Gravity - Beschleunigungsmesser und Gyroskope

Arten von Positions-, Beschleunigungs- und Geschwindigkeitssensoren

Beim Entwerfen eines mobilen Roboters, einer Computerschnittstelle oder eines faszinierenden Geräts, das durch die Bewegung der Hand gesteuert wird, lohnt es sich, einen Moment lang zu überlegen, welcher Sensortyp in einer bestimmten Anwendung am besten funktioniert. Bei einfachsten Geräten, die lediglich das Erfassen des Auftretens von Vibrationen oder Verkippungen des Gehäuses (ohne Messfunktion, z. B. Bestimmung der exakten Orientierung zur Erdoberfläche) erfordern, verwendet man am besten einen Berührungssensor. Ein Beispiel für eine solche Lösung sind die in unserem Angebot verfügbaren Module DFR-04711 – Vibrationssensoren mit digitalem Ausgang. Vibrationen schließen einen kleinen Kontakt im Sensorgehäuse - der Mikrocontroller kann daher Vibrationen mit einem externen Interrupt oder einem Hardware-Timer erkennen, der im Eingangsimpulserfassungsmodus arbeitet. Schocksensoren (DFR-13294) und Neigungssensoren (DFR-04279), die ebenfalls mit jedem Mikrocontroller kompatibel sind, arbeiten nach einem ähnlichen Prinzip (obwohl sie auch problemlos in analogen Systemen und Geräten verwendet werden können, die auf klassischen digitalen Schaltungen basieren).

MEMS-Beschleunigungsmesser und Gyroskope

Mikroelektromechanische Sensoren (MEMS) haben den Markt der Lösungen zur Messung von Beschleunigung und Drehgeschwindigkeit, Gestenerkennung, Detektion fallender Personen oder des freien Falls von Objekten, räumliche Navigation von Drohnen und mobilen Robotern und vielem mehr erobert. In jedem modernen mobilen Gerät sind Sensoren installiert, wie z. B. der einfache 3-Achsen-MEMS-Beschleunigungsmesser, der verwendet wird, um Beschleunigungen, Vibrationen (z. B. Schritte) und Gesten (in einigen Anwendungen) zu erkennen. Ein Beispiel für ein solches System ist der integrierte digitale 3-Achsen-Beschleunigungsmesser mit der I2C-Schnittstelle – LIS2DH – der das Herzstück des DFR-08831-Moduls bildet. Während Beschleunigungsmesser auf lineare Beschleunigungen in drei Achsen (X, Y und Z) reagieren, können Sie mit Gyroskopen die Komponenten der Rotationsgeschwindigkeit in diesen Achsen bestimmen. Interessant und wichtig ist, dass die Kombination (sog. Fusion) von Daten beider Sensortypen die Genauigkeit der Bestimmung kinematischer Parameter (Beschleunigungen und Geschwindigkeiten) deutlich erhöhen kann – diese Technik wird besonders wichtig bei Flugmaschinen und Auswuchtrobotern.

Schwerkraft-Ökosystem – Multiparameter-Sensorkits für Fluglotsen (und mehr)

Zu den von DFRobot produzierten Gravitationssensoren gehören auch Magnetfeldsensoren – im Fall des DFR-13155-Moduls kann der Benutzer neben dem 3-Achsen-Magnetometer (Kompass) auch einen 3-Achsen-Beschleunigungsmesser und ein 3-Achsen-Gyroskop verwenden. Es gab sogar ein digitales Barometer BMP280 mit Temperaturmessfunktion. Die Kombination von Inertialdaten mit hochauflösender Atmosphärendruckmessung (zur Bestimmung der Höhe über dem Boden) ermöglicht es Ihnen, die Position und alle wichtigen Flugparameter von Drohnen und Flugrobotern genau zu verfolgen. Einen ähnlichen Funktionsumfang bietet ein weiteres Modell des 10-DOF-Sensors aus der DFRobot Gravity-Serie mit der Katalogbezeichnung DFR-15712. Die Rolle des Trägheitssensors übernimmt in diesem Fall der BMX160, während der integrierte Sensor BMP388 für die Temperatur- und Druckmessung zuständig ist.