IMU pro vývojový kit STM32 VL Discovery

Inerciální měřicí jednotka (IMU) je osazena moderními MEMS senzory a lze ji přímo připojit k vývojovému kitu STM32VL-Discovery s mikrokontrolérem ARM Cortex-M3. Obsahuje 3D gyroskop, 3D akcelerometr, 3D magnetometr a tlakoměr. Jednotka komunikuje přes rozhraní Bluetooth a je vybavena přijímačem GPS s externí anténou.

K jednotce lze připojit ultrazvukový snímač vzdálenosti, k dispozici jsou vstupy A/D převodníku, výstupy signálů PWM a sběrnice I2C. Podle osazených senzorů existuje inerciální jednotka ve dvou variantách, Pro a Lite.

více ...

Quadrokopter

K čemu je taková IMU dobrá? Příkladem využití inerciální měřicí jednotky (IMU) může být řízení stabilizace různých létajících vícerotorových platforem. Velmi oblíbené jsou konstrukce trikopterů, quadrokopterů, hexakopterů a octokopterů s různorodou řidicí elektronikou a stabilizačními algoritmy.

Spojení inerciální jednotky IMU Discovery a externích senzorů s vývojovým kitem STM32 VL Discovery, nám poskytuje dobrý základ pro implementaci a odladění algoritmu stabilizace quadrokopteru.  Zde uvedená realizace by měla podstatně usnadňovat jeho ovládání  a měla by v budoucnu umožňovat také autonomní let.

Pro snadné pochopení zákonitostí chování quadrokopteru a odladění stabilizace, je dobrým pomocníkem matematický model. Pohybové rovnice, návrh stabilizace pomocí stavového regulátoru a vizualizace pohybu quadrokopteru byly vytvořeny v prostředí MATLAB/Simulink.

Připravuje se: Inerciální jednotka s ARM Cortex-M4

S požadavkem na větší matematický výkon inerciální jednotky je jednou z variant použití nového jádra ARM Cortex-M4. Oproti jádru Cortex-M3 obsahuje Cortex-M4 jednotku FPU pro výpočty v plovoucí řádové čárce, DSP instrukční sadu, větší paměť, vyšší takt jádra a řadu nových periférií. Získáme tím větší prostor pro realizaci složitějších matematických výpočtů jakým je např. filtrace dat senzorů, FFT analýza, použití Kalmanova filtru, algoritmy plánování trasy nebo základní zpracování obrazu.

Inerciální jednotka s mikrokontrolérem ARM Cortex-M4 předpokládá použití nových  MEMS součástek - gyroskop, akcelerometr a magnetometr jsou z produkce ST Microelectronics. Standardními perifériemi bude přijímač GPS, tlakoměr, teploměr, bezdrátová komunikace, snímače vzdálenosti či CMOS kamera.

Mikrokontrolér a senzory:

Periférie:

STM32F407VGT6:

ST LSM303DLHC:
ST LSM330DL:
BOSCH BMP085:

ARM Cortex-M4 168MHz

magnetometr, akcelerometr
gyroskop, akcelerometr
teploměr s tlakoměrem

Trimble C1216:
Maxbotix LV-EZ1:
OV2640:

XBee Pro:

přijímač GPS
ultrazvukový senzor vzdálenosti
CMOS kamera 2Mpix

bezdrátová komunikace ZigBee

více ...