Stap 2: gyroscoop
Elk kanaal van de gyroscoop meet de rotatie rond een van de assen. Bijvoorbeeld een 2-assige gyroscoop zal het meten van de draaihoek (of sommigen kunnen zeggen "over") de X- en Y-assen. Laten we deze rotatie in getallen uitspreken doen sommige notaties. Eerste laten we definiëren:
Rxz - is de projectie van de traagheids kracht vector R op het XZ-vlak
Ryz - is de projectie van de traagheids kracht vector R op het YZ-vlak
Van de rechte hoek driehoek gevormd door Rxz en Rz, met behulp van de stelling van Pythagoras we krijgen:
Rxz ^ 2 = Rx ^ 2 + Rz ^ 2, en zo ook:
Ryz ^ 2 = Ry ^ 2 + Rz ^ 2
Houd ook rekening met:
R ^ 2 = Rxz ^ 2 + Ry ^ 2, dit kan worden afgeleid uit de Eq.1 en hierboven vergelijkingen, of kan worden afgeleid uit rechte hoek driehoek gevormd door R en Ryz
R ^ 2 = Ryz ^ 2 + Rx ^ 2
We not gonna deze formules gebruiken in dit artikel, maar het is nuttig om op te merken van de relatie tussen alle waarden in ons model.
In plaats daarvan we gonna de hoek tussen de Z-as en Rxz, Ryz vectoren als volgt definiëren:
Axz - is de hoek tussen de Rxz (projectie van R op XZ-vlak) en Z-as
Ayz - is de hoek tussen de Ryz (projectie van R op YZ-vlak) en Z-as
Nu dichter we aan wat de maatregelen van de gyroscoop. Gyroscoop meet de snelheid van veranderingen van de hoeken die hierboven omschreven. Met andere woorden het zal de uitgang van een waarde die is lineair gerelateerd aan de mate van verandering van deze hoeken. Om uit te leggen dit laten we veronderstellen dat we de rotatiehoek rond as Y (dat zou Axz hoek) heb gemeten op tijdstip t0, en we als Axz0 definiëren, volgende we deze hoek op een later tijdstip t1 gemeten en het Axz1 was. De mate van verandering wordt als volgt berekend:
RateAxz = (Axz1 - Axz0) / (t1 - t0).
Als we Axz in graden, en de tijd in seconden uitdrukken, dan is deze waarde zal worden uitgedrukt in deg/s. Dit is wat een gyroscoop-maatregelen.
In de praktijk een gyroscoop (tenzij het een speciale digitale gyroscoop) krijgt u een waarde uitgedrukt in deg/s. hetzelfde wat betreft de versnellingsmeter krijg je een ADC-waarde die u wilt converteren naar deg/s met behulp van een formule lijkt op Eq. 2 die we hebben gedefinieerd voor versnellingsmeter zelden. Laten we de ADC kennismaken met deg/s conversieformule voor gyroscoop (we veronderstellen dat we een 10 bit ADC-module gebruiken, voor 8 bit ADC vervangt 1023 met 255, voor 12 bit ADC vervangen 1023 4095).
RateAxz = (AdcGyroXZ * Vref / 1023 - VzeroRate) / gevoeligheid Eq.3
RateAyz = (AdcGyroYZ * Vref / 1023 - VzeroRate) / gevoeligheid
AdcGyroXZ, AdcGyroYZ - onze adc-module worden verkregen en zij vertegenwoordigen de kanalen die maatregel die de rotatie van de projectie van R vector in XZ respectievelijk in YZ vliegtuigen, zijn, dat het equivalent is van het zeggen van de rotatie rond de X- en Y-assen respectievelijk werd gedaan.
VREF - is de ADC referentie spanning die we zullen gebruiken 3.3V in het onderstaande voorbeeld
VzeroRate - is de spanning nader, met andere woorden de spanning dat de gyroscoop uitgangen wanneer het niet is onderworpen aan een rotatie, voor het Acc_Gyro board het is bijvoorbeeld 1.23V (u vindt deze waarden in de specs)
Gevoeligheid - is de gevoeligheid van uw gyroscoop wordt uitgedrukt in mV / (deg / s) vaak geschreven als mV/deg/s, het eigenlijk vertelt u hoeveel mV zal de gyroscoop output te verhogen, als u de rotatiesnelheid door één deg/s verhogen. De gevoeligheid van Acc_Gyro bestuur is bijvoorbeeld 2mV/deg/s of 0.002V/deg/s
Laten we eens een voorbeeld, stel dat onze ADC-module terug na waarden:
AdcGyroXZ = 571
AdcGyroXZ = 323
Met behulp van de bovenstaande formule, en het gebruik van de parameters van de specs van Acc_Gyro bestuur die zullen we:
RateAxz = (571 * 3.3V / 1023 - 1.23V) / (0.002V/deg/s) = ~ 306 deg/s
RateAyz = (323 * 3.3V / 1023 - 1.23V) / (0.002V/deg/s) = ~-94 deg/s
Met andere woorden het apparaat draait rond de Y-as (of we kunnen zeggen dat het draait in het XZ-vlak) met een snelheid van 306 deg/s en rond de X-as (of we kunnen zeggen dat het draait in YZ-vlak) met een snelheid van-94 deg/s. Houd er rekening mee dat het minteken betekent dat het apparaat in de tegenovergestelde richting van de conventionele positieve richting draait. Door Conventie is één richting van de rotatie positief. Een goede gyroscoop specificatieblad zal u tonen welke richting is positief, anders zult u moeten vinden door te experimenteren met het apparaat en vaststellend welke richting van rotatie resultaten bij het verhogen van de spanning op de uitgang-Pins. Dit is het beste gedaan met behulp van een oscilloscoop, omdat zodra u de rotatie stopt de spanning terug tot dalen zal het niveau nader. Als u van een multimeter die u moeten zou een constante rotatie snelheid gedurende ten minste enkele seconden en de spanning tijdens deze rotatie nota gebruikmaakt, vervolgens vergelijken met de spanning nader. Als het groter dan is het nader spanning betekent dit dat de draairichting positief is.
