1.2 Yaw角的问题
因为没有参考量,所以无法求出当前的Yaw角的角度,只能得到Yaw的变化量,也就是角速度GYR_Z。当然,我们可以通过对GYR_Z积分的方法来推算当前Yaw角(以初始值为准),但由于测量精度的问题,推算值会发生漂移,一段时间后就完全失去意义了。然而在大多数应用中,比如无人机,只需要获得GRY_Z就可以了。
如果必须要获得的Yaw角,那么应当选用MPU9250这款九轴运动跟踪芯片,它可以提供额外的三轴罗盘数据,这样我们就可以根据地球磁场方向来计算Yaw角了,具体方法此处不再赘述。
从力学的观点近似的分析陀螺的运动时,可以把它看成是一个刚体,刚体上有一个方向支点,而陀螺可以绕着这个支点作三个自由度的转动,所以陀螺的运动是属于刚体绕一个**的转动运动。更确切地说,一个绕对称轴高速旋转的飞轮转子叫陀螺。将陀螺安装在框架装置上,使陀螺的自转轴有角转动的自由度,这种装置的总体叫做陀螺仪。
陀螺仪的基本部件有:
(1)陀螺转子(常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机等拖动方法来使陀螺转子绕自转轴高速旋转,并见其转速近似为常值);
(2)内、外框架(或称内、外环,它是使陀螺自转轴获得所需角转动自由度的结构);
(3)附件(是指力矩马达、信号传感器等)。
表示*行器当前飞行姿态的一个通用模型就是建立下图所示坐标系,并用Roll表示绕X轴的旋转,Pitch表示绕Y轴的旋转,Yaw表示绕Z轴的旋转。
由于MPU6050可以获取三个轴向上的加速度,而地球重力则是长期存在且永远竖直向下,因此我们可以根据重力加速度相对于芯片的指向为参考算得当前姿态。
为方便起见,我们让芯片正面朝下固定在上图飞机上,且座标系与飞机的坐标系完全重合,以三个轴向上的加速度为分量,可构成加速度向量a(x,y,z)。假设当前芯片处于匀速直线运动状态,那么a应垂直于地面上向,即指向Z轴负方向,模长为|a|=g=sqrt{X^ 2 +Y^ 2+ z^ 2}。若芯片(座标系)发生旋转,由于加速度向量a仍然竖直向上,所以Z轴负方向将不再与a重合。
2、开门报警器
陀螺仪传感器新的应用:测量开门的角度,当门被打开一个角度后,发出报警声,或者结合GPRS模块发送短信以提醒门被打开了。另外,陀螺仪传感器集成了加速度传感器的功能,当门被打开的瞬间,将产生一定的加速度值,陀螺仪传感器将会测量到这个加速度值,达到预设的门槛值后,将发出报警声,或者结合GPRS模块发送短信以提醒门被打开了。报警器内还可以集成雷达感应测量功能,主要有人进入房间内移动时就会被雷达测量到。双重保险提醒防盗,可靠性高,误报率低,非常适合重要场合的防盗报警。