在工作中，我们正在测量各种参数以测试新设计的烤箱原型。为了提高效率，我正在尝试创建一个电子设置来自动测量，特别是门的运动（从完全打开到完全关闭）。
目标是测量门在其运动的各个点处的瞬时速度，这是一条固定的径向路径。请注意瞬时速度记录的重点，而不是仅由时间确定的平均速度。
有什么方法可以测量烤箱门的速度/以合理的精度跟踪其运动？（合理暗示误差 < 1-2 cm/s）
由于它只是固定的径向运动（并且没有沿任何其他轴的分量），并且由于存在移动分量和静止分量，因此我认为这应该比测量独立物体（如人或手。
我的第一个想法是基于加速度计-陀螺仪-IMU 的方法，即随着时间的推移对加速度进行积分以获得速度，但阅读此主题表明这将导致相当大的误差。
一个建议是在门旋转的上平面上方以弧形排列一组廉价的低功率激光器，直接指向下方。门旋转下平面下方的相应弧形 PIN 光电二极管或光电晶体管可以连接到微控制器的 GPIO 引脚，以依次检测每个光束的光中断。
我已经使用 5 度感应角度对布置进行了粗略说明。如果需要，这个精度可以降低到每个传感器 1 度。
这个 5 Volt 5 mW 点型红色激光就足够了（在 eBay 上大约 1 美元，包括国际运费）：
对于传感器，可以使用 PIN 光电二极管，例如OP906（ Digikey单件 0.59 美元）：
在您的微控制器代码中，当门打开或关闭时，连续激光束中断的时间将在相隔 5 度的任意两点之间提供精确的瞬时旋转速度。
微控制器的 ADC 采样率、定时器精度和处理速度将决定可实现的数据精度。
这个设计的一个有用的简化（感谢@jippie，让我在这个方向上思考），如果精度不是超级关键，是使用单个窄管灯，例如 8 瓦荧光灯或 CFL 管，上面门，更换激光器。光探测器将保持原样，随着门的关闭，对它们的光将依次中断。
我不完全了解这个烤箱门的背景；但我想提出一个建议。
门铰链上的优质电位器怎么样？考虑到这一点，您可以通过这种方式获得门的位置和速度；这种方法简单而健壮。获取门的位置是微不足道的，通过一些测试和测量，您可以找到在给定输入或门位置时锅输出的值。
此外，如果您根据时间区分位置（实际上，您可以简单地将获得的位置变化率除以时间变化率），您将获得角速度。然后从那里你可以计算门的速度。
从上图中，角速度将是小欧米茄。V 是门末端行进的速度。V，显然是用角速度乘以半径获得的。
我很惊讶没有人提到使用弦编码器或弦电位器 这是一个相当简单和准确的解决方案。基本上，一根弦连接到一个弹簧加载的编码器，编码器测量弦的运动。移动质量非常小，并且不需要编码器轴与铰链共线，也不需要对铰链进行任何修改，例如齿轮或皮带。
如果主要运动是沿着圆形路径，则单个陀螺仪应提供足够的精度。从角速度到质心速度需要一些数学运算，但这是一次性计算。
基本上，如果速度仅限于角速度，陀螺仪+数学通常可以为您提供瞬时速度。
IMU 和失事破坏类型方法的问题在于，长时间以来，您会从线性加速度的积分中获得复合速度误差。发生这种情况是因为通常没有一般确定线速度的好方法。当试图确定位置、考虑线速度的旋转偏移等时，情况会变得更糟。
根据您正在进行的测试类型，您可以在 IMU 上增加一个传感器，以确定门何时关闭/处于停止位置，然后使用该传感器将 IMU 重新归零。使用这种方法，IMU 只需要在打开/关闭门所需的时间（大概只有几秒钟）内相当准确，我认为这是合理的。