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Trägheitsmesseinheiten

Hochpräzise Messungen der Nick-, Roll- und Gierrate mit drei branchenführenden Gyroskopen sowie der XYZ-Beschleunigung.

Die Standard IMU05 verfügt über drei Präzisions-Gyroskope und misst Roll-, Wank- und Gierraten mit einer beeindruckenden Bias-Stabilität von 1,2° pro Stunde. Das S-Modell (IMU05-S) mit drei MEMS-Hochpräzisions-Gyroskopen erreicht eine Bias-Stabilität von nur 0,8°/Std.

Beide Modelle können als eigenständiger Sensor oder zusammen mit einem VBOX-Datenlogger verwendet werden, mit einfachen Anschluss- und Konfigurationsoptionen über CAN- oder serielle Schnittstellen.

Messdaten der IMU können nahtlos mit GNSS-Daten einer VBOX 3i integriert werden, um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der VBOX 3i bei unterbrochenem GNSS-Signalempfang zu verbessern. Als Trägheitsnavigationssystem (INS) erfasst die IMU05 Nick- und Rollwinkel mit einer Genauigkeit von 0,03° RMS (0,02° RMS für IMU05-S), Gierwinkel mit einer Genauigkeit von 0,15° RMS (<0,1° RMS für IMU05-S) und erzeugt bessere Geschwindigkeitsdaten.

Hauptmerkmale


Hohe Genauigkeit

Die Verwendung einer synchronen 32-Bit-Abtastung für jeden der internen Sensoren sorgt für ein hohes Maß an Genauigkeit mit einer Winkelgeschwindigkeitsauflösung von 2,5 x 10-10 °/s und einer Beschleunigungsauflösung von 5 x 10-14 g.

Geringer Drift/ Bias

Die Stabilität einer IMU05-S im Laufe einer Stunde liegt bei 0,8 Grad (1.2°/h für IMU05), was eine sehr hohe Lagegenauigkeit sichert.

GNSS-Integration

Als Trägheitsnavigationssystem (INS) können Daten von der IMU nahtlos mit den GNSS-Daten einer VBOX 3i integriert werden, um genaue Position, Geschwindigkeit und Karosserie-Winkel zu gewährleisten, selbst wenn der Empfang von Satellitensignalen unterbrochen oder beeinträchtigt wird.

Wasserfest

Die IMU ist mit einem spritzwassergeschützten Gehäuse ausgestattet, das für eine begrenzte Eintritts-IP von 65 ausgelegt ist. Diese steigt auf IP67, wenn nicht verwendete Steckverbinder mit Lemo-Blindstopfen verschlossen werden. Hierdurch ist die IMU ideal für den Einsatz auf Booten oder in rauer Umgebung.

Konfiguration über CAN-Bus

Bei Verwendung als eigenständiger Sensor kann die IMU05 einfach über eine CAN- oder eine serielle Schnittstelle angeschlossen und konfiguriert werden.

Interne Temperaturkompensation

Die IMU ist vollständig auf Temperatureffekte, Skalierungsfaktor-, Vorspannung- und Fehlausrichtungsfehler kalibriert. Es hat eine verbesserte Kalibrierung und Stabilität gegenüber Vorgängermodellen.

Welche IMU ist die richtige für Sie?

Mit der Standard-IMU05 erhalten Sie hochpräzise Messungen der Nick-, Wank- und Gierrate sowie der X-, Y- und Z-Beschleunigung zu einem sehr wettbewerbsfähigen Preis. IMU05-S erreich mit der modernsten MEMS-Gyro-Technologie sogar noch bessere Werte für Bias-Stabilität, Beschleunigungsbereich und Auflösung.

IMU05

  • 1,2°/ Std Bias-Drift
  • ±450°/s Winkel Geschwindigkeitsbereich in jeder Achse
  • ±4 g Beschleunigungsbereich in jeder Achse
  • Interne Temperaturkompensation
  • 2,5 x 10 -10°/s Winkelgeschwindigkeitsauflösung
  • 5 x 10 -14 g Beschleunigungsauflösung
  • CAN oder serielle Schnittstelle
  • 0,03° RMS Nick-/Rollwinkelgenauigkeit mit VBOX 3i
  • 0,15° RMS Gierwinkelgenauigkeit mit VBOX 3i
  • IP65/IP67 mit Lemo-Blanking Stecker

IMU05-S

  • 0,8°/ Std Bias-Drift
  • ±450°/s Winkel Geschwindigkeitsbereich in jeder Achse
  • ±10 g Beschleunigungsbereich in jeder Achse
  • Interne Temperaturkompensation
  • 2,5 x 10 -10°/s Winkelgeschwindigkeitsauflösung
  • 6 x 10 -13 g Beschleunigungsauflösung
  • CAN oder serielle Schnittstelle
  • 0,02° RMS Nick-/Rollwinkelgenauigkeit mit VBOX 3i
  • <0,1° RMS Gierwinkelgenauigkeit mit VBOX 3i
  • IP65/IP67 mit Lemo-Blanking Stecker

IMU-Integration

Die Verwendung eines hochempfindlichen und schnellen GNSS-Empfängers ermöglicht die genaueste Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit, solange eine einwandfreie Sicht zum Himmel gewährleistet ist.

