerhafte Beschleunigung.

Aus diesem Grunde ist beispielsweise im freien Weltraum, in der Schwerelosigkeit, sogar die Eigendrehung wahrnehmbar und messbar - eine lineare Geschwindigkeit allerdings keinesfalls.

Gruß Thorsten

[RoDo]

So,

 

ich will ja eigentlich nicht nachkarten, aber eines wollte ich mich noch versichern: Die Behauptung, dass die Gyrosensor/Gyroscpe Hersteller nicht von Beschleunigung reden.

 

Ich bin mal suchen gegangen und habe z.B. gefunden: http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/16571/ly3200alh.pdf

 

Und daraus kopiere ich mal:

The device includes a sensing element composed of a single driving mass, kept in continuous oscillation and capable of reacting, based on the Coriolis principle, when an angular rate is applied.

D.H. die Dinger reagieren auf Coriolis Kräfte und verformen sich dabei in Relation auf eine Rotation. Nichts da mit Reaktion träger Masse auf Beschleunigung (oder ich seh's nicht richtig).

 

Den wenn ich den wp-Artikel über Coriolis sehe:

 

Corioliskraft – Wikipedia

 

und dort den Abschnitt Drehratensensor lese, steht da wieder nichts von Beschleunigung.

 

Grüße ... Rolf

bearbeitet 11. Juni 2010 von RoDo

[RoDo]

Hallo Rolf!

 

Wenn du (also Gyrosensor) in einem Objektiv (oder in einer Kamera) als Inertialsystem sitzt, dann kannst du von diesem aus niemals deine eigene Geschwindigkeit messen.

Was du aber kannst, das ist die jeweilige Beschleunigung - weil diese auch in dein(em) System wirkt - zu messen.

 

Ein Flugzeug in der Luft braucht zumindest als Bezug die ihn umgebende Luft (Prantl'sches Staurohr). Wenn es das nicht gäbe, dann gäbe es nichts (garnichts) womit man im Flieger selbst die Eigengeschwindigkeit (zB. über Boden) messen könnte. Auch mit dem Staudruckmesser hast du nur eine Relativgeschwindigkeit, aber die Luftbewegungen in den Luftfahrtsrouten sind recht genau dokumentiert.

Eleganter geht es mit dem GPS, da senden dir die Satelliten ihre Bahnposition und aus der Laufzeit der übermittelten Signale kann man dann (über eine gewisse Zeit) die Eigen(flug)geschwindigkeit ausrechnen.

Wenn du in einem Flugzeug in die Höhe springst (tue es nicht, man würde dich bei der Landung wohl unliebsam empfangen :-) dann landest du exakt an demselben Punkt im Flugzeug, wo du abgesprungen bist.

Wenn aber der Flieger beim Start beschleunigt, dann wirst du - weil du zum Zeitpunkt deines 'Absprunges' deine Relativbewegung beibehältst - um einiges weiter hinten im Flieger wieder auf den Boden kommen.

Wenn du nun die Zeit mißt, die du nicht am Flugzeugboden verbracht hast und die Entfernung um die du weiter hinten wieder 'gelandet' bist, nun, dann warst du selbst ein Gyrosensor und kannst recht genau die Beschleunigung des Fliegers beim Start berechnen. Weil die Luftlinien offenbar nicht wollen, daß man diese Beschleunigung selbst ermittelt, muß man beim Start und bei der Landung angeschnallt sitzen bleiben. Aber als Gedankenexperiment allemal durchführbar.

Also nochmals (von mir zum letzten Mal :-)

Nix Geschwindigkeit, nur Beschleunigung.

Hallo Harald,

 

irgendwie ist mir das alles zu linear gedacht. Wir reden über Rotationsgeschwindigkeiten.

 

Wie geht den das: Ich erfahre ein Beschleunigung nach unten, werde in den Sitz (leicht) gepresst (F=m x a), und fliege dann in eine andere Richtung, obwohl ich keine Beschleunigung in diese Richtung erfahren habe?

 

Nö; Thema verfehlt! Kein Beitrag zum OT-Thema Rotationsdetektoren

 

Grüße ,,, Rolf

[Zitterhuck]

Wie auch immer der technische Hintergrund des Gyroskops sein mag, seine Wirkung kann man sich sehr schön in der aktuellen Keynote von Apple zum iPhone 4 ansehen....

[mjh]

D.H. die Dinger reagieren auf Coriolis Kräfte und verformen sich dabei in Relation auf eine Rotation. Nichts da mit Reaktion träger Masse auf Beschleunigung (oder ich seh's nicht richtig).

Sorry, aber Du siehst es tatsächlich nicht richtig. Die Corioliskraft ist auch nur ein Spezialfall einer Trägheitskraft (Scheinkraft). Wie die Zentrifugalkraft etc.. Und wie immer in solchen Fällen spielt sich ohne Beschleunigung gar nichts ab.

[mjh]

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die Winkelgeschwindigkeit IST - aus dem linearen Raum gesehen - eine fortwährende und dauerhafte Beschleunigung.

Meinst Du das etwa so, wie die Altvorderen die Planeten sich beschleunigen und verlangsamen (gar zurücklaufen) sahen und daraufhin wilde Epizyklentheorien entwickelten? Nur weil sie nicht berücksichtigten, dass sich ihr Beobachtungsstandort ebenfalls bewegte?

 

Solche Effekte kann man beschreiben, aber sie setzen einen unabhängigen Standort für die Beobachtung voraus; der Gyrosensor sitzt aber in der Kamera und kann sie nicht von außen („aus dem linearen Raum“, wie Du es nennst) betrachten. Der Raumfahrer kann seine Bewegung, ob als Drehbewegung oder linear, in der Umlaufbahn weder spüren noch messen, wenn er nicht die Position der Erde oder irgendeines anderen Himmelkörpers als Referenz nimmt. Wenn er sich in einer elliptischen Umlaufbahn befindet, kann er ohne eine solche Referenz nicht einmal die unterschiedlichen Geschwindigkeiten im Perigäum und Apogäum messen, da hier allein Trägkeitskräfte wirken. Die einzigen messbaren Beschleunigungen wären das langsame Abbremsen durch die Reibung an den Ausläufern der Atmosphäre oder umgekehrt der Schub des periodisch eingeschalteten Triebwerks, das die alte Bahnhöhe wiederherstellt.

bearbeitet 12. Juni 2010 von mjh

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[matadoerle]

Hallo mjh,

wenn der Astronaut keinerlei Möglichkeit hat, einen Bezugspunkt zu avisieren, so kann er seine Bewegung NICHT messen oder beobachten, das ist korrekt. Aber eine Eigenrotation kann er sehr wohl messen und beobachten - genau darum geht es. Es ist dabei vollkommen unerheblich, ob es sich um sogenannte Scheinkräfte handelt. Eine Rotation ist eine fortwährende Krafteinwirkung, ohne daß Arbeit verrichtet wird - es wird weder Energie benötigt noch aufgewendet, aber es ist erforderlich gegen die Scheinkräfte der Rotation Arbeit zu verrichten - man kann sowohl Energie in die eigene Rotation stecken als auch diese daraus abziehen. Und man kann die eigene Rotation bestimmen, ohne einen Bezugspunkt außerhalb des eigenen Systems zu haben.

 

Das hat überhaupt nichts mit der Annahme des eigenen Zustands zu tun. Das ist messbar, das ist bestimmbar und man benötigt nur sehr wenig Energie, um das zuverlässig zu tun.

Gruß Thorsten

[mjh]

Aber eine Eigenrotation kann er sehr wohl messen und beobachten - genau darum geht es. Es ist dabei vollkommen unerheblich, ob es sich um sogenannte Scheinkräfte handelt. Eine Rotation ist eine fortwährende Krafteinwirkung

Nein, eigentlich nicht. Nach dem Trägheitsprinzip behält ein Körper einfach seinen Bewegungszustand bei, wenn keine Kräfte auf ihn wirken. Nachdem ein Körper einmal in Rotation versetzt – also beschleunigt – worden ist, dreht er sich ad infinitum immer weiter, sofern keine Kräfte auf ihn wirken. Die Reibungskraft wäre eine solche Kraft; sie würde die Rotation abbremsen (negativ beschleunigen). Genauso wie wir nicht spüren, mit welcher Geschwindigkeit wir uns aufgrund der Erdrotation bewegen, aufgrund der Rotation der Erde um die Sonne, aufgrund der Rotation unseres Sonnensystems in der Milchstraße oder deren Bewegung innerhalb der Lokalen Gruppe, genauso wenig kann irgendein anderer Körper seinen Bewegungszustand ohne eine externe Referenz ermitteln, sofern keine Kräfte auf ihn wirken.

 

Das einzige, was ein Astronaut ohne externe Referenz messen könnte, wäre die Gezeitenkraft im Schwerefeld der Erde, die seinen Körper auseinander zieht – aber auch das ist eine Schein- beziehungsweise Trägkeitskraft. Immerhin kann diese Kraft aber Bewegungen von Teilen eines nicht ganz festen Körpers relativ zueinander bewirken – so wie die Bewegungen großer Wassermassen auf der Erde, also Ebbe und Flut –, und auf diese Weise können Gezeitenkräfte eine Reibung verursachen, die eine Drehbewegung abbremst – so wie die Erdrotation aufgrund der Gezeiten immer langsamer wird und gelegentlich Schaltsekunden zum Jahresende eingeführt werden müssen, um diesem Faktor Rechnung zu tragen.

 

man kann sowohl Energie in die eigene Rotation stecken als auch diese daraus abziehen.

Man kann einem Körper einen Teil seines Bewegungsimpulses klauen – Raumsonden nutzen dies aus, um sich beim nahen Vorbeiflug an einem Planeten zusätzlichen Schwung zu holen. Da die Masse der Sonde gegenüber der des Planeten verschwindend gering ist, tut das dem Planeten nicht weh, aber er verliert tatsächlich einen winzigen Bruchteil seines Impulses, der auf die Raumsonde übertragen wird und diese aufgrund ihrer geringen Masse erheblich beschleunigt. Die Drehung des Planeten um die Sonne wird demgegenüber nur minimal langsamer. Daraus lässt sich aber nicht ableiten, dass zur Aufrechterhaltung einer Drehbewegung echte Kräfte nötig wären. Das wäre nur zum Ausgleich einer anderen Kraft nötig, so wie die bremsende Reibungskraft durch eine andere Kraft kompensiert werden müsste. Ohne jede Kraft geht die Bewegung einfach weiter.

 

Das ist natürlich mittlerweile völlig Off Topic, aber sei’s drum …

bearbeitet 12. Juni 2010 von mjh

[matadoerle]

Hallo mjh,

bitte stelle dir ein Raumschiff or, in dem ein Astronaut sitzt, der keinerlei Möglichkeiten hat "aus dem Fenster" zu schauen. Es wirken KEINE äußeren Kräfte mehr auf das Raumschiff - es herrscht Schwerelosigkeit.

Glaubst du, daß der Astronaut ein Trudeln und oder Rotieren seines Raumschiffes NICHT merken würde?

Gruß Thorsten

[RoDo]

... Nach dem Trägheitsprinzip behält ein Körper einfach seinen Bewegungszustand bei, wenn keine Kräfte auf ihn wirken. Nachdem ein Körper einmal in Rotation versetzt – also beschleunigt – worden ist, dreht er sich ad infinitum immer weiter, sofern keine Kräfte auf ihn wirken. Die Reibungskraft wäre eine solche Kraft; sie würde die Rotation abbremsen (negativ beschleunigen). Genauso wie wir nicht spüren, mit welcher Geschwindigkeit wir uns aufgrund der Erdrotation bewegen, aufgrund der Rotation der Erde um die Sonne, aufgrund der Rotation unseres Sonnensystems in der Milchstraße oder deren Bewegung innerhalb der Lokalen Gruppe, genauso wenig kann irgendein anderer Körper seinen Bewegungszustand ohne eine externe Referenz ermitteln, sofern keine Kräfte auf ihn wirken.

 

Das einzige, was ein Astronaut ohne externe Referenz messen könnte, wäre die Gezeitenkraft im Schwerefeld der Erde, die seinen Körper auseinander zieht – aber auch das ist eine Schein- beziehungsweise Trägkeitskraft...

 

Hmm, nein,

 

abgesehen von der bewundernswert hohen sprachlichen Qualität deines Beitrags bin ich immer noch nicht überzeugt:

 

Ein rotierendes System im freien Raum hat einen konstanten Drehimpuls und dreht sich deshalb unentwegt, u. U. um alle drei Achsen. Aber würde unser System als bemannte Raumkapsel so durchs All mit hoher Frequenz, sagen wir 1 Hz, eiern, dann wäre den Astronauten nach kurzer Zeit kotzübel, sie wären Seekrank.

 

Dieses System ist sicher frei von externen Beschleunigungen, aber trotzdem wirkt intern die Zentrifugal und -pedal Kraft. Man hatte mal ja geplant, Raumstationen als große rotierende Torusse zu bauen, um durch deren Rotation eine künstliche Schwerkraft erzeugen zu können.

 

Die einfachste Vorstellung: Hätte man in einem kleinen Raumschiff eine Rotation nur in der Achse der Bewegungsrichtung, dann würden alle frei "fliegenden" Gegenstände nach kurzer Zeit an der Wand "kleben". Die schönen Experimente des schwerelosen Flugs (z.B. die in der Luft stehenden Wasserkugeln) sind in einem System mit Eigenrotation nicht machbar, das Wasser würde fortfliegen). Und die Gegenstände würden, wenn man sie radial anschubst, beschleunigt (ich kann das Wort auch ), dem schönen Beispiel mit der Kugel auf der Scheibe auf der WP-Seite folgend, nicht geradlinig auf die Wand, sondern in einer gekrümmten Kurve dorthin fliegen.

 

Nehmen wir jetzt eine Kamera mit Gyrosensoren, z.B. G1, so würde diese ziemlich spinnen: Hielte man sie mit dem Objektiv parallel zur Drehachse so würde sie noch normal arbeiten, weil der Stabi für diese Drehungen um die optische Achse blind ist, sie sind z. Z. zumindest mit einer Stabilisierung im Objektiv nicht zu kompensieren. Hielte am die Kamera in radialer Richtung so würde die Rotation des Systems die Kamera veranlassen, eine Nick-Bewegung zu detektieren und entsprechend gegensteuern.

 

Wären in dem hypothetischen eiernden Raumschiff Gyrosensoren, also Drehmelder, eingebaut, so könnten diese exakt die Drehung um ihre eigene Empfindlichkeitsachse in °/s angeben! Aber sie wären natürlich blind für die absolute Orientierung im Raum. Wo die auch wäre? Z zur Sonne, aber der Rest .... ?

 

Und die Kamera in unseren Händen ist ein minimal eierndes Raumschiff, wenn wir diese nicht richtig ruhig halten.

 

Wir reden über rotierende Systeme im Raum. Du, und auch Harald in Wien, denken zu linear!

 

Grüße .. Rolf

[isaac]

Hallo Thorsten!

bitte stelle dir ein Raumschiff or, in dem ein Astronaut sitzt, der keinerlei Möglichkeiten hat "aus dem Fenster" zu schauen. Es wirken KEINE äußeren Kräfte mehr auf das Raumschiff - es herrscht Schwerelosigkeit.

Glaubst du, daß der Astronaut ein Trudeln und oder Rotieren seines Raumschiffes NICHT merken würde?

Ich kann jetzt natürlich nicht für den Michael sprechen, aber ich weiß, daß der Astronaut (auch ein Kosmonaut) das Rotiern garnicht bemerken kann.

Selbst wenn ein Fenster zum Hinausblicken da wäre, dann könnte immer noch das Raumschiff still stehen und das Universium die beobachtete Rotation durchführen.

Es ist einfach eine (praktische) Konvention, daß wir das Universum mit seinen Sternen und deren Planeten als Konstant ansehen. Aber auch das ist natürlich nur bedingt (eigentlich garnicht) richtig.

[matadoerle]

Hallo Harald, Rolf hat wieder einmal die richtige Erläuterung abgegeben - eine Rotation ist eindeutig fühl- und messbar, und zwar vollkommen unabhängig von der Orientierung im äußeren Raum. Gruß Thorsten

[mjh]

eine Rotation ist eindeutig fühl- und messbar, und zwar vollkommen unabhängig von der Orientierung im äußeren Raum.

Nachdem die Erfahrung dagegen spricht – wir spüren keine der Bewegungen, die wir, wie ich oben beschrieb, tatsächlich beschreiben –, was könnte dann für Deine These sprechen? Galilei hätte sehr viel weniger Ärger gehabt, wenn man sein „… und sie bewegt sich doch!“ hätte spüren (oder wenigstens messen) können.

bearbeitet 18. Juni 2010 von mjh

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Guck dir auch mal das Sony 12-24 G Master an

[tom-tom]

Es geht hier um die Wahrnehmung der Corioliskraft bzw. die praktische Nichtwahrnehmeung derselben. Ich zitiere der Einfachheit halber mal aus einem Artikel über die Corioliskraft und deren Wahrnehmung durch Astronauten:

 

Im Weltraum, so befürchteten Raumfahrt-Ingenieure seit langem, könnte die Coriolis-Kraft fatale Folgen haben: So könnte ein Astronaut in einem rotierenden Raumschiff aus Versehen den falschen Knopf drücken, weil die Coriolis-Kraft seinen Arm ein kleines Stück zur Seite zerrt. Diese Befürchtungen sind aber unbegründet, wiesen Lackner und DiZio jetzt mit Experimenten nach: Schon nach 15 bis 20 Versuchen hat sich das Gehirn auf die Ablenkung eingestellt und der Effekt wird kompensiert. Die Versuchspersonen fühlen die Kraft nicht einmal mehr.

 

In früheren Experimenten während der 60er Jahren waren Forscher zu dem Ergebnis gekommen, dass Menschen sich nur schwer auf die Coriolis-Kraft einstellen können. Lackner und DiZio untersuchten aber jetzt erstmals die Auswirkung auf zielgerichtete Bewegungen. Dabei funktionierte die Anpassung bis zu Drehzahlen von 25 Umdrehungen pro Minute überraschend gut.

 

Die Forscher vermuten, dass das Gehirn auch im täglichen Leben häufig mit Coriolis-Kräften zu tun hat, etwa, wenn man sich gleichzeitig umdreht und nach etwas greift, oder wenn man sich auf einem Bürostuhl dreht. Sie arbeiten jetzt an einem Trainigsprogramm, mit dem sich Astronauten auf den Wechsel in eine rotierende Umgebung und wieder zurück vorbereiten können.

 

wissenschaft.de - Kein Drehwurm im All

[Lupo]

Liebe Diskutanten,

ich habe die Postings (hoffentlich alle) über Stabi etc. mal ausgekoppelt.

 

Falls jemand einen Fehler oder ein "falschen" Beitrag findet, bitte PN an mich - ich versuche das dann noch zu richten.

[thobie]

Mit der Notwendigkeit, einen Bezugspunkt für das Messen der Geschwindigkeit zu benötigen, bin ich mir nicht ganz sicher. Allerdings hat mein Ansatz nichts mit Mechanik zu tun.

 

Wenn ich in einem Flugzeug bin, dass sich über Grund mit 1200 KM/H bewegt und wenn ich in dem Flugzeug einen Laserstrahl in Flugrichtung oder gegen die Flugrichtung auf den Weg schicke, so müssten sich Interferenzen ergeben, die man messen kann. Denn die Lichtgeschwindigkeit ist immer c². Und das gilt auch in dem Fall, in dem die Lichtquelle bewegt wird (also, gemessen über Grund bewegt sich das einzelne Photon immer mit Lichtgeschwindigkeit, egal, ob das Flugzeug steht oder mit 1.000 oder 2000 KM/H fliegt). Das führt dann zu den o.g. Interferenzen. Sonst würde die Relativitätstheorie nicht funktionieren. Ich meine auch, mich erinnern zu können, dass es in Flugzeugen Systeme gibt, die diesen Effekt ausnutzen. Ich hatte vor ein paar Jahren mal ein Präsentationssystem für den Computer, das auch auf dem Prinzip beruhte. Das war, platt gesprochen eine kabellose Maus, die aber die Handbewegungen auf den Rechner übertrug. Dabei wurde die Bewegung der Hand ausgewertet und zwar ohne Laser.

 

Gruß

Thobie

[isaac]

Hallo Thobie!

Mit der Notwendigkeit, einen Bezugspunkt für das Messen der Geschwindigkeit zu benötigen, bin ich mir nicht ganz sicher.

Was ist schon sicher? :-)

Wenn ich in einem Flugzeug bin, dass sich über Grund mit 1200 KM/H bewegt und wenn ich in dem Flugzeug einen Laserstrahl in Flugrichtung oder gegen die Flugrichtung auf den Weg schicke, so müssten sich Interferenzen ergeben, die man messen kann.

Wohin willst du den Laserstrahl schicken?

Zum Interferieren brauchst du mindestens einen zweiten Laserstrahl (möglichst vom selben Laser) also muß dein Laserstrahl irgendwo so reflektiert werden, daß er (mit sich selbst) interferieren kann.

Der Reflektor muß ausserhalb des Flugzeuges sein und darf keine Eigenbewegung ausführen (was nicht einmal für einen Fixstern gilt, da sich dieser durch die Ausdehnung des Universums ebenfalls bewegt).

[matadoerle]

Hallo Thobie,

Harald hat recht. Die spezielle Relativitätstheorie sagt ganz eindeutig, daß du deine "Absolutgeschwindigkeit" nicht messen kannst, weil nämlich die Lichtgeschwindigkeit bezüglich JEDEN denkbaren Systems immer gleich verhält.

Also: wenn du im Fluzeug den Laser reflektierst kommt immer das gleiche heraus, egal ob es sich "über Grund" bewegt oder gerade im Hangar steht. Und wenn du einen Laser aus dem Flugzeug zum Boden schickst und dort messen würdest, dann käme wieder immer das Gleiche heraus .. tatsächlich wäre der Laser für den Beobachter auf der Erde etwas kürzer in der Wellenlänge, solange das Flugzeug sich auf den Detektor zu bewegt - und etwas länger wenn es sich entfernt; aber die Lichtgeschwindigkeit ist konstant, an jedem Meßplatz.

 

Mit Interferenzen kann man beispielsweise sehr kleine und höchst feine Geschwindigkeitsunterschiede zweier Systeme feststellen, aber innerhalb eines Systems kann man damit keine Geschwindigkeit festschreiben oder messen.

 

Die Rotation um eine Achse erwirkt Kräfte, die sich durch ihre Wirkung messen lassen - die sind abhängig von der Rotation(-sgeschwindigkeit), aber vollkommen unabhängig von einem Bezug zu anderen Systemen.

Gruß Thorsten

[mjh]

Es geht hier um die Wahrnehmung der Corioliskraft bzw. die praktische Nichtwahrnehmeung derselben.

Schein- oder Trägheitskräfte wie die Corioliskraft oder auch die Zentrifugalkraft lassen sich wahrnehmen und messen, keine Frage. Auch ein Gyrosensor (wie Beschleunigungssensoren generell) basiert auf der Messung einer Trägheitskraft, woraus sich eine Beschleunigung ergibt. Man kann sich auch an die Anwesenheit einer solchen Kraft gewöhnen und ihre Existenz vergessen, wie im von Dir zitierten Artikel erwähnt.

 

Hier ging es aber darum, ob man so auf direkte Weise eine Geschwindigkeit messen kann. Wie müsste man vorgehen, um aus einer gemessenen Corioliskraft die Drehgeschwindigkeit zu berechnen (wozu man die Geschwindigkeit der Testmasse auf der Oberfläche und die Drehachse kennen müsste)? In technischen Systemen, in denen solche Messverfahren eingesetzt werden, sind alle relevanten Faktoren bekannt (es gibt eine feste Drehachse, die Position des Sensors relativ zur Drehachse ist bekannt etc.), nicht jedoch im Falle der Kamera, die sich frei im Raum bewegt.

[mjh]

Ich meine auch, mich erinnern zu können, dass es in Flugzeugen Systeme gibt, die diesen Effekt ausnutzen.

Das wäre zweifellos praktisch, wenn es denn funktionierte. Man könnte dann auf das Prandtl’schen Staurohr (Pitotrohr) verzichten, mit dem die Flugzeuge immer noch ihre Geschwindigkeit (annähernd) bestimmen. Der Ausfall dieses Sensors war ja vermutlich ursächlich für das Unglück des Air-France-Flugs 447 vor einem Jahr, und solche Ausfälle sind anscheinend gar nicht so selten. Aber es funktioniert nicht.

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[AndreasH]

Man könnte dann auf das Prandtl’schen Staurohr (Pitotrohr) verzichten...

 

Eher nicht. Die Groundspeed brauche ich um zu wissen wann ich wo bin, aber meine Airspeed muss ich wissen um nicht runterzufallen. Die Birgen-Air-Katastrophe hatte rein menschliche Ursachen, und am Air France Absturz war ganz bestimmt nicht ein einzelner von drei Fahrtmessern schuld.

 

Grüße

Andreas

[RoDo]

Hmm,

 

Leute, ihr diskutiert immer Effekte von translatorischen Bewegungen. Ich darf an den Ausgangspunt erinnern: Wir reden über die Funktionsweise objektivinterner Stabilisatoren. Da spielt die ganze translatorische Physik keine Rolle, weil nicht detektiert und kompensiert.

 

Leider sind die Beiträge über die Gyrosensoren nicht komplett hier rüber kopiert worden, aber sei’s drum. So wird man manches wiederholen müssen.

 

Fassen wir zusammen: mjh und Isaac erklären den Herstellern von Gyrosensoren die Welt. Sie bezweifeln die Messbarkeit von Rotationen und führen deren Sensorik auf das Erfassen von Beschleunigungen zurück.

 

Seltsamerweise machen die Sensorhersteller aber feine Unterschiede: Sie dienen uns Beschleunigungssensoren (Accelerometer) und zum Unterschied Drehratensensoren (Gyrosensoren) an und benennen diese auch so. Ein Accelerometer , z.B. http://www.sparkfun.com/datasheets/Accelerometers/MMA7260Q-Rev1.pdf misst nun mal Beschleunigungen und gibt diese in einem Signal in mV/g aus, Drehungen werden mit Gyrometern gemessen und als Signal mV/(°/s) zurückgegeben. D. h. es werden Sensoren angeboten, die Translation und Rotation der eigenen Bewegung getrennt ausmessen, und deren geringe Sensibilität gegen den jeweiligen anderen Bestandteil der Bewegung ein Qualitätskriterium ist.

 

Die translatorische Physik wird durch die Newtonschen Gesetze ausreichend beschrieben und in der Tat kann ein Beschleunigungsmesser keine translatorischen Geschwindigkeiten messen und dafür einen Wert in mV/(m/s) zurückgeben. Er kann also zur Ermittlung der eigenen örtlichen Verlagerung keinen direkten Beitrag liefern, lediglich die aufwändige Umrechnung (Integration) der Beschleunigung könnte zu Berechnung der Ortsverschiebung herangezogen werden.

 

Aber das wird auch überhaupt nicht verlangt: wir reden hier über eine Bildstabilisierung, bei der die translatorischen Abweichungen von der Nulllage völlig negiert werden. Studiert man die Herstellerunterlagen von objektivinternen Stabilisatoren, so werden nur Drehbewegungen um die Querachse der Kamera (Nicken) und deren Hochachse (Gieren) neutralisiert. Und diese werden mit Gyrosensoren als Drehmelder detektiert und zur Verstellung des Korrekturglieds herangezogen.

 

So ist die Welt!

 

Grüße … Rolf

[mjh]

Seltsamerweise machen die Sensorhersteller aber feine Unterschiede: Sie dienen uns Beschleunigungssensoren (Accelerometer) und zum Unterschied Drehratensensoren (Gyrosensoren) an und benennen diese auch so.

Um es noch mal zu wiederholen: Die Integration der Beschleunigungsmesswerte liefert Geschwindigkeitswerte, und natürlich kann man Beschleunigungen messen und am Ausgang Werte abliefern, die proportional zu einer relativen Geschwindigkeit sind, wenn die Kundschaft so etwas nachfragt. Das stand ja nie in Frage. Aber aus irgendeinem Grund reicht Dir das nicht; Du willst unbedingt Geschwindigkeiten direkt messen.

Aber das wird auch überhaupt nicht verlangt: wir reden hier über eine Bildstabilisierung, bei der die translatorischen Abweichungen von der Nulllage völlig negiert werden.

„Negieren“ ist gut; wie geht das technisch? Wenn ich die translatorischen Bewegungen nicht messen kann, wie Du sagst, wie soll ich sie dann als Störeinfluss erkennen und vom Messergebnis abziehen? Nebenbeibemerkt: Canon misst neuerdings auch translatorische Bewegungen – über Beschleunigungsmessungen, wie auch sonst – und berücksichtigt diese für die Bildstabilisierung. Wenn man Beschleunigungen misst, ist Translation nicht problematischer als Rotation. (Die Kompensation solcher translatorischer Bewegungen schon, aber das ist ein anderes Thema.)

 

Studiert man die Herstellerunterlagen von objektivinternen Stabilisatoren, so werden nur Drehbewegungen um die Querachse der Kamera (Nicken) und deren Hochachse (Gieren) neutralisiert. Und diese werden mit Gyrosensoren als Drehmelder detektiert und zur Verstellung des Korrekturglieds herangezogen.

Man kann es auch Kippen und Schwenken statt Nicken und Gieren nennen; Fotografen verstehen das erfahrungsgemäß besser. Aber egal; genauso beschreibe ich es seit Jahren. Nur basiert dies eben auf Beschleunigungssensoren. Dass man aus Beschleunigungen Geschwindigkeiten und aus Geschwindigkeiten Ortsveränderungen berechnet, ändert daran nichts.

 

Aber noch einmal zurück zur mystischen direkten Geschwindigkeitsmessung: Die Kamera dreht sich in den Händen des Fotografen, dieser bewegt sich auf der Erdoberfläche, die Erde dreht sich um sich selbst und kreist um die Sonne, das Sonnensystem kreist um das Zentrum der Milchstraße und die Milchstraße bewegt sich innerhalb der Lokalen Gruppe auf die Andromedagalaxie zu. Daraus ergibt sich die Bewegung der Kamera insgesamt. Nehmen wir nun mal an, man könnte tatsächlich die absolute Drehgeschwindigkeit messen – relativ zum Universum, falls das irgendeinen Sinn ergibt. Das wäre dann aber leider völlig nutzlos, denn weder die Erdrotation noch unser Kollisionskurs mit der Andromedagalaxie sind für die Bildstabilisierung von irgendeiner Relevanz. Unsere Motive befinden sich auf der Erdoberfläche und bewegen sich mit ihr; uns interessiert einzig und allein die Bewegung der Kamera relativ zu einem festen Punkt auf der Erde. Wenn ich die Kamera am Nordpol auf ein Stativ montiere, ist ihre für die Bildstabilisierung relevante Schwenkrate gleich Null, nicht gleich einer Umdrehung pro Tag, obwohl sich die Kamera mitsamt der Erde mit dieser Geschwindigkeit dreht. Wie also sollten wir alle irrelevanten Geschwindigkeitsvektoren vom Messergebnis abziehen? Dazu müssten wir sie ja noch einmal einzeln messen. Oder wir müssten direkt die relative Geschwindigkeit zu einem festen Punkt auf der Erdoberfläche messen, aber dafür wäre wiederum ein Referenzpunkt außerhalb der Kamera nötig, über den die Bildstabilisatoren ja nicht verfügen.

 

Es geht so einfach nicht. Warum gibst Du Dich nicht mit dem tatsächlich angewandten Verfahren zufrieden, das auf einer Beschleunigungsmessung basiert? Das Verfahren funktioniert, es basiert auf relativ einfachen Prinzipien, man kann die Sensoren für kleines Geld kaufen – wo liegt Dein Problem? Dass man zweimal integrieren muss – einmal erledigt das praktischerweise schon der Sensor; der Integrator ist, nun ja, integriert –, bevor man ein Maß der zu kompensierenden Drehung erhält, das ist ja nicht so schlimm.

bearbeitet 20. Juni 2010 von mjh

[thobie]

Hallo Thobie,

Harald hat recht. Die spezielle Relativitätstheorie sagt ganz eindeutig, daß du deine "Absolutgeschwindigkeit" nicht messen kannst, weil nämlich die Lichtgeschwindigkeit bezüglich JEDEN denkbaren Systems immer gleich verhält.

Also: wenn du im Fluzeug den Laser reflektierst kommt immer das gleiche heraus, egal ob es sich "über Grund" bewegt oder gerade im Hangar steht. Und wenn du einen Laser aus dem Flugzeug zum Boden schickst und dort messen würdest, dann käme wieder immer das Gleiche heraus .. tatsächlich wäre der Laser für den Beobachter auf der Erde etwas kürzer in der Wellenlänge, solange das Flugzeug sich auf den Detektor zu bewegt - und etwas länger wenn es sich entfernt; aber die Lichtgeschwindigkeit ist konstant, an jedem Meßplatz.

 

Mit Interferenzen kann man beispielsweise sehr kleine und höchst feine Geschwindigkeitsunterschiede zweier Systeme feststellen, aber innerhalb eines Systems kann man damit keine Geschwindigkeit festschreiben oder messen.

 

Die Rotation um eine Achse erwirkt Kräfte, die sich durch ihre Wirkung messen lassen - die sind abhängig von der Rotation(-sgeschwindigkeit), aber vollkommen unabhängig von einem Bezug zu anderen Systemen.

Gruß Thorsten

 

Hi,

 

ich gebe mich geschlagen. Ich bin kein Physiker und hätte vermutlich mal besser die Klappe gehalten. :-)

 

Gruß

Thobie