roboforum.ru

Технический форум по робототехнике.

 

Инклинометр

Наше хобби — конструировать и программировать.
Демонстрация готовых роботов и устройств построенных своими руками.

Инклинометр

Сообщение math » 17 май 2008, 02:38

Чувствительный элемент - двухосный акселерометр.
Контроллер - ATMEGA8.
Все остальные компоненты служат для программирования МК,
отправки данных на ПК, защиты от повышенного Uпит.

ПК, получив данные об угловом положении платы,
передает их в виртуальную 3D-сцену,
где помимо пространственного положения модуля,
отображаются численные значения углов тангажа и крена.
Т.о., обеспечивается визуализация.

До настоящего момента проверялась только
возможность практической реализации данного принципа.
Далее будут решаться вопросы,
касающиеся точности измерений.
Вложения
IMG_5738.jpg
IMG_5754.jpg
Аватара пользователя
math
 
Сообщения: 5
Зарегистрирован: 14 дек 2007, 22:18
Откуда: Санкт-Петербург

Re: Инклинометр

Сообщение XEOn8 » 17 май 2008, 06:28

Супер! Планируете ли обнародовать результаты, схемы исходники? Очень интересно.
XEOn8
 
Сообщения: 85
Зарегистрирован: 04 апр 2007, 01:38
Откуда: Санкт-Петербург
ФИО: Киселев Станислав

Re: Инклинометр

Сообщение mandigit » 17 май 2008, 10:38

Классно!
В динамике заметна задержка данных?
(есть предположение, что при быстром повороте акселерометр должен врать, в буржуйских балансирующих ботах используют пару акселерометр+ гироскоп кварцевый)
Аватара пользователя
mandigit
 
Сообщения: 583
Зарегистрирован: 28 ноя 2005, 12:05
Откуда: Москва

Re: Инклинометр

Сообщение avr123.nm.ru » 17 май 2008, 10:44

Аватара пользователя
avr123.nm.ru
отсылающий читать курс
 
Сообщения: 14200
Зарегистрирован: 06 ноя 2005, 04:18
Откуда: Москва
Предупреждения: -8

Re: Инклинометр

Сообщение Master » 17 май 2008, 10:59

Зачот, наконец-то что-то новенькое. На чем написана программа для ПК которая выполняет визуализацию?
Аватара пользователя
Master
 
Сообщения: 4468
Зарегистрирован: 21 дек 2006, 19:56
Откуда: Украина, г.Одесса
прог. языки: Delphi и С

Re: Инклинометр

Сообщение Виталий » 17 май 2008, 11:16

Я надеюсь это не датчик крена и тангажа в самолет. Если так, то самолет вы уже потеряли.
Все новости о моих проектах http://savethebest.ru
Аватара пользователя
Виталий
 
Сообщения: 2114
Зарегистрирован: 08 окт 2004, 16:43
Откуда: St. Petersburg
Skype: quark-bot
ФИО: Клебан Виталий

Re: Инклинометр

Сообщение math » 17 май 2008, 11:37

XEOn8 писал(а):Супер! Планируете ли обнародовать результаты, схемы исходники? Очень интересно.


Думаю, пока - рано. Этот результат - промежуточный.

Master писал(а):Зачот, наконец-то что-то новенькое. На чем написана программа для ПК которая выполняет визуализацию?


Всё написано в MATLAB. 3D-сцена - VRML.

avr123.nm.ru писал(а):результат поиска по словам - adxl202 tilt atmel


ADXL203.

mandigit писал(а):Классно!В динамике заметна задержка данных?


Задержка, разумеется, есть.
Причины: АЦП, передача на ПК в МАTLAB, обработка в МАTLAB, передача в сцену VRML.

mandigit писал(а):(есть предположение, что при быстром повороте акселерометр должен врать, в буржуйских балансирующих ботах используют пару акселерометр+ гироскоп кварцевый)


Не очень понимаю вопрос.
Если в качестве датчика угла используется акселерометр,
то погрешность определеления угла будет возникать как при линейном
(если есть проекция на ось чувствительности, конечно),
так и при угловом ускорениях.
И чем больше эти ускорения, тем больше погрешность.
Акселерометр измеряет ускорения, а не угол наклона относительно плоскости горизонта.
Извините, если это не то, что вы хотели узнать.

Добавлено спустя 6 минут 50 секунд:
Виталий писал(а):Я надеюсь это не датчик крена и тангажа в самолет. Если так, то самолет вы уже потеряли.


