![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Объект исследования
Объектом исследования является инерциальный измерительный блок (ИИБ) Atomic IMU 6 DOF (6 Degrees of Freedom Atomic Inertial Measurement Unit SEN-09812 фирмы Sparkfun Electronics, Inc) [16]. Внешний вид ИИБ в состоянии поставки представлен на рис. 3.1. Рис. 3.1. Внешний вид ИИБ Atomic IMU 6 DOF в состоянии поставки
ИИБ Atomic IMU 6 DOF обеспечивает измерение по трем взаимно ортогональным осям трех составляющих кажущегося ускорения и трех составляющих угловой скорости, преобразование этих данных в 10-разрядный двоичный код и передачу кодов либо по проводному UART интерфейсу, либо без проводов по радиоканалу с дополнительным XBee приемо-передатчиком. В данном лабораторном практикуме задействована беспроводная конфигурация с использованием радиоканала для передачи данных. ИИБ Atomic IMU 6 DOF использует следующие датчики: - один микромеханический трехкомпонентный акселерометр MMA7361L с переключаемым диапазоном ±1, 5g или ±6g [11]; - три микромеханических одноосных датчика угловой скорости LISY300AL с диапазоном ±300˚ /c [17]. Микромеханический трехосный акселерометр MMA7361L детально описан в главе 1. Сводка механических характеристик микромеханического одноосного ДУС LISY300AL дана в таблице 3.1. Таблица 3.1. Механические характеристики при напряжении питания 3, 3В, температуре окружающей среды 25º C за исключением указанного в примечаниях (прим. 1)
Примечания: 1. Продукция на производстве калибруется при 3, 3В. При возможном изменении напряжения питания параметры указаны в данной таблице. 2. Типичные значения не гарантируются. 3. Продукция способна чувствовать угловую скорость от постоянной величины до назначенной полосы пропускания. 4. Гарантируется конструкцией. 5. Выбранный пользователем внешний конденсатор 6. «Изменение напряжения на выходе при самотестировании» определяется как разность Vout(при Vst=лог.1)-Vout(при Vst=лог.0). Акселерометр и гироскопы применены в соответствии с рекомендациями изготовителей, предусматривающих наличие развязок по питанию и фильтров на выходах датчиков. И акселерометр, и гироскопы имеют внутреннюю температурную компенсацию. Основные параметры ИИБ: - напряжение питания – постоянное напряжение в диапазоне от 3, 4В до 10В; - потребляемый ток – 24мА при наличии проводного интерфейса (75мА при наличии XBee приемо-передатчика); - габариты 47х37х25мм; - гироскоп LYSI300AL – назначенная аппаратно полоса пропускания составляет 88Гц, номинальная цена единицы младшего разряда 0, 977(˚ /с)/ед.мл.разр.; - акселерометр MMA7361L – назначенная аппаратно полоса пропускания составляет по осям X и Y 350Гц, по оси Z 150Гц; номинальная цена единицы младшего разряда 0, 00403g/ед.мл.разр. при диапазоне ±1, 5g и 0, 0161g/ед.мл.разр. при диапазоне ±6g. Расположение осей чувствительности ИИБ дано в виде пиктограммы на верхней поверхности печатной платы: - ось X параллельна короткой стороне печатной платы; - ось Y параллельна длинной стороне печатной платы; - ось Z перпендикулярна плоскости печатной платы. Упрощенная блок-схема ИИБ представлена на рис 3.2 [8]. Питание ИИБ осуществляется от внешнего литий полимерного (Li-Po) аккумулятора номинальной емкостью 500мА·ч с номинальным напряжением от 4, 2В до 3, 7В. Аккумулятор подключается к линейному стабилизатору напряжения 3, 3В с помощью разъема и выключателя ПИТАНИЕ (POWER). О наличии питания сигнализирует светодиод ПИТАНИЕ красного цвета. Стабилизированное напряжение с выхода линейного стабилизатора поступает на микропроцессор, три микросхемы ДУС, одну микросхему трехкомпонентного акселерометра и другие устройства инерциального измерительного блока. Аналоговые сигналы инерциальных датчиков в виде положительного напряжения постоянного тока поступают на входы шести 10-разрядных АЦП микропроцессора. В качестве опорного напряжения АЦП микропроцессора используется то же напряжение 3, 3В с выхода линейного стабилизатора. Работа микропроцессора тактируется кварцевым резонатором с частотой 10МГц.
Рис. 3.2. Упрощенная блок-схема ИИБ Atomic IMU 6 DOF
Цифровая информация инерциальных датчиков в виде UART интерфейса поступает на приемо-передающий модуль (XBee 1mW Chip Antenna series 1 WRL-08664) (рис. 3.3). Приемо-передающий модуль устанавливается непосредственно на ИИБ в двухрядный штыревой разъем (рис. 3.4). Аналогичный приемо-передающий модуль устанавливается в двухрядный штыревой разъем в устройство XBee Explorer USB (рис. 3.5), которое осуществляет прием, преобразование поступающей информации и ввод данных в персональный компьютер по стандартному кабелю через USB-порт (рис. 3.6).
Рис. 3.3. Приемо-передающий модуль XBee 1mW Chip Antenna series 1 WRL-08664: слева – вид сверху, справа – вид снизу.
Рис. 3.4. ИИБ с установленным приемо-передающим модулем Рис. 3.5. Устройство связи с персональным компьютером XBee Explorer USB в состоянии поставки
Рис. 3.6. Устройство связи с персональным компьютером XBee Explorer USB вместе с приемо-передающим модулем и кабелем USB
Радиоканал связи ИИБ с компьютером обеспечивает устойчивую радиосвязь на частоте 2, 4ГГц в одной комнате или вне помещения на удалении до 100м и является двунаправленным: - от персонального компьютера в ИИБ поступают команды управления и данные начальной установки; - от ИИБ в персональный компьютер поступает информация от инерциальных датчиков. Мощность приемо-передатчиков 1мВт безопасна для работающих с ними людей. В ИИБ применен микропроцессор Atmel ATMega168TM, имеющий следующие ресурсы: - флеш-память 16Кб; - СППЗУ 0, 5Кб; - ОЗУ 1024бит; - максимальное значение тактовой частоты 20МГц; - ввод/вывод (I/O) сигналов логического уровня – 23 канала; - количество 10-битных АЦП – 8 каналов; - выход ШИМ – 3 канала; - таймер 16 бит – 1 канал; - таймер 8 бит – 2 канала; - интерфейсы RTC, SPI, UART, TWI, ISP. Аппаратная начальная инициализация микропроцессора может быть осуществлена кнопкой УСТАНОВКА. О работе микропроцессора в разных режимах сигнализирует светодиод СОСТОЯНИЕ. Перед проведением работ с ИИБ на персональном компьютере должна быть установлена терминальная программа. Терминальная программа взаимодействует с программным обеспечением ИИБ, которое поставляется в загруженном виде в микропроцессор вместе с ИИБ. Терминальная программа позволяет осуществить настройку параметров обмена по радиоканалу. Стандартные параметры настройки: скорость обмена 115200бод, формат - 8 бит, проверка на четность – N, стоповых битов – 1, управление потоком – N. После установки параметров обмена при нажатии на клавиатуре клавиши < Пробел> на дисплей персонального компьютера выводится экранное меню 6 DOF Atomic IMU:
|