Ataletsel navigasyon alanında 15 yılı aşkın deneyimle, uygulamanız için doğru sensörü seçmenin ne kadar ezici olabileceğini anlıyorum. MEMS IMUS - ne oldukları, nasıl çalıştıkları ve günümüz teknolojilerinde kesin navigasyon için neden kritik oldukları hakkında bilmeniz gereken her şeyde size rehberlik edeceğim
Bir MEMS IMU (mikro-electro-mekanik sistem atalet ölçüm ünitesi), ivme ve yönlendirmeyi ölçmek için hızlar, jiroskoplar ve bazen manyetometreleri tek bir cihazda birleştirir. Bu küçük ama güçlü birimler, dronlardan endüstriyel robotlara kadar sayısız uygulamada önemli veriler sağlar, bu da onları hassas navigasyon ve kontrolü sistemlerine entegre etmeyi amaçlayan işletmeler için vazgeçilmez hale getirir.
MEMS IMU'ların temel unsurlarını ve projelerinizi nasıl geliştirebileceklerini bozarken okumaya devam edin.
İçindekiler
Bir Mems IMU nasıl çalışır?
Bir MEMS IMU, hem ivme hem de dönme hareketini ölçmek için küçük mekanik bileşenler kullanarak çalışır. Şunu hayal edin: Akıllı telefonunuzu tutuyorsunuz ve eğilirken ekran otomatik olarak döner. Bu, telefonunuzun içindeki bir MEMS IMU sayesinde. Cihazın , doğrusal hareketi ölçen ivmeölçerleri rotasyonu izleyen jiroskopları Bu iki sensör tipinin kombinasyonu, cihazın oryantasyonunu ve konumunu gerçek zamanlı olarak izlemesini sağlar.
Bazı durumlarda, MEMS IMU'lar ayrıca dünyanın manyetik alanını başlığı belirlemek için ölçen manyetometre Bu, özellikle pusulalar veya navigasyon sistemleri gibi Dünya kutuplarına göre oryantasyon gerektiren uygulamalarda yararlıdır.
Tüm bu öğeler birlikte çalıştığında, bir nesnenin nasıl hareket ettiğine dair uyumlu bir resim yaratırlar - ister havada uçan bir drone veya bir fabrika zemini gezen bir robot olsun.
MEMS IMU'nun ana bileşenleri nelerdir?
Bir Mems IMU'yu parçaladığımızda, aslında üç temel bileşene bakıyoruz:
- İvmeölçer - Bu sensör hızdaki değişiklikleri ölçer. Bir nesnenin belirli bir yönde ne kadar hızlı hareket ettiğini belirlemeye yardımcı olan doğrusal ivmeyi tespit edebilir.
- Jiroskop - Jiroskop dönme hızını ölçer, yani bir nesnenin ekseninin etrafında ne kadar hızlı döndüğünü söyler. Bu, dronları stabilize etmek veya bir kamerayı sabit tutmak gibi oryantasyonu anlamanın anahtar olduğu uygulamalar için hayati önem taşır.
- Manyetometre (isteğe bağlı) - Bu sensör, genellikle gerçek kuzeyde bulmak için kullanılan manyetik alanları izler. Özellikle dünyanın manyetik alanına göre oryantasyonunuzu bilmenin gerekli olduğu navigasyon sistemlerinde yararlıdır.
Bu sensörlerin her biri, doğru bir hareket ölçümü vermede kritik bir rol oynar ve IMU gibi tek bir sisteme entegre edildiğinde, kapsamlı hareket verileri sağlamak için birlikte çalışırlar.
Örneğin, bir drone'da , ivmeölçer sisteme dronun ileriye doğru hızlandığını söyleyebilirken, jiroskop ne kadar yukarı doğru ilerlediğini ölçer. Bu verilerle drone, uçuş yolunu stabilize etmek için rotorlarını ayarlayabilir.
MEMS IMU'lar savunma uygulamalarında kullanılabilir mi?
Kesinlikle. MEMS IMU'lar sadece ticari kullanım için değil, savunma uygulamalarında da önemli bir değere sahiptir. Geleneksel üst düzey askeri sınıf IMU'lar genellikle sisler (fiber optik jiroskoplar) veya RLG'ler (halka lazer jiroskopları) gibi daha pahalı teknolojilere güvenirken, MEMS teknolojisindeki gelişmeler bu sensörleri savunma uygulamaları için giderek cazip hale getirmiştir.
MEMS IMU'ları savunmada kullanmanın en büyük avantajlarından biri, kompakt boyutları ve düşük güç tüketimidir , bu da onları şu uygulamalarda kullanım için ideal hale getirir:
- Kılavuzlu Füzeler : MEMS IMU'lar rehberli silahların hareketini izleyebilir ve kontrol edebilir, sistemin toplam ağırlığı ve güç gereksinimlerini azaltırken hassasiyeti artırmaya yardımcı olabilir.
- İnsansız Hava Araçları (İHA) : Keşif veya diğer askeri operasyonlar için kullanılan dronlar, navigasyon ve stabilizasyon için MEMS IMU'lardan yararlanarak dinamik ortamlarda etkili bir şekilde çalışabilmelerini sağlar.
- Asker İzleme Sistemleri : Sökülen askerler için MEMS IMU'lar, savaş alanında daha iyi durumsal farkındalık sağlayarak hareketi ve oryantasyonu izlemeye yardımcı olur.
MEMS IMU'lar, en zorlu savunma uygulamalarından bazılarında üst düzey sensörlerin aşırı hassasiyetine henüz rakip olmasa da, hızlı iyileştirmeleri ve çok yönlülüğü onları bazı askeri kullanım durumları için oldukça değerli kılmaktadır. Buna ek olarak, uygun maliyetli MEMS teknolojisi, savunma organizasyonlarının bu sensörleri elde taşınır cihazlardan sofistike araçlara kadar daha geniş bir ekipmanta dağıtmasına olanak tanır.
Mems IMU ne kadar doğru?
Sık sık aldığım en önemli sorulardan biri, MEMS IMU'lar ne kadar doğru? Gerçek şu ki, doğruluk sensörlerin kalitesi, kalibrasyon ve sistemin ham verileri nasıl işlediği gibi çeşitli faktörlere bağlıdır.
MEMS IMU'lar inanılmaz derecede hassastır, ancak özellikle fiber optik jiroskoplar (sis) gibi diğer IMU'lara kıyasla sınırlamaları vardır. , veriler düzeltilmezse veya filtrelenmezse zaman içinde kademeli bir doğruluk kaybı olan DRIFT yaşayabilir Kalman filtreleme gibi gelişmiş algoritmalar , bu hataları azaltmak için kullanılabilir ve çıktının güvenilir kalmasını sağlar.
Havacılık veya askeri sınıf navigasyonu gibi ultra yüksek hassasiyetli ortamlarda sis IMU'ları kadar doğru olmasa da, GuidenAV üreten şirketler IMU'lar üretir.
MEMS IMU'larını sınıflandırırken, genellikle önyargı instabilitesine (°/s cinsinden gyro önyargısı) ve hassasiyete dayalı dört ana kalitede : tüketici sınıfı , endüstriyel sınıf , taktik sınıf ve stratejik sınıf . İşte bu sınıflandırmaların ayrıntılı bir dökümü:
| MEMS IMU notu | Tipik önyargı dengesizliği (jiroskop, °/s) | Başvuru |
|---|---|---|
| Tüketici notu | > 10 °/s | Akıllı telefonlar, fitness izleyicileri, oyun denetleyicileri |
| Sanayi sınıfı | 1 °/s ila 10 °/s | Dronlar, robotik, otomotiv sistemleri |
| Taktik sınıfı | 0.1 °/s ila 1 °/s | Savunma Sistemleri, İHA'lar, hassas endüstriyel araçlar |
| Stratejik sınıf | <0.01 °/s | Havacılık, denizaltılar, stratejik düzeyde navigasyon |
MEMS IMU'lar için yaygın uygulamalar nelerdir?
MEMS IMU'lar, farkında olmasanız bile her yerde. Size birkaç örnek vereyim:
- Dronlar ve İHA'lar : MEMS IMU'lar uçuş stabilizasyon sistemlerinin merkezindedir ve bu da çalkantılı koşullarda bile dronların düz uçuş sürdürmesini sağlar. Gerçek zamanlı olarak küçük ayarlar yapmak için drone hareketlerini izlemek ve bu verileri kontrol sistemine geri beslemekten sorumludurlar.
- Akıllı Telefonlar : Daha önce de belirttiğim gibi, MEMS IMU'lar, telefonunuzun eğildiğinizde portreden manzara moduna geçmesine izin veren şeydir. Ancak bunun ötesinde, telefonunuzu uzayda nasıl hareket ettirdiğinizi tespit etmek için artırılmış gerçeklik (AR) uygulamalarında da kullanılırlar.
- Robotik : Endüstriyel ortamlarda MEMS IMU'lar, robotların çevrelerinde gezinmesine, engellerden kaçınmasına ve kendilerini montaj veya malzeme taşıma gibi görevler için doğru bir şekilde konumlandırmasına yardımcı olmak için kullanılır.
- Giyilebilir cihazlar : Fitness izleyicileri, etkinlik seviyelerinizi izlemek, kaç adım attığınızı, ne kadar hızlı koştuğunuzu ve hatta gündüz ve gece boyunca hareketlerinizi tespit ederek ne kadar iyi uyuduğunuzu izlemek için MEMS IMU'ları kullanır.
- Otonom Araçlar : Kendi kendine giden otomobiller için MEMS IMU'lar, özellikle GPS ve LiDAR gibi diğer sensörlerle birleştirildiğinde aracın konumunu ve hareketini anlamasına yardımcı olmada kritik bir rol oynar.
Kısacası, MEMS IMU'lar, ceplerimize taşıdığımız araçlardan üretim üreten endüstriyel sistemlere kadar modern dünyamızı şekillendiren teknolojilerin çoğunun ayrılmaz bir parçasıdır.
