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10 2021 Elektronik 39 Embedded Technology Sensordaten kann sowohl über I2 Cals auch über SPI-Schnittstellen zugegriffen werden sodass sie ohne aufwendige Hardwareeinrichtung mit einem Arduino verwendet werden können BOB 1120 Beschleunigungssensor und Magnetometer Ein weiteres Beispiel für ein Dual-Sensor-BOB ist das 1120 mit 3-AchsenBeschleunigungsmesser und 3-AchsenMagnetometer Beide Sensoren sind im LSM303-Sensorchip von STMicroelectronics integriert Die Kommunikation zwischen dem Mikrocontroller und dem 1120 erfolgt über eine I2 C-Schnittstelle Triple-Sensor-BOB Einige Anwendungen erfordern den Einsatz von Beschleunigungsmessern Gyroskopen und Magnetometern BOB 3463 Zwei Sensorchips Für diesen Fall ist das Einstiegs-BOB 3463 mit zwei Sensorchips ausgestattet einem 3-Achsen-Gyroskop und einem 3-Achsen-Beschleunigungsmesser mit einem 3-Achsen-Magnetometer Die Kommunikation zwischen BOB und Mikrocontroller wird über eine SPISchnittstelle realisiert Ein Vorteil des BOB 3463 ist dass der Entwickler Zugriff auf die Rohdaten der drei Sensoren erhält Ein entsprechender Nachteil ist dass dieser Sensor für die Verarbeitung seiner Daten etwa 15 Kilobyte Flash-Speicher des Mikrocontrollers benötigt und einige Taktzyklen in Anspruch nimmt BOB 2472 Ein Sensorchip Eine Alternative mit nur einem Sensorchip ist das BOB 2472 Der Sensorchip BNO055 von Bosch enthält einen 3-Achsen-Beschleunigungsmesser ein 3-Achsen-Gyroskop und ein 3-AchsenMagnetometer in einem Gehäuse Bild 4 Darüber hinaus enthält das BNO055 auch einen 32-Bit-Arm-Cortex-M0-Prozessor der die Rohdaten der drei Sensoren aufnimmt eine ausgeklügelte Sensorfusion durchführt und den Entwicklern die verarbeiteten Informationen in Form von Quaternionen Eulerwinkeln und Vektoren zur Verfügung stellt Entwickler erhalten über die I 2 C-Schnittstelle des BOB 2472 direkten Zugriff auf • Absolute Ausrichtung Euler-Vektor 100 Hz Dreiachsige Orientierungsdaten basierend auf einer 360°-Kugel • Absolute Ausrichtung Quaternionen 100 Hz Vier-Punkt-QuaternionenAusgabe für eine genauere Datenmanipulation • Winkelgeschwindigkeitsvektor 100 Hz Drei-Achsen-Rotationsgeschwindigkeit in rad s • Beschleunigungsvektor 100 Hz Drei-Achsen-Beschleunigung Schwerkraft + lineare Bewegung in m s2 • Magnetischer Feldstärkevektor 20 Hz Drei-Achsen-Magnetfeldmessung in µT • Linearer Beschleunigungsvektor 100 Hz Dreiachsige Daten der linearen Beschleunigung Beschleunigung minus Erdbeschleunigung in m s2 • Schwerkraft-Vektor 100 Hz DreiAchsen-Gravitationsbeschleunigung abzüglich jeder Bewegung in m s2 • Temperatur 1 Hz Umgebungstemperatur in °C Dadurch dass die Sensorfusion auf dem Sensorchip durchgeführt wird werden Speicherund Rechenleistung des Hauptmikrocontrollers geschont Damit eignet sich das Board gut für die Entwicklung von kostengünstigen und schnellen Messsystemen Außerdem sind Algorithmen zur Sensorfusion in der Regel nicht einfach und benötigen Zeit um sie selbst zu entwickeln oder lauffähig zu implementieren Wenn die Sensorfusion bereits auf dem Chip durchgeführt wird können Systementwickler innerhalb von Minuten erste Messergebnisse erhalten im Gegensatz zu Tagen oder Wochen wenn sie Algorithmen von Grund auf neu implementieren müssen Zusammenfassung Viele Entwickler wollen Bewegungsund Orientierungssensoren in ihre Systeme integrieren sind auf diesem Gebiet aber noch wenig erfahren Eine gute Möglichkeit zum Einstieg sind kostengünstigen Open-Source-Mikrocontroller-Entwicklungs-Boards wie das Arduino zusammen mit kostengünstigen Open-Source-Sensor-BOBs Auf ihnen sind im Gegensatz zu den meisten Entwicklungskits Sensoren verschiedener Hersteller integriert MHA Clive Maxfield gehört zum Team Nordamerikanischer Fachredakteure von Digi-Key Nach dem Abschluss 1980 mit dem B Sc in Regelungstechnik an der Sheffield Hallam University England begann er als CPUEntwickler für Großrechner Er arbeitet seit über 30 Jahren in der Entwurfsautomatisierung von Schaltplänen und Leiterplatten ECAD und ist Autor und Co-Autor zahlreicher Fachbücher Fachartikel und betreibt den Blog »Maxs Cool Beans« Bild 3 Das BOB 4480 von Adafruit ist mit dem 3-Achsen-Beschleunigungsmesser LSM6DS33TR und einem 3-Achsen-Gyroskop ausgestattet die für Aufgaben wie 3D-Bewegungserfassung und Trägheitsmessung eingesetzt werden können Bild Adafruit Bild 4 Zusätzlich zu einem 3-Achsen-Beschleunigungsmesser 3-Achsen-Gyroskop und 3-Achsen-Magnetometer enthält der BNO055-Sensor auf dem BOB 2472 von Adafruit auch einen Arm-Cortex-M0-Prozessor der die Sensorfusion durchführt Bild Adafruit