6軸傳感器:三軸、六軸、九軸傳感器有什么區別?

2021/12/08 15:15 · 傳感器知識資訊 ·  · 6軸傳感器:三軸、六軸、九軸傳感器有什么區別?已關閉評論
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6軸傳感器:三軸、六軸、九軸傳感器有什么區別?我們會經常聽到別人說三軸、六軸、九軸傳感器,這些傳感器指的什么,其中到底又有哪些區別呢?實際上,只要說到多少軸的傳感器一般是就是指加速度傳感器(即加速計)、角速度傳感器(即陀螺儀)、磁感應傳感器(即電子羅盤)。這三類傳感器測量的數據在空間坐標系中都可以被分解為X,Y,Z三個方向軸的力,因此也常常被稱為3軸加速度計、3

6軸傳感器:三軸、六軸、九軸傳感器有什么區別?

  我們會經常聽到別人說三軸、六軸、九軸傳感器,這些傳感器指的什么,其中到底又有哪些區別呢?
  實際上,只要說到多少軸的傳感器一般是就是指加速度傳感器(即加速計)、角速度傳感器(即陀螺儀)、磁感應傳感器(即電子羅盤)。這三類傳感器測量的數據在空間坐標系中都可以被分解為X,Y,Z三個方向軸的力,因此也常常被稱為3軸加速度計、3軸陀螺儀、3軸磁力計。
  上面3類傳感器有其各自的功能特點及應用,比如加速計可以測量設備的測斜情況,陀螺儀可以測量設備自身的旋轉運動,還有磁力計可以定位設備的方位。通過它們相互組合和匹配融合又可以衍生出更多的不同應用,在叫法上通過這樣簡單的軸數上相加的可以變成六軸傳感器或者九軸傳感器。
  六軸傳感器:通常指的是三軸加速度計+三軸加速度計,三軸加速器是檢測橫向加速的,三軸陀螺儀是檢測角度旋轉和平衡的,可以用在體感游戲上。
  九軸傳感器:就是三軸加速度計+三軸陀螺儀+三軸磁強計的組合,在飛行器上是廣泛應用的。
  另外,在九軸傳感器基礎上在加入氣壓傳感器,從而能獲取海拔高度的數據,也有人把這些傳感器組合稱為十軸傳感器。
6軸傳感器:三軸、六軸、九軸傳感器有什么區別?  第1張

6軸傳感器:六軸傳感器

六軸傳感器資訊

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6軸傳感器:三軸、六軸、九軸傳感器有什么區別?  第2張

6軸傳感器:六軸傳感器數據

一、ICM簡介
六軸傳感器在當今智能穿戴和定位導航產品中被廣泛應用,而六軸傳感器中做的最好的要屬InvenSense公司的產品了,ICM便是其推出的優秀六軸傳感器之一。

ICM集成3軸加速度計和3軸陀螺儀,其中陀螺儀量程范圍可以選擇+/-250dps,+/-500dps,+/-1000dps和+/-2000dps這四種,而加速度計量程范圍可選擇+/-2g,+/-4g,+/-8g和+/-16g四種。

ICM支持高達400KHz的I2C以及高達10MHz的SPI,具有較高的接口兼容性。

ICM的實物圖如下所示。

ICM的引腳如下圖所示。

二、SPI概述
SPI是指Serial Peripheral Interface的縮寫,即串行外圍設備接口,是一種高速的、全雙工、同步的通信總線,并且在芯片的管腳上只占用四根線,節約了芯片的引腳,SPI的4條通信線為:

(1)MISO主入從出接口;

(2)MOSI主出從入接口;

(3)SCLK由主設備產生的時鐘信號;

(4)CS由主設備控制的從設備片選信號。

STM32F103的SPI的時鐘最高可達18MHz,支持DMA。

SPI主從機通信,如下圖所示:

當有多個設備掛載在SPI總線上,其接線圖如下圖所示。

單片機和外圍器件之間進行SPI同步串行數據傳輸時,在主器件的移位脈沖下,數據按位傳輸,低位在前,高位在后,為全雙工通信,數據傳輸速度總體來說比I2C總線要快,速度可達到幾Mbp,相比于其它總線,SPI協議簡單,相對數據速率高,但是SPI也有它的缺點,比如沒有指定的流控制,沒有應答機制確認是否接收到數據。

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三、SPI總線協議
SPI通信需要掌握以下知識:?時鐘極性、時鐘相位以及SPI的傳輸時序。

時鐘極性,SPI通過時鐘極性(CPOL)來決定在總線空閑時,同步時鐘(SCLK)信號線的電平是高電平還是低電平。當時鐘極性為0時(CPOL=0),SCLK信號線在空閑時為低電平;當時鐘極性為1時(CPOL=1),SCLK信號線在空閑時為高電平;時鐘相位,SPI通過時鐘相位(CPHA)用來決定何時進行信號采樣。當時鐘相位為1時(CPHA=1),在SCK信號線的第二個跳變沿進行采樣;這里的跳變沿究竟是上升沿還是下降沿?這取決于時鐘的極性。當時鐘極性為0時,取下降沿;當時鐘極性為1時,取上升沿;如下圖所示:

當時鐘相位為0時(CPHA=0),在SCK信號線的第一個跳變沿進行采樣。跳變沿同樣與時鐘極性有關:當時鐘極性為0時,取上升沿;當時鐘極性為1時,取下降沿;如下圖所示:

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四、 SPI寄存器
在本次實驗中使用到的是STM32的硬件SPI,STM32的硬件SPI所涉及的寄存器較多,這里挑選較為重要的來講解。

(1)SPI_CR1:SPI控制寄存器1,如下圖所示:

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其中SPE為SPI使能控制位,等于1時使能SPI,等于0時關閉SPI;BR[2:0]為SPI的波特率控制位,BR[2:0]等于000則波特率為fPCLK/2,等于001則波特率為fPCLK/4,等于010則波特率為fPCLK/8,等于011則波特率為fPCLK/16,等于100則波特率為fPCLK/32,等于101則波特率為fPCLK/64,等于110則波特率為fPCLK/128,等于111則波特率為fPCLK/256;MSTR為SPI主從模式選擇位,等于0時為從模式,等于1時為主模式;CPOL為SPI時鐘極性設置位,為0則空閑時鐘為低電平,為1則空閑時鐘為高電平;CPHA為SPI時鐘相位設置位,等于0時,在第一個時鐘跳邊沿開始采集,等于1時,在第2個時鐘跳邊沿開始采集。

(2)SPI_SR:SPI狀態寄存器,如下圖所示:

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其中TXE是發送緩沖區狀態位,該位為0時發送緩沖區非空,為1時發送緩沖區為空;RXNE為接收緩沖區狀態位,該位為0時接收緩沖區為空,該位為1時,接收緩沖區為非空。

(3)SPI_DR:SPI數據寄存器,用于存儲接收或者發送的數據。SPI_DR的描述如下圖所示:

其中DR[15:0]存放SPI數據。

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五、六軸傳感器數據獲取實驗
六軸傳感器數據獲取實驗使用STM32的硬件SPI與六軸傳感器ICM相連接,串口1即UART1,通過USB轉串口模塊連接電腦,把SPI獲取到的六軸數據通過串口1傳輸到電腦端的串口調試助手顯示出來。做該實驗的時候需要把視覺模組暫時取下,并且把USB轉串口的線接到視覺模組接口處。六軸傳感器ICM在無人機頂部的白色RGB彩燈盒里,通過軟排把SPI及供電口接出,如下圖所示。

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根據原理圖,可以看到ICM的的SPI接口分別是:PB13、PA5、PA6、PA7,如下圖所示。

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串口1的配置可以參考《串口(基礎收發),配置代碼(通過調用官方庫)

獲取ICM的數據代碼編寫的思路如下:

?

代碼思路

1

管腳配置

1、定義結構體;

2、使能時鐘;

3、填充結構體;

4、裝載結構體。

2

SPI配置

1、定義結構體;

2、使能時鐘;

3、填充結構體;

4、裝載結構體;

5、使能SPI。

3

SPI讀寫邏輯

讀一個字節;寫一個字節。
4

ICM驅動

從傳感器讀;從傳感器寫;ICM初始化。
SPI初始化代碼如下:

SPI的讀寫代碼如下。

ICM的初始化代碼如下。

ICM的讀寫代碼如下。

這里注意要把串口的發送也配置好,這樣才能把數據發送到電腦。串口1通過USB轉串口模塊接到電腦,獲取ICM代碼如下。

保存、編譯、下載代碼,可以看到USB轉串口模塊在不斷地打印ICM的X軸加速度高8位,數據如下圖所示:

6軸傳感器:三軸、六軸、九軸傳感器有什么區別?  第3張

6軸傳感器:六軸力傳感器

51

Int.CI?
?
權利要求說明書
說明書
幅圖
?

54
)發明名稱
?
?
六軸力傳感器
?

57
)摘要
?
?
本發明涉及一種六軸力傳感器,具備
一對構件以及在一對構件之間沿其周邊部分
散配置且連接一對構件的至少
3
個的腿。各
個腿是由一對構件中的一方支撐在兩端部且
沿周向延長于構件的周邊部的橫梁以及從橫
梁的中央部沿與橫梁垂直的方向延長并連接
到一對構件的另一方上的縱梁而構成的
T

形腿。腿的應變由第
1
以及第
2
單軸應變片
檢測。第
1
單軸應變片安裝在朝向縱梁相反
側的橫梁表面上,以便能夠檢測橫梁的長度
軸線方向的應變,第
2
單軸應變片安裝在朝
?

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