Gyroskop - Hilfreiche Navigationsgeräte
Gyroskope sind Geräte, deren Aufgabe es ist, die Winkelposition eines Objekts zu messen und beizubehalten . Gyroskope werden am häufigsten an Objekten verwendet, die sich normalerweise nicht sehr schnell um ihre Achse drehen. Luftfahrzeuge, wie Flugzeuge und Helikopter drehen sich in der Regel einige Grad um ihre Achse, z.B. bei Wendemanövern oder Höhenänderungen (ausgenommen Kunstflüge). Durch die Erkennung dieser leichten Abweichungen helfen die Gyroskope, den Flug des Flugzeugs zu stabilisieren, aber eine Änderung der Beschleunigung oder Lineargeschwindigkeit des Schiffs beeinflusst nicht die Messung der Winkelverschiebung der Maschine. Die MEMS-Gyroskope ermöglichen die Messung der Winkelgeschwindigkeit und nehmen wenig Platz ein. Solche Gyroskope können zur Bestimmung der Orientierung eines Objekts eingesetzt werden und werden erfolgreich in autonomen Navigationssystemen im Land- und Luftverkehr, auch im außerirdischen Weltraum, eingesetzt. Was ist der einfachste Weg, ein Gyroskop zu verwenden? Stellen Sie sich ein Fahrradrad vor, das sich mit einer Geschwindigkeit von einer Umdrehung pro Sekunde dreht. Dies entspricht der Aussage, dass es sich mit einer Winkelgeschwindigkeit von 360 Grad pro Sekunde dreht. Wie kann man die Drehrichtung des Rades mit der Messmethode überprüfen? Gerade mit Hilfe des MEMS-Gyroskops ist eine dreidimensionale Messung des Rotationswinkels möglich – um die Achsen X, Y und Z. Es gibt auch Gyroskope, die eine Messung in einer oder zwei Achsen ermöglichen, aber es war die drei- Achskreisel in Form einer kleinen Platte mit Elektronik, die sich als eine Lösung herausstellte, die sich durch einen niedrigen Preis bei gleichzeitig hoher Beliebtheit bei Heimwerkern auszeichnet. Ein Gyroskop ist ein Gerät, mit dem jeder Heimwerker und Einsteiger in die Elektronik vertraut sein sollte.
MEMS-Gyroskope - kompakt und praktisch
Wenn Sie Ihr Roboterdesign in Bezug auf seine Gleichgewichtsstabilität beim Anhalten, Bewegen oder Stehen auf einer unebenen Oberfläche weiterentwickeln möchten, ist die Verwendung eines kleinen MEMS-Gyroskops eine großartige Lösung, die durch Messen der Winkelabweichung des Roboters von der Gleichgewichtsposition, sendet Informationen an das Arduino, das durch Steuerung mit geeigneten Motoren und Servos den Roboter in die richtige Position bringt und verhindert, dass er versehentlich umkippt. Wie funktioniert ein MEMS-Gyroskop? Der in diesen Geräten verbaute Sensor hat Abmessungen, die den Durchmesser eines menschlichen Haares nicht überschreiten und arbeitet auf Basis des Phänomens der mechanischen Resonanz. Wenn das Gyroskop gedreht wird, wandelt der MEMS-Sensor diese Bewegung proportional zum Drehwinkel in ein sehr niedriges Spannungssignal um. Dann wird dieses Signal verstärkt und an den Mikrocontroller gesendet, wo über das Programm weitere Entscheidungen in Abhängigkeit von dem gelesenen Spannungswert getroffen werden.
Accelerometer - einfache Beschleunigungsmessung
Beschleunigungsmesser sind Geräte, deren Aufgabe es ist, die Beschleunigung zu messen – eine Größe, die beschreibt, wie schnell sich die Geschwindigkeit eines Objekts im Laufe der Zeit ändert. Beschleunigungssensoren sind hilfreiche Werkzeuge in Messsystemen zur Erkennung von Vibrationen des Testobjekts und in Navigationssystemen. Der Beschleunigungssensor erfasst die statischen und dynamischen Wirkungen der Beschleunigung. Zu den statischen Kräften gehört die Schwerkraft, zu den dynamischen Kräften gehören Schwingungen und Bewegungen. Beschleunigungsmesser können die Beschleunigung in einer, zwei oder drei Achsen des Koordinatensystems messen, aber wie Gyroskope ist die dreiachsige Lösung überlegen. Der Aufbau eines typischen Beschleunigungsmessers besteht aus mikroskopisch kleinen Elektroden, die einen an Federn aufgehängten Kondensator bilden. Unter dem Einfluss der Beschleunigung bewegen sich die Elektroden relativ zueinander und ändern die Kapazität untereinander - die Geschwindigkeit dieser Änderungen ermöglicht es, die Beschleunigung des Objekts zu bestimmen, an dem der Beschleunigungsmesser arbeitet. Es gibt auch piezoelektrische Beschleunigungssensoren, bei denen ein geeignetes Material unter dem Einfluss mechanischer Einwirkung eine elektrische Ladung auf seiner Oberfläche erzeugt – dieses Phänomen nutzt unter anderem der bei seismischen Messungen.
Magnetometer - entworfen, um mit einem Gyroskop und einem Beschleunigungsmesser zu arbeiten
Unter den vom Botland-Shop angebotenen MEMS-Sensoren finden Sie Geräte mit eingebautem Gyroskop, Beschleunigungsmesser und Magnetometer - ein Gerät zur Messung der Stärke des Magnetfelds, meistens basierend auf dem Hall-Effekt oder dem Magnetowiderstandsphänomen . Wenn wir in einem Hall-Magnetometer eine Spannungsquelle an eine Metallplatte anschließen, bewirken wir, dass der Strom zwischen den beiden Oberflächen dieser Platte fließt. Wenn die Magnetfeldquelle (z. B. ein Magnet) in die Nähe der zugeführten Platte gebracht wird, wird der Weg des Elektronenflusses auf der Plattenoberfläche verzerrt. Dann wird eine Seite der Platte von Elektronen und die andere von Protonen besetzt. Nachdem wir ein Voltmeter zwischen beiden Oberflächen der Platine angeschlossen haben, können wir die Spannung ablesen, dessen Wert von der Stärke des Magnetfelds und seiner Wechselwirkungsrichtung im Raum abhängt. Andererseits verwendet das magnetoresistive Konzept des Magnetometers Materialien, die für das Magnetfeld empfindlich sind – häufig wird eine Legierung aus Eisen und Nickel gefunden. Solche Materialien ändern ihren Widerstand, wenn sie einem Magnetfeld ausgesetzt werden. Die in unserem Angebot erhältlichen MEMS-Sensoren sind auch mit einer I2C-Schnittstelle ausgestattet, dank der Sie Ihr Gyroskop problemlos an die Zusammenarbeit anschließen können, z. B. Arduino oder Raspberry Pi.
