AF: Gierrate (SenGier, SabGier): Unterschied zwischen den Versionen

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https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Messkette_Gierratensensor
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== Aufbau ==
== Aufbau Sensor ==
Ein Schaubild für den internen Aufbau ist zu finden unter:
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Version vom 24. April 2023, 17:08 Uhr

Autoren: Benjamin Dilly & Kevin Mudczinski

Abbildung 1: Gierratensensor LPR510AL [1]

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SDE Praktikum
SDE-Team 2023/24
Lernzielkontrolle 1


Primärsensor

Sensor LPR510AL. Zu finden unter: https://a.pololu-files.com/product/1271

Messkette

Ein Schaubild für die Messkette ist zu finden unter: https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Messkette_Gierratensensor

Aufbau Sensor

Ein Schaubild für den internen Aufbau ist zu finden unter: https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Messkette_Gierratensensor

Systementwurf

Beschreiben Sie den technischen Systementwurf.

Einbauposition

Der Gierratensensor ist im hellblauen Rechteck auf der Hauptplatine verbaut.

Sensoranschlussplan

Tabelle 2: Pinbelegung/Anschlussplan
NR Pin Typ Funktion
1 VIN INPUT Spannungsversorgung 3,3V oder 5V
2 GND INPUT Spannungsversorgung
3 3.3V OUTPUT
4 X OUTPUT Rotation um X-Achse (pitch axis = Nickachse (nach vorne/hinten))
5 4X OUTPUT Rotation um X-Achse verstärkt (pitch axis = Nickachse (nach vorne/hinten))
6 Vref OUTPUT
7 4Z OUTPUT Rotation um Z-Achse verstärkt (yaw axis = Gierrate (nach links/rechts))
8 Z OUTPUT Rotation um Z-Achse (yaw axis = Gierrate (nach links/rechts))
9 PD
10 ST

Analoge Singalverarbeitung

Schnittstelle zur DS1104

  • Pinbelegung/Anschlussplan
  • ADU
Tabelle 2: Pinbelegung/Anschlussplan
Sensor Pin Belegung DS1104 ADC Sensorposition Signal
1 Ausgang SenGier_pisp_roh_K_f64

Sensorblock - SEN - Sensoren - online

Abbildung 2:
PFAD: CCF_online > SEN - Sensoren - online
Darstellung relevanter Block für den Eingang des Gierraten-Sensors
Abbildung 3:
PFAD: CCF_online > SEN - Sensoren - online > SenGier - Gierrate
Umwandlung des Gierraten Eingangs in Rohwert

SenGier - Gierrate

Eingang / Ausgang

Block: SenGier - Gierrate (Abbildung 2, 3)
Eingang: ADC_eing
Ausgang: SenGier_psip_roh_K_f64

Funktion
  1. Einlesen des Drehwinkels, als normalisierte Gleitkommazahl in Gradmaß von BLOCK DS1104MUX_ADC
  2. Umwandlung in Rohwert BLOCK SenGier - Gierrate
    1. Umwandlung ADC-Eingang in Degree BLOCK ADC_2_deg (Abbildung 3)
      Multiplikation mit 1000 (Bsp. 0.1203 * 1000 = 120.3°)
    2. Umwandlung Grad- in Bogenmaß BLOCK D2R (Abbildung 3)

Sensorblock - SAB - Signalaufbereitung

Abbildung 4:
PFAD: CCF_online > SAB - Signalaufbereitung
Darstellung der Signalaufbereitungsblocks
Abbildung 5:
PFAD: CCF_online > SAB - Signalaufbereitung - SabGier - Gierrate
Darstellung der Signalaufbereitung der Gierrate

SabGier - Gierrate

Eingang / Ausgang

Block: SabGier - Gierrate
Eingang: SenGier_psip_roh_K_64, SenTast_AEP_bit, SenGier_psi_reset_bit, SenTast_BSF_Grundk_bit, SenTast_BSF_GrundkHindernis_bit
Ausgang: SenGier_psi_filt_K_f64, SenGier_psip_filt_K_f64, SenGier_psi_unfilt_K_f64, SenGier_psip_unfilt_K_f64, SabGier_Reset_bit

