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Sensor Toolbox Freescale: magnetometro MAG3110 e accelerometro MMA8451, la fusione fa la forza

Sensor Toolbox MAG3110 di Freescale

Il Sensor Toolbox di Freescale RD4247MAG3110 è un kit progettato per mettere in mostra il sensore magnetico Freescale MAG3110 e si compone di una pila di tre schede: quella inferiore permette la comunicazione via USB con il PC, quella intermedia determina la sequenza per MAG3110 e quella superiore di fatto fornisce il magnetometro MAG3110 e l’accelerometro a 3 assi MMA8451, che può essere utilizzato per creare una bussola con tilt-compensated (con compensazione di inclinazione). Siete interessati? Allora continuate a seguire, andremo ad esplorare questa interessante fusione.

Sensor Toolbox Freescale: installazione del software

Per prima cosa procederemo con l’installazione del software del Sensor Toolbox utilizzando le istruzioni dell’ Avvio Rapido:

1. Collegare la board USB del Sensor Toolbox al laptop, utilizzando il cavo USB fornito.

2. Collegarsi ad http://www.freescale.com/sensortoolbox e cliccare sul tasto ‘Download Software’.

3. Cliccare ‘Accetto’ per la licenza.

4. Scaricare ed avviare il file utilizzando la solita procedura e, una volta completata, l’installer darà l’opzione di installare un Driver FTDI. Fatelo.

Per maggiori informazioni potete visitare la pagina per la documentazione di MAG3110.

Mentre il tool è in fase run, compare questa finestra.

Dopo aver cliccato su ‘Full System Evaluation’, si ottiene la seguente schermata Sensor Fusion:

Abbiamo parlato in precedenza della compensazione magnetica del metallo duro e morbido; questo strumento implementa un algoritmo che calcola sia la compensazione del ferro duro (riquadro in basso a sinistra) sia la matrice inversa del metallo morbido (riquadro al centro in basso). Quando la finestra compare per la prima volta, il sensore non è calibrato e l’ago della bussola tende a sbalzare, anche se la board resta stazionaria. Perché? I parametri di orientamento non sono ancora stati calcolati opportunamente. Ogni minimo cambiamento nell’input può provocare grandi effetti.

Sensor Toolbox: Orientamento del sensore

Per orientare il sensore, basta prendere la board e ruotarla per le tre dimensioni in aria: il display cambierà come mostrato qui sotto:

Le 4 barre verdi visibili nell’area ‘Calibration’, al centro del pannello del Sensor Fusion indicano la relativa qualità della funzione di orientamento, e le matrici del ferro morbido e duro sono state calcolate. Il riquadro ‘Magnetometer’ in alto a sinistra i dati di MAG3110 dopo uno scaling elementare ed un fitraggio passa-basso. Il riquadro ‘Accelerometer’ mostra dati simili per l’accelerometro MMA8451. Il riquadro, ‘Corrected’, infine, evidenzia le letture magnetiche dopo la compensazione del metallo duro e morbido. Le casella di spunta ‘Subtract’ presenti nei riquadri Hard Iron e Soft Iron danno la possibilità di disattivare le correzioni, così da poter vedere l’effetto (basta avvicinare un materiale ferroso vicino al sensore) se non vengono incluse nel risultato finale. Il tasto ‘Reset’ permette di cancellare e di ricalcolare i numeri di orientamento. La schermata Sensor Fusion rappresenta quindi una parte importante del Sensor Toolbox di Freescale e si avvale di numerose feature, come i controlli aggiuntivi (come si vede in figura), visualizzabili indugiando con il mouse su ‘Configuration Line’

oppure le altre due applicazioni, 3-D Pointer e Navigation, accessibili dai Tab in alto a sinistra. Noi abbiamo analizzato il Tab Main, quello principale e utile ad avere un’idea del funzionamento del Sensor Toolbox MAG3110. Chi comunque abbia intenzione di andare più a fondo, può richiedermi una panoramica sulle applicazioni 3-D Pointer e Navigation o sulle opzioni di configurazione aggiuntive.

 

 

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ritratto di electropower

Freescale, a quanto sembra,

Freescale, a quanto sembra, si sta specializzando nelle torrette...siamo infatti abitutati a queste composizioni modulari di evaluation board a forma di torre che la stessa Freescale denomina come Tower. Al di là di questa banale considerazione, sperimentare con i sensori inerziali e magnetici può aprire le porte ad hobbisti e professionisti ad un ambito prgettuale molto vasto. Non dimentichiamo infatti che questi sensori sono alla base dell'equilibrio dei robot o del movimento di parti meccaniche di cui è necessario monitorare posizione, angolo di inclinazione, ecc...praticamente il pensiero ricade ancora una volta all'ambito domotico...ma se apriamo un minimo in più gli orizzonti delle possibili applicazioni, ci rendiamo subito conto che questi sensori sono alla base del funzionamento dei sistemi UAV su aerei controllati autonomamente. C'è sempre almeno un accelerometro o un giroscopio che restituiscono info di carattere inerziale, come ci sono sempre sensori di campo magnetico terrestre che fungono da bussola. Insomma, freescale sta investendo in un ambito sensoristico e di kiti di sviluppo a mio parere di grande utilità e supporto per tutte le categorie di progettisti. Ottimo prodotto!!

ritratto di s1m0n3t

Un po' di tempo fa si era

Un po' di tempo fa si era parlato (in questo blog) anche di un sensore che in un unico package QFN integrava un accelerometro a 3 assi, un giroscopio a 3 assi, un magnetometro a 3 assi e un sensore di pressione, tutto in tecnologia MEMS (definendolo sensore a "10 gradi di libertà"). Non ricordo se fosse proprio la Freescale o un'altra casa a pubblicare questa notizia, ma se non sbaglio ancora non sono usciti prodotti simili in commercio. Certo sicuramente quella tecnologia è molto più avanzata...soprattutto nel campo dei prodotti palmari (smartphone, eccetera..) è certamente più comodo usare un singolo package smd per avere tutti i tipi di sensori di movimento integrati! Qualcuno sa se questo tipo di sensori è stato già sviluppato?

ritratto di s1m0n3t

Ho trovato l'articolo e si

Ho trovato l'articolo e si trattava di STMicroelectronics: http://it.emcelettronica.com/sensori-mems-offrono-dieci-gradi-di-libertà
Facendo una ricerca sul sito della ST vedo che questa categoria di sensori (fino a 10 DoF) ancora non esiste tra i prodotti in commercio, però già il sensore LSM320DL (http://www.st.com/internet/analog/product/252012.jsp) integra 3 assi di accelerazione, pitch e roll (2 assi giroscopici).
E' vero però, che 10 "gradi di libertà" possono forse essere ridondanti, in quanto i 3 assi magnetici forniscono anche informazioni sulla rotazione del sensore (in assenza di disturbi magnetici) e uniti ai 3 assi dell'accelerometro possono costituire un sensore "completo".

ritratto di lucagiuliodori

Oggettino veramente

Oggettino veramente interessante per chi è interessato a sviluppare apparecchiature con accelerometri e magnetometri. Molto interessante è soprattutto il software che viene fornito dalla freescale e che permette di usare a pieno le funzionalità di questa “torretta”.
Nell’articolo non è specificato ma sarebbe molto allettante che freescale fornisce le sorgenti software e firmware di questo modulino: chi ne è appassionato o chi lo deve fare per lavoro si potrebbe cimentare nella costruzione di prototipi proprio a partire da questa board.
Tempo fa mi era venuta in mente l’idea di realizzare un navigatore semplicemente con degli accelerometri e magnetometri. Facendo una ricerca su internet ho visto che effettivamente già alcuni navigatori lo fanno ma solo per brevi tratte (per esempio in galleria dove il segnale GPS non riesce ad arrivare) perché per lunghi percorsi l’errore accumulato dagli accelerometri e magnetometri sarebbe tale da non rendere più utilizzabile il navigatore. Utilizzando però un modulino di questo tipo si potrebbe pensare di iniziare a sviluppare nuovi progetti, idee e algoritmi per ridurre l’errore degli accelerometri.

 

 

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