Разумеется, это не датчик крена и тангажа подвижного объекта.
Тем более такого подвижного, как самолёт.
Фигура самолёта добавлена, только для понимания значений углов,
которые выводятся рядом (т.е., где у инклинометра "продольная", и где "поперечная" оси).
По-аналогии с самолётом - проще.
Аватара пользователя
math
 
Сообщения: 5
Зарегистрирован: 14 дек 2007, 22:18
Откуда: Санкт-Петербург

Re: Инклинометр

Сообщение mandigit » 17 май 2008, 23:43

Да, не очень здорово вопрос сформулировал.

если говорить об adxl202, то можно сказать, что он измеряет не ускорение, а угол относительно вектора ускорения (то есть об абсолютной силе ускорения ему ничего не известно).
В равномерно двигающейся системе только сила тяжести, направленная к центру земли оказывает влияние на прибор и измеряется угол, на который прибор отклонен от вектора этой силы.
Если мы ускоряем прибор, то adxl будет показывать отклонение от нового векора, который не совпадает с вектором силы тяжести. Для этого в систему вводится прибор, позволяющий оценить вращение - таким прибором считается гироскоп, а поскольку мы не используем классический гироскоп, сохраняющий свое пространственное положение, а используем пьезогироскоп, позволяющий оценить скорость вращения и проинтегрировав ее получить угол вращения, то получаем данные, которые являются на коротком промежутке времени (на период до исчезновения возмущающих ускорений) правильным отражением угла наклона.

ух, чего понаписал :)

math писал(а):
mandigit писал(а):(есть предположение, что при быстром повороте акселерометр должен врать, в буржуйских балансирующих ботах используют пару акселерометр+ гироскоп кварцевый)


Не очень понимаю вопрос.
Если в качестве датчика угла используется акселерометр,
то погрешность определеления угла будет возникать как при линейном
(если есть проекция на ось чувствительности, конечно),
так и при угловом ускорениях.
И чем больше эти ускорения, тем больше погрешность.
Акселерометр измеряет ускорения, а не угол наклона относительно плоскости горизонта.
Извините, если это не то, что вы хотели узнать.
Аватара пользователя
mandigit
 
Сообщения: 583
Зарегистрирован: 28 ноя 2005, 12:05
Откуда: Москва

Re: Инклинометр

Сообщение math » 20 май 2008, 00:11

mandigit писал(а):Если мы ускоряем прибор, то adxl будет показывать отклонение от нового векора, который не совпадает с вектором силы тяжести. Для этого в систему вводится прибор, позволяющий оценить вращение - таким прибором считается гироскоп


Очень сильно влияет то, как мы "ускоряем".
Гироскоп позволяет правильно определять углы только тогда, когда нет поступательных ускорений
(в течение некоторого времени, конечно, - пока не накопится ошибка интегрирования).
Если же система перемещается в пространстве со значительным линейным ускорением - всё гораздо сложнее.
Поправьте меня, если я не прав.
Аватара пользователя
math
 
Сообщения: 5
Зарегистрирован: 14 дек 2007, 22:18
Откуда: Санкт-Петербург

Re: Инклинометр

Сообщение mandigit » 20 май 2008, 10:03

Угумс, не прав.
Гироскоп на линейные ускорения не реагирует.
Пьезогироскоп реагирует только на скорость изменения его положения в пространстве, обычный гироскоп сохраняет свое положение в пространстве вне зависимости от линейных ускорений (а иначе как гирокомпас создать?)
А теперь пусть меня поправят, поскольку на 100% в сказанном не уверен (на 95), хотя и в теории и на практике (мучал муратовский пьезогироскоп) так должно получаться.

math писал(а):Очень сильно влияет то, как мы "ускоряем".
Гироскоп позволяет правильно определять углы только тогда, когда нет поступательных ускорений
(в течение некоторого времени, конечно, - пока не накопится ошибка интегрирования).
Если же система перемещается в пространстве со значительным линейным ускорением - всё гораздо сложнее.
Поправьте меня, если я не прав.
Аватара пользователя
mandigit
 
Сообщения: 583
Зарегистрирован: 28 ноя 2005, 12:05
Откуда: Москва

Re: Инклинометр

Сообщение Виталий » 20 май 2008, 12:58

А чем различается поступательные и линейные ускорения? И что под этим имеется ввиду?
Все новости о моих проектах http://savethebest.ru
Аватара пользователя
Виталий
 
Сообщения: 2114
Зарегистрирован: 08 окт 2004, 16:43
Откуда: St. Petersburg
Skype: quark-bot
ФИО: Клебан Виталий

Re: Инклинометр

Сообщение math » 20 май 2008, 17:30

mandigit писал(а):Угумс, не прав.Гироскоп на линейные ускорения не реагирует.


Абсолютно понятно, что гироскоп не реагирует на линейные ускорения :)

Когда я писал
math писал(а):Если же система перемещается в пространстве со значительным линейным ускорением - всё гораздо сложнее.
,
я вовсе не утверждал, что при линейных ускорениях гироскоп не позволяет определять угловое положение объекта.

Наоборот, именно для этой цели они и используются в системах ориентации.
Проблема состоит в следующем.
Чтобы определить углы, необходимо интегрировать угловую скорость.
И всем известно, что со временем ошибка интегрирования накапливается.
То есть, интегрирование выходного сигнала измерителя угловой скорости (гироскопа),
позволяет определять более или менее точное значение угла только в течение
небольшого промежутка времени. Затем необходимо заново вводить начальные условия
интегрирования, т.к. реальное значение угла и значение угла, полученное в результате
интегрирования угловой скорости будут расходиться.
И дисперсия этой разницы со временем растёт.
Так вот, чтобы вводить эти начальные условия, можно использовать
сигнал от акселерометра, но только тогда, когда тело покоится или движется с постоянной скоростью.
Если же объект вращается (скорость этого вращения фиксируется гироскопом)
и в то же время перемещается в пространстве с некоторым линейным ускорением,
то акселерометр не может быть использован как датчик угла
для задания начальных условий при интегрировании, т.к.
нельзя определить положение вектора ускорения силы тяжести
относительно осей акселерометра - он суммируется с линейным ускорением объекта (векторно).
Вывод: гироскоп без изменения начальных условий интегирования может использоваться как датчик угла только в течение ограниченного промежутка времени.

Существуют алгоритмы комплексирования, которые дают возможность определять угловое положение динамических объектов, но я пока что их не касался - это следующий этап работы.
Буду очень благодарен Всем, кто выложит ссылки на подобную тематику.


Виталий писал(а):А чем различается поступательные и линейные ускорения? И что под этим имеется ввиду?


Поступательное и линейное ускорения - это одно и то же ускорение.
Под ним понимается, ускорение с которым движется центр масс объекта.
Аватара пользователя
math
 
Сообщения: 5
Зарегистрирован: 14 дек 2007, 22:18
Откуда: Санкт-Петербург

Re: Инклинометр

Сообщение mandigit » 20 май 2008, 19:59

Ура, теперь понимание одинаковое!

Вот ссылка на алгоритм: http://www.geology.smu.edu/~dpa-www/rob ... ertial.pdf

Буду с интересом наблидать за ходом работ!

math писал(а):Существуют алгоритмы комплексирования, которые дают возможность определять угловое положение динамических объектов, но я пока что их не касался - это следующий этап работы.
Буду очень благодарен Всем, кто выложит ссылки на подобную тематику.
Аватара пользователя
mandigit
 
Сообщения: 583
Зарегистрирован: 28 ноя 2005, 12:05
Откуда: Москва

Re: Инклинометр

Сообщение steel_monkey » 20 май 2008, 20:38

Вот блин, опередили. А я уже приобрел себе аксель, ADXL311.
По картинке похоже, что распайка его не такой уж простой процесс. Возможно сбоку подобраться и паялом его, когда он будет на печатке?
Ксати, про небольшой промежуток времени. "Простенький" оптический гироскоп, точность 0.01 градуса в час. Может почувствовать вращение Земли вокруг Солнца. За час уйдет максимум на 0.01 градуса. Вам много?
Аватара пользователя
steel_monkey
 
Сообщения: 346
Зарегистрирован: 14 июл 2007, 23:38
Откуда: SPb
прог. языки: немного албанский

Re: Инклинометр

Сообщение mandigit » 21 май 2008, 09:56

ADXL паял так:
вставил в плату проводки, прижал сбоку к ADXL, пропаял, то есть он типа на ножках получился :)

Простенькая гиростабилизированная платформа используемая в ракетах или гирокомпас подлодки имеют так-же невысокие отклонения.
Только их стоимость высока, досткпность нулевая, поскольку они относятся к категории товаров двойного назначения.
+ гироскопы такого класса нуждаются в юстировке в начальный момент времени.
масса у них то-же не маленькая.
В музеях можно найти разрезы ракет и посмотреть на механические гироскопы вживую.

Сравнение различных гироскопических технологий: http://www.mr.rtc.ru/doc/report/doc22.pdf

steel_monkey писал(а):Вот блин, опередили. А я уже приобрел себе аксель, ADXL311.
По картинке похоже, что распайка его не такой уж простой процесс. Возможно сбоку подобраться и паялом его, когда он будет на печатке?
Ксати, про небольшой промежуток времени. "Простенький" оптический гироскоп, точность 0.01 градуса в час. Может почувствовать вращение Земли вокруг Солнца. За час уйдет максимум на 0.01 градуса. Вам много?
Аватара пользователя
mandigit
 
Сообщения: 583
Зарегистрирован: 28 ноя 2005, 12:05
Откуда: Москва

След.

Вернуться в Наши проекты

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 4

Mail.ru counter