Gyrosensor (LPR510AL)

Dieser Artikel handelt vom im Carolo-Fahrzeug verbauten Gyrosensor, der während des SDE Praktikums im sechten (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.

Pinbelegung

Anschlusspins des LPR510AL

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

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)

Funktionsverdrahtung

Verdrahtung des LPR510AL

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, muss über denn Channel 4 des Analog-Digital-Converters (ADCH4) verbunden werden. 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.

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 mit Hilfe 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.

Das Signal, welches in den den Out-Block geht kann via ControlDesk mithilfe des Ploters dargestellt werden.

Auswertung der Daten

• Erreichbare Auflösung im Zusammenspiel mit der DS1104:
  • Der Gieratensensor gibt ein analoges Ausgangssignal aus, dadurch ist die Auflösung unendlich.(ist die auflösung des ADC
  • Die Auflösung des Analog-Digital-Converter gibt also die Auflösung vor.
• Drift
  • Um den Drift der vier verschiedenen Kanäle zu bestimmen ist jeweils eine ein stündige Messung nötig in der der Sensor ohne Ausschlag in Ruhe gelassen wird.
• Empfindlichkeit
  • Die Empfindlichkeit lässt sich über Eingang / Ausgang berechnen.
  • Dafür ist ein genaues Eingangssignal nötig, welches nur durch eine Messeinrichtung bestimmt werden kann.
• Unsicherheit
  • Berechnet über den Mittelwert:
    • 4x= 0,86359
    • x= 1,26456
    • 4y= 1,121592
    • y=1,25317

Weiterführende Informationen

• Allgemeine Informationen zum Gieratensensor und dem Sensorprinzip [1] Abruf: 13.05.2014
• Datenblatt des Sensors ohne Breakout-Platine[2] Abruf: 13.05.2014
• Datenblatt der Breakout-Platine mit Sensor[3]Abruf: 13.05.2014
• Vollständige Zip-Datei des Simulinkmodels [4] Abruf: 13.05.2014