Мікромеханічний інклінометр

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorСапегін, Олександр Миколайович
dc.contributor.authorСтрокач, Григорій Юрійович
dc.date.accessioned2021-04-21T18:52:01Z
dc.date.available2021-04-21T18:52:01Z
dc.date.issued2020
dc.description.abstractenA variety of inclinometers are often used to measure the angle of inclination on moving objects of low maneuverability. Often, these are large devices, with a various pendulum as sensitive elements. The use of modern microelectromechanical sensing elements, as well as small microprocessors in combination with three-dimensional printing technology allows creating small and cheap devices. The paper presents the results of the synthesis of algorithmic and software micromechanical inclinometer, as well as the developed design. The micromechanical inertial measuring module MPU 6050 was used as sensitive elements, the microcontroller of the Arduino family acted as the onboard computer. An algorithmic software for the inclinometer based on the use of inertial navigation tools, namely numerical integration of the Poisson orientation equation, has been developed. Zero drifts of micromechanical gyroscopes were partially compensated by the introduction of a complementary filter. It allows you to use the signals of the accelerometers MPU 6050 for the current correction of the output matrix of the guide cosines. A series of tests was performed to select the optimal filter gain. The software for the Arduino platform in the Matlab Simulink environment was developed. This significantly accelerated the process of development and testing of the device. The case is developed in the SolidWorks environment. The use of miniature sensors and a controller allowed the use of threedimensional printing technology for all parts of the device body. For autonomous operation, the inclinometer was additionally equipped with a battery pack. Field tests of the inclinometer model showed stable accuracy and low drift of angles on a fixed base.uk
dc.description.abstractruВ качестве измерителей угла наклона на подвижных объектах небольшой маневренности часто используют различные инклинометры. Как правило, это крупногабаритные устройства, в качестве чувствительных элементов которых используются различные маятники. Использование современных микроэлектромеханических чувствительных элементов, а также малогабаритных микропроцессоров в сочетании с технологией трехмерной печати позволяет создавать небольшие и дешевые приборы. В работе представлены результаты синтеза алгоритмического и программного обеспечения микромеханического инклинометров, а также приведена разработанная конструкция. В качестве чувствительных элементов использовался микромеханический инерциальный измерительный модуль MPU 6050, бортовым вычислителем выступил микроконтроллер семейства Arduino. Разработано алгоритмическое обеспечение инклинометров, основанное на использовании средств инерциальной навигации, а именно численного интегрирования уравнения ориентации Пуассона. Дрейфы нулей микромеханических гироскопов удалось частично компенсировать внедрением комплементарного фильтра. Он позволяет использовать сигналы акселерометров MPU 6050 для текущей коррекции исходной матрицы направляющих косинусов. Проведена серия тестов для подбора оптимального коэффициента усиления фильтра. Программное обеспечение для платформы Arduino разработано в среде Matlab Simulink. Это позволило значительно ускорить процесс разработки и тестирования устройства. Корпус разработан в среде SolidWorks. Использование миниатюрных датчиков и контроллера позволило использовать технологию трехмерной печати для всех деталей прибора. Для автономной работы инклинометр дополнительно оснащен блоком аккумуляторов. Натурные испытания макета инклинометров показали стабильную точность и низкий дрейф углов наклона на неподвижном основании.uk
dc.description.abstractukУ якості вимірювачів кута нахилу на рухомих об’єктах невеликої маневреності часто використовують різноманітні інклінометри. Здебільшого це великогабаритні пристрої, в яких використовують різноманітні маятники як чутливі елементи. Використання сучасних мікроелектромеханічних чутливих елементів, а також малогабаритних мікропроцесорів у поєднанні із технологією тривимірного друку дозволяє створювати невеликі та дешеві прилади. У роботі подані результати синтезу алгоритмічного та програмного забезпечення мікромеханічного інклінометру, а також приведено розроблену конструкцію. В якості чутливих елементів використовувався мікромеханічний інерціальний вимірювальний модуль MPU 6050, бортовим обчислювачем є мікроконтролер сімейства Arduino. Розроблено алгоритмічне забезпечення інклінометру, що ґрунтується на використанні засобів інерціальної навігації, а саме чисельному інтегруванні рівняння орієнтації Пуассона. Дрейфи нулів мікромеханічних гіроскопів вдалося частково компенсувати впровадженням компліментарного фільтра. Він дозволяє використати сигнали акселерометрів MPU 6050 для поточної корекції вихідної матриці напрямних косинусів. Проведено серію тестів для підбору оптимального коефіцієнта підсилення фільтру. Програмне забезпечення для платформи Arduino розроблено у середовищі Matlab Simulink. Це дозволило значно пришвидшити процес розробки та тестування приладу. Корпус розроблено у середовищі SolidWorks. Використання мініатюрних датчиків та контролера дозволило застосувати технологію тривимірного друку для виготовлення усіх деталей корпусу приладу. Для автономної роботи інклінометр додатково оснащено блоком акумуляторів. Натурні випробування макету інклінометру показали стабільну точність і низький дрейф кутів нахилу на нерухомій основі.uk
dc.format.pagerangeС. 24-29uk
dc.identifier.citationСапегін, О. М. Мікромеханічний інклінометр / Сапегін О. М., Строкач Г. Ю. // Вісник КПІ. Серія Приладобудування : збірник наукових праць. – 2020. – Вип. 59(1). – С. 24–29. – Бібліогр.: 11 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/1970.59(1).2020.210007
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/40733
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.relation.ispartofВісник КПІ. Серія Приладобудування : збірник наукових праць, 2020, Вип. 59(1)uk
dc.subjectкутомірuk
dc.subjectмікромеханічний датчикuk
dc.subjectArduinouk
dc.subjectMatlabuk
dc.subjectinclinometeruk
dc.subjectmicroelectromechanical sensorsuk
dc.subjectугломерuk
dc.subjectмикромеханический датчикuk
dc.subject.udc631.451uk
dc.titleМікромеханічний інклінометрuk
dc.title.alternativeMicroelectromechanical inckinometeruk
dc.title.alternativeМикромеханический инклинометрuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
VKPI-SPr_2020-59_p24-29.pdf
Розмір:
422.59 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.01 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник КПІ. Серія Приладобудування: збірник наукових праць, Вип. 59(1)