Żyroskop

Dnia Fri, 19 Oct 2007 00:13:50 +0200, Robbo napisał(a):

Możesz spróbować również użyć scalonego czujnika przyspieszenia(akcelerometru). Czujnik taki jest w stanie zmierzyć zarówno statyczne przyspieszenie wynikające z kąta jego nachylenia względem płaszczyzny ziemi jak też i przyspieszenie dynamiczne, wynikające ze zmiany prędkości poruszania się.

Ziemi. (1)

Jak kun pod gore. Wez lepiej 2 scalone akcelerometry X-Y i zamocuj je w pionie i poziomie - masz wektor przyspieszenia 3D.

Wez akcelerometry... Przyspieszenia i tak nie odroznisz - fizyka sie klania - ale przynajmniej bedziesz wiedzial, ze jak ci wypadkowy wektor wyjdzie =/=

1g to znaczy, ze pudelko zaczyna dostawac nozek.

Wsadzic. Po pierwsze: dryft ma toto niezerowy, po drugie, ponoc chodzilo Ci o nachylenie wzgledem Ziemi, a z calkowania zyroskopu dostaniesz w najlepszym przypadku nachylenie wzgledem pozycji poczatkowej. I nie wyskakiwac mi z rewelacjami, ze to to samo, nie zapominaj, ze Ziemia robi fikolka co 24h. No i jesli jest to prawdziwy zyroskop, to masz jeszcze jaja z Coriolisem

pogooglaj sobie o MEMS 'ach

pozdr

Zobacz mój post w tej samej sprawie z dn. 3.1.2007 oraz jego crosspost na pl.rec.modelarstwo. Ja potrzebowałem zastosować to w modelu samolotu, więc akcelerometr się nie nada, bo w samolocie masz przyspieszenia we wszystkich możliwych kierunkach. W szczególności dostałem tam link do gotowego modułu żyroskopu do kupienia.

Dzięki za odpowiedź -- także pozostałym uczestnikom tego wątku.

Znalazłem taki układ: ADXL202E. Mam nadzieję, że o tym właśnie mówiłeś (a może polecisz lepszy?). Jeżeli wszystko dobrze zrozumiałem, to na wyjściu otrzymam napięcie proporcjonalne do nachylenia scalaka względem Ziemi (no i oczywiście do przyspieszenia, jeżeli układem zacząłbym poruszać). Niemniej znalazłem też rozdział mówiący o dryfcie temperaturowym. Za bardzo nie umiałem odczytać informacji z wykresów i nie wiem, jak dotkliwy byłby to błąd.

W wątku odezwali się także koledzy modelarze, którzy zaproponowali rozwiązania znane ze swojej dziedziny. W tym miejscu może napiszę dokładniej, do czego ma służyć moje urządzenie. Może ta informacja pozwoli znaleźć dopasowane rozwiązanie. Otóż, mam wysoką konstrukcję (nawet do kilkunastu metrów), która jest postawiona na platformie. Platforma może się przemieszczać z prędkością do kilku kilometrów na godzinę i ogólnie jest ślamazarna. Dodatkowo, platforma może się lekko przechylać. Po to, żeby konstrukcja mi nie runęła, chciałem zrobić takie urządzenie, które mierzy kąt odchylenia platformy (bądź szczytu konstrukcji) od płaszczyzny Ziemi. Urządzenie ma pracować zarówno w pełnym słońcu, jak i przy ostrym mrozie. Dlatego, bardzo ważne jest, aby temperatura nie wpływała znacząco na wynik pomiarów. Dokładność jaką chcę uzyskać, to początkowo 1/10 stopnia, a docelowo może zmierzę się z 1/100 stopnia (kąt nachylenia). No i zależy mi na niskiej cenie. Lubię się bawić, więc chciałbym to zrobić samodzielnie z prostych klocków, a nie kupować gotowe, drogie urządzenie (o ile takie istnieją).

