Girobussola

Salve, ho la necessità di costruire una girobussola utilizzando un gyro MEMS ed evitare l'utilizzo di un magnetometro, in modo da poter identificare il nord geografico. Vorrei realizzare una girobussola come quelle che si utilizzano sulle navi e non solo. Proprio come questa nel link. 1- E' possibile realizzare ciò con la sola elettronica? 2- Qualcuno conosce qualche sito in modo da potermi documentare?

Grazie a tutti.

Gius_8: Salve, ho la necessità di costruire una girobussola utilizzando un gyro MEMS ed evitare l'utilizzo di un magnetometro, in modo da poter identificare il nord geografico.

Come pensi di costruire una bussola senza un magnetometro ? Per fare quello che chiedi serve una IMU 6 assi e un magnetometro a 3 assi, il tutto condito con molta matematica.

Ciao, con le mie attuali conoscenze so che non è possibile senza un magnetometro. Però vedendo un documentario sui giroscopi, navi ecc. ho scoperto che, oltre alla normale bussola magnetica, fanno uso anche del giroscopio per l'orientamento. In passato ho costruito una bussola utilizzando proprio una combinazione tra magnetometro, giroscopio, accelerometro e gps ma molte volte, a causa dell'interferenze magnetiche, alcuni valori possono risultare errati.

Probabilmente intendi una bussola inerziale, o guida inerziale … e’ molto difficile da costruire anche disponendo di un laboratorio di precisione e di macchine utensili speciali … fin’ora, l’unica che mi e’ capitato di vedere una volta, anni fa in una collezione privata, era inserita in un sistema di guida inerziale per missili, il sistema di rilevamento era quasi tutto meccanico, e come unita’ stabilizzata sfruttava due coppie di dischi giroscopici controrotanti (probabilmente per annullare la precessione) sospesi su cuscinetti in zaffiro, bilanciati al micron e fatti girare da mini turbine ad aria compressa … non so se ne quanto possa essere realizzabile a livello hobbystico una cosa equivalente a quella usando dei sensori MEMS (il problema principale sono gli spostamenti a bassissima velocita’, che in genere i comuni sistemi inerziali solo elettronici non sono in grado di leggere)

Gius_8: Però vedendo un documentario sui giroscopi, navi ecc. ho scoperto che, oltre alla normale bussola magnetica, fanno uso anche del giroscopio per l'orientamento.

Non è un semplice giroscopio, se è di tipo meccanico sono due, come ti ha già detto Etem, e sono costosissimi, inoltre forniscono solo l'assetto, non la posizione oppure vengono usati per controllare i sistemi di correzione assetto delle navi, per la posizione ci vuole una piattaforma inerziale, un oggetto che mediamente costa oltre 100.000 E :) Con i sensori mems non puoi fare miracoli, vanno bene ma tocca rendersi conto dei limiti, comunque una buona IMU mems, p.e. il classico MPU6050, permette di ottenere buoni risultati nella stima dell'assetto, abbinata ad un magnetometro hai l'equivalente di una girobussola meccanica. In questo breve video uno dei primi test che avevo fatto qualche anno fa con gli MPU6050, come puoi vedere non hanno problemi a rilevare l'assetto anche se fortemente agitati

astrobeed: ... non hanno problemi a rilevare l'assetto anche se fortemente agitati

Quello si, il mio dubbio e' sui movimenti lenti ... faccio un'esempio banale, navigazione nautica, metti che a causa di una corrente traversa la tua rotta cambi lentamente (tipo, un grado ogni 5 o 10 minuti o anche meno) ... la bussola se ne accorge subito ovviamente, ma non credo che un gruppo di sensori MEMS accelerometro + giroscopio, anche di ultima generazione, sia abbastanza sensibile da poter rilevare una variazione simile, a meno di non andare su prodotti costosissimi, e forse addirittura neppure quelli ... o sbaglio ?

Etemenanki: Quello si, il mio dubbio e' sui movimenti lenti ... faccio un'esempio banale, navigazione nautica,

La IMU è molto efficiente su i movimenti di roll e tilt, anche se lentissimi, perché lavora come sensore assoluto, risoluzione ottenibile 0.1° anche con i sensori mems, non va bene per i movimenti di jaw molto lenti, anzi solitamente soffre di deriva perché è una caratteristica intrinseca dei giroscopi elettronici. Se abbini anche il magnetometro allora ottieni ottime prestazioni anche sul jaw, questo perché sta usando un sensore assoluto anche per questo asse, però devi conoscere in anticipo la declinazione magnetica locale, facile ottenerla tramite un gps, e si ti trovi in zone di anomalia magnetica, non tanto per la precisione locale quanto per l'effettiva precisione del nord magnetico e l'eventuale compensazione col nord reale. Poi ci sarebbe da fare i conti anche con lo spostamento del polo nord magnetico, che è tutto meno che fisso, siamo in attesa della prossima inversione dei poli. :)

Ragazzi grazie veramente per tutte le informazioni :) . Ho capito che purtroppo non si può realizzare facilmente un dispositivo del genere. Per ora dovrò abbandonare l'idea e ritornare alla mia vecchia bussola :) . A presto ragazzi e grazie ancora.

Non e' che "non si puo" ... e' che e' un problema realizzarla "senza anche il magnetometro" ... ;)

Gius_8: Ho capito che purtroppo non si può realizzare facilmente un dispositivo del genere.

Per realizzare si realizza, dal punto di vista hardware è abbastanza semplice, c'è da lavorare molto sul software.

Si infatti in questo caso il magnetometro serve per forza per determinare il nord. Per ora ho abbandonato l'idea di determinare l'angolo yaw in base al nord (magnetico) perchè appunto è impossibile senza un magnetometro.

Ora sto cercando di fare quello che volevo fare però creandomi un nord "immaginario" tramite software. Ho scritto un piccolo sketch utilizzando il gyro presente nel mpu6050. Funziona bene, nel senso che riesco a determinarmi l'angolo yaw, però qualche grado si perde durante le rotazioni.

Qualcuno conosce un gyro più preciso del mpu6050? Vanno bene anche quelli molto costosi. Grazie mille.

Gius_8: ... però qualche grado si perde durante le rotazioni.

Qualcuno conosce un gyro più preciso del mpu6050? Vanno bene anche quelli molto costosi. Grazie mille.

Uhm ... solo per darti un'idea della difficolta' di risoluzione di tale problema ...

I sottomarini militari hanno un dispositivo simile a bordo, cioe' una girobussola inerziale ... e trattandosi di mezzi militari, puoi immaginare quanto le loro apparecchiature possano essere costose e, nel limite del possibile, precise ... eppure anche loro, ogni tot giorni di navigazione inerziale, sono costretti ad emergere, cacciare fuori le antenne, e correggere lo scostamento accumulato mediante GPS e/o radiogoniometria ... ;)

Gius_8: però qualche grado si perde durante le rotazioni.

Se ti perdi qualche grado vuol dire che ci sono grossi problemi col software, l'errore c'è ma non di quelle proporzioni. Il vero problema dei giroscopi elettronici, tutti, è il drift e non la precisione, per ovviare tocca andare su i giroscopi ottici, apparati che costano molte migliaia di Euro.

Salve, sono molto interessato all'argomento, scusate la mia ignoranza, ma mi confermate che anche una girobussola classica necessita di un magnetometro per funzionare? E se sì, in che modo interviene precisamente?

Un'ultima domanda su questa affermazione:

astrobeed: Se abbini anche il magnetometro allora ottieni ottime prestazioni anche sul jaw, questo perché sta usando un sensore assoluto anche per questo asse, però devi conoscere in anticipo la declinazione magnetica locale, facile ottenerla tramite un gps, e si ti trovi in zone di anomalia magnetica, non tanto per la precisione locale quanto per l'effettiva precisione del nord magnetico e l'eventuale compensazione col nord reale.

La domanda è: parlando della girobussola classica, per trovare il nord reale basta allineare l'asse del giroscopio al meridiano, e per fare ciò immagino che bisogna fare le "compensazioni" con il nord magnetico per ottenere il NORD reale? giusto? ma come si calcolano nello specifico le compensazioni?

Nell'attesa, vi ringrazio.

Benvenuto, Roby! :)

Per cortesia, come da regolamento, per prima cosa presentati nell'apposita discussione spiegando bene quali esperienze hai in elettronica e programmazione, affinché possiamo conoscere la tua esperienza ed esprimerci con termini adeguati.

Poi leggi attentamente tutto il regolamento e impegnati a rispettarlo.

Secondo il regolamento, inoltre, non bisogna accodarsi a vecchie discussioni, ma aprirne una nuova, se opportuno facendo riferimento a quella vecchia.

Ti ricordo che, purtroppo, fino a quando non avrai fatto la presentazione, nessuno ti potrà rispondere, quindi ti consiglio di farla al più presto. :)

Grazie Gianluca

@Datman

grazie, ho provveduto alla presentazione, ma visto che questa discussione non è troppo lunga, mi consiglia lo stesso di aprire un nuovo tread?

grazie, ancora.

Sì, perché altrimenti sembra solo una risposta fuori tempo massimo a una discussione vecchia, non una nuova domanda a cui bisogna rispondere. :)