Gravity - akcelerometry i żyroskopy

Rodzaje czujników pozycji, przyspieszenia i prędkości

Projektując robota mobilnego, interfejs do sterowania komputerem czy też intrygujący gadżet kontrolowany ruchem dłoni, warto przez chwilę zastanowić się, jaki rodzaj czujnika najlepiej sprawdzi się w danym zastosowaniu. W najprostszych urządzeniach, które wymagają tylko wykrycia samego faktu pojawienia się wibracji albo przechylenia obudowy (bez funkcji pomiarowej, np. określania dokładnej orientacji względem powierzchni Ziemi), najlepiej zastosować czujnik stykowy. Przykładem takiego rozwiązania są dostępne w naszej ofercie moduły DFR-04711 - czujniki wibracji z wyjściem cyfrowym. Wibracje powodują zwieranie niewielkiego styku, znajdującego się w obudowie czujnika – mikrokontroler może więc wykryć drgania za pomocą zewnętrznego przerwania czy też timera sprzętowego, pracującego w trybie przechwytywania impulsów wejściowych. Na podobnej zasadzie działają czujniki wstrząsów (DFR-13294) oraz czujniki pochylenia (DFR-04279), także kompatybilne z dowolnym mikrokontrolerem (choć bez problemu można je zastosować także w układach analogowych i urządzeniach opartych na klasycznych obwodach cyfrowych).

Akcelerometry i żyroskopy MEMS

Czujniki mikro-elektromechaniczne (ang. microelectromechanical system, w skrócie MEMS) niepodzielnie zawładnęły rynkiem rozwiązań przeznaczonych do pomiaru przyspieszeń i prędkości obrotowych, detekcji gestów, wykrywania upadku osób lub spadku swobodnego przedmiotów, nawigacji przestrzennej dronów i robotów mobilnych oraz wielu innych. W każdym współczesnym urządzeniu mobilnym zainstalowane są czujniki takie, jak choćby podstawowy, 3 osiowy akcelerometr MEMS, służący do wykrywania przyspieszeń, drgań (np. kroków), a także gestów (w niektórych aplikacjach). Przykładem takiego układu może być scalony, 3-osiowy akcelerometr cyfrowy z interfejsem I2C – LIS2DH – będący sercem modułu DFR-08831. Podczas gdy akcelerometry reagują na liniowe przyspieszenia w trzech osiach (X, Y i Z), żyroskopy pozwalają na określenie składowych prędkości obrotowej w tych osiach. Co ciekawe i ważne, połączenie (tzw. fuzja) danych z obu typów czujników pozwala znacząco zwiększyć dokładność wyznaczania parametrów kinematycznych (przyspieszeń i prędkości) – technika ta szczególnego znaczenia nabiera w maszynach latających i robotach balansujących.

Ekosystem Gravity – wieloparametrowe zestawy czujników dla kontrolerów lotu (i nie tylko)

Czujniki Gravity produkowane przez DFRobot obejmują także czujniki pola magnetycznego – w przypadku modułu DFR-13155 oprócz 3-osiowego magnetometru (kompasu) użytkownik może także skorzystać z 3-osiowego akcelerometru i 3-osiowego żyroskopu. Nie zabrakło nawet cyfrowego barometru BMP280 z funkcją pomiaru temperatury. Połączenie danych inercyjnych z wysokorozdzielczym pomiarem ciśnienia atmosferycznego (w celu określenia wysokości ponad gruntem) pozwala dokładnie śledzić położenie i wszystkie najważniejsze parametry lotu dronów oraz robotów latających. Podobny zestaw funkcjonalności oferuje inny model czujnika 10 DOF z serii DFRobot Gravity o oznaczeniu katalogowym DFR-15712. W tym przypadku rolę czujnika inercyjnego pełni BMX160, zaś za pomiar temperatury i ciśnienia odpowiada zintegrowany sensor BMP388.