1. Was ist ein Kompass-Sensormodul?
Das Kompass-Sensormodul (CSM) ist ein kleines, diskretes elektronisches Gerät, das die Ausrichtung eines Objekts misst, z. B. eines Objekts in einem Raum oder draußen im Wind.
Der CSM verwendet zwei Sensoren, um die Ausrichtung eines Objekts zu messen: ein Magnetometer und einen Beschleunigungsmesser. Sie basieren auf Fotodioden und sind so konzipiert, dass sie berührungslos arbeiten, d. h., sie können nicht von einem Menschen berührt oder gedrückt werden.
2. Wozu werden Kompass-Sensormodule verwendet?
Ein Kompass mit einer RMS-Genauigkeit von 0,1° liefert im Allgemeinen gute Messwerte, wenn er vom Weltraum bzw. der Erdoberfläche aus direkt auf die Erde gerichtet ist; wenn er jedoch auf viel weiter entfernte Objekte (wie Flugzeuge) gerichtet ist, liefert er aufgrund von Beugungseffekten oft extrem schlechte Ergebnisse - dies kann durch eine Art "Präzisions"-Methode verbessert werden, um die Genauigkeit der Koppelnavigation in niedrigen Breitengraden zu erhöhen (siehe Diskussion unten). Auf die Präzision werde ich später in diesem Beitrag eingehen, wenn wir über Höhenmesser sprechen; hier geht es darum, wie verschiedene Benutzer ihre Instrumente verwenden.
Höhenmesser arbeiten mit zwei verschiedenen Methoden: Koppelnavigation und Signalschätzung (oder Signalrückgewinnung). Bei der Koppelnavigation werden Informationen von Objekten in der Umgebung verwendet, die zu bestimmten Zeiten in leicht unterschiedliche Richtungen zeigen können; so erhalten wir eine ungefähre Position in unserer Atmosphäre - normalerweise in Metern über dem Boden (oder Fuß über dem Meeresspiegel). Bei der Signalschätzung verwenden wir den so genannten "Gravitationsausgleich", der uns eine absolute Position liefert, indem wir Daten von Objekten in unserer Umgebung in unser Positionsmodell einpassen: Windrichtung + Geschwindigkeit/Beschleunigung + Höhe. Signalschätzer benötigen keine Hilfe von anderen Objekten für die Koppelnavigation und sind nicht von nahe gelegenen Landmarken für die Signalschätzung abhängig; daher sind sie wahrscheinlich nicht das, wonach die meisten Menschen suchen. Signalschätzer können jedoch für Personen, die eine absolute Positionierung ohne Bezugspunkte in ihrer Umgebung wünschen, nützlicher sein als eine Koppelnavigation für
3. Die Vorteile der Kompass-Sensormodule
Kompass-Sensormodule haben in der Regel einen Kompasssensor, der in die Leiterplatte integriert ist. Sie werden in einer Vielzahl von Produkten verwendet, darunter GPS-Empfänger, Beschleunigungsmesser, Gyroskope und so weiter. Der Hauptvorteil eines Kompasssensormoduls besteht darin, dass es einfach und leicht zu installieren/entfernen ist. Der Vorteil der Verwendung eines Kompass-Sensormoduls besteht darin, dass es zur Kalibrierung des Geräts und zur Anpassung an Veränderungen der Umgebung verwendet werden kann.
Das Problem bei der Verwendung eines Kompass-Sensormoduls ist, dass es in der Regel mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC) oder Digital-Analog-Wandler (DAC) ausgestattet ist. Der ADC wandelt die von den Sensoren erhaltenen analogen Rohdaten in digitale Daten um, die zu Geokoordinaten verarbeitet werden können. Anschließend wandelt der DAC diese digitalen Daten wieder in analoge Daten um, die wiederum vom ADC verarbeitet und dann an die Verarbeitungsschaltung weitergeleitet werden.
Zu den häufigsten Problemen im Zusammenhang mit diesen Sensoren gehören:- Weiterentwicklung/Ausmusterung: Es gibt häufige Überarbeitungen, bei denen neue Funktionen hinzugefügt werden; einige davon können Probleme verursachen, wenn sie nicht richtig konfiguriert sind; wenn Sie solche Maßnahmen ergreifen, kann sich die Lebensdauer Ihres Produkts erheblich verkürzen;
- Zuverlässigkeit: Wenn Sie über genügend Erfahrung mit der Gerätekalibrierung verfügen, kann das Nachjustieren für verschiedene Umgebungen zeitaufwändig sein; bei unerfahrenen Benutzern kann es jedoch zu Problemen mit ihren Geräten führen, weil sie nicht wissen, wo ihre Geräte kalibriert werden sollten;
- Mangelnde Präzision: Manchmal ist die Genauigkeit aufgrund von Herstellungsfehlern zu gering, weil es an Kalibrierungsmaterial/-teilen mangelt oder Teile nicht leicht auffindbar sind; manchmal gibt es zu viel internes Rauschen, das keine genauen Messwerte zulässt;
4. Die Nachteile von Kompass-Sensormodulen
Das Kompass-Sensormodul ist ein digitales elektronisches Modul zur Bestimmung der Richtung eines Objekts oder zur Berechnung der Entfernung zwischen zwei Objekten. Dies wird auch RMS oder Root Mean Square (RMS) Wert genannt und wird in den meisten elektronischen Navigationsinstrumenten verwendet.
Es handelt sich um ein kostengünstiges und kompaktes Gerät, das hauptsächlich zur Bestimmung der Peilung eines Objekts verwendet wird. Es wird in Laser-Entfernungsmessern verwendet, elektronischer Kompass und Kreiselsensoren, Laser-Höhenmesser usw. Aber wie funktioniert das? Schauen wir uns das in einem kleinen Diagramm an:
Der RMS-Wert ist der Durchschnittswert aller Messwerte (je größer die Zahl, desto mehr Messwerte). Je höher dieser Wert ist, desto länger ist die Richtung, in die Sie mit dem Kompass-Sensormodul navigieren können. Wenn Sie z. B. 5 Messwerte haben, sind Sie näher am geografischen Norden als der 0,5°RMS-Wert, und wenn Sie 25 Messwerte haben, sind Sie näher am geografischen Norden als der 10°RMS-Wert.Es ist wichtig, daran zu denken, dass diese Werte nicht absolut, sondern relativ sind. Wenn Sie sich vom geografischen Norden entfernen, bedeutet dies, dass Ihr Kompasssensormodul auch einen anderen Wert anzeigt (dasselbe gilt für die magnetische Deklination). Deshalb müssen wir uns bei der Wahl des Kompass-Sensormoduls, das wir für ein Projekt oder sogar für ein Heimlabor verwenden sollten, an diese Werte halten.
