Gyrosensor (LPR510AL)

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

Allgemeines

Der Gierratensensor (LPR510AL) liefert ein analoges Ausgangsignal aus. Hierbei kann der Sensor mit einer Spannung von 3,3V bis maximal 16V betrieben werden . Die Funktionsweise basiert auf dem Prinzip eines Drehwinkelsensors.

Pinbelegung

Anschlusspins des LPR510AL.

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)

Autor: Martin Berysztak (Diskussion) & Adem Hadziric (Diskussion) 21:36, 5. Feb. 2015 (CET)

Inbetriebnahme

Funktionsverdrahtung

Verdrahtung des LPR510AL

Versuchsaufbau Gyro

Beim der Inbetriebnahme des Sensors ist wie bereits beschrieben zu beachten, dass die Eingangsspannung nicht 16V überschreitet, die Plus-Leitung der Spannungsquelle muss an den Pin: VIN (Pin 1) angelegt werden. An den Pin: GND (Pin 2) wird die GND-Leitung der Spannungsquelle angelegt werden. Weiter muss eine Verbindung zwischen dem Pin: 3,3V (Pin 3) und dem Pin: Vref (Pin 6) angebracht werden.

Zum Ablesen der Daten des Sensors, kann die Verbindung der Connector Box (dSPACE) zum Gyrosensor, wird über denn Channel 4 des Analog-Digital-Converters (ADCH4) verbunden werden, dieser wurde bei den Tests augesucht und im Simulink-Model ebenfalls ausgewählt. 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.

Autor: Martin Berysztak (Diskussion) & Adem Hadziric (Diskussion) 21:36, 5. Feb. 2015 (CET)

Verarbeitung in Simulink / ControlDesk

Um die Daten in Simulink zu Verarbeiten ist der Block (MUX ADC9 der dSpace-Libery notwendig. Zum Konvertieren des analogen Ausgangssignals in ein digitales Signal notwendig, welches die Connector Box verarbeiten kann. Die konvertierten Daten (Spannungswerte) werden mithilfe eines Out-Blocks ausgeben. Diese Spannungswerte müssen integriert werden (siehe Simulink-Model: "Ausgabe_in_Grad"), um daraus die Gradänderung zu erhalten. Für den Parameter: "Constant" muss der berechnete Offsetwert (Mittelwert) eingefügt werden.

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

Autor: Martin Berysztak (Diskussion) & Adem Hadziric (Diskussion) 21:36, 5. Feb. 2015 (CET)

Auswertung der Daten

Erreichbare Auflösung im Zusammenspiel mit der DS1104:

• Der Gierratensensor 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:

• Errechnet kann der Drift durch eine Messung über einen längeren Zeitraum werden. Diese müssten entsprechend analysiert werden.
• Der Drift beträgt 0,0004°/sec.

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 um 90°. 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 Offsetwert des Ruhesignals (keine Bewegung) benötigt. Über das Simulink-Model: "Ausgabe_Mittelwert_Berechnung" wird der Offsetwert berechnet.
• Für den Messmodus Y ist beispielhaft, folgender Offset bestimmt worden:
  • y = 1,25336
• Dieser Wert muss im Simulink-Model: "Ausgabe_in_Grad", unter dem Parameter: "Constant" eingetragen werden.
• Mithilfe des Offsets lässt sich die Standardabweichung (Varianz) bestimmen. Die dazugehörige Formel lautet:

• Varianz: $\sigma_x^2= \frac{1}{n-1} \sum_{i=1}^n \left(x_i- \overline{x}\right)^2$

• Standardabweichung: $\sigma_x= \sqrt{\sigma_x^2}$

• Die berechnete Varianz beträgt:
  • y = 0,001228V

• Berechnet können diese Werte durch das folgende Simulink-Model werden:

Autor: Martin Berysztak (Diskussion) & Adem Hadziric (Diskussion) 21:36, 5. Feb. 2015 (CET)

Quellen / Weiterführende Informationen

Autor: Martin Berysztak (Diskussion) & Adem Hadziric (Diskussion) 21:36, 5. Feb. 2015 (CET)

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