Moje rozwiązanie z enkoderami absolutnymi i ciężarkami na ich wałkach nie jest złe ponieważ nie występują tu problemy z dryftem temperaturowym. Takie problemy mogłby wystąpić w przypadku akcelerometrów. Ale zaznaczam, że jeszcze nie udało mi się ustalić, jaki taki ADXL202E dawałby błąd odchylenia (w stopniach) od płaszczyzny Ziemi dla temperatury np. -20 stopni Celsujsza i +40 stopni Celsujsza -- może okaże się, że jest na tyle mały (mniej niż 1/100 stopnia), że pomijalny. (PS. Może ktoś to wie, bądź umie odczytać?)

Robbo

[...]

jest zle, bo robisz sobie wahadla. Dryftu wprawdzie nie bedzie, ale jak platforma sie zakolysze, to ciezarki moga sie bardziej pobujac...

Dryft tempreaturywy przy akceleroetrach MEMS zazwyczaj dotyczy obu osi w jednakowym stopniu. Dla Ciebie oznacza to, ze dlugosc wypadkowego wektora moze przy jednej temperaturze wyjsci CI 0.99g a przy innej -

1.2g (przesadzajac). Ale o ile dryft obu osi jest jednakowy, to wypadkowy KIERUNEK bedzie Ci sie zgadzal.

Tak naprawde, to urzadzenie, ktorego potrzebujesz, musi byc zbudowane nieco inaczej. Dla sztywnej konstrukcji umieszczasz sensor XY w poziomie na pewnej wysokosci ponad podstawa balansujaca i drugi na platformie. Podstawa musi miec wlasne enkodery informujace o jej chwilowym nachyleniu. Teraz to, co robisz, sklada sie z kilku petli sterowania: Petla 1. Bierzesz sygnal z obu osi akcelerometru i wiesz, w ktora strone Ci sie konstrukcja ,,wali''. Kontrujesz podstawa balansujaca do ,,zera''. W idealnym przypadku konstrukcja jest caly czas w tej samej pozycji, w ktorej byla.

Ale akcelerometr nie pokazuje zera, jak jest zero, no i plywa z temperatura, a poza tym platforma przyspiesza i hamuje, wiec potrzebujesz drugiej petli:

Petla 2: Jesli podstawa balansujaca nie jest w pionie, delikatnie przesuwaj ,,zero'' akcelerometru na wiezy, zeby srednio podstawa stala na ,,zerze''. W ten sposob po odchyleniu od pionu wieza bedzie powoli wracac do pozycji prostopadlej do podstawy (uwaga: to powinno byc powolniejsze, niz wahania na wybojach!).

Zaraz. Ale jezdnia moze byc skosna, wiec nie chcemy wracac do pozycji prostopadlej do podstawy, tylko do pionu! Do tego bierzemy sygnal referencyjny z akcelerometru na podstawie i informacje od sterowania platforma. Sygnal z akcelerometru na podstawie usredniamy i dostajemy wypadkowy kierunek ,,pion''. Ten kierune odejmujemy od ,,zera'' enkoderow podstawy. Ta petla powinna byc powolniejsza od obu poprzednich.

Robbo wrote: .

Czyli nic innego jak elektroniczna poziomica na platformie, choć lepiej byłoby ją umieścić w środku ciężkości tej konstrukcji, wtedy mogłaby uwzględniać takżę przyspieszenia przy ruszaniu, hamowaniu i skręcaniu. Gdyby konstrukcja była przymocowana do platformy (i mogła przewrócić się tylko z nią) to można by mierzyć nacisk na poszczególne koła (zakładam, że jest na kołach skoro się przemieszcza) i z tego wnioskować czy się przewróci czy nie - uwzględniało by to także inne możliwe zagrożenia, takie jak wiatr czy wjechanie jednego koła w niepewny grunt.

Mirek.

Załóżmy, że chcę mierzyć wychylenie tylko w jednej płaszczyźnie i kupuję akcelerometr tylko z jednym kanałem. Czy wtedy dryft temperaturowy będzie miał wpływ?

Czy w zależności od miejsca na kuli ziemskiej, wskazanie akcelerometru będzie takie samo, dla tego samego kąta pochylenia?

