¿Cómo puedo detectar movimientos angulares y movimientos laterales de ignorar?

Question

Estoy trabajando en un proyecto que consiste en una plataforma plana que un usuario puede inclinación de lado a lado y de adelante y atrás. Me gustaría un sensor que puede controlar el ángulo de la diferencia entre la plataforma de la posición original y su orientación actual.

Quiero un sensor de inclinación, un acelerómetro, un giróscopo o IMU?

Para dar un poco más de fondo, se supone que esta es un juego en el que el usuario va a jugar por la celebración en el avión, con las dos manos y se inclina en los dos ejes. Yo no esperaría que se mueva mucho, pero el usuario puede mover la plataforma, en caso de que comience a caminar alrededor de traducción (como opuesto a la rotación). Puede alguno de los anteriores dispositivos de distinguir entre el movimiento lateral y vuelco? Sólo me importa acerca de la rotación y quisiera ignorar cualquier daño incidental de traducción.

Answer 1

Puedes filtro de paso bajo de una señal del acelerómetro. El vector de gravedad está en DC. El uso de un 2 ejes, acelerómetro como los Dispositivos Analógicos ADXL202 debería ser suficiente para que un avión.

He aquí un excelente artículo sobre todas las matemáticas.

¿qué sucede si el usuario suddendly se mueve la placa hacia adelante?

Usted está confundiendo el concepto de traducción (cambio de posición) con actitud (orientación). Si la placa se mueve repentinamente hacia adelante (traducción pura), a continuación, que, idealmente, queremos ver ningún cambio en la salida (la actitud no cambia).

Si el usuario de repente se inclina el plato hacia delante, a continuación, después de un tiempo infinito período de la DC valor también correctamente y exclusivamente reflejar este cambio.

Un acelerómetro mide la aceleración. La aceleración es causada por la fuerza. La gravedad es una fuerza. La gravedad se basa en las relaciones de masa, la distancia de separación, y el ángulo entre los vectores. Ya que ni la placa de la masa o la masa terrestre está cambiando, la distancia de separación es (para todos los intentos y propósitos inmutables), para un determinado ángulo de inclinación (tilt) la gravedad es una fuerza constante. Las cosas que son constantes, tienen 0 frecuencia (por ejemplo, "CC").

Cualquier ángulo de inclinación corresponderá a uno (y sólo uno) vector de fuerza en la placa a través de 180 grados.

El problema en un sistema práctico es que usted no puede esperar una cantidad infinita de tiempo para darse cuenta de que la actitud ha cambiado. Por lo tanto debe, como todo en la ingeniería, el compromiso entre los requisitos. Es por eso que me sugirió el enfoque de un filtro de paso bajo. Donde esquina el filtro va a determinar el trade-off entre la selectividad y precisión (en el corto plazo).

En los sistemas de prácticas puede esquina en algún lugar alrededor de 10 hz, y por lo general aceptar (la mayoría de los teléfonos celulares tomar este enfoque).

enlace que usted proporcione supone un de tres ejes acelerómetro

El tercer eje es sólo absolutamente necesario si usted necesita para detectar la guiñada (a través de gyro) o eliminar la ambigüedad de la actitud a través de ambos hemisferios (a través del acelerómetro), que a la pregunta original, parece explícitamente descuento como no deseado de movimiento. Si la suposición de mi parte que es un error, el OP puede utilizar un acelerómetro de 3 ejes o 2 ejes + 1 eje de giro deseado. Es por eso que me dijo "debería ser suficiente."

Me gustaría ir con un giroscopio...

Si usted está tratando de minimizar el coste de energía/, a continuación, utilizando un giroscopio de por sí es una mala elección con respecto a la acelerómetro como el propuesto. En la inclinación de detección de la aplicación que se describe, el giróscopo se desarrolla una inclinación de error que sigue aumentando sin límite ya que mide sólo de rotación de las aceleraciones, que se deben integrar para encontrar la posición (inclinación).

Al inclinar el giróscopo vas a ver un cambio en el voltaje de salida, pero se vuelve rápidamente a su nivel de reposo si la nueva actitud (de inclinación). Esto nos lleva a dos indeseables problemas:

1. Se hace extremadamente sensible a empujones (temblores y otras perturbaciones de transitorios)
2. El Error se acumula muy rápidamente y por lo tanto debe ser "reset" para algunos conocido el valor de cada tan a menudo por correlacionar con alguna otra fuente de datos (tales como el acelerómetro como el propuesto).

Aquí son los datos de un experimento llevado a cabo por David Anderson en su auto-equilibrio del robot:

Nota cómo el error (diferencia entre la línea azul y línea roja) rápidamente se aleja de la realidad sobre el terreno.

En contraste, el acelerómetro mide la inclinación directamente así que el error no se acumula. En el giro, cada estimación de la inclinación es una función de todas las mediciones previas (error se acumula). En el acelerómetro, cada estimación de la inclinación se basa sólo en la lectura actual (de primer orden).

Answer 2

Herramienta correcta para el trabajo correcto. Si la naturaleza de su particular bestia es tal que el filtrado paso-bajo harían el trabajo, el acelerómetro podría estar en lo correcto. Si usted está tratando de seguir la dinámica, sin embargo, que el sensor tendría que estar en el centro de rotación, o tendrás que preocuparte de qué hacer con aceleración centrípeta.

Si usted necesita la velocidad angular, aunque, y no la posición angular, me gustaría ir con un giroscopio. Si usted necesita la posición angular, lo que usted necesita preocuparse acerca de cómo va a lidiar con el acumulado de los errores de integración, que (por definición) se suman con el tiempo. Tal vez el uso de una baja-pase filtrado acelerómetro para eliminar el acumulado de los errores?