Funktion Offsetberechnung & Offsetkompensation

Berechnet einmalig den Offset des Sensors. Hierfür werden beim Start des Systems oder nach einer Rücksetzung einmalig 1000 Werte gemessen und gemittelt, um den Offset zu berechnen.
Dies dient der Elimination von Rauschen oder fehlerhaftem Einbau des Sensors (bspw. schiefes Einbauen), um einen Nullwert zu ermitteln.
Die Offsetkompensation zieht dann den Offset von dem ungefilterten Rohwert ab (vgl. Abb. 5).

  1. Eingang SenGier_psip_roh_K_64
  2. Ausgang SabGier_Offset
Funktion PT_1_Eing_f

Glätten den offsetkompensierten Messwert.

Funktion Integrator

Addiert die aktuelle Winkelgeschwindigkeit auf (Merkt den letzten Wert), bzw. den aktuell zurückgelegten Winkel.

Signalanalyse

Beschreibung

In der folgenden Plots wurde der Gierraten Sensor gemessen. Hierbei wurde das Fahrzeug auf dem Tisch hochgebockt auf einem Karton immer um 90° pro 3s bewegt und dazwischen für einen kurzen Moment gestoppt.

Messwertanalyse

Block 1: Rohwertberechnung

Subplot 1
- X-Achse: Zeit
- Y-Achse: ADC
Subplot 2
- X-Achse: Zeit
- Y-Achse: SenGier_psip_roh_K_64

Block 2: Offsetkompession

Subplot 1
- X-Achse: Zeit
- Y-Achse: SenGier_psip_roh_K_64, Offset
Subplot 2
- X-Achse: Zeit
- Y-Achse: SenGier_psip_unfilt_K_f64, Offset

Block 3: Rohwert nach Offsetkompression & Integrierter Rohwert nach Offsetkompression

Subplot 1
- X-Achse: Zeit
- Y-Achse: SenGier_psip_unfilt_K_f64
Subplot 2
- X-Achse: Zeit
- Y-Achse: SenGier_psi_unfilt_K_f64

Block 4: Tiefpassfilterung nach Offsetkompression

Subplot 1
- X-Achse: Zeit
- Y-Achse: SenGier_psip_unfilt_K_f64
Subplot 2
- X-Achse: Zeit
- Y-Achse: SenGier_psip_filt_K_f64

Block 5: Integrierte Tiefpassfilterung

Subplot 1
- X-Achse: Zeit
- Y-Achse: SenGier_psip_filt_K_f64
Subplot 2
- X-Achse: Zeit
- Y-Achse: SenGier_psi_filt_K_f64
Integrierte Tiefpassfilterkurve FALSCH

Liste offener Punkte (LOP)

Tabelle 3: Liste offener Punkte (LOP)
# Problem Analyse Maßnahme Freigabe Wirksamkeit Dokumentation
1 SenGier_psi_filt_K_f64 gibt falschen Wert aus

Legende

  • Problem: Was genau ist das Problem? Wo tritt das Problem auf? Wie zeigt sich das Problem? Wann tritt das Problem auf? Warum ist es ein Problem?
  • Analyse: Was ist die Ursache des Problems?
  • Maßnahme: Maßnahme zur Beseitigung der identifizierten Ursache
  • Freigabe: Abstimmung der Maßnahme mit Prof. Schneider
  • Wirksamkeit: Beschreibung Nachweis Wirksamkeit (Dummy-Prüfung, Versuche, Kurzzeitfähigkeit, Kennzahlen, Audit, etc.)
  • Dokumentation: Doku der Lösung im HSHL-Wiki

Zusammenfassung

Alle Sensoren sind funktionsfähig.

Dokumentation in SVN

  • Link zu Messdaten
  • Link zur MATLAB®-Auswertung

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