ماژول GY-9250 (شتاب سنج – قطب نما – ژیروسکوب)

ماژول GY-9250، ماژول IMU پیشرفته GY-9250، دارای چیپ ۹ محوره MPU9250 کمپانی Invensense، شتاب سنج سه محوره، ژیروسکوپ سه محوره و قطب نمای سه محوره به همراه دماسنج داخلی، پروتکل ارتباطی I2C و SPI

ماژول GY-9250

سیستم سنجش موقعیت بر پایه اینرسی یا همان IMU یکی از مهم ترین عناصر سیستم های کنترل موقیعت و در کل سیستم های هدایت و ناوبری است. امروزه نقش IMUها در صنایع دفاعی، رباتیک، هوافضا و … بسیار کلیدی است.

واژه IMU مخفف Inertial Measurement Unit می باشد که می توان به واحد سنجش موقعیت ساکن یا سیستم سنجش موقععیت بر پایه اینرسی ترجمعه شده است. مدار IMU شامل سنسورهای الکترونیکی (شتاب سنج و ژایروسکوپ) با ساختار و تکنولوژی MEMS هستند که می توان از آنها برای اندازه گیری سرعت خودرو، جهت، نیروهای گرانشی و … استفاده کرد.

البته اکثر IMUهای جدیدتر قابلیت افزودن سنسورهای جدید از قبیل سنسور فشار (برای تشخیص ارتفاع)، سنسور تفاضلی فشار (برای تشخیص سرعت) و مگنومتر برای تشخیص دقیق تر حرکات و … وجود دارد اما وظیفه اصلی بر دوش شتاب سنج (برای تشخیص حرکت) و ژایروسکوپ (برای تشخیص زاویه) است.

 واحد IMU با استفاده از ترفندهای طراحی الکترونیکی (فیزیکی) می تواند از لحاظ عملکردی بهبود یابد و دقت و سرعت بهتری را برای استفاده کنندگان خود فراهم آورد. علاوه بر روش طراحی الکترونیکی به تازگی برنامه نویسان با استفاده از تکنیکهای نرم افزاری تشخیص و عملکرد این سنسورها را بهبود بخشیده اند که تحت عنوان تکنولوژی AHRS نام گرفته است.

واژه AHRS مخفف Attitude Heading Reference System به معنی سیستم مرجع ارایه دهنده شاخص های Attitude و Heading می باشد که شامل شتاب سنج ها، ژایروسکوپ ها و قطب نماهای MEMS یا Solid State در سه محور ( ۳DOF: 3 Degree Of Freedom) می باشد. یک AHRS مقادیر زوایای اویلری را به شما می دهد.

به طور معمول یک AHRS دارای سنسورهای مختلفی است که توسط یک یا چند فیلتر (Complementary , Kalman, Mahony & Madgwick) ترکیب داده، اطلاعات مورد نظر خود را بدست می آورد. پس این روش بر اساس همان روش IMU است با این تفاوت که امکان تشخیص زوایای دقیق تر، بهتر انجام می شود. امروزه تمامی سیستم ها به سمت استفاده از این تکنولوژی حرکت می کنند. برای درک بهتر مطالب به شکل زیر توجه کنید. این شکل بلوک دیاگرام یک سیستم AHRS را نشان می دهد.

کاربرد IMUها و AHRSها به طور معمول در صنایع هوافضا به ویژه پرنده های بدون سرنشین، موشک ها، سفینه های فضایی بکار می روند. اما در مصارف بسیاری همچون گوشیهای هوشمند، ربات ها، کنسول های بازی، اسباب بازی ها و … نیز نقش آنها پررنگ است.

ماژول GY-9250 نسل جدید ماژول های GY-521 ، GY-9150  و  … بوده که دارای تراشه MPU9250  می باشد که با وجود امکانات فوق العاده خود یک IMU  پیشرفته می باشد.

در این ماژول جدیدترین و پیشرفته ترین سنسور در حوزه IMUها و AHRSها یعنی تراشه MPU9250 محصول invensense بکار برده شده است که تا حدودی کاربرد نظامی نیز دارد. در شکل زیر بلوک دیاگرام داخلی MPU9250 را مشاهده می کنید.

تراشه MPU9250 بر خلاف تراشه های نسل قبل خود به دو پرتکل ارتباطی استاندارد I2C و SPI مجهز شده است.

مشخصات ماژول:

• دارای تراشه MPU9250
• دارای رابط I2C و SPI
• دارای رابط کمکی Aux I2C برای اتصال سنسور سوم
• تغذیه ۳ الی ۵ ولت

مشخصات تراشه MPU9250:

•  ۳خروجی ADC با دقت ۱۶بیت برای جایروسکوپ
• ۳ خروجی ADC با دقت ۱۶بیت برای شتاب سنج
• ۳ خروجی ADC با دقت ۱۶بیت برای قطب نما
• بافر FIFO با ظرفیت ۱۰۲۴ بایت
• سنسور دما با رنج اندازه گیری ۴۰- تا ۸۵+ درجه سانتیگراد
• دقت بالا در پردازش حرکت با سرعت کم یا زیاد
• رنج اندازه گیری مقیاس کامل ۸g ,±۴g ,±۲g± و ±۱۶g برای شتاب سنج
• رنج اندازه گیری مقیاس کامل ۲۵۰± ,۵۰۰±,۱۰۰۰±و۲۰۰۰± sec/° برای ژایروسکوپ
• رنج اندازه گیری مقیاس کامل ۴۸۰۰ut± برای قطب نما
• ارتباط از طریق SPI با حداکثر سرعت ۱MHz
• ارتباط از طریق I2C با حداکثر سرعت ۴۰۰KHz