MEMS IMU'lar ve Fog IMUS arasındaki fark nedir?
boyut, maliyet ve hassasiyet arasındaki bir değiş tokuşa gelir .
MEMS IMU'lar kompakt, hafif ve nispeten ucuzdur, bu da onları alan ve maliyetin endişe duyduğu ticari uygulamalar için uygun hale getirir. Bununla birlikte, belirli uygulamalarda gereken ultra yüksek hassasiyeti sunmayabilirler.
Öte yandan, Sis IMU'ları son derece yüksek doğruluk sunar ve genellikle havacılık, savunma ve diğer kritik uygulamalarda kullanılır. Çok daha hassas ama aynı zamanda çok daha hantal ve daha pahalı olan rotasyonu ölçmek için ışık parazitini kullanırlar.
Dolayısıyla, projeniz kesin doğruluk istiyorsa ve bunun için bütçeniz varsa, bir sis IMU daha iyi seçim olabilir. Ancak çoğu ticari uygulama için, MEMS IMU'lar performans ve maliyet arasında doğru dengeye sahiptir.
| Özellik | Mems imu | Sis imu |
|---|---|---|
| Teknoloji | Mikro-elektro-mekanik sistemler (MEMS) minyatürleştirilmiş mekanik bileşenler kullanır. | Fiber optik jiroskop (FOG), ölçüm için fiber optiklere ışık parazitini kullanır. |
| Boyut ve Ağırlık | Daha küçük ve daha hafif, dronlar ve el cihazları gibi uzay kısıtlı uygulamalar için idealdir. | Havacılık veya endüstriyel uygulamalar için daha uygun olan optik liflerin kullanımı nedeniyle daha büyük ve daha ağır. |
| Maliyet | Düşük maliyet, tüketici ve endüstriyel pazarlarda yaygın olarak mevcuttur. | Gelişmiş teknoloji ve daha karmaşık üretim süreci nedeniyle daha yüksek maliyet. |
| Kesinlik | Genel uygulamalar için iyi bir doğruluk, ancak zaman içinde sürüklenme yüksek hassasiyetli ortamlarda önemli olabilir. | Çok düşük sürüklenmeyle son derece yüksek doğruluk, navigasyon ve havacılık uygulamaları için idealdir. |
| Güç tüketimi | Pille çalışan cihazlar için uygun düşük güç tüketimi. | Optik bileşenler nedeniyle daha yüksek güç tüketimi, mevcut güç kaynaklarına sahip sistemler için daha uygundur. |
| Dayanıklılık | Genellikle engebeli ortamlarda kullanılan şoklara ve titreşimlere daha dayanıklıdır. | MEM'lere kıyasla kırılgan; Dikkatli bir kullanım gerektirir ve genellikle titreşim kontrollü ortamlara kurulur. |
| Başvuru | Tüketici elektroniği, İHA, otomotiv, giyilebilir cihazlar, savunma ve genel endüstriyel kullanımlar. | Havacılık, savunma, denizaltılar ve yüksek hassasiyetli navigasyon sistemleri. |
Projeniz için doğru MEMS IMU'yu nasıl seçersiniz?
Doğru MEMS IMU'nun seçilmesi çeşitli faktörlere bağlıdır:
- Doğruluk Gereksinimleri : Örneğin, çalkantılı koşullarda hassas uçuş kontrolünü sürdürmesi gereken bir drone üzerinde çalışıyorsanız, düşük sürüklenme ve yüksek hassasiyete sahip bir IMU isteyeceksiniz.
- Boyut Kısıtlamaları : Giyilebilir cihazlar veya kompakt dronlar gibi bazı projeler IMU'nun mümkün olduğunca küçük ve hafif olmasını gerektirir.
- Çevresel Tolerans : Projeniz yüksek ısı, titreşim veya nem gibi sert ortamlar içeriyorsa, doğruluğu kaybetmeden bu koşullara dayanabilecek bir MEMS IMU seçmeniz gerekir.
- Bütçe : MEMS IMU'lar çok çeşitli fiyat noktalarında gelir ve daha pahalı modeller genellikle daha iyi performans sunar. Projenizin bütçesinin ihtiyacınız olan hassasiyet seviyesiyle dengelemek çok önemlidir.
- Güç Tüketimi : Giyilebilir cihazlar veya dronlar gibi pille çalışan cihazlarda, cihazın çalışma süresini uzatmak için minimum güç tüketen bir IMU isteyeceksiniz.
GuiNenav nasıl yardımcı olabilir?
GuiTenav'da MEMS IMU'larımızın giriş seviyesi ve hatta orta menzilli fiber optik jiroskoplarla (sisler) bir yüksek hassasiyetli IMU'lar üretme konusunda uzmanlaşıyoruz . Ayrıca, projenize en uygun olanı elde etmenizi sağlayarak özel uygulama gereksinimlerinize göre özel çözümler sunuyoruz.
Doğru IMU için pazardaysanız, bize ulaşmanızı . Mükemmel çözümü bulmanıza yardımcı olmak için hazır ve donanımlıyız. Projeniz savunma, özerk sistemler veya endüstriyel uygulamalar içeriyor olsun, size hizmet etmek için buradayız.
