Gyroskop und GPS für Hexacopter

[Murmele]

Hi,

Ich will mir einen Hexacopter bauen. Um die die Lage zu halten brauche ich einen Sensor, der erkennt wie viel der Hexacopter in der Schieflage ist. Bin auf den Begriff Gyroskop gestoßen bin mir aber nicht sicher ob ich da den Winkel oder nur die Beschleunigung bekomme.
Kann mir jemand sagen ob dieser (http://www.sparkfun.com/datasheets/IC/LIS3LV02DQ.pdf) der richtige ist um die Lage zu bestimmen?
Und um dann noch die Position zu halten wird meistens ein GPS Modul verwendet, aber gibt es hierfür spezielle für den Modellbau die eine höhere Genauigkeit haben oder wie wird das sonst gemacht?

[Murmele]

Kann mir niemand helfen?

[debegr92]

Hallo Murmele,
Dieser Sensor alleine ist sicherlich nicht der richtige Weg. Der von dir vorgeschlagene Sensor ist ein Beschleunigungssensor, welcher die Beschleunigung in allen drei Achsen misst. Das heißt, dass du später errechnen kannst, wie stark in eine Achse beschleunigt wird. Meist werden für solche Aufgaben mehrere Sensoren ausgelesen und deren Werte in einer Regelsoftware verrechnet.

[Torrentula]

Soweit ich weiß, macht man das mit einer IMU (inertial measurement unit). Solche enthalten je nach 'Austattung' einen Beschleunigunsmesser, Gyro und Magnetometer. Die Sensoren werden per Software ausgelesen und z.B. mit Hilfe des Beschleunigungsmessers kann man den vom Kompass gemessenen Kurs für Neigung kompensieren.

6DOF (6 degrees of freedom, Beschleunigung, Gyro): http://www.sparkfun.com/products/10121
9DOF (Beschleunigung, Gyro, Magnetometer): http://www.sparkfun.com/products/10736

Willa kann hier vielleicht ja auch weiterhelfen ;)

[Murmele]

Erstmals vielen Dank für die Antworten! :)
Bekommt man aber von einem Gyroskop eine Winkelgeschwindigkeit oder eine Beschleunigung? Wenn man eine Winkelgeschwindigkeit bekommt wie integriert man diese im µC um den Lagewinkel herauszufinden?

[Klebwax]

Schon mal ein wenig gelesen?

https://www.roboternetz.de/community/threads/39679-Willas-Shrediquette-Tricopter-Quadrocopter-Hexacopter

MfG Klebwax

[debegr92]

Erstmals vielen Dank für die Antworten! :)
Bekommt man aber von einem Gyroskop eine Winkelgeschwindigkeit oder eine Beschleunigung? Wenn man eine Winkelgeschwindigkeit bekommt wie integriert man diese im µC um den Lagewinkel herauszufinden?

Du erhälst, wenn man es so nimmt keine Beschleunigung (dafür nimmt man eben die Accelerometer), sondern eine Änderungsrate (Bsp.: 1°/s). Wie du das alles verrechnest und später auch programmierst, das solltest du dir wirklich fest anlesen, sonst wird das leider nix.

[Thoralf]

1°/s ist quasi eine Geschwindigkeit. 1mal abgeleitet nach der Zeit ist es eine beschleunigung und 1mal integriert der Gesamtwinkel (= der Weg auf einem Kreisumfang).
Doch vorsicht: beim integrieren schleppt man sich eine Konstante ein, die alles andere als langzeitkonstant ist. D.h. irgendwann hängt der Copter schief im Raum.
Zur bestimmung der Drehung um die Hochachse ist ein Kompass sicher der beste Weg, da der die absolute Lage liefert. Der sollte aber Inklinationskompensiert sein.
Die Längs- und Querneigung sollte man am besten mit Lagesensoren messen.

GPS liefert bei Billigmodulen pro 1s einen Datensatz. Guck mal lieber nach solchen die aller 1/5 oder 1/10s aktualisieren, falls eine Feinregelung gebraucht wird.

[Murmele]

Gibt ein Lagesensor aber schon direkt den Winkel?

[Torrentula]

Der Beschleunigungsmesser gibt nur die Beschleunigung auf einer bestimmten Achse an, d.h. egal welche Beschleuigung auftritt, diese wird gemessen. Wenn der Sensor ruhig und perfekt gerade liegt misst er etwa 1g auf der Z-Achse, die Erdbeschleunigung.

Die Beschleunigung der X- und Y-Achsen kann mit man den vom Magnetometer gemessenen Werten verrechnen und somit einen inklinationskompensierten Kompass bauen, sprich der Kompass gibt auch noch dann eine korrekte Ausrichtung, wenn die Z-Achse nicht perfekt im 90° Winkel zum Erdmagnetfeld (bzw. dem Erdkern) ausgerichtet ist, siehe:
Kompass mit Hilfe eines Magnetometers (nicht inkinationskompensiert) (https://www.loveelectronics.co.uk/Tutorials/8/hmc5883l-tutorial-and-arduino-library)
und hier derselbe Ansatz + Beschleunigungsmesser zur Inklinationskompensierung (https://www.loveelectronics.co.uk/Tutorials/13/tilt-compensated-compass-arduino-tutorial)

[Murmele]

Wenn man einen 3Achsen Magnetometer hat braucht man dann die Beschleunigungssensoren nur mehr für die Genauigkeit und das Gyroskop braucht man dann gar nicht mehr oder?