Probleme treten dann auf, wenn Gebäude oder Bäume in der Nähe der Teststrecke die Sicht versperren. Wird das GNSS-Signal zeitweise unterbrochen, so entstehen Ausreißer in der Datenmessung – eine unvorteilhafte Situation, wenn Sie auf ein gutes Geschwindigkeitssignal angewiesen sind.

Um bei ungünstigen Empfangsverhältnissen eine hohe GPS-Genauigkeit sicherstellen zu können, integriert Racelogic Daten einer Trägheitsmesseinheit mit denen von GPS.

Durch die Kombination von GNSS- und Inertialdaten aus drei Drehratensensoren und drei Beschleunigungssensoren werden gleichmäßige und verlässlichere Daten generiert. GNSS/-INS-Integration gleicht GNSS-Datenausfälle aus und hält die hohe Genauigkeit einer VBOX 3i aufrecht.

Wie verbessert IMU-Integration die GPS-Daten?

Geschwindigkeit

IMU-Integration verringert das Datenrauschen und garantiert eine präzise Geschwindigkeitsmessung bei GNSS-Signalverlust.

Heading (Fahrtrichtung)

Die Messung der Fahrtrichtung ist besonders bei geringen Geschwindigkeiten zuverlässiger als durch die alleinige Verwendung von GNSS, das leichtes Datenrauschen aufweisen kann.

Position

Die Positionsmessung auf einer mit Bäumen gesäumten Straße kann zu unsauberen Messergebnissen führen, da das GNSS-Signal von Ausfällen und Reflexion betroffen ist. IMU-Integration korrigiert die Positionsmessung und erzeugt genaue, rauschfreie Daten.

Beschleunigung

IMU-Integration ermöglicht eine genauere Repräsentation der Längsbeschleunigung (G-Kraft) während eines ABS-Bremsstopps.

Bremswegmessung mit IMU-Integration

Die Durchführung von Bremstests an Fahrzeugen mit großer Bauhöhe und langen Federungswegen kann zum Überschwingen der Geschwindigkeitsdaten führen, weil die Messung weit oben in Dachhöhe vorgenommen wird, wo die GPS-Antenne befestigt ist. Bei der Erstbetätigung der Bremsen gibt es in Dachhöhe eine stärkere Änderung der Geschwindigkeit als am tiefer liegenden Masseschwerpunkt des Fahrzeugs („COG“).

Die Integration einer VBOX IMU mit einer entsprechend aufgerüsteten VBOX 3i kann jedoch dazu eingesetzt werden, um diesem „Hebelarmeffekt“ entgegenzuwirken. Wenn man IMU- mit GPS-Daten kombiniert, kann das Überschwingen der Geschwindigkeitsdaten kompensiert, und dadurch ein konsistenter Bremstest bis zum Stillstand durchgeführt werden.

Die Kompensationsmaßnahmen für den „Hebelarmeffekt“ unterstützen Testingenieure nicht nur bei Bremstests, sondern auch bei weiteren hochdynamischen Fahrmanövern. Bei der Schräglaufwinkelmessungen kann ein Überschwingen der Geschwindigkeit auftreten, wenn die Antenne auf ihrem Weg einen größeren Bogen beschreibt als der Masseschwerpunkt des Fahrzeugs beim Einlenken. Fahrmanöver wie z. B. der Spurwechsel können deshalb durch eine IMU-Integration und Hebelarmkompensation günstig beeinflusst werden.

Diese Abbildung zeigt, dass Punkt A weiter ausschwingt als Punkt B und einen größeren Weg als zurückgelegt.

Dieser Graph zeigt, dass Punkt A einen größeren Weg als Punkt B zurückgelegt hat.

Blau = GPS-Geschwindigkeit; Rot = IMU-korrigierte Daten

In diesem Beispiel einer hochdynamischen Bremsung schwingt die blaue Kurve (GPS-Geschwindigkeit) bei Bremsbetätigung aus und zeigt dann eine gedämpfte Schwingung, wenn die Verzögerung fortgesetzt wird. Die IMU-korrigierten Daten (rote Kurve) erfassen den Bremsung vom Fahrzeugschwerpunkt aus genau.

Rot (unten) = Nickwinkel, vom der IMU gemessen; Blau = GPS-Geschwindigkeit; Rot (oben) = IMU-integrierte GPS-Geschwindigkeit

Die Kurvenverläufe stellen die Fahrt des Fahrzeugs über eine Bremsschwelle dar. Bitte beachten Sie, wie sich die GPS-Geschwindigkeit ändert, wenn sich das Fahrzeugdach unabhängig vom Masseschwerpunkt bewegt, während das Fahrzeug über die Bremsschwelle fährt. Die integrierte Geschwindigkeit zeichnet den korrekten Geschwindigkeitsverlauf des Fahrzeugs auf.

Montage-Optionen

1) Auf dem Fahