MODUL 20 · SENSORWERKMODULE 20 · SENSORWERKSensoren — Rauschen, Drift, FilterSensors — noise, drift, filters
Was ein Sensor über die Zeit anrichtet und was ein Filter davon wieder einfängt: Rauschen gegen Nullpunktdrift, Abtastung und Scheinfrequenzen, Tiefpass, und die eine Zeitkonstante des Komplementärfilters, die sich aus den Rauschzahlen ausrechnen lässt statt aus Probieren.
What a sensor does over time and what a filter recovers: noise against bias drift, sampling and aliasing, low-pass, and the one complementary-filter time constant that follows from the noise figures instead of trial and error.
Modul 20 · Sensorwerk · Fassung 0.1 vom 28.10.2026 · rechnet über die gemeinsame Rechenbibliothek im Browser · EntwicklungModule 20 · Sensorwerk · version 0.1 of 2026-10-28 · computes through the shared calculation library in the browser · development
Fehler des Kreisels über die Zeit / gyro error over time
Lagefehler über die Zeitkonstante / attitude error versus time constant
Kreisel allein / gyro alone
Abtastung / sampling
Tiefpass / low-pass
Komplementärfilter / complementary filter
Grenzen der Rechnung / limits
Zufallsgang und Nullpunktdrift als die beiden beherrschenden Anteile, Abtastung nach Nyquist, Tiefpass erster Ordnung zeitdiskret, Komplementärfilter mit einer Zeitkonstante. Gerechnet wird mit weißem Rauschen und einem konstanten Nullpunktfehler.
Random walk and bias drift as the two dominant terms, sampling after Nyquist, discrete first-order low-pass, complementary filter with one time constant. White noise and a constant bias are assumed.
Was nicht darin ist. Temperaturgang — bei MEMS-Bauteilen oft der größte Einzelposten und über eine Flugdauer keineswegs konstant. Vibration, die über die Abtastung in den Nutzbereich zurückfaltet. Und vor allem die Beschleunigung des Fahrzeugs selbst: Die Lage aus der Schwerkraft stimmt nur, solange das Fahrzeug nicht beschleunigt — in der Kurve und beim Anfahren zeigt der Beschleunigungssensor eine Neigung an, die es nicht gibt. Genau dort versagt der Komplementärfilter, und keine Zeitkonstante hilft dagegen. Not included: temperature drift, vibration folding back through sampling, and above all the vehicle's own acceleration — gravity-derived tilt is only valid while the vehicle does not accelerate. No time constant fixes that.
Zu den Richtwerten. Zwischen zwei Bauteilen derselben Klasse liegt leicht ein Faktor fünf, über die Temperatur noch einmal so viel. Die hinterlegten Zahlen geben die Größenordnung, nicht das Datenblatt. Guide figures give the order of magnitude, not a datasheet.
Ergebnisse sind Auslegungshilfe, keine Nachweisrechnung und keine Betriebsfreigabe. Design support, not proof of compliance and not operational clearance.
- Auslegungshilfe, keine Nachweisrechnung und keine Betriebsfreigabe. Jede Auslegung ist vor dem Bau und vor dem Betrieb am gebauten Teil selbst zu prüfen.Design aid, not proof of compliance and not operational clearance. Every design is to be checked on the built part before construction and before operation.
- Funk: Die Rechnung trifft keine Aussage dazu, welche Frequenzen, Sendeleistungen und Betriebsarten zulässig sind. Das ist vor dem Betrieb eigenverantwortlich zu klären.Radio: the calculation makes no statement on which frequencies, transmit powers and operating modes are permitted. Clarify this yourself before operation.
- Militärische, waffentechnische und wehrtechnische Anwendungen sowie verdeckte Personenüberwachung sind ausgeschlossen.Military, weapons and defence applications and covert surveillance of persons are excluded.
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