CN204479082U - 一种带温度零漂补偿的陀螺仪装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种带温度零漂补偿的陀螺仪装置，其结构包括外壳（2）、第一OLED显示屏（3）、内部电路（4）；其中内部电路（4）主要由处理器MCU（5）、MEMS电子陀螺仪（6）、锂电池（7）、触感按键（8）、第二OLED显示屏（9）、电源管理电路（10）和蓝牙BLE（11）组成；电子陀螺仪（6）通过温度零漂补偿，最小二乘法误差曲线拟合方法，得到更精准的姿态检测；采用触感按键，更方便装置的防水设计；内置蓝牙BLE（11）通信，该装置可以实现与智能移动终端数据的同步。

Description

一种带温度零漂补偿的陀螺仪装置
技术领域
本实用新型属于姿态检测领域，是一种带温度零漂补偿的陀螺仪装置，应用于智能穿戴。
背景技术
电子陀螺仪在越来越多的电子设备上应用，尤其是一些移动终端或者智能穿戴设备上；MEMS电子陀螺仪以其高性能、小尺寸、低能耗、重量轻、可靠性高等特点，获得了长足的发展。但是，收到制造工艺和精度水平的限制，相比传统工艺制造的惯性传感器，器输出的数据噪声较大，也伴随着温度零点漂移误差。
电子陀螺仪有一定的温度漂移误差，输出信号也伴随着噪音，现在陀螺仪一般的滤波方法是采用Kalman滤波、加速度计互补滤波等；通过Kalman滤波降低随机噪声对MEMS电子陀螺仪精度的影响，但是，卡尔曼滤波无法对零点漂移带来的直流偏量进行滤除，卡尔曼滤波把误差信号当做实测信号保留输出；角速度值积分输出角度值，便会带来积分上的误差，误差是很明显的。
实用新型内容
本实用新型的目的主要是通过温度基准上的零点漂移误差补偿方法，提高MEMS电子陀螺仪的测量精度。本实用新型是一种带温度零漂补偿的陀螺仪装置，其结构包括外壳、第一OLED显示屏、内部电路。
其中内部电路主要由处理器MCU、MEMS电子陀螺仪、锂电池、触感按键、第二OLED显示屏、电源管理电路和蓝牙BLE组成；电源管理电路的输入接口连接着锂电池，输出接口连接着处理器MCU、MEMS电子陀螺仪、第二OLED显示屏和蓝牙BLE；MEMS电子陀螺仪的IIC通信接口连接着处理器MCU的IO引脚；触感按键连接着处理器MCU的IO引脚；第二OLED显示屏连接着处理器MCU的IO引脚；蓝牙BLE与处理器MCU的串口功能引脚相连接。
基于MEMS电子陀螺仪的轴上具有X、Y、Z三轴角速度的测量芯片且芯片内置有温度传感器。通过处理器MCU的温度数据采集和数据处理，补偿陀螺仪自身的温度零漂误差；具体方法为：在恒温箱内，通过设定恒温箱按照一定的温度变化曲线改变箱内温度，处理器MCU采集MEMS电子陀螺仪X、Y、Z三个轴向的转速静态值，处理器缓存不同温度下X、Y、Z三轴的静态角速度值到各个数组序列中。在同一个温度下重复测量静态角速度值，静态角速度值相对稳定的值，经过平均值算法降噪得到温度零漂误差值；静态角速度值相对不稳定的值经过最小二乘法拟合的算法来补偿误差。提高测量值的精度。对应不同温度，经过处理的数据被存储到处理器MCU的flash内存里。完成后在读取陀螺仪的角速度值就可以减去存储的零漂误差值，很大程度上提高了角速度的测量精度。
采用触感按键，利用PCB板上线路电容的充放电原理，产生触摸的触发信号到处理器MCU。
锂电池的充电接口是采用通用的Micro-USB接口，接口采用橡胶塞封住，橡胶塞与外壳连体到一起。采用蓝牙BLE，建立低能耗的无线通信，与其他移动智能终端进行数据传输。
附图说明
图1是本实用新型一种带温度零漂补偿的陀螺仪装置示意图； 
附图1标记说明：1、恒温箱；2、外壳；3、OLED显示屏；4、内部电路。
图2是本实用新型一种带温度零漂补偿的陀螺仪装置的内部电路图；
附图2标记说明： 5、处理器MCU；6、MEMS电子陀螺仪；7、锂电池；8、触感按键；9、OLED显示屏；10、电源管理电路；11、蓝牙BLE。
具体实施方式
如图1是一种带温度零漂补偿的陀螺仪装置，其结构包括外壳2、第一OLED显示屏3、内部电路4。
