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蓝宙3轴陀螺仪+3轴加速度传感器

 quasiceo 2015-08-07

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【蓝宙官方资料】蓝宙3轴陀螺仪+3轴加速度传感器详解资料

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商品展示

 

 
商品描述

产品名称:两轴陀螺仪+三轴加速度传感器一体板

ENC-03RC+MMA8451

 

一、模块简介

本产品为三轴陀螺仪+三轴加速度传感器一体板,该模块采用日本村田ENC-03RC陀螺仪和飞思卡尔公司电容式加速度传感器MMA8451芯片。

二、模块特性

  • ENC-03RC(全新原装)三轴陀螺仪传感器(默认两轴);
  • MMA8451三轴数字量输出;
  • 板子上预留有4Xφ3,方便固定;
  • 板子布线规范,性能稳定;
  • 接口文字说明清晰,使用方便。

三、模块结构说明

 

四、模块使用方法

注意:模块电源采用3.3V供电,加速度2g量程下,可达4096/g4g量程下,可达2048/g8g量程下,可达1024/g;角速度最大角速度deg./sec.+/-300,比例系数为mV/deg./sec.0.67,当角速度为0时,输出Vdc1.35Z轴角速度为可选装一般不用(XY轴角速度足够用)。

 

 

五、陀螺仪与加速度传感器科普知识

速度传感器测的是什么?
我觉得很多时候大家都被它的名字给误导了 我觉得准确的来说它测的不是加速度 至少对于mma7260这类的片子 它
检测的是它受到的惯性力(包括重力!重力也是惯性力)。那又有人要问了F=ma惯性力不就是加速度么? 差矣加速度传感器实际上是用MEMS技术检测惯性力造成的微小形变注意 检测的是微小形变 所以 你把加速度传感器 水平静止放在桌子上 它的Z轴输出的是1g的加速度 因为它Z轴方向被重力向下拉出了一个形变 可是你绝对不会认为它在以1g的加速度往下落吧 你如果让它做自由落体 它的Z轴输出应该是0给 个形象的说法 可以把它看成是一块弹弹胶 它检测的就是自己在三个方向被外力作用造成的形变。从刚才的分析可以发现重力这个东西实际是个很恶心的东西 它能隔空打牛,在不产生加速度的情况下对加速度传感器造成形变,在产生加速度的时候不造成形变,而其他力都做不到。可惜的是,加速度传感器不会区分重力加速度与外力加速度。
所以,
系统在三维空间做变速运动时,它的输出就不正确了或者说 它的输出不能表明物体的姿态和运动状态 举个例子 当一个物体在空间做自由落体时 在X轴受到一个外力作用 产生g的加速度 这时候x y z轴的输出分别是g,0,0如果这个物体被x轴朝下静止放在水平面上 它x y z轴的输出也分别是g,0,0所以说 只靠加速度传感器 来估计自己的姿态 是 很危险而不可取的
加速度传感器有什么用?
加速度计,可以测量加速度,包括重力加速度,于是在静止或匀速运动(匀速直线运动)的时候,加速度计仅仅测量的是重力加速度,而重力加速度与刚才所说的R坐标系(绝对坐标系)是固连的,通过这种关系,可以得到加速度计所在平面 与 地面 的角度关系也就是横滚角和俯仰角计算公示如下

俯仰角

横滚角


陀螺仪测的是什么?
陀螺仪可以测量角速度,具有高动态特性,但是它是一个间接测量器件,它测量的是角度的导数,角速度,显然我们要将角速度对时间积分才能得到角度看到积分 我想敏感的同学马上就能发现一个致命的问题积分误差
积分误差的来源 主要有两个 一个是积分时间积分时间Dt越小,输出角度越准一个是器件本身的误差假设陀螺仪固定不动,理想角速度值是0dps(degree per second),但是有一个偏置0.1dps加在上面,于是测量出来是0.1dps,积分一秒之后,得到的角度是0.1,1分钟之后是6,还能忍受,一小时之后是360,转了一圈所以说陀螺仪在短时间内有很大的参考价值
陀螺仪另外一个问题是它的测量基准是自身,并没有系统外的绝对参照物重力轴是个绝好的参照物 因此需要陀螺仪和加速度传感器的配合使用 如果要测偏航角YAW还需要
电子罗盘感知地磁方向 给出水平方向的绝对参考(当然这个在智能车上不存在吧······——!)
陀螺仪和加速度传感器的融合
除了给出绝对参考系 陀螺仪和加速度传感器相互融合使用的最重要的原因是:
综合考虑,加速度计是极易受外部干扰的传感器,但是测量值随时间的变化相对较小。陀螺仪可以积分得到角度关系,动态性能好,受外部干扰小,但测量值随时间变化比较大。可以看出,它们优缺点互补,结合起来才能有好的效果
用通俗点的话来说 就是无论工作多久 加速度传感器如果没收到外部干扰它测的就一定是准的! 陀螺仪虽不会受到外部干扰 可是时间长了 由于积分误差累计 它的值就全错了!
所以两个数据融合的方法就是
设计算法在短时间尺度内增加陀螺仪的权值,在更长时间尺度内增加加速度权值,这样系统输出角度就更真实了
再通俗点说就是 隔一段时间 用加速度传感器的值修正一下陀螺仪的积分误差 然后在隔的这段时间内 用陀螺仪本身的角度积分

 

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