آردوینو ARDUINO پروژه های آردوینو متفرقه دانلود کواد کوپتر معرفی قطعات انرژی سایر مطالب

سنسور شتاب سنج و استفاده از آن در کوادکوپتر

سنسور شتاب سنج و استفاده از آن در کوادکوپتر
به این نوشته رای دهید

در یک کوادکوپتر برای کنترل دقیق تر آن از سنسور های حرکتی و مکان یاب مختلفی استفاده می شود. برای مثال برای کنترل چرخش یک کوادکوپتر از سنسور ژیروسکوپ استفاده می شود. یا برای اینکه سرعت یا شتاب کوادکوپتر را کنترل کنیم یا آن را در هوا بالانس کنیم به شتاب سنج یا Accelerometer نیاز داریم. در کل این سنسور ها را به عنوان فیدبک کنترلی کوادکوپتر استفاده می کنیم.

 Accelerometer یا شتاب سنج چیست و چگونه کار می کند؟

یک یک سنسور شتاب سنج الکترونیکی می تواند میزان شتاب وارد شده به این سنسور را به پالس های آنالوگ یا دیجیتال تبدیل کند و با اندازه گیری مقدار الکترونیکی این سیگنال خروجی از سنسور شتاب سنج می توانید شتاب یک وسیله ای را که این سنسور روی آن سوار شده را اندازه بگیرید برای مثال شتاب یک کوادکوپتر. به طور تقریبی حتی می توان با انتگرال گیری از مقدار شتاب سرعت را محاسبه کرد.(این محاسبه در صورتی به ما جواب درستی را می دهد که شتاب نیروی جاذبه را از این مقادیر کم کرد.) یک شتاب سنج می تواند یک محوره،دو محوره یا حتی سه محوره باشد. مثلا اگر سنسور شتاب سنج شما سه محوره باشد این سنسور به شما بردار شتاب وارده به این سنسور را در بردار های X و Y و Z نشان دهد.

یک شتاب سنج مکانیکی مانند شکل زیر دارای یک وزنه، فنر و مقاومت مکانیکی یا همان Damper هست. این شتاب سنج یک محوره هست که تنها در یک جهت میزان شتاب را اندازه می گیرد.

این مطلب را از دست ندهید  تبدیل آردوینو به فرستنده و گیرنده IR

شتاب سنج مکانیکی

Damper که با علامت R مشخص شده به این علت در این شتاب سنج استفاده شده تا بتواند از نوسانات وزنه جلوگیری کند و به اصطلاح این نوسان نا خواسته را Damp کند. با وارد شدن شتاب به این سیستم مکان وزنه m تغییر می کند میزان تغییر وزنه در بردار x مشخص می شود و می توان شتاب وارده به این سیستم را بدست آورد. اما Accelerometer های الکترونیکی چطور می توانند میزان شتاب را اندازه گیری کنند؟ شتاب سنج های الکترونیکی MEMS هستند. MEMS که مخفف MicroelEctroMechanical systems هست. سیستم های MEMS ساختار های بسیار ریز در حد میکرو یا نانو متر مکانیکی دارند که می توانند تغییرات مکانیکی را به سیگنال های الکترونیکی تبدیل کنند. یک شتاب سنج MEMS که در شکل زیر می بینید:

ساختار شتاب سنج MEMSبا وارد شدن شتاب به این سیستم جای وزنه و میزان فنر را تغییر می دهد با تغییر این وزنه میزان خازنی CS1 و CS2 تغییر کرده و با میزان تغییرات ظرفیت خازنی این دو خازن می توان شتاب را محاسبه کرد. در یک آی سی یا ماژول Accelerometer مانند  ADXL335 ADXL345 MMA8453 MMA8452 MMA8451 نیازی به اندازه گیری میزان خازنی یا سیگنال خروجی ندارد و تنها یک رابط دیجیتال مانند SPI یا I2C و یا رابط آنالوگ که با آردوینو می توان به راحتی این سیگنال ها را دریافت کرد.

چرا باید از سنسور شتاب سنج در کوادکوپتر ها استفاده کرد؟

دلیل استفاده از سنسور شتاب سنج در کوادکوپتر ها این است که میزان شتاب وارد شده به کوادکوپتر و زاویه کواد کوپتر با افق را برای کنترل بهتر استفاده کند. برای مثال اگر کوادکوپتر در حال پرواز، چهار موتور یک سرعت را داشته باشند و میزان زاویه آن با افق صفر نباشد کوادکوپتر نسبت به زاویه ای که با افق دارد حرکت می کند و نمی توان بدون این سنسور یک کواد کوپتر را در فضا ثابت نگه داشت. با این تفاسیر برای کنترل یک کوادکوپتر باید زاویه کواکوپتر را نسبت به افق یا همان بردار گرانشی زمین اندازه گرفت تا بتوانیم آن را در یک نقطه ثابت نگه داشت یا آن را در فضا با یک سرعت و شتاب مشخص حرکت داد.

این مطلب را از دست ندهید  راه اندازی سنسور BMP-280 با استفاده از آردوینو

راه اندازی شتاب سنج با استفاده از آردوینو:

ماژول mma8452 gy-45

ما در این پست نحوه راه اندازی یک شتاب سنج سه محوره (XYZ) را با Arduino توضیح می دهیم. سنسور شتاب شنجی که از آن استفاده می کنیم سنسور MMA8452 است. این آی سی می تواند تا 8G شتاب را با دقت 12 یا 8 بیت اندازه گیری کند. آی سی MMA8452 از طریق رابط دیجیتالی I2C به میکروکنترلر یا Arduino متصل می شود و می تواند دیتای میزان شتاب وارد شده را در بردار XYZ به Arduino شما منتقل کند. با این سنسور میتوانید دیتای شتاب در تعداد بیت 8 و 12 اندازه گیری کند. برای این کار تنها نیاز است در کتابخانه این سنسور میزان دقت آن را تعیین کرد. همچنین می توانید حداکثر بازه شتاب که می تواند این بازه 8G 4G 2G باشد، در تابع کتابخانه مشخص کرد. این آی سی MEMS می تواند در صورت SET کردن رجیستر های کنترلی در صورت تغییرات شتاب مانند سقوط آزاد و ضربه به میکروکنترلر یا آردوینو Interrupt دهد. کد راه انداز و کتابخانه ماژول MMA8452 را می توانید در لینک پایین Library و سورس کد های راه اندازی ماژول MMA8452 دانلود کنید:


دانلود فایل با لینک مستقیم

گروه تلگرام

با وارد کردن ایمیل، لینک دانلود در کمتر از 30 ثانیه به آدرس ایمیل شما ارسال می شود و می توانید فایل را بدون محدودیت دانلود نمایید.

آدرس ایمیل

درباره نویسنده

مازیار قنبری نژاد

دیدگاهتان را بنویسید