浅谈陀螺仪传感器及其应用

本文通过陀螺仪传感器相关的资料整理,阐述了陀螺仪的结构,和其基本的原理和工作方式,并通过对不同的陀螺仪的介绍与分析说明他们的原理并不全是角动量守恒,陀螺仪更像是对角度传感器的统称。陀螺仪除了人们所熟悉的机械陀螺之外,还有很多陀螺仪,比如:光纤陀螺、激光陀螺,他们的原理并不全是角动量守恒定律,陀螺仪更像是对角度传感器的统称。同时陀螺也是惯性导航与制导系统的核心部件在国防工业领域占有重要的地位。同时也介绍了陀螺仪传感器在国防工业上和民用工业上的应用。

提高电感式角度传感器装调合格率

电感式角度传感器合格率低的问题严重制约着陀螺仪生产,小组利用头脑风暴法确定了末端原因,使用排列图、因果图、直方图、PDPC法、控制图等QC工具,通过大量的试验数据分析及采取有效的实施对策,显著提高了电感式角度传感器的装调合格率,为生产任务的顺利完成提供了技术保障。

MEMS陀螺仪的研究现状与进展

MEMS陀螺仪是MEMS传感器中应用最广泛的器件。当今信息智能时代的发展为MEMS陀螺仪带来新的发展机遇,使MEMS陀螺仪进入更高精度和更高可靠性的新的发展阶段。从微结构、电子学控制、工艺平台和集成应用四个方面综述了MEMS陀螺仪的最新进展。对MEMS陀螺仪分别按简并和非简并工作模式;速率陀螺仪的机械化和全角机械化;体Si、表面工艺、3D结构、封装和修调工艺等;高性能集成、高精度校准、数据融合新算法和各类导航应用等详细分类与内容进行介绍。在提取MEMS陀螺仪在微结构等四个方面的技术创新点的基础上,进一步分析了MEMS陀螺仪的发展趋势和未来发展重点。

基于陀螺仪和加速度计的帆船运动姿态测量

针对帆船运动姿态监测的需求,设计并实现了一个基于微机电系统(MEMS)陀螺仪和加速度传感器的运动姿态实时测量系统。多传感器的数据融合,实现了姿态测量高准确度的要求。应用陀螺仪传感器监测船体姿态角度可避免因船体变速运动而导致的测量偏差;利用加速度传感器测量数据可有效消除陀螺仪的漂移误差和累积计算误差;采用加权时变的卡尔曼滤波作为数据融合方法有效地提高了姿态角度测量的精确度和稳定性。该方法已成功应用于Laser帆船运动姿态实时测量系统中,测量精确度达到了±1°。

新型陀螺仪转子表面的测量及对陀螺性能的影响

提出了一种新的陀螺转子表面测量技术,它采用光强调制式的单光纤传感器作为测量元件.系统测试(0～100μm)结果显示:相应的灵敏度为2.5mV/μm,精度等级优于1%,重复性优于0.5%.设计了一种适用于陀螺转子表面测量的系统,其测量精度达到0.005μm.以直径38mm的实心陀螺转子球为例介绍了整个系统的组成及其工作过程,给出了两种转子表面图形绘制法(墨克脱投影法和三维表面重现法)和该陀螺转子的三维表面测量图;最后分析了图形的存在引起的转子表面不规则对陀螺性能的负影响,这些参数可以用来预测陀螺漂移性能.

陀螺仪的过去、现在和未来

通过对各种陀螺仪的介绍和分析说明它们的原理并不全是角动量守恒,陀螺仪更像是对角度传感器的统称。

四旋翼飞行器平衡传感器数据 处理方法探讨

四旋翼飞行器的制作与研究日渐火热,而且其应用价值日渐凸显,当今四旋翼飞行器大都使用飞控板控制,其优点是操作简单,稳定性比较好,但好多的复杂功能无法自定义,仅仅能使用其固有的动作。源于市面上飞控板的这一点不足之处,我们团队设计出了具有自主特色的控制思路,本文重点讲解一下我们在研究过程中的角度平衡的数据处理思路与方法。

GYPRO~?闭环MEMS陀螺仪

Tronics的GYPRO闭环MEMS陀螺仪可将MEMS惯性传感器的性能提升到前所未有的水平,实现卓越的测量精度和长期稳定性。GYPRO系列在单个芯片上结合了数个核心优势特性,其偏置不稳定性仅为每小时0.8°,噪音超低(角度随机游走),仅为每命√h0.14°。

液压支架姿态角度测量系统

针对采用单一角度传感器实现综采工作面液压支架姿态角度监测时测量结果不准确的问题,提出了一种基于倾角传感器和陀螺仪的液压支架姿态角度测量系统。该系统采用SVT626T型倾角传感器和ML7100型三轴陀螺仪测量倾角和轴向偏转角度,并以俯仰角为例,用卡尔曼滤波对2种传感器测量的角度进行数据融合。Matlab仿真及实验结果表明,该系统有效解决了倾角传感器因顶梁变加速运动导致的测量误差和陀螺仪因长时间测量导致的漂移和误差累积问题,提高了顶梁姿态角度测量精度。

一种基于光学测角技术验证陀螺定向的方法

介绍了由半导体激光器、线阵CCD传感器及图像采集系统等组成的小角度测量系统的工作原理,搭建了实验平台。同时,对利用数据采集系统采集陀螺仪输出的角速率进行积分,得到陀螺仪转动的角度值。通过把小角度测量系统测量的数据与积分得到的数据进行比较,验证了陀螺仪在小角度定向应用中的精确性。实验证明,该陀螺仪的测量精度达到0.01°以内。

