Jste zde

Kompaktní 3D gyroskop s RS-422 rozhraním

Antonín Vojáček, 25. Červenec 2010 - 22:20

V nabídce společnosti Sensonor Technologie AS je mimo gyroskopů ve formě integrovaných součástek i plně odolně zapouzdřený kompaktní 3D gyroskop - snímač s plně obousměrným digitálním komunikačním rozhraním RS-422 připravený pro okamžitou instalaci a napojení na průmyslové PC či PLC v průmyslových řídících i logistických / dopravních aplikacích.

Před pár dny jsem napsal na základě podkladů norské společnosti Sensonor Technologies AS jsem napsal článek přibližující zajímavé provedení a princip funkce integrovaných MEMS gyroskopů s označením SAR1xx. To jsou senzory v podobě integrovaných obvodů, které před použitím samozřejmě musíte zapájet na nějakou desku plošných spojů apod. To však není jediný sortiment společnosti.

V nabídce najdete pro snadné použití v průmyslovém prostředí již kompletní odolně zapouzdřený gyroskop s otvory pro přišroubování na měřený objekt a s vyvedeným komunikačním konektorem. Tedy něco pro projektanty a montážní techniky, kteří již potřebují pro své aplikace hotový výrobek typu „ready for installation“. Tento snímač gyroskop najdete pod označením STIM 202 a navíc je schopný současně měřit ve všech směrech. Je tedy ideální pro řízení roboty či polohování a automatické ovládání strojů.

 

Provedení a funkce snímače

STIM 202 je tedy snímač realizující 1D, 2D nebo 3D gyroskop s měřícím rozsahem +/- 400°/s, který jak jinak v sobě ukrývá zmíněné integrované MEMS jeden, dva nebo tři gyroskopy Sensonor realizované technologií ButterflyGyro, jak jste si mohl dočíst v článku MEMS gyroskopy s technologií ButterflyGyro.

Zde je však již uvnitř napájen na destičku plošných spojů a spolu s komunikačním rozhraním vytváří kompaktní celek. Pro informaci i aktuálně naměřené rychlosti otáčení i pro nastavení funkce snímače se zde využívá klasické průmyslové plně duplexní sériové komunikace RS-422, tedy nic neobvyklého pro napojení na průmyslová PC (např. viz článek Průmyslový počítač s 10x COM a 16x DI/DO rozhraním) nebo některé z PLC či jiných podobných řídících systémů. Společně s komunikačními signály RX+/RX- a TX+/TX- najdete na konektoru i vývody pro přivedení stejnosměrného napájení 5 V / 200 mA a vstupní signál RESET pro resetování snímače, pokud by se začal chovat nestandardně apod. – viz ukázky zapojení snímače na obrázcích níže.

Provedení konektoru, příklad připojení a orientace měřících os snímače - gyroskopu STIM 202.

Vnitřní struktura snímače je založená přítomnosti na 1 až 3 přesných elektronicky kalibrovaných gyroskopů s technologií ButterflyGyro, stejném počtu rychlých 24bitových A/D převodníků sigma-delta a řídící logice realizované okolo 32bitového RISC ARM mikrokontroléru. Tedy jak jistě uznáte, hardwarová výbava více než slušná. Proto taky nebyl problém do snímače implementovat také funkce, jako možnost nastavení výstupních jednotek, na které jsou naměřené hodnoty přepočítány, uživatelského nastavení vzorkovací frekvence měření v rozsahu 1 až 2000 vzorků/s, nastavení mezní frekvence digitálního filtru typu dolní propust pro eliminaci nežádoucích příliš rychlých změn, rušení a vibrací, nebo kompletní nastavení přenosové rychlosti a dalších komunikačních parametrů RS-422. Mimo to v případě používání více gyroskopů se hodí jejich identifikace přes ID číslo či softwarové odpojení komunikace z linky. I přes RS-422 tak let zároveň komunikovat s více snímači na „jednom kabelu“ bez nutnosti převodu na poloduplexní síťovou sběrnici RS-485.

Blokové zapojení snímače - gyroskopu STIM 202.

Dále lze externě získávat data i o hodnotě napájecího napětí snímače nebo o aktuální hodnotě teploty z vnitřního polovodičového teplotního senzoru, který zároveň vnitřní automatika gyroskopu využívá pro kompenzaci vlivu teploty. V případě 2D nebo 3D provedení lze také softwarově definovat, v kterých osách se má aktuálně měřit a tedy sledovat tak rotační pohyb jen v ose, kde nás to aktuálně zajímá. To se provádí v tzv. servisním režimu (Service mode). Kde lze dále prakticky změnit veškeré nastavení z výroby uložené ve vnitřní Flash paměti, provádět diagnostiku správné funkce jednotlivých vnitřních gyroskopů, test komunikace apod. nebo případně sledovat vnitřní funkci snímače prostřednictvím čtení stavového bajtu. Pro tyto náročnější „operace“ výrobce nabízí i podpůrný ladící kit.

Gyroskop STIM 202 ze všech stran.

Z dalších technických dat je vhodné doplnit, že snímač má garantované možné přetížení až na 5000 °/s, stabilita měření je 0,5 °/hodinu, nelinearita v rozsahu +/- 200 °/s je 200 ppm a okamžitá přesnost měření je +/- 0,2 %. Resetovaní vývod je kompatibilní s CMOS i TTL 5 V logikou a maximální nastavitelná přenosová rychlost RS-422 komunikace je 921 600 bitů/s.

Přehled základních parametrů (z datasheetu výrobce)

 

Vytvořil na základě informací od firmy Sensonor: Antonín Vojáček

DOWNLOAD & Odkazy

Hodnocení článku: