Transductores usados en el robot: Acelerómetro

Esquema

En esta entrada vamos a explicar el acelerómetro utilizado en este robot.

Acelerómetro:

Un acelerómetro es un dispositivo capaz de detectar dos tipos de aceleración, estática (la gravedad) y la dinámica (movimientos o vibraciones).

Suelen contener placas capacitivas internas, así como otros están unidos a diminutos resortes que se mueven según la aceleración que actúe sobre él. Es gracias a estos cambios en la capacitancia, por lo que puede determinarse la aceleración producida en cada momento.

Cuando se encuentra en reposo, y de manera horizontal al suelo, lo único que detectará será la fuerza de la gravedad sobre el eje Z, refiriéndose a los ejes cada uno en esta dirección:

Ejes
Ejes
Conociendo el valor de la fuerza gravitatoria de los 3 ejes, y aplicando trigonometría podemos obtener, el ángulo de inclinación de los ejes, y por tanto la pendiente del entorno.
CasosAcc
Casos 1 y 2
En el caso 1 tenemos el acelerómetro totalmente paralelo al suelo, por lo que la única
componente donde existe fuerza gravitatoria es la del eje Z, y por tanto las inclinación es
para el Eje X e Y son nulas.
Sin embargo en el caso 2, el acelerómetro está inclinado un cierto ángulo Theta, por lo
que la resultante de la fuerza gravitatoria ahora se reparte sobre el eje Y y sobre el Z, de
tal manera que la fuerza gravitatoria sobre el Y es igual a la fuerza gravitatoria total
sobre el acelerómetro por el seno del ángulo Teta, mientras que la del eje Z será la fuerza
total multiplicada por el coseno del ángulo. Si dividimos una entre la otra, observamos que obtenemos la tangente del ángulo, y por tanto aplicando la arcotangente de la fuerza gravitatoria del eje Y entre la del Z, obtenemos el ángulo de inclinación del acelerómetro respecto al eje Y. Lo mismo pasaría respecto al eje X.

En este caso se utiliza el ADLX345, que se trata de un acelerómetro digital de 3 ejes de la marca Analog Devices. Dispone de sensibilidad ajustable  y una resolución de 13 bits. Se puede conectar mediante SPI o I2C. Posee una resolución de 3,9mg / LSB permitiendo detectar cambios de inclinación menores a 1º.

Otras características:

  • Rango de medición seleccionable +/- 2, 4, 8 y 16 g
  • El módulo o tarjeta de interconexión incluye un circuito regulador de voltaje
  • Pines configurables para generar interrupciones
  • Voltaje de operación de  a 3.6 V
Acelerometro
ADXL345

Calibración:

Para calibrar correctamente el transductor, hay que tener en cuenta el offset que hay que corregir a cada eje, y escribirlo en los registros: 0x1E, 0x1F, 0x20 para el eje x, y, z respectivamente.

Para saber que offset aplicar en cada uno de los ejes, se coloca el transductor horizontal al suelo, de tal manera que la gravedad se encuentre en el eje Z. Se toman varias medidas y se hace una media de las correspondientes a cada eje. Se obtiene así el offset real correspondiente a cada uno.

Además hay que indicar el rango de medición y la resolución deseados en el registro 0x31, así como el ancho de banda y la velocidad de salida de datos en el registro 0x2C.

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