燃气管道三维空间定向穿越施工监测

管道三维穿越施工实现了水平和竖向的同时借转,对市政管线工程建设具有重要意义。文中结合具体工程开展了燃气管道三维穿越施工的全过程监测研究。基于陀螺仪空间定位技术和光纤应变传感技术,设计并实施了一套系统的管道穿越施工监测方案,获得了管道全长各点的三维空间坐标及管道监测段穿越全过程的力学响应。监测结果表明:管道双向同时借转穿越时,纵向应变和截面弯矩剧增,实测数据可为进一步理论分析提供参考,监测方法也可为同类工程监测提供借鉴。

导引头伺服稳定平台故障诊断及保护设计

为了实现导引头伺服稳定平台角度传感器、陀螺仪和电机驱动三大关键部件故障时的快速诊断和保护,设计了一套故障诊断和保护的方法。该方法结合关键部件的固有属性以及导引头稳定平台的工作特点,对其工作状态实时监测,一旦状态量持续或瞬间超过设定阈值,即可触发相应报警或者必要的保护措施。该方法可以很好地在前期调试中发现和定位故障,以及在导引头整机调试中出现故障时能够及时保护,防止故障扩大恶化。经试验验证,该故障诊断方法准确可靠,满足使用要求。

基于影像的角度测量系统设计与实现

针对工程施工时安装物体的角度测量要求,设计了采用摄像获取图像,经识别算法提取被测物角度的检测系统.系统以STM32F407单片机作为主控单元,采用Canny算子提取其中边缘轮廓信息,建立边缘线定位的各坐标点,重建提取后图像模型,计算待测边缘线在图像中的倾角θ.陀螺仪传感器测得摄像位置角度φ,用以校正θ,得到被测物角度测量值θl.实验结果表明,角度测量系统能够有效地加快检测速度,所得数据精度满足要求.

基于神经网络和DSP-TMSF2812的风力摆伺服控制系统设计

现今,国内使用于风力摆上的伺服控制器多为简单的PID控制且核心处理器大多为MCU。鉴于MCU的数据处理能力欠佳、数据运算速度慢,灵活性不足等诸多局限,难以满足风力摆的功能要求和精确控制等因素,设计以32位浮点DSP-TMSF2812@150 MHz为核心的高精度风力摆伺服控制系统,包含三维陀螺仪加速度计传感器集成模块MPU-6050、LED显示屏、人机交互系统及万向节结构等组成闭环控制系统,采用陀螺仪经姿态解算为控制系统提供神经网络PID精确控制的风机转速数据和脉冲宽度调试技术控制大电流驱动芯片BTN7971,精确控制直流风机的转速、方向、启停等诸多工况,实现对激光笔位置的精确控制,具有仅以直流风机为动力控制下快速起摆、画线、恢复静止的功能,并能准确画圆,且受风力影响后能够快速恢复画圆状态,具有很好的鲁棒性。实验结果表明:该神经网络风力摆伺服控制系统具有控制精度高、灵活性好、实时性好等优点。

电动车跷跷板运动控制系统设计

设计实现了以AT89S52为核心的跷跷板控制系统,由三维陀螺仪加速度计传感器集成模块MPU-6050、LED显示屏、人机交互系统等组成闭环控制系统。陀螺仪为控制系统提供最优PID整定算法的电机转速数据,L298N集成模块驱动电机,实现对电动小车位置的精确控制。实验结果表明:该控制系统具有控制精度高、灵活性好、实时性强、鲁棒性强等优点。

基于单片机的两轮自动平衡小车设计

将倒立摆的工作原理应用在两轮自平衡小车中,使小车保持自平衡运行。采用STC12C5A60S2单片机为核心控制器,利用MMA7361加速度传感器、EN-03陀螺仪感知的小车运动状态,采用PI控制算法,实现了以单片机内置的PCA/PWM模块输出的PWM驱动L298芯片控制电机正反转和速度,使车体保持平衡运动。

承载平台平衡调整系统

本文设计了一种承载平台平衡调整系统,采用陀螺仪传感器实时检测平台的倾斜角度,通过K60单片机输出PWM波控制平台的倾斜角度。本系统的优点在于制作成本低廉、使用方便,易于拆卸和重新组装,对平衡调整有着很大的借鉴意义。承载平台平衡调整系统是集机械、控制等部分为一体的系统,它可以控制平台达到指定的倾斜角度,应用比较广泛。

MEMS三维静动态测试系统

采用集成频闪成像、计算机微视觉和显微干涉技术,研制了微机电系统(MEMS)三维静动态测试系统。系统可进行MEMS面内刚体运动、表面形貌、垂向变形和离面运动的测量。对于面内运动测量,提出了基于立方样条插值的亚像素步长相关模板匹配算法,从MEMS视觉图中提取面内位移,匹配精度为0.02 pixels。对于离面运动测量,采用Hariharan 5步相移干涉(PSI)算法和去包裹算法,离面运动测量分辨率可达1 nm。通过对Si微压力传感器膜和Si微陀螺仪的静动态测试,验证了系统的适用性和可靠性。

STM32入门100步(第48步) MPU6050模块

原理介绍这一节我们介绍配件包中的配件MPU6050模块,如图1所示。模块由一片印制电路板(PCB)和一排排针接口组成。PCB上面有很多元器件,中间的方形芯片是MPU6050。MPU6050是一款6轴加速度传感器和陀螺仪,它能感知自身位移和旋转角度。由于芯片体积太小,为了方便实验才将芯片和周边元器件焊接在一片电路板上,形成一个完整的加速度传感器和陀螺仪功能模块。