Tài liệu Thu nhận dữ liệu từ các cảm biến gia tốc, con quay hồi chuyển và từ trường

Mô tả:

2.6.3. Cảm biến từ trường……………………………………………… 40 2.7. Lý thuyết về các bộ lọc………………………………………………... 45 2.7.1. Bộ lọc thông thấp số…………………………………………….. 45 2.7.2. Bộ lọc bù Complementary………………………………………. 46 2.7.3. Bộ lọc Kalman…………………………………………………... 48 CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ KHỐI ĐO LƯỜNG QUÁN TÍNH IMU…….. 51 3.1. Sơ đồ khối……………………………………………………………... 51 3.2. Lựa chọn linh kiện…………………………………………………….. 52 3.2.1. Vi điều khiển…………………………………………………….. 52 3.2.2. Cảm biến………………………………………………………… 58 3.3. Chuẩn giao tiếp I2C và UART………………………………………... 62 3.3.1. Giao tiếp I2C…………………………………………………….. 62 3.3.2. Giao tiếp UART…………………………………………………. 66 3.4. Bộ lọc………………………………………………………………….. 68 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ ………………………………………………….. 69 4.1. Hình ảnh phần cứng………………………………………………….... 69 4.2. Xử lý dữ liệu cảm biến gia tốc………………………………………… 72 4.3. Xử lý dữ liệu cảm biến từ……………………………………………... 73 4.4. Xử lý dữ liệu cảm biến góc quay……………………………………… 74 4.5. Bộ lọc bù Complementary…………………………………………….. 74 4.6. Lưu đồ thuật toán……………………………………………………… 75 4.7. Kết quả tính toán và mô phỏng………………………………………... 76 CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN…………………………………………………. 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………… 82 PHỤ LỤC…………………………………………………………………... 85 Thu nhận dữ liệu từ các cảm biến gia tốc, con quay hồi chuyển và từ trường 6 LỜI NÓI ĐẦU: Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ vi điện tử, các thiết bị điện tử nhỏ gọn đang dần thay thế cho nhiều cỗ máy cơ khí cồng kềnh trước kia. Các thiết bị cảm biến là một trong số đó, các cảm biến điện tử ngày nay trở nên vô cùng phổ biến, ta có thể bắt gặp trong rất nhiều các thiết bị điện tử dân dụng như điện thoại thông minh, máy tính bảng, hay các máy móc công nghiệp, công nghệ robot, hàng không, hàng hải và y tế… Mà trong số đó, các cảm biến gia tốc, cảm biến góc quay và cảm biến từ trường là một trong những cảm biến thông dụng ta có thể dễ dàng bắt gặp nhất. Chúng được ứng dụng phổ biến vào các thiết bị cầm tay như điện thoại thông minh để thực hiện các các chức năng tương tác với người dùng, các trò chơi... Hay có thể sử dụng vào trong các thiết bị y tế cho những người tập thể thao, hay điều trị vật lý trị liệu. Các cảm biến trên cũng được ứng dụng vào các hệ thống dẫn đường quán tính INS (Inertial Navigation System) với ví dụ là các hệ thống dẫn đường hàng hải, hàng không… Hệ thống dẫn đường quán tính INS không phải là mới, nhưng nó vẫn được ứng dụng và phát triển rộng rãi để thích ứng với sự phát triển của công nghệ vi điện tử với nhiều các ứng dụng khác nhau. Trong đồ án này, ta sẽ tìm hiểu về hệ thống dẫn đường quán tính và thu thập dữ liệu từ các cảm biến gia tốc, góc quay, từ trường rồi kết hợp với các lý thuyết để tính toán. Em xin được cảm ơn chân thành tới thầy giáo, thạc sĩ Nguyễn Việt Dũng. Trong quá trình nghiên cứu đồ án, em đã nhận được sự chỉ bảo trực tiếp, hướng dẫn tận tình từ thầy. Trong thời gian làm việc với thầy, em không ngừng được tiếp thu nhiều kiến thức bổ ích và học được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho em trong quá trình học tập và công tác sau này. Em cũng xin được gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trường đại học Bách Khoa Hà Nội nói chung và các thầy cô trong Viện Điện tử -Viễn thông, bộ môn Công nghệ điện tử và Kỹ thuật Y sinh nói riêng đã giảng dạy, truyền kiến thức cho em trong thời gian qua. Em xin chúc các thầy cô luôn khỏe mạnh và công tác tốt. Thu nhận dữ liệu từ các cảm biến gia tốc, con quay hồi chuyển và từ trường 7 TÓM TẮT ĐỒ ÁN Như đã nói ở trên, trong đồ án này, ta sẽ tìm hiểu về hệ thống định vị quán tính cùng với việc thu thập dữ liệu từ các cảm biến để xử lý, tính toán. Nội dung đồ án sẽ gồm 4 phần chính đó là: - Tìm hiểu về hệ thống định vị quán tính, khối đo lường quán tính, nguyên lý hoạt động, cấu tạo. - Cơ sở lý thuyết: lý thuyết các hệ tọa độ, góc Euler, quaternion, lý thuyết cảm biến, sử lý cảm biến và lý thuyết các bộ lọc. - Việc thiết kế khối đo lường quán tính. - Kết quả thu được