Arduino hareket algılama için MEMS ivmeölçer ve jiroskop sensörlerinin artan popülaritesi ile birçok kişi bir tane edinmeyi düşünmeye başladı. Ancak, mevcut birçok seçenekle, uygun olanı seçmek zor bir görev olabilir.
Bir ivmeölçer ve jiroskop nasıl seçilir diye telaşlanmadan ve endişelenmeden önce, öncelikle her ikisi arasındaki farkları bilmeniz gerekir.
Bu kılavuzda, aşağıdakileri inceleyeceğim:
- İvmeölçer nedir?
- Jiroskop nedir?
- İvmeölçer ve jiroskop arasındaki fark nedir?
- İvmeölçer nasıl seçilir?
- Jiroskop nasıl seçilir?
- IMU ile onurlandırılan bahsler
İvmeölçer Nedir?
İvmeölçerler, bir nesnenin hızındaki değişim oranını ölçen elektromechanik cihazlardır. Diğer bir deyişle, hareketle ilişkili herhangi bir titreşime yanıt vermek için kullanılan cihazlardır.
İvmeölçer nasıl çalışır?
İvmeölçerlerin çalıştığı iki yol vardır; Piezoelektrik etki ve Kapasite Değişimi. Karmaşık mı geliyor? Göreceli olarak basit, işte şöyle:
Piezoelektrik etki:
- İvmeölçerler, titreşimler meydana geldiğinde voltaj üreten mikroskobik kristal yapıları içerir
- Üretilen voltaj, ne kadar ivme olduğunu gösteren bir okuma oluşturur
Kapasite Değişimi:
Bu yöntem, ivmeyi bulma formülü ile oynar. Kuvvet = Kütle x İvme olduğunu bildiğimiz için, ivmeyi bulmak için mevcut Kuvvet / bir nesnenin Kütlesini alır.
Bir MEMS ivmeölçerde kapasite etkisinin nasıl çalıştığı:
- 2 kapasitif plaka mevcuttur
- Bir nesnenin kütlesi, kapasitör plakalarından birine baskı yaparak kapasiteyi değiştirir ve kuvvetin ölçülmesine olanak tanır
- Kuvvet ve nesnenin kütlesi bilindiğinde, ivme ölçülür
MEMS İvmeölçerler
İvmeölçerler, mikroçip paketli mems ivmeölçerler gibi diğer çalışma prensiplerine dayanabilir. Mems ivmeölçerler, günümüzde Arduino veya diğer mikrodenetleyicilerle kolay entegrasyon için tasarlanmıştır; yaygın olanları ADXL sensör serisidir (popüler olanlar ADXL345, ADXL335).
Küçültülmüş sensörleri ile Mems ivmeölçerler, IoT kullanımları, düşük güç, endüstriyel ve otomotiv uygulamaları, sağlık hizmetleri vb. için uygundur.
İvmeölçerlerin Uygulamaları
İvmeölçerin nasıl çalıştığını anladığımıza göre, genellikle ne için kullanıldığını inceleyeceğiz. İşte ana uygulama listesi:
- Eğilme algılama; iPhone, telefonun dik veya yatay modda tutulup tutulmadığını algılamak için bir ivmeölçer kullanır
- Deprem algılama
- Düşme algılama
- Yapay vücut parçaları gibi tıbbi cihazlar
- Fitness takip cihazları/giyilebilirler
- Hareket algılaması gerektiren oyunlar/uygulamalar (Wii, Kinect vb.)
Not: İvmeölçerler, en yaygın olarak konum, hız, titreşim algılamak ve yön belirlemek için kullanılır.
Jiroskop Nedir?
Farklara değinmeden önce, önce jiroskopun ne olduğunu anlamamız gerekiyor. Jiroskop, döngüsel değişiklikleri ölçmek veya yönü korumak için kullanılan bir cihazdır. Açısal momentumun korunması ilkesine dayanır.
Jiroskop nasıl çalışır?
Tipik bir jiroskop, gimbal adı verilen üç halka içinde asılı bir rotor içerir.
Önceden dönme etkisi ile çalışır, jiroskopların döndürme ekseni döndüğünde yer çekimini aşmasını sağlar. Bu, yer çekimi kuvvetinden düşmek yerine, otomatik olarak yan tarafa ayar yapması anlamına gelir.
Jiroskopların nasıl çalıştığı hakkında daha fazla bilgi için bu makaleye göz atabilirsiniz!
Jiroskopun Uygulamaları
Nasıl çalıştığını anlamak bir şeydir, ama ne için kullanıldığını bilmek başka bir şeydir. 18. yüzyıla kadar uzanan jiroskoplar, hala kullanılmakta olup, günümüzde sıkça gördüğümüz navigasyon sistemlerinin ayrılmaz bir parçası haline gelmiştir:
- Uçaklar
- Uzay istasyonları
- Araçlarda denge; motosikletler, gemiler
- İnerial yönlendirme sistemleri
- Tüketici elektroniği, MEMS jiroskopları aracılığıyla (Çoğu orta seviye ve üst düzey Android telefonlar)
MEMS Jiroskop
MEMS Jiroskop nedir diye merak ediyor olabilirsiniz? Jiroskoplar sadece jiroskop mu?
MEMS Jiroskoplar, MEMS (Mikro-Elektro-Mekanik Sistem) teknolojisinin entegrasyonu ile mümkün olan küçük miniaturize sensörlerdir. Bu, jiroskopların işlevselliğinin daha küçük bir pakette kullanılmasını sağlar!
MEMS ivmeölçerlerde olduğu gibi, bu tür bir teknoloji, daha düşük maliyet, daha düşük güç ve Arduino, Raspberry Pi gibi cihazlarla uygulanabilirlik sağlar!
İvmeölçer vs Jiroskop
İvmeölçer ve jiroskop arasındaki fark:
İvmeölçer ve jiroskop arasındaki farkı anlamayı kolaylaştırmak için, bir karşılaştırma tablosu sağladım:
| İvmeölçerler | Jiroskoplar | |
|---|---|---|
| Nedir | İvme ölçen elektromechanik cihazlar
Dönüşü ivmeden ayırt edemez |
Dönüşsel değişiklikleri ölçmek veya yönü korumak için kullanılan bir cihazdır
İvmeden etkilenmez |
| Kullanım amacı | Titreşime dayalı lineer ivmeyi ölçmek | Belirli bir eksen etrafındaki dönüş oranını ve açısal konumu ölçmek |
| Uygulamalar | Tüketici elektroniğinde yaygın olarak bulunur ve daha fazla uygulanabilirlik gösterir | Uçaklar, hava araçlarında yaygın olarak bulunur ve daha fazla uygulanabilirlik gösterir |
Sonuç olarak, her iki cihazın da belirgin farklılıkları olmasına rağmen, birçok uygulama hala her iki sensörün varlığından faydalanmaktadır. Nihayetinde, aradığınız uygulamalara bağlıdır.
İvmeölçer ve Jiroskop Nasıl Seçilir?
İvmeölçer nasıl seçilir?
Arduino için uygun bir MEMS ivmeölçer seçmenize yardımcı olmak için, dikkate almanız gereken önemli kriterler burada!
“`html
| Kriterler | Tavsiyeler/Dikkat Edilmesi Gerekenler |
|---|---|
| Aralık | Kesin okumalar için: Daha hassas bir çıktı sağlayacağı için daha küçük bir tam ölçekli aralık seçin Projelerinize uygun ivme aralıklarını dikkate alın. |
| Arayüz | Çalışması en kolay arayüz: Analog arayüz, çünkü analogdan dijitale çeviriciler (ADC’ler) çoğu mikrodenetleyicide uygulanmıştır Sabit frekans üretmek için: En fazla özellik ve daha az gürültü: |
| Eksenler | Üç eksenli ivmeölçerler, en yaygın olanlardır ve bir veya iki eksenli ivmeölçerlerle karşılaştırıldığında önemli ölçüde daha pahalı değildir. |
| Güç Tüketimi | Bir ivmeölçerin gereken akım tüketimi genellikle 100 µA aralığındadır Gerekli gücü dikkate alın. |
| Bonus Özellikler | Daha yeni ivmeölçer modellerini seçmek, daha fazla bonus özellik içerdikleri için daha iyi bir seçim olabilir şunlar gibi: Seçilebilir ölçüm aralıkları Uyku Kontrolü 0-g algılama Dokunma algılama |
Hangi İvmeölçer Alınmalı?
Yukarıdaki kriterlere dayanarak, Seeed’de mevcut olan önerdiğim ivmeölçerler bunlardır!
Grove – 3-Axis Digital Accelerometer ±16g Ultra-low Power (BMA400)
BMA400 sensörüne dayanan bu 3-Axis Digital Accelerometer, akıllı çip hareket ve pozisyon tetikleme kesme özelliklerine sahip 12-bit üç eksenli ivmeölçerdir. Yürüyüş, koşu, durma gibi hareket pozisyonlarını kolayca algılar!
Kriter Değerlendirmesi:
| Kriter | Değerlendirme |
| Aralık | ±2g, ±4g, ±8g, ±16g |
| Arayüz | I2C |
| Eksen Sayısı | 3-Eksen |
| Güç Tüketimi | 18uA @5V, 14uA @3.3V |
| Bonus Özellikler | Otomatik düşük güç/uyanma Aktivite/Pasiflik Adım Sayacı Aktivite Tanıma (Yürüyüş, Koşu, Duruş) Yön algılama Dokunma/Çift Dokunma |
Daha fazla bilgi almak ister misiniz? Bu ivmeölçer ile ilgili daha fazla bilgi ve Arduino kılavuzu için wiki sayfamıza buradan ulaşabilirsiniz!
ADXL 3-Eksen İvmeölçer Serisi
Yukarıdaki BMA400 tabanlı ivmeölçerin yanı sıra, popüler ADXL serisi de Seeed’de satın alınabilir! Dikkatinize sunmak için aşağıdaki 3 eksenli ADXL ivmeölçerleri sunuyoruz:
| Ürün | Ölçüm Aralığı | Arayüz | Güç Tüketimi | Bonus Özellikler |
| Grove – 3-Axis Analog Accelerometer ±20g (ADXL356B) | ±10 ±20g |
Analog | ölçüm modu:150 μA bekleme modu:21 μA |
Düşük, kayma, düşük gürültü; kablosuz durum izleme için idealdir
0g kayması ile sıcaklık (tüm eksenler): maksimum 0.75 mg/°C |
| Grove – 3-Axis Analog Accelerometer ±40g (ADXL356C) | ±10g ±40g |
Analog | ölçüm modu:150 μA bekleme modu:21 μA |
Düşük, kayma, düşük gürültü; kablosuz durum izleme için idealdir
0g kayması ile sıcaklık (tüm eksenler): maksimum 0.75 mg/°C |
| Grove – 3-Axis Digital Accelerometer ±40g (ADXL357) | ±10g@51200 LSB/g
±20g@25600 LSB/g ±40g@12800 LSB/g |
Dijital I2C | ölçüm modu:200μA | Düşük kayma, düşük gürültü, düşük güç
0g kayması ile sıcaklık (tüm eksenler): maksimum 0.75 mg/°C FIFO desteği (96*21-bit) |
| Grove – 3-Axis Digital Accelerometer ±200g (ADXL372) | ±200g | Dijital I2C | ölçüm modu:22μA | Ev sahibi işlemci yükünü azaltmak için derin gömülü FIFO
Seçilebilir aşırı örnekleme oranı ve bant genişliği |
Grove – 3-Axis Analog Accelerometer ±20g (ADXL356B) ve Grove – 3-Axis Digital Accelerometer ±200g (ADXL372) şu anda stokta yok, ancak yeniden stoklandığında takip etmek için abone olmayı veya ADXL356C ve ADXL357’yi değerlendirmeyi unutmayın!
Bir Jiroskop Nasıl Seçilir?
Uygun bir ivmeölçer seçmeyi anladıktan sonra, işte bir jiroskop seçmenize yardımcı olacak kriterler!
| Kriter | Dikkat Edilmesi Gerekenler/Tavsiyeler |
|---|---|
| Aralık | Bir jiroskop seçerken, jiroskopun maksimum aralığının ölçmek istediğiniz maksimum açısal hızdan fazla olmadığından emin olun. |
| Arayüz | İvmeölçer arayüzlerine benzer şekilde, analog çıkışa sahip jiroskoplar, mikrodenetleyicinizle en kolay entegrasyonu sağlar.
Ancak, dijital arayüze sahip bir jiroskop seçmek, daha fazla özellik sunma eğiliminde olduğu için cazip bir seçenek olabilir. Bu kriter hakkında çok endişelenmenize gerek yok çünkü piyasadaki çoğu jiroskop analog özellikler sunmaktadır. |
| Eksen Sayısı | Jiroskoplar 1, 2 veya 3 eksenli olarak mevcuttur, bu nedenle hangi üç eksenin jiroskop tarafından ölçüleceğini dikkate almalısınız çünkü dönüş etkilenir.
Bazı 2 eksenli jiroskoplar Y ve Z eksenlerini ölçerken, diğerleri Y ve X eksenlerini ölçer. |
| Güç Tüketimi | Aşırı/az güç sağlamaktan kaçınmak için, projeniz pil ile çalışıyorsa jiroskopun ne kadar güç tüketeceğini kontrol edin. |
| Bonus Özellikler | Jiroskoplar genellikle sıcaklık çıkışı dışında fazla bonus özellik sunmaz. Bonus özellikler varsa, bu bir artı puandır! |
Hangi Jiroskoplar Alınmalı?
Yukarıdaki kriterlere dayanarak, satın almanız için önerdiğim jiroskoplar bunlardır!
Not: Aşağıdaki öneriler, hem ivmeölçer hem de jiroskop işlevselliği sunan entegre jiroskoplardır, bu sayede sadece bir modül ile her ikisini de kullanabilirsiniz!
Grove – 6-Axis Accelerometer&Gyroscope
LSM6DS3 çipine dayanan bu 6-Eksen İvmeölçer&Jiroskop, Arduino ile daha kolay programlama için detaylı SDK ile maliyet etkin bir seçenektir!
Kriter Değerlendirmesi:
| Kriter | Değerlendirme |
| Aralık | Jiroskop: ±125, ±245, ±500, ±1000, ±2000 derece/saniye (dps) İvmeölçer: |
| Arayüz | I2C |
| Eksen Sayısı | 3-Eksen jiroskop 3-Eksen İvmeölçer |
| Güç Tüketimi | Kombinasyon normal modu: 0.9 mA Kombinasyon yüksek performans modu: 1.25 mA |
| Bonus Özellikler | – |
Daha fazla bilgi almak ister misiniz? Bu jiroskop ile ilgili daha fazla bilgi ve Arduino kılavuzu için wiki sayfamıza buradan ulaşabilirsiniz!
Grove – 6-Axis Accelerometer&Gyroscope (BMI088)
BOSCH BMI088 Jiroskopuna dayanan bu 6-Eksen İvmeölçer&Jiroskop seçeneği, zorlu performans gereksinimlerini karşılayabilen drone, robotik ve endüstriyel uygulamalar için tasarlanmıştır!
“`
Kriter Değerlendirmesi:
| Kriter | Değerlendirme |
| Aralık | Jiroskop: ±125°/s @262.1 LSB/°/s ±250°/s @131.1 LSB/°/s ±500°/s @65.5 LSB/°/s ±1000°/s @32.8 LSB/°/s ±2000°/s @16.4 LSB/°/s İvmeölçer: |
| Arayüz | I2C |
| Ekseni Sayısı | 16bit üç eksenli jiroskop 16bit üç eksenli ivmeölçer |
| Güç Tüketimi | Çalışma voltajı: 3.3V / 5V Kullanılan jiroskopa bağlı düşük güç tüketimi |
| Bonus Özellikler | Düşük spektral gürültü |
Daha fazla bilgi edinmek ister misiniz? Bu jiroskop Arduino kılavuzuyla birlikte daha fazla bilgiye wiki sayfamızdan buradan ulaşabilirsiniz!
Onurlu Bahisler
Jiroskop ivmeölçer manyetometre sensörü (IMU)
İvmeölçerler ve Jiroskoplar, hareket algılamaya başlamak için harika seçeneklerdir, ancak daha derine inip diğer seçenekleri keşfetmek isterseniz, kendinizi Atalet Ölçüm Birimleri (IMU’lar) ile bulacaksınız.
IMU’lar esasen İvmeölçerler + Jiroskoplar + Manyetometre sensörleridir ve yön, konum ve hız hesaplamada kolaylık sağlayan bir paket sunar!
Burada Seeed’de, seçiminiz için IMU’lar da sunuyoruz, işte dikkate alabileceğiniz bazıları!
Grove – IMU 9DOF v2.0
Bir IMU ile başlamaya mı karar verdiniz? Grove – IMU 9DOF harika bir başlangıç noktasıdır!
3 eksenli bir jiroskop, 3 eksenli bir ivmeölçer ve 3 eksenli bir manyetometre ile donatılmıştır; bu, MPU-9250 tabanlı 9 eksenli bir hareket izleme modülüdür.
Özellikleri şunlardır:
- Ultra düşük güç, düşük voltaj
- Geniş Algılama Aralığı
- İçsel Dijital Hareket İşleme™ (DMP™) motoru, programlanabilir kesmeler kullanarak gelişmiş Hareket İşleme ve düşük güç işlevlerini destekler
- Kendini test etme işlevi
- Kullanıcı tarafından programlanabilir tam ölçekli aralığı ±250, ±500, ±1000 ve ±2000°/sn olan dijital çıkışlı 3-Eksen açısal hız sensörleri (jiroskoplar)
- Kullanıcı tarafından programlanabilir tam ölçekli aralığı ±2g, ±4g, ±8g ve ±16g olan dijital çıkışlı 3-Eksen ivmeölçer
- ±4800μT tam ölçekli ölçüm aralığına sahip dijital çıkışlı 3-Eksen ivmeölçer
Daha fazla bilgi edinmek ister misiniz? Ürün sayfasına gidebilirsiniz!
Grove – IMU 10DOF v2.0
Önceki öneriden önemli bir yükseltme mi arıyorsunuz? Grove – IMU 10DOF v2.0, size toplamda 10 eksen verisi sunarak çok daha fazla uygulama ve daha iyi performans sağlar!
Yeni ve geliştirilmiş Bosch BMP280 ve MPU-250 tabanlı, 3*3*1mm boyutunda bir Dijital Hareket İşlemcisi (DMP) ile bu IMU sadece küçük değil, aynı zamanda çok daha az güç tüketiyor!
Özellikleri şunlardır:
- Dijital çıkışlı X-, Y- ve Z-Eksen açısal hız sensörleri (jiroskoplar) ile kullanıcı tarafından programlanabilir tam ölçekli aralığı ±250, ±500, ±1000 ve ±2000°/sn
- Dijital çıkışlı 3-Eksen ivmeölçer ile kullanıcı tarafından programlanabilir tam ölçekli aralığı ±2g, ±4g, ±8g ve ±16g
- ±4800uT tam ölçekli aralığına sahip dijital çıkışlı manyetometre
- ±1.0°C hassasiyetle sıcaklık ölçümü
- 300 – 1100 hPa aralığında barometrik basınç ölçüm aralığı ±1.0 hPa hassasiyetle
Daha fazla bilgi edinmek ister misiniz? Ürün sayfasına gidebilirsiniz!
Özet
Bugünkü ivmeölçerler, jiroskoplar ve uygun birini seçme kılavuzumuz bu kadar! Her ikisinin de artan popülaritesi ile, kendinize uygun birini seçme zamanı geldi! Uygun olanı!