Gdybyś mi mógł wyjaśnić, o co chodzi z tym wskazaniem wypadkowym, bo może jestem blisko zrozumienia, ale jeszcze nie załapałem...

Robbo PS. Efekt wahadła przy rozwiązaniu z enkoderami jest w moim przypadku pomijalny, ponieważ platforma nie ma dużej akceleracji i deceleracji, obsługa odczytuje pochylenie w momencie, gdy platforma znajduje się w zpoczynku. Dodatkowo, można zastosować tłumiki olejowe. Rozwiązanie z czujnikiem na szczycie konstrukcji nie wchodzi za bardzo w grę, gdyż instalacja tam czujnika (konstrukcje na platformie zmieniają się) i kalibracja byłyby zbyt kosztowne.

Tak. Jak są skonstruowane takie poziomice? Czy mają problemy z dryftem (np. temperaturowym)?

Robbo

Nie wiem, ale widziałem w którejś Elektronice Praktycznej takie urządzonko. Nie rozumiem po co aż taka dokładność pomiaru, skoro i tak trzeba będzie zachować margines bezpieczeństwa rzędu kilku stopni. Mirek.

Odnalazłem projekt Elektronicznej Poziomicy w EP 5/93. Zastosowano tam kółko, które może się swobodnie obracać i jest obciążone z jednej strony. W kółku są szczeliny, przez które przepuszczane jest światło. Po drugiej stronie jest detektor światła. Na tej podstawie odczytuje się położenie. Reasumując: prosta wersja mojego pomysłu z wykorzystaniem enkoderów.

Ciekawe, jak robi się "profesjonalne" poziomice. Muszę ten temat podrążyć.

Robbo

Robbo pisze:

Szukaj innego projektu. Okolice roku 2000. Na okładce teleskop. Był to projekt wskaźnika kąta wysokości na jaką nastawiony jest teleskop.

W niwelatorach z automatyczny poziomowaniem głowicy stosuje się właśnie scalone czujniki przyśpieszenia. Nie pamiętam deklarowanych dokładności poziomu, ale pewnie to klasa lepsza niż 1 cm na 10 m.

pzdr mk

Znalazłem w EP z grudnia 2000. Spora część artykułu poświęcona jest kalibracji układu z użyciem suszarki do włosów. Robi się z tego niezła zabawa, a ja chcę urządzenie, które pracuje stabilnie w różnych temperaturach i w różnych miejscach na świecie. Zatem moje enkodery będą dla mnie chyba najlepsze. Dziękuję za porady.

Robbo

Robbo pisze:

Inny projekt miałem na myśli: EP 5/2000 "Cyfrowy kwadrant"

Enkodery są drogie. Na dodatek trzeba zrobić jakieś tłumienie ruchów wahadełka (zanurzenie w oleju?). Też nie ciekawie...

W razie problemów z temperaturami ja bym wrzucił ustrojstwo w termostatyzowaną komorę.

pzdr mk

Dzięki za odnośnik.

Jak to w technice, każde rozwiązanie ma wady. Pewnie kupię sobie taki układzik i poeksperymentuję. Są wersję z termometrem wewnętrznym, co ma podobno ułtawiać kompensację. Bez kompensacji, według jednego z artykułów z EP, przy pełnym zakresie dopuszczalnych temperatur dryft mieści się w przedziale normalnego zakresu wskazań układu :)

Oczywiście też jakieś rozwiązanie to by było.

Robbo

Na poziomice to sie raczej nie nadaje. Dryft ponad 1mm/m

J.

Ciekawy układ. Ale co oznacza ten dryft wyrażony w mm/m?

Robbo

W artykule <fflr5a$d3f$ snipped-for-privacy@nemesis.news.tpi.pl> Robbo napisal(a):

To dla zobrazowania kąta:

1mm/m ~ 0.001 radiana ~ 0.08 stopnia

A dryft jest termiczny - o tyle odczyt może się zmienić przy zmianie temperatury kości o 1K.