DLPF einstellen für den MPU6050

Kleiner Versuchsaufbau mit Sensor und Brushless Motor

Auf einem Quadrocopter sorgen die Motoren für viel Vibrationen, die sich ohne einen Filter auf den Sensor negativ auswirken. Über ein Verlaufsdiagramm über die Beschleunigung und die Winkelgeschwindigkeit kann man deutlich hoch frequentierte Abweichungen sichtbar machen. In einem meiner ersten Tests hatte ich die Funktion DLPF (Digitaler Low-Pass Filter) vom Sensor nicht eingeschaltet und wunderte mich zunächst, warum die Lage nicht reguliert wurde. Also erweiterte ich mein Programm zur Analyse und sah dann das Problem.

Das nächste Bild zeigt den Sensor stillliegend mit laufendem Motor. Die schwarze Linie zeigt die Rohdaten an, die grüne Linie zeigt das Ergebnis nach einer Glättung an.

Die Vibrationen vom Motor erschweren es, die eigentlich Lage festzustellen, die der Sensor wirklich hat.

Zuvor kannte ich die Lösung von analogen Tiefpassfiltern. In der Digitaltechnik sieht das etwas anders aus. Es ist ein zeitkritisches Thema, wenn dort der Filter ausgeführt wird. Zu empfehlen ist, einen Microcontroller alleine zu verwenden, wenn der Sensor keinen eigenen hat.

Zum Glück gibt es das DLPF im MPU6050 Sensor, der 7 verschiedene Grenzfrequenzen zur Verfügung stellt und somit die hoch frequentierten Störungen ausfiltern kann.

Nachdem ich nicht ganz so müde an die Sache rangegangen bin, verstand ich auch die Einstellung mit dem DLPF (Digitaler Low-Pass Filter) und legte die Einstellungen in der Initialisierung fest. In meinem Beispiel Projekt vom Januar reicht es, nur diese eine Codezeile hinzuzufügen (besser ist, wenn ihr die neue Solution herunter ladet).

// Konfiguration festlegen // Einstellung => Acc=5Hz, Delay=19.0ms, Gyro=5Hz, Delay=18.6ms, Fs=1kHz StatusMessage(Write(new byte[] { 0x1A, 0x06 }));

Wie schon im Kommentar zu sehen ist. Lässt der Sensor nur noch Bewegungen bis 5Hz zu. Alles was darüber steht, wird ausgefiltert.

Der neue Test mit dem DLPF zeigt ein deutlich besseres Ergebnis. Egal wie weit ich nun den Motor ansteuere, die Messdaten zeigen weiter die ruhige Lage des Sensors.

Nach der Einstellung des DLPF ist von der Motorenvibration (fast) nichts mehr zu sehen.

Je nach Anwendung könnte die Grenzfrequenz von 5Hz natürlich auch etwas zu niedrig sein. Betrachtet man den Quellcode vom WiiCopter, so ist zu sehen, dass die Grenzfrequenz bei 260Hz liegt.

Wie bereits im Codeausschnitt zu sehen ist, werden zwei Bytes in einem Array übergeben. Das Byte ‘0x1A’ steht für den Aufruf der Konfiguration. Das zweite Byte legt die gewünschte Einstellung fest, die ich in der folgenden Tabelle aufliste:

Byte	Inhaltliche Einstellung
0x00	Accelrometer => 260Hz, Gyroscope => 256Hz
0x01	Accelrometer => 184Hz, Gyroscope => 188Hz
0x02	Accelrometer => 94Hz, Gyroscope => 98Hz
0x03	Accelrometer => 44Hz, Gyroscope => 42Hz
0x04	Accelrometer => 21Hz, Gyroscope => 20Hz
0x05	Accelrometer => 10Hz, Gyroscope => 10Hz
0x06	Accelrometer => 5Hz, Gyroscope => 5Hz

Beispiel Solution für Netduino: ExampleMPU6050Sensor.zip

Wie schließe ich ein Brushless Motor an

Brushless am Arduino zum testen.

Vielleicht für den einen oder anderen Interessant, wie eigentlich ein Brushless Motor angeschlossen wird. Für die Versorgung sind zwei Zuleitung an den Regler, die jeweils mit Rot und Schwarz farblich zu erkennen sind. Andernfalls sind am Regler die Pol Richtung gekennzeichnet. Zum Bürstenlosen Motoren führen jedoch 3 Leitungen ab. In meinem Beispiel sind die Leitungen blau, andernfalls sind die Leitungen am Regler ebenfalls Kennzeichnet. Der Motor selbst hat wiederum gelb, rot und schwarz.

Links zusehen, die Plus und Minus Kennzeichnung. Rechts die Kennzeichen A, B und C.

Den ersten Blauen, bzw. hier Kennzeichen B, verbinde ich mit Schwarz. Im folgendem Bild ist der gelbe Leitung an Kennzeichen A und Rot an Kennzeichen C verbunden. Nun dürfte nach Anschluss sich der Motor beim durchsteuern gegen den Uhrzeigersinn drehen.

Motor dreht sich Linksrum (gegen den Uhrzeigersinn)

Schließe ich den  gelben an C und den roten an A, dreht sich der Motor im Uhrzeigersinn.

Motor dreht sich Rechtsrum (in Uhrzeigersinn)

In welche Drehrichtung der Motor Dreht, hängt im Grunde vom Propeller ab und den Motor kann man praktisch nicht falsch anschließen, so das dieser beschädigt wird. Vorausgesetzt ist, dass alle drei Leitungen verbunden sind, um ein Drehstromkreis zu erzeugen, der den Motor zum drehen bewegt.