Gyrosensor (LPR510AL): Unterschied zwischen den Versionen

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Dieser Artikel handelt vom im Carolo-Fahrzeug verbauten Gyrosensor, der während des SDE-Praktikums (SS14) Semester neu verbaut wurde.
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Version vom 5. Februar 2015, 20:26 Uhr

Dieser Artikel handelt vom im Carolo-Fahrzeug verbauten Gyrosensor, der während des Praktikums-SDE (SS14) Semester neu verbaut wurde.

Allgemein

Der Gieratensensor (LPR510AL) gibt ein analoges Ausgangsignal aus. Der Sensor wird mit einer Spannung von 3,3V bis maximal 16V betrieben[1] . Der Sensor basiert auf dem Prinzip eines Drehwinkelsensors.[2]

Pinbelegung

Anschlusspins des LPR510AL. [3]

Die Eingangsspannung wird über den Pin 1 in den Spannungsregler(auf der Platine) gegeben, um die Betriebsspannung für VDD zu erhalten. [4]


Pinnummer Pinname Funktion
1 VIN Spannungseingang der Platine
2 GND Masse - 0V
3 VDD 3,3V Eingangsspannung des Sensors
4 Y Verdrehung um die Y-Achse ohne Verstärkung
5 4Y Verdrehung um die Y-Achse mit 4x Verstärkung
6 Vref Referenzspannung
7 4X Verdrehung um die X-Achse mit 4x Verstärkung
8 X Verdrehung um die X-Achse ohne Verstärkung
9 PD Power-down (logic 0: normal mode; logic 1: power-down mode)
10 GND Masse - 0V
11 ST Self-test (logic 0: normal mode; logic 1: self-test)




Autoren : Martin Berysztak Adem Hadziric (Diskussion) 21:00, 11. Jul. 2014 (CET)

Funktionsverdrahtung

Verdrahtung des LPR510AL[5]
Versuchsaufbau Gyro

Beim Verdrahten ist zu beachten, dass die Spannung der Spannungsquelle nicht 16V überschreitet. Es genügt, mit einer Spannung von ca. 6 V und einen Strom von 0,1 A zu arbeiten. Die Plus-Leitung der Spannungsquelle muss an den Pin: VIN (Pin 1) angelegt werden. Die GND-Leitung der Spannungsquelle muss an den Pin: GND (Pin 2) angelegt werden. Auf der Steckplatte muss eine Verbindung zwischen dem Pin: 3,3V (Pin 3) und dem Pin: Vref (Pin 6) angebracht werden. Die Verbindung der Connector Box (dSPACE) zum Gyrosensor, wird über denn Channel 4 des Analog-Digital-Converters (ADCH4) verbunden werden, weil dieser zum Zeitpunkt der Tests nicht belegt war. Die Plus-Leitung der Connector Box Verbindung wird an den Pin gelegt, an dem das Signal abgegriffen werden soll. Pin 4 und Pin 5 für die Y-Richtungsbewegung und Pin 7 und 8 wird X-Richtungsbewegung. Die GND-Leitung der Connector Box Verbindung wird an GND (Pin 2) geschlossen.



Autoren : Martin Berysztak Adem Hadziric (Diskussion) 21:00, 11. Jul. 2014 (CET)

Verarbeitung in Simulink / ControlDesk

Um die Daten in Simulink zu Verarbeiten ist der Block der dSpace-Libery notwendig. Zum Konvertieren des analogen Ausgangssignals in ein digitales Signal notwendig, welches die Connector Box verarbeiten kann. Die konvertierten Daten werden mithilfe eines Out-Blocks weitergeben. Das Ausgangssignal wird in Spannung pro Sekunde angegeben. Diese Spannungswerte müssen integriert werden (siehe Simulink-Model: "Ausgabe_in_Grad"), um daraus die Gradänderung über die Zeit zu erhalten. Für den Parameter: "Constant" muss der später, berechnete Mittelwert eingefügt werden.


Ausgabe in Grad[6]



Die Signale, welche in die Out-Blocks gehen, können via ControlDesk mithilfe des Ploters dargestellt werden.

Auswertung der Daten

  • Erreichbare Auflösung im Zusammenspiel mit der DS1104:
    • Der Gieratensensor gibt ein analoges Ausgangssignal aus. Dementsprechend ist die Auflösung nicht bestimmbar und kann als unendlich klein angenommen werden.
    • Die Auflösung des Analog-Digital-Converter gibt die Auflösung vor.
  • Drift:
    • Der Drift beträgt 0,0004°/sec
    • Errechnet wurde der Drift durch eine Messung über einen längeren Zeitraum. Bei dieser Messung wurde die Änderung des Mittelwerts beobachtet.
  • Empfindlichkeit:
    • Die Empfindlichkeit lässt sich über die Formel: Empfindlichkeit = Eingang / Ausgang berechnen.
    • Die Sensor Empfindlichkeit beträgt: 2,5mV/(°/sek).
    • Errechnet wurde der Wert, durch konstantes schwenken des Sensors auf 90°. Hierbei musste die Verändernde Spannung konstant sein und abgelesen werden. Über die Zeit gemessen, ist die Empfindlichkeit zu berechnen.
    • Aus dem Datenblatt ist dieser Wert ebenfalls zu entnehmen.
  • Unsicherheit:
    • Zur Bestimmung der Unsicherheit wird der Mittelwert des Ruhesignals (keine Bewegung) benötigt. Über das Simulink-Model: "Ausgabe_Mittelwert_Berechnung" wird der Mittelwert berechnet.
    • Für Messmodus Y ist folgender Mittelwert bestimmt worden:
      • y = 1,25336
    • Dieser Wert muss im Simulink-Model: "Ausgabe_in_Grad", unter dem Parameter: "Constant" eingetragen werden.
    • Mithilfe des Mittelwertes lässt sich die Standartabweichung bestimmen. Die dazugehörige Formel lautet:


Varianz:

Standartabweichung:

    • Die Varianz für die Messmodi beträgt:
      • y = 0,001228V


    • Berechnet werden die Werte durch folgende Schaltung:

Simulink zur Berechnung der Standartabweichung[7]



Autoren : Martin Berysztak Adem Hadziric (Diskussion) 21:00, 11. Jul. 2014 (CET)

Quellen / Weiterführende Informationen

  1. "Datenblatt LPR510AL - ohne Breakout-Platine" , STMicroelectronics. [1]
  2. "Kraftfahrtechnisches Taschenbuch" von Karl-Heinz Dietsche, Thomas Jäger, Friedr. Vieweg & Sohn Verlag. ISBN 978-3-937137-59-9
  3. "Anschlusspins des LPR510AL." von Pololu Robotics & Electronics.http://b.pololu-files.com/picture/0J1875.250.jpg?4afe3fed01b3bc58fa14bda28c295f7d
  4. "LPR550AL Dual-Axis (Pitch and Roll or XY)",Pololu Robotics & Electronics.[2]
  5. "Schaltskizze für den Sensor" von Hadziric & Berysztak. [3]
  6. "Vollständige Zip-Datei des Simulinkmodels" von Hadziric & Berysztak. [4]
  7. "Vollständige Zip-Datei des Simulinkmodels" von Hadziric & Berysztak. [5]


Autoren : Martin Berysztak Adem Hadziric (Diskussion) 21:00, 11. Jul. 2014 (CET)



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