Bacheloroppgave, forprosjekt - Elektra - Linjeforeningen for elektro ...

3.5 Sensorvurdering
Når det kommer til sensorer på helikopteret begynner det fort å bli snakk om mye tilleggsutstyr. Det er vanskelig
å sette prioriteringer på de forskjellige sensorene, da helikopteret kan holde seg stabilt kun ved hjelp av gyro.
SparkFun har en ott guide til akselerometre og gyroskop, det er tatt utgangspunkt i. 1
Akselerometer kan plasseres i hver av retningene (x,y,z) og registrerer endringer. Kan også hjelpe til for å
holde helikopteret i riktig høyde i lufta. Akselerometre nnes i ere formater; Scale-Range, Interface og
antall akser målt.
-Scale-range beskriver rekkevidden og maksimalverdi det kan måle. Sparkfun har alt fra ±1G til ±250G.
Helikopteret vil nok ikke trenge verdier større enn 2-3G maksimalt, tror vi. Flere akselerometre kan justere
rekkevidde etter krav vs. oppløsning.
-Interface går ut på output fra sensoren. Letteste å bruke er analog spenning proposjonal med målt verdi.
Akselerometeret gir ut analog verdi som må via ADC på kontrolleren for sensor input. Vil helst slippe å
måtte bruke en ADC-port på kontrolleren, og ønsker selv å bruke digital interface på vanlig I/O port.
-Antall akser er selvforklarende. 1, 2 eller 3 akser for målingen. X- og y-retning vil gi oss bevegelse i
retningene, og z-retning kan ha free-fall detection og akselerasjon opp/ned. Det er også mulig å plassere
en i halen for å måle rotasjon rundt egen akse.
SparkFun anbefaler BMA-1803-akse digitalt (4-Wire SPI eller I2C) med variabel oppløsning m.m. for ca
$30.
Gyroskop måler vinkelhastigheter, altså hvor raskt det spinner rundt sin akse. I motsetning til akselerometer
blir den ikke påvirket av tyngdekraften. Vanligvis er signalet enten RPM eller Grader/Sekund. Da det
er fullt mulig å måle rotasjon i alle akser(x,y,z); Roll, Pitch og Yaw, selv om 3-akse enda ikke er veldig
vanlig. Output er mulig å få i digitalt eller analogt format. SparkFun anbefaler IGT-3200 3-akse gyroskop
med I2C til $50.
Høydemåler vil ansees som lavere prioritering. Dette er ikke nødvendig for å y helikopteret, men vil kunne gi
nyttig informasjon om helikopteret. Her nnes det ere teknologier, og alle har sine fordeler og ulemper.
Det nnes barometriske trykkmålere med presisjon opptil 9cm trykk;SCP-1000 D01, men disse kan få for
svak oppløsning og må kalibreres før hver yvning. SparkFun har en rekke UltraSonic sensorer for bruk, for
ca $30 som er små og enkle å implementere;Ultrasonic Range Finder, men disse har riktig nok kun 6-7 meter
rekkevidde. En tredje mulighet er IR-måling som har samme teknologi som approksimasjonssensoren, men
her er det også uvisst om rekkevidden. Mulig en kraftig laser og presis fotodiode kan gjøre jobben, men
dette må vi gjøre mer forskning på fra vår side. Det kan godt hende at trykkmåler vil gi det beste
resultatet, selv med 9cm oppløsning.
GPS er strømkrevende tillegg, som vil få laveste prioritet. Krever datatrakk fra helikopteret, og vil også
trenge kartprogram på maskin for plotting av reise. Dette vil være en stor jobb og kreve mye tid av
gruppa. Siden helikopteret i hovedsak skal være lite og low-power blir GPS et tillegg som må brukes lite
under ight. Ved suksessfull implementering av GPS kan helikopteret også lære å y til koordinater på
egenhånd og Autopilot.
Kompass er en liten komponent, koster ca $30 og kommuniserer oftest via I2C. HMC6352 har 0.5 grad oppløsning,
trenger 2.7 -> 5.2V spenning og trekker 1mA ved 3V. Kompass kan, ved ferdig PC-interface,
enkelt implementeres i kretsen og vise retningen i to akser på datamaskin.
Termometer kan være praktisk å plassere ved kretskort og motorer som er kjent for å bli varme. Ved intensiv
yvning kan disse bli veldig varme, og en infokapsel om motortemperatur kan advare pilot om å måtte y
forsiktigere. DS18B20
Approksimasjonssensor blir praktisk sett som en ryggesensor i bil. IR-diode og fotosensitiv diode måler
avstand og piping-/lysing-/rumblepack-indikasjon ved nær måling. En teknologi vi har observert brukte
en diode fastmontert på rotorblad og ved rotasjoner fungerte som en radar. Helikopteret dette var på
holdt seg da unna vegger og personer automatisk.
1 Alle sensorer fra Sparkfun kommer på breakout board med punkter for lodding eller header-pins. Sensorer er betydelig mindre
uten kretskortet det kommer på. Accelerometer and Gyro Buying Guide - http://www.sparkfun.com/tutorials/167
10