Wie können die dynamischen Auswirkungen des Motorstroms auf einen digitalen Kompass charakterisiert und kompensiert werden?

Digitale Kompasse (Magnetometer) erfordern eine Hart- / Weicheisenkalibrierung, um genau zu sein. Dies kompensiert die magnetischen Störungen, die durch nahegelegene Metallgegenstände - das Chassis des Roboters - verursacht werden.

(Bild von http://diydrones.com )

Digitale Kompasse sind jedoch auch anfällig für elektrische Felder, die durch die relativ hohe Strommenge der Motoren verursacht werden.

Was ist der beste Weg, um die durch die Änderung des Motorstrompegels verursachten Störungen zu messen (und zu kompensieren), um eine genaue Kompassmessung zu erhalten?

Dies ist im Allgemeinen nicht möglich. Dies liegt daran, dass Motoren normalerweise sehr schnell drehen und schnell schwankende Magnetfelder erzeugen. Ob die Störung ausreicht, hängt davon ab, wie groß die Motoren sind.

Zum Beispiel, weil ich eine IMU (Inertial Measurement Unit) mit Magnetometern in der Nähe einiger Motoren montiert habe und gezwungen war, die Magnetometer auszuschalten, um zu vermeiden, dass die Messung die Zustandsschätzung beeinflusst.

In der Praxis sind die Lösungen, die Ihr Problem am wahrscheinlichsten lösen, folgende:

• Bewegen Sie den Kompass / Magnetometer von den Motoren weg

• Verwenden Sie Abschirmmaterial (grundsätzlich Material mit hoher magnetischer Permeabilität). Sie blockieren keine Magnetfelder, aber weil sie einen Weg mit geringem Magnetwiderstand bieten, greifen sie das Magnetfeld (Linien von Nord nach Süd) an, um durch ihr Inneres zu verlaufen, so dass die Magnetfeldstärke an anderer Stelle geringer ist.

  Die beste Form für magnetische Abschirmungen ist daher ein geschlossener Behälter, der das abgeschirmte Volumen umgibt. Die Wirksamkeit dieser Art der Abschirmung hängt von der Permeabilität des Materials ab, die im Allgemeinen sowohl bei sehr geringen Magnetfeldstärken als auch bei hohen Feldstärken, bei denen das Material gesättigt wird, abfällt. Um niedrige Restfelder zu erzielen, bestehen magnetische Abschirmungen häufig aus mehreren ineinander liegenden Gehäusen, von denen jedes nacheinander das darin enthaltene Feld reduziert. - Wikipedia / Magnetische Abschirmung

  Sie können die Motoren daher in Abschirmmaterial einwickeln, z.

  • Giron
  • MagnetShield
  • PaperShield
  • Magnetische Abschirmfolie
  • Mag-Stop-Platten
  • MetGlas
  • JointShield
  • Finemet (für kHz Frequenzfelder)
  • CobalTex

  Eine gute Website zum Vergleich dieser Materialien ist LessEMF.com Magnetic Field Shielding

Es ist theoretisch möglich, die magnetische Störung ohne Abschirmung zu korrigieren. Wir müssen uns bewusst sein, dass es zwei mögliche Quellen gibt - einen rotierenden Permanentmagneten und / oder Strom in den Spulen. Wenn wir eine Rückmeldung der Rotorposition haben, können wir die Permanentmagnet- oder Spulenposition korrigieren. Wenn Sie einige Experimente durchführen und Strom und Rotorposition aufzeichnen, sollten Sie in der Lage sein, ein Modell des Magnetfelds anzupassen. Eine Anpassung ist erforderlich, da die tatsächliche Feldstärke sehr schwer zu berechnen ist, da das Aussehen des Magnetfelds von der Größe und Form des Magneten und der Spulen abhängt.

In der Praxis ist dies schwierig - es sei denn, der Motor dreht sich sehr langsam und Ihr Sensor und Modell sind genau genug. Erstens kann eine hohe Frequenz aufgrund von Synchronisationsproblemen und Kommunikationsverzögerungen zu Problemen führen. Wenn Sie die aus der Motorrückmeldung (Position und Strom) und den Daten Ihrer Magnetometer erhaltenen Daten nicht synchronisieren können, erhöhen Sie Ihre Unsicherheit. Selbst wenn die Frequenz niedrig ist, müssen Sie die Genauigkeit von:

• das Magnetometer
• das Model
• die Eingaben in das Modell (Position und Strom)

Wenn einer der oben genannten Punkte nicht genau genug ist, kann das Restmagnetfeld (das als Erdmagnetfeld angenommen wird) sehr ungenau sein.

Im Allgemeinen kann die Genauigkeit verringert werden durch:

• Frequenz
• $residue magnetic field = raw measurement - motor model$Wenn die beiden Terme auf der rechten Seite selbst bei einer Genauigkeit von 1% groß sind, kann die Differenz zu großen Unsicherheiten auf der linken Seite führen.)
• Sensorauflösungen