其中内部电路4主要由处理器MCU5、MEMS电子陀螺仪6、锂电池7、触感按键8、第二OLED显示屏9、电源管理电路10和蓝牙BLE11组成；电源管理电路10的输入接口连接着锂电池7，输出接口连接着处理器MCU5、MEMS电子陀螺仪6、OLED显示屏9和蓝牙BLE11；MEMS电子陀螺仪6的IIC通信接口连接着处理器MCU5的IO引脚；触感按键8连接着处理器MCU5的IO引脚；OLED显示屏9连接着处理器MCU5的IO引脚；蓝牙BLE11与处理器MCU5的串口功能引脚相连接。
基于MEMS电子陀螺仪6的轴上具有X、Y、Z三轴角速度的测量芯片且芯片内置有温度传感器。通过处理器MCU5的温度数据采集和数据处理，补偿陀螺仪自身的温度零漂误差；具体方法为：在恒温箱1内，通过设定恒温箱按照一定的温度变化曲线改变箱内温度，处理器MCU5采集MEMS电子陀螺仪6X、Y、Z三个轴向的转速静态值，处理器缓存不同温度下X、Y、Z三轴的静态角速度值到各个数组序列中。在同一个温度下重复测量静态角速度值，静态角速度值相对稳定的值，经过平均值算法降噪得到温度零漂误差值；静态角速度值相对不稳定的值经过最小二乘法拟合的算法来补偿误差。提高测量值的精度。对应不同温度，经过处理的数据被存储到处理器MCU的flash内存里。完成后在读取陀螺仪的角速度值就可以减去存储的零漂误差值，很大程度上提高了角速度的测量精度。
采用触感按键8，利用PCB板上线路电容的充放电原理，产生触摸的触发信号到处理器MCU5。
锂电池7的充电接口是采用通用的Micro-USB接口，接口采用橡胶塞封住，橡胶塞与外壳连体到一起。
采用蓝牙BLE11，建立低能耗的无线通信，与其他移动智能终端进行数据传输。
以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种带温度零漂补偿的陀螺仪装置，其特征在于：包括外壳（2）、第一OLED显示屏（3）、内部电路（4）；其中内部电路（4）主要由处理器MCU（5）、MEMS电子陀螺仪（6）、锂电池（7）、触感按键（8）、第二OLED显示屏（9）、电源管理电路（10）和蓝牙BLE（11）组成；电源管理电路（10）的输入接口连接着锂电池（7），输出接口连接着处理器MCU（5）、电子陀螺仪（6）、OLED显示屏（9）和蓝牙BLE（11）；电子陀螺仪（6）的IIC通信接口连接着处理器MCU（5）的IO引脚；触感按键（8）连接着处理器MCU（5）的IO引脚；OLED显示屏（9）连接着处理器MCU（5）的IO引脚；蓝牙BLE（11）与处理器MCU（5）的串口功能引脚相连接。
2.根据权利要求1所述的一种带温度零漂补偿的陀螺仪装置，其特征在于：基于所述电子陀螺仪（6）的轴上具有X、Y、Z三轴角速度的测量芯片且芯片内置有温度传感器。
3.根据权利要求1所述的一种带温度零漂补偿的陀螺仪装置，其特征在于：通过处理器MCU（5）的温度数据采集和数据处理，从而补偿陀螺仪自身的温度零漂误差。
4.根据权利要求1所述的一种带温度零漂补偿的陀螺仪装置，其特征在于：采用触感按键（8），利用PCB板上线路电容的充放电原理，产生触摸的触发信号到处理器MCU（5）。
5.根据权利要求1所述的一种带温度零漂补偿的陀螺仪装置，其特征在于：锂电池（7）的充电接口是采用通用的Micro-USB接口，接口采用橡胶塞封住，橡胶塞与外壳连体到一起。
6.根据权利要求1所述的一种带温度零漂补偿的陀螺仪装置，其特征在于：采用蓝牙BLE（11），建立低能耗的无线通信，与其他移动智能终端进行数据传输。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114018233A (zh) * 2021-04-01 2022-02-08 东方空间技术(山东)有限公司 微机械陀螺仪的温度补偿方法及装置

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