Gyrosensor (LPR510AL)

Dieser Artikel handelt vom im Carolo-Fahrzeug verbauten Gyrosensor, der während des SDE-Praktikums (SS14) Semester neu verbaut wurde.

Allgemein

Der Gieratensensor (LPR510AL) gibt ein analoges Ausgangsignal aus. Der Sensor wird mit einer Spannung von 3,3V bis maximal 16V betrieben . Der Sensor basiert auf dem Prinzip eines Drehwinkelsensors.

Pinbelegung

Anschlusspins des LPR510AL.

Die Eingangsspannung wird über den Pin 1 in den Spannungsregler(auf der Platine) gegeben, um die Betriebsspannung für VDD zu erhalten.

Pinnummer	Pinname	Funktion
1	VIN	Spannungseingang der Platine
2	GND	Masse - 0V
3	VDD 3,3V	Eingangsspannung des Sensors
4	Y	Verdrehung um die Y-Achse ohne Verstärkung
5	4Y	Verdrehung um die Y-Achse mit 4x Verstärkung
6	Vref	Referenzspannung
7	4X	Verdrehung um die X-Achse mit 4x Verstärkung
8	X	Verdrehung um die X-Achse ohne Verstärkung
9	PD	Power-down (logic 0: normal mode; logic 1: power-down mode)
10	GND	Masse - 0V
11	ST	Self-test (logic 0: normal mode; logic 1: self-test)

Autoren : Martin Berysztak Adem Hadziric (Diskussion) 21:00, 11. Jul. 2014 (CET)

Funktionsverdrahtung

Verdrahtung des LPR510AL

Versuchsaufbau Gyro

Beim Verdrahten ist zu beachten, dass die Spannung der Spannungsquelle nicht 16V überschreitet. Es genügt, mit einer Spannung von ca. 6 V und einen Strom von 0,1 A zu arbeiten. Die Plus-Leitung der Spannungsquelle muss an den Pin: VIN (Pin 1) angelegt werden. Die GND-Leitung der Spannungsquelle muss an den Pin: GND (Pin 2) angelegt werden. Auf der Steckplatte muss eine Verbindung zwischen dem Pin: 3,3V (Pin 3) und dem Pin: Vref (Pin 6) angebracht werden. Die Verbindung der Connector Box (dSPACE) zum Gyrosensor, wird über denn Channel 4 des Analog-Digital-Converters (ADCH4) verbunden werden, weil dieser zum Zeitpunkt der Tests nicht belegt war. Die Plus-Leitung der Connector Box Verbindung wird an den Pin gelegt, an dem das Signal abgegriffen werden soll. Pin 4 und Pin 5 für die Y-Richtungsbewegung und Pin 7 und 8 wird X-Richtungsbewegung. Die GND-Leitung der Connector Box Verbindung wird an GND (Pin 2) geschlossen.

Autoren : Martin Berysztak Adem Hadziric (Diskussion) 21:00, 11. Jul. 2014 (CET)

Verarbeitung in Simulink / ControlDesk

Um die Daten in Simulink zu Verarbeiten ist der Block der dSpace-Libery notwendig. Zum Konvertieren des analogen Ausgangssignals in ein digitales Signal notwendig, welches die Connector Box verarbeiten kann. Die konvertierten Daten werden mithilfe eines Out-Blocks weitergeben. Das Ausgangssignal wird in Spannung pro Sekunde angegeben. Diese Spannungswerte müssen integriert werden (siehe Simulink-Model: "Ausgabe_in_Grad"), um daraus die Gradänderung über die Zeit zu erhalten. Für den Parameter: "Constant" muss der später, berechnete Mittelwert eingefügt werden.

Die Signale, welche in die Out-Blocks gehen, können via ControlDesk mithilfe des Ploters dargestellt werden.

Auswertung der Daten

• Erreichbare Auflösung im Zusammenspiel mit der DS1104:
  • Der Gieratensensor gibt ein analoges Ausgangssignal aus. Dementsprechend ist die Auflösung nicht bestimmbar und kann als unendlich klein angenommen werden.
  • Die Auflösung des Analog-Digital-Converter gibt die Auflösung vor.
• Drift:
  • Der Drift beträgt 0,0004°/sec
  • Errechnet wurde der Drift durch eine Messung über einen längeren Zeitraum. Bei dieser Messung wurde die Änderung des Mittelwerts beobachtet.
• Empfindlichkeit:
  • Die Empfindlichkeit lässt sich über die Formel: Empfindlichkeit = Eingang / Ausgang berechnen.
  • Die Sensor Empfindlichkeit beträgt: 2,5mV/(°/sek).
  • Errechnet wurde der Wert, durch konstantes schwenken des Sensors auf 90°. Hierbei musste die Verändernde Spannung konstant sein und abgelesen werden. Über die Zeit gemessen, ist die Empfindlichkeit zu berechnen.
  • Aus dem Datenblatt ist dieser Wert ebenfalls zu entnehmen.
• Unsicherheit:
  • Zur Bestimmung der Unsicherheit wird der Mittelwert des Ruhesignals (keine Bewegung) benötigt. Über das Simulink-Model: "Ausgabe_Mittelwert_Berechnung" wird der Mittelwert berechnet.
  • Für Messmodus Y ist folgender Mittelwert bestimmt worden:
    • y = 1,25336
  • Dieser Wert muss im Simulink-Model: "Ausgabe_in_Grad", unter dem Parameter: "Constant" eingetragen werden.
  • Mithilfe des Mittelwertes lässt sich die Standartabweichung bestimmen. Die dazugehörige Formel lautet:

Varianz: $\sigma_x^2= \frac{1}{n-1} \sum_{i=1}^n \left(x_i- \overline{x}\right)^2$

Standartabweichung: $\sigma_x= \sqrt{\sigma_x^2}$

• • Die Varianz für die Messmodi beträgt:
    • y = 0,001228V

• • Berechnet werden die Werte durch folgende Schaltung:

Autoren : Martin Berysztak Adem Hadziric (Diskussion) 21:00, 11. Jul. 2014 (CET)

Quellen / Weiterführende Informationen

Autoren : Martin Berysztak Adem Hadziric (Diskussion) 21:00, 11. Jul. 2014 (CET)

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