Инструменты пользователя

Перевод этой страницы:

Инструменты сайта


Боковая панель

Для чего нужен ОрбиКрафт

Как с этим работать

Подсистемы конструктора

Полезная нагрузка на базе Arduino

Уроки

Лабораторная оснастка

Обратная связь

Новости

lesson02

02 Урок. Знакомство с датчиками

Датчик угловой скорости

Датчик угловых скоростей предназначен для измерения угловой скорости вращающегося объекта. Измерять угловую скорость необходимо для того, чтобы можно было остановить вращение спутника – стабилизировать его. Также с помощью датчика угловой скорости можно заставить спутник вращаться с определенной скоростью.

Принцип работы датчика угловой скорости

Основным измерительным элементом датчика угловой скорости является специальный микроэлектромеханический (МЭМС) гироскоп. Это не обычный гироскоп, в котором с большой скоростью вращается диск, а миниатюрный вибрационный гироскоп. Внутри МЭМС гироскопа есть кольцо, которое, колеблется в одной плоскости. Если такой гироскоп поставить на вращающуюся платформу, плоскость которой совпадает с плоскостью колебаний кольца, то на нее начнет действовать сила Кориолиса пропорциональная скорости вращения платформы. Сила Кориолиса измеряется с использованием пьезоэлементов, которые выдают напряжение, пропорциональное приложенной силе.

Определив силу Кориолиса и зная скорость колебания, можно вычислить угловую скорость и ее изменение (угловое ускорение).

Проверка работоспособности датчика угловой скорости

Подключите датчик угловой скорости и СЭП к БКУ. Откройте Notepad++ и напишите программу на Python или на С.

Код на Python.

hyro_test.py
def control(): # Основная функция программы, в которой вызываем остальные функции
 
	hyro_result = [0,0,0,0] # Инициализируем hyro_result
	num = 1 # Номер Датчика угловой скорости
	print "Enable angular velocity sensor №", num
	hyro_turn_on(num) # Включаем ДУС
	sleep(1) # Ждем включения 1 секунду
	print "Get RAW data from angular velocity sensor"
 
	for i in range(10):  #Считываем показания 10 раз
		hyro_result = hyro_request_raw(num) #записываем ответ функции
		# hyro_request_raw в переменную hyro_result
		if not hyro_result[0]: # если датчик не вернул сообщение об ошибке,
			print "state:", hyro_result[0], "x_raw =", hyro_result[1], \
				"y_raw =", hyro_result[2], "z_raw =", hyro_result[3]
				# Выводим данные
		elif hyro_result[0] == 1: # если датчик вернул сообщение об ошибке 1
			print "Fail because of access error, check the connection"
		elif hyro_result[0] == 2: # если датчик вернул сообщение об ошибке 2
			print "Fail because of interface error, check your code"
 
		sleep(1) # Показания считываются раз в секунду
 
	print "Disable angular velocity sensor №", num
	hyro_turn_off(num)   # Выключаем ДУС

Код на С.

hyro_test.c
#include "libschsat.h"
 
int control(){
	uint16_t num = 1;  	// Номер Датчика угловой скорости
	int16_t hyro_result[] = {0, 0, 0, 0};
	printf("Enable angular velocity sensor № %d", num); 
	hyro_turn_on(num); 						// Включаем ДУС
	Sleep (1);							//Ждем включения 1 секунду
	printf("\nGet RAW data from angular velocity sensor\n");
 
	int i;
	for (i = 0; i < 10; i++) { 		//Считываем показания 10 раз 
	hyro_result[0] = hyro_request_raw(num,& hyro_result[1],& hyro_result[2],& hyro_result[3]);
 
	if (!hyro_result[0])
		{
			printf("state: %d", i);
			printf(" x_raw = %d", hyro_result[1]);
			printf(" y_raw = %d", hyro_result[2]);
			printf(" z_raw = %d\n", hyro_result[3]);
 
		}
		else if (hyro_result[0] == 1)
		{
			printf("Fail because of access error, check the connection");
		}
		else if (hyro_result[0] == 2)
		{
			printf("Fail because of interface error, check your code");
		}
		Sleep(1);
 
	}	
	printf("\nDisable angular velocity sensor № %d\n", num);
	hyro_turn_off(num);	
	return 0;
}

Запустите программу и протестируйте работу ДУС.

Анализ кода

Обратите внимание, после символа # пишут комментарии, которые никак не влияют на работу программы.

Программа начинается с объявления функции control().

Затем мы создаем список hyro_result для получения данных от датчика и переменную num, хранящую номер датчика.

Далее оператор print выводит сообщение о включении датчика.

Затем функция hyro_turn_on(num) включает датчик с указанным номером.

Функция sleep(1) приостанавливает выполнение программы на 1 секунду.

Затем в цикле for i in range(10): мы 10 раз считываем и выводим значение датчика.

Показания датчика считываем с помощью функции hyro_request_raw(num).

Магнитометр

Назначение магнитометра

Информацию об ориентации спутник получает по датчику угловой скорости и магнитометру. Информация об угле нужна для того чтобы разворачивать спутник в необходимую сторону, а информация об угловой скорости необходима для того чтобы стабилизировать спутник, т.е. погасить угловое вращение. Управляющий момент создается с помощью двигателя маховика.

Принцип работы магнитометра

Работа магнитометра основана на применении магниторезистивного эффекта, когда электрическое сопротивление проводника изменяется в соответствии с направлением линий магнитного поля. В основе датчика лежит слой пермаллоя (специального сплава никеля с железом), который обладает сильным магниторезистивным эффектом. Электрическое сопротивление пермаллоя меняется обычно в пределе ±5 % в зависимости от силы и направления действующего магнитного поля.

Таким образом, измеряя силу тока, протекающего через слой пермаллоя при подаче постоянного напряжения +5В можно определить направление линий магнитного поля. Для того чтобы измерить направление магнитных линий по всем трем осям используют три маленьких датчика, ориентированных по осям X, Y и Z, установленные в одной микросхеме.

Проверка работоспособности магнитометра

Откройте Notepad++ и напишите программу на Python или на С.

Код на Python.

mag_test.py
def control(): # Основная функция программы, в которой вызываем остальные функции
	mgn_result = [0,0,0,0] # Инициализируем mgn_result
	num = 1  # номер магнитометра
	print "Enable magnetometer №", num
	magnetometer_turn_on(num)
	sleep(1)
	print "Get RAW data from magnetometer" 
	for i in range(10):
		mgn_result = magnetometer_request_raw(num)
		if not mgn_result[0]: # если датчик вернул сообщение об ошибке,
			print "state:", mgn_result[0], "x_raw =", mgn_result[1], \
				"y_raw =", mgn_result[2], "z_raw =", mgn_result[3] 
				# Обратите внимание на символ переноса строки!
		elif mgn_result[0] == 1:
			print "Fail because of access error, check the connection"
		elif mgn_result[0] == 2:
			print "Fail because of interface error, check your code"
		sleep(1)
	print "Disable magnetometer №", num
	magnetometer_turn_off(num)

Код на С.

mag_test.c
#define LSS_OK 0 
#define LSS_ERROR 1 
#define LSS_BREAK 2
 
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include "libschsat.h"
int control() // Основная функция программы, в которой вызываем остальные функции
{
	int16_t mgn_result[] = {0,0,0,0}; // Инициализируем mgn_result
	uint16_t num = 1;	// номер магнитометра
	int i;
	printf("Rnable magnetometer №%d\n", num);
	magnetometer_turn_on(num);
	Sleep(1);
	printf("Get RAW data from magnetometer\n");
	for (i = 0; i < 1000; i++)
	{
		mgn_result[0] = magnetometer_request_raw(num,& mgn_result[1],& mgn_result[2],& mgn_result[3]);
		if (!mgn_result[0])// если датчик вернул сообщение об ошибке,
		{
			printf("\nstate:%d, \nx_raw =%d,\ny_raw =%d, \nz_raw =%d\n",i, mgn_result[1], mgn_result[2], mgn_result[3]); //Обратите внимание на символ переноса строки!
		}
		else if (mgn_result[0] == 1){
			printf("Fail because of access error, check the connection");
		}
		else if (mgn_result[0] == 2){
			printf("Fail because of interdace error, check your code");
		}
		Sleep(0.1);
	}
	printf("Disable magnetometer №%d\n", num);
	magnetometer_turn_off(num);
	return 0;
}

Запустите программу и протестируйте работу магнитометра.

Анализ кода

Программа начинается с объявления функции control().

Затем мы создаем список mgn_result для получения данных от датчика и переменную num, хранящую номер магнитометра.

Далее оператор print выводит сообщение о включении датчика.

Затем функция magnetometer_turn_on(num) включает магнитометр с указанным номером.

Функция sleep(1) приостанавливает выполнение программы на 1 секунду.

Затем в цикле for i in range(10): мы 10 раз считываем и выводим значение магнитометра.

Показания магнитометра считываем с помощью функции magnetometer_request_raw(num).

Солнечные датчики

Назначение солнечных датчиков

Назначение солнечных датчиков – определение расположения спутника относительно Солнца. Так-как положение Солнца относительно Земли в любой момент времени известно достаточно точно, следовательно, можно определить и расположение спутника относительно Земли.

Принцип работы солнечных датчиков

В основе солнечного датчика лежит фотодетектор, который измеряет яркость света. Самые популярные фотодетекторы — это фоторезисторы и фотодиоды. Фоторезистор состоит из материала, сопротивление которого меняется в зависимости от интенсивности падающего света.

В отличие от фоторезистора фотодиод выдает напряжение под действием света. Фотодиодные датчики бывают нескольких типов — LEP (Latheral Effect Photodiode), QD-фотодиод (Quadrant Detector) или матричные.

LEP фотодиод – это одиночный фотодиод с большой чувствительной поверхностью.

QD-фотодиод состоит из четырех независимых фотодиодов, расположенных симметрично относительно центра чувствительной поверхности.

Расчет положения пятна на поверхности QD-фотодиода получается из соотношений выходных токов фотодиодов.

Матричный датчик содержит большое количество фотодиодов и позволяет определить положение Солнца еще точнее.

Проверка работоспособности солнечных датчиков

Подключите по очереди солнечные датчики и СЭП к БКУ и проверьте их работу.

Откройте Notepad++ и напишите программу на Python или на С.

Код на Python.

sun_test.py
def control(): # Основная функция программы, в которой нужно вызывать остальные функции
	sun_result = [0,0,0] # Инициализируем sun_result
	num = 1
	print "Enable sun sensor №", num
	sun_sensor_turn_on(num)
	sleep(1)
	print "Get RAW data from sun sensor"  
 
	for i in range(10):
		sun_result = sun_sensor_request_raw(num)
		if not sun_result[0]: # если датчик вернул сообщение об ошибке,
			print "state:", sun_result[0], "raw =", sun_result[1], \
				sun_result[2]
		elif sun_result[0] == 1:
			print "Fail because of access error, check the connection" 
		elif sun_result[0] == 2:
			print "Fail because of interface error, check your code"
 
		sleep(1)
 
	print "Disable sun sensor №", num
	sun_sensor_turn_off(num)

Код на С.

sun_test.c
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include "libschsat.h"
#define LSS_OK 0 
#define LSS_ERROR 1 
#define LSS_BREAK 2
 
int control(){ //Основная функция программы
	uint16_t sun_result[] = {0, 0, 0}; // инициализируем sun_result
	uint16_t num = 1; // номер солнечного датчика
	printf("Enable sun sensor №%d\n", num);
	sun_sensor_turn_on(num); //включаем датчик	
	Sleep(1); //Ждем включения 1 секунду
	printf("Get RAW data from sun sensor №%d\n", num);
	int i;
	for (i = 0; i < 10; i++) //считываем показаия 10 раз
	{
		sun_result[0] = sun_sensor_request_raw(num,& sun_result[1],& sun_result[2]);/*проверить как работает, очень странно,  что работает
		если не работает задать sun_result[0] */
		if (!sun_result[0]){ //если датчик не вернул сообщение об ошибке,
			printf("state: %d raw = %d, %d\n", i, sun_result[1], sun_result[2]);
			}
 
		else if (sun_result[0] == 1) { //если датчик вернул сообщение об ошибке 1
			printf("Fail because of access error, check the connection\n");
			}
		else if (sun_result[0] == 2) { //если датчик вернул сообщение об ошибке 2
			printf("Fail because of interface error, check you code\n");
			}
		Sleep(1); //показания считываются раз в секунду
 
		}
	printf("Disable sun sensor №%d\n", num);
	sun_sensor_turn_off(num); //выключаем солнечный датчик
	return 0;
}

Запустите программу и протестируйте работу солнечного датчика.

Поочередно протестируйте все 4 солнечных датчика.

Анализ кода

Программа начинается с объявления функции control().

Затем мы создаем список sun_result для получения данных от датчика и переменную num, хранящую номер датчика.

Далее оператор print выводит сообщение о включении датчика.

Затем функция sun_sensor_turn_on(num) включает датчик с указанным номером.

Функция sleep(1) приостанавливает выполнение программы на 1 секунду.

Затем в цикле for i in range(10): мы 10 раз считываем и выводим значение датчика.

Показания датчика считываем с помощью функции sun_sensor_request_raw(num).

lesson02.txt · Последние изменения: 2019/07/26 11:33 — golikov

Инструменты страницы