EM2019WSP02/Grundlagen

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Hall-Encoder[1]

In diesem Projekt wurde ein Hall-Encoder mit zwei Kanälen verwendet. Der Encoder misst die Rotation einer magnetischen Scheibe auf dem Motorschaft. Der verwendete Encoder stellt eine Auflösung von 48 Zählschritten pro Umdrehung des Schafts bereit, wenn auf beiden Kanälen die steigenden und fallenden Flanken gemessen werden. Die benötigte Betriebsspannung des Encoder liegt zwischen 3,5V und 20V und er kann maximal 10mA verbrauchen. Auf den beiden Kanälen A und B liegt ein Rechtecksignal vor, dass ungefähr um 90 Grad phasenverschoben ist. Die Frequenz der Übergänge zeigt die Geschwindigkeit und die Reihenfolge die Drehrichtung des Motors.

Inertiale Messeinheit[2]

Eine inertiale Messeinheit (engl. Inertial Measurement Unit) wir meist zur Positionsbestimmung unabhängig von äußeren Messeinrichtungen verwendet. Häufig wird diese zum Zweck der Navigation benötigt. Bekannte Anwendungsfelder sind: führerlose Transportsysteme, Flugdrohnen oder Gebäudenavigationssysteme.

Eine IMU besitzt drei Beschleunigungssensoren, eine pro Raumachse und drei Drehratensensoren, welche die Drehraten um die jeweilige Raumachse messen. Außerdem gibt es Modelle die zusätzlich noch über Magnetometer verfügen. Moderen Kompakt-IMUs sind relativ klein und haben Sensoren der MEMES-Technologie verbaut. Über das Gehäuse ist die IMU fest mir dem zu beobachtenden Messobjekt verbunden. Die sechs Sensoren werden kontinuierlich mit einer hohen Abtastrate ausgelesen. Die Position lässt sich in Form dreier Koordinaten, bezogen auf ein Referenzkoordinatensystem zu Beginn der Bewegung, berechnen. Manche IMUs verfügen auch über andere Darstellungsformen wie z.B. Quaternionen. Die notwendigen Algorithmen zur Berechnung können, falls vorhanden, auf einem Mikrocontroller der in der IMU verbaut ist, ausgeführt werden. Andernfalls sind nach dem Auslesen der Rohdaten weitere Berechnungen nötig um Ergebnisse zu erzielen mit denen weiter gearbeitet werden kann.