Gyrosensor (LPR510AL): Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 16. Mai 2014, 10:46 Uhr

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

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

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 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.

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:
- Um den Drift der vier verschiedenen Kanäle zu bestimmen, ist jeweils eine über eine längere Zeit notwendige Messung nötig. Ideal sollte der Sensor bei der Messung nicht bewegt werden
Empfindlichkeit:
- Die Empfindlichkeit lässt sich über die Formel: Empfindlichkeit = Eingang / Ausgang berechnen.
- Hierfür ist ein genaues Eingangssignal nötig, welches mithilfe einer Messeinrichtung bestimmt werden kann.
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 die vier Verschiedenen Messmodi sind folgende Mittelwerte bestimmt worden:
  - 4x = 0,86359
  - x = 1,26456
  - 4y = 1,121592
  - y = 1,25317
- Diese Werte müssen im Simulink-Model: "Ausgabe_in_Grad", unter dem Parameter: "Constant" eingetragen werden.

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

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 **  Die Auflösung des Analog-Digital-Converter gibt die Auflösung vor.
 *   Drift:
-**   Um den Drift der vier verschiedenen Kanäle zu bestimmen, ist jeweils eine über eine längere Zeit notwenidige Messung nötig. Ideal sollte der Sensor bei der Messung nicht bewegt werden
+**   Um den Drift der vier verschiedenen Kanäle zu bestimmen, ist jeweils eine über eine längere Zeit notwendige Messung nötig. Ideal sollte der Sensor bei der Messung nicht bewegt werden
 * Empfindlichkeit:
-** Die Empfindlichkeit lässt sich über die Formel: Empfindlichkeit  = Eingang / Ausgang berechnen.
+** Die Empfindlichkeit lässt sich über die Formel: Empfindlichkeit = Eingang / Ausgang berechnen.
 ** Hierfür ist ein genaues Eingangssignal nötig, welches mithilfe einer Messeinrichtung bestimmt werden kann.
 * Unsicherheit:
-** Zur Bestimung der Unsicherheit, wird der Mittelwert des Ruhesignals (keine Bewegung) benötigt. Über das Simulink-Model: "Ausgabe_Mittelwert_Berechnung" wird der Mittelwert berechnet.
+** Zur Bestimmung der Unsicherheit wird der Mittelwert des Ruhesignals (keine Bewegung) benötigt. Über das Simulink-Model: "Ausgabe_Mittelwert_Berechnung" wird der Mittelwert berechnet.
-** Für die vier Verschiedenen Messmodisind folgende Mittelwerte bestimmt worden:
+** Für die vier Verschiedenen Messmodi sind folgende Mittelwerte bestimmt worden:
 *** 4x = 0,86359
 *** x  = 1,26456
 *** 4y = 1,121592
 *** y  = 1,25317
-** Diese Werte müssen im Simulink-Model: "Ausgabe_in_Grad", unter dem Parameter: "constant" eingetragen werden.
+** Diese Werte müssen im Simulink-Model: "Ausgabe_in_Grad", unter dem Parameter: "Constant" eingetragen werden.
 [[Bild: Ausgabe_Mittelwert_Berechnung.PNG |Ausgabe in Grad]]