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5.3.
Signalverarbei tung
5.3.1.
Abtastrate
Jede Achse des Beschleunigungs- und Gyroskop-MEMS wird von dem internen Mikrocontroller mit einer Rate
von 1000 Hz abgetastet. Diese Abtastungen werden dann verarbeitet und in den Fusion-Algorithmus eingespeist.
5.3.2.
Sensor Fusion-Algorithmus
Der Sensor-Fusion-Algorithmus wandelt die rohen MEMS-Ausgänge in einen zuverlässigen Neigungswert um.
Basierend auf dem ausgewählten Funktionsmodus, dem Anwendungsprofil und den vom Benutzer einstellbaren
Parametern kombiniert der intelligente Algorithmus die Beschleunigungs- und Gyroskopausgänge auf
ausgewogene Weise, optimiert für Ihre Anwendung. Die Einschränkungen für den Sensor-Fusion-Algorithmus
sind: Beschleunigung max. 1,5 g, Drehrate max. 500°/s. Die Berechnungsrate, und damit auch die Ausgaberate,
beträgt 100 Hz.
5.3.3.
Digitale Filter
Um Rauschen zu eliminieren oder die Bandbreite zu reduzieren, können die Neigungswerte mit zusätzlichen
digitalen Filtern weiterverarbeitet werden. In jedem Applikationsprofil können diese Filter aktiviert und über das
CAN-Objektverzeichnis konfiguriert werden.
Ausgangsfilter
Ein Tiefpassfilter 1. Ordnung ist zur Reduzierung der Bandbreite und zum Filtern von Rauschen implementiert.
Jedes Applikationsprofil hat seine eigenen Standard-Filtereinstellungen, die über Subindex 06
h
der CAN-Objekte
3021
h
bis 3024
h
eingestellt werden können. Eine weitere Möglichkeit, die Filtereinstellungen für das aktuell aktive
Applikationsprofil zu steuern, ist über das Objekt 300E
h
. Der Wert, den Sie mit 300E
h
einstellen, wird auch in das
entsprechende Objekt für dieses aktive Anwendungsprofil (Objekt 3021
h
~ 3024
h
) geschrieben.
Die Filtereinstellungen sind auf alle Abtastachsen wirksam, sind aber standardmäßig deaktiviert.
Durch Einstellen einer Zeitkonstante τ (Zeit, in der der Ausgang nach einer Sprungantwort auf 70 % des Sprungs
wechselt) kann die -3-dB-
Frequenz nach der Formel f = 1 / (2π*τ) berechnet werden. Eine längere Filterzeit führt
zu einer schmaleren Bandbreite und damit zu weniger Rauschen, verursacht aber auch eine längere
Phasenverzögerung.
Diese -3-dB-Frequenz ist unabhängig von der TPDO-Ereigniszeit. Wenn jedoch die Zeitkonstante des
Ausgangsfilters auf einen Wert eingestellt wird, der kleiner ist als die TPDO-Ereigniszeit, wird der Ausgangsfilter
automatisch deaktiviert. Wenn zum Beispiel die TPDO-Ereigniszeit auf 100 ms und die Ausgangsfilterzeit auf 50
ms eingestellt ist, funktioniert dieser Filter nicht.
Filter mit gleitendem Mittelwert
Der endgültige Neigungsausgang ist ein Mittelwert der letzten N Abtastungen. Die Abtastrate dieses Filters
beträgt 10 ms. Die verschiedenen Applikationsprofile haben unterschiedliche Default-Filtereinstellungen. Dieser
Filter kann über das CAN-Objekt 3021
h
Subindex 07
h
bis 3024h Subindex 07
h
gesteuert werden. Er kann auch
über das CAN-Objekt 300D
h
für das aktive Applikationsprofil gesteuert werden. In diesem Fall aktualisiert der
Sensor das richtige Objekt des aktiven Applikationsprofils (im Bereich 3021
h
Subindex 07
h
bis 3024
h
Subindex
07
h
). Im werkseitig voreingestellten Applikationsprofil 1 ist der Filter des gleitenden Mittelwerts deaktiviert.
MEMS Abtastung
•
6 DOF Rohausgabe
•
Abtastrate 1000 Hz
Fusion-Algorithmus
•
Funktions-Modus
•
Applikations-Profile
•
benutzerdefinierbare Parameter
•
Berechnungsrate 100 Hz
•
Max. Drehrate 500°/s
•
Max. Beschleunigung 1,5 g
Digitale Filter
•
Ausgangsfilter
•
Filter für gleitenden
Durchschnitt
