Das am häufigsten verwendete eingebettete System ist ein Smartphone. Das Smartphone verfügt über eine integrierte Inertial Measurement Unit (IMU) und kann seine Position und Bewegung mithilfe der folgenden Sensoren erfassen:
Gyroskop
Das Smartphone kann seine Ausrichtung mithilfe eines elektronischen Gyroskops bestimmen. Das Gyroskop misst die Winkelgeschwindigkeit.
Dieses 3-Achsen-Gerät ermöglicht es, auf verschiedene Bewegungen wie die Drehung des Telefons zu reagieren. Bei Anwendungen ohne Telefon können Sie damit eine Plattform oder Drohne stabilisieren.
Beschleunigungsmesser
Der Beschleunigungsmesser misst die lineare oder geradlinige Beschleunigung in jeder der drei Achsen. Der Beschleunigungsmesser ist für die Messung einer Geschwindigkeitszunahme oder -abnahme (auch als Änderungsrate der Geschwindigkeit bezeichnet) ausgelegt. Ein Beschleunigungsmesser kann keine Drehbeschleunigung messen und ist für die Aufprallerkennung hilfreich.
Magnetometer
Das Smartphone kann seine Position auf der Erde mithilfe der Satellitennavigation (SATNAV) genau bestimmen. Es kann auch die magnetische Feldstärke messen und kann so als elektronischer Kompass fungieren, um seine Position in Bezug auf den magnetischen Norden und Süden zu bestimmen. Dies ist nützlich, wenn ein SATNAV-Signal verloren geht, da die Navigation so weiterhin möglich ist.
Was sind 6DOF- und 9DOF-IMU-Geräte?
Es sind einzelne Geräte erhältlich, die Beschleunigung, Rotationsgeschwindigkeit (Gyroskop) und Magnetfeld messen können. Jedes Gerät kann in jeder oder drei Achsen (x, y, z) messen. Diese werden auch als Freiheitsgrade (DOF) bezeichnet. Darüber hinaus sind auch Geräte erhältlich, die zwei oder mehr solcher Geräte enthalten:
- 6DOF IMU-Geräte. Diese Geräte umfassen normalerweise einen 3-Achsen-Beschleunigungsmesser und ein 3-Achsen-Gyroskop. Beide zusammen werden als 6DOF-Geräte bezeichnet.
- 9DOF IMU-Geräte. Weniger gebräuchlich sind Geräte, die ebenfalls über ein 3-Achsen-Magnetometer verfügen. Diese werden als 9DOF-Geräte bezeichnet.
Verwenden einer IMU in eingebetteten Systemen
Die drei verschiedenen Typen von IMU-Komponenten sind als separate Geräte und kombiniert erhältlich. Die zur Implementierung jedes Geräts verwendete Technologie ist MEMS (Micro-ElectroMechanical System). Die MEMS-Technologie kombiniert mechanische und elektronische Komponenten und wird mithilfe integrierter Schaltkreistechniken aufgebaut.
Erste Schritte
Ein ideales Lernwerkzeug für IMU-Geräte ist die MikroE-Reihe von Click Boards . Es sind über 1.000 verschiedene Click Boards verfügbar, die sich jeweils auf ein einzelnes aktives Gerät wie einen Beschleunigungsmesser, ein Gyroskop, einen Magnetfelddetektor oder ein vollständiges Kombinationsgerät (6DOF IMU oder 9DOF IMU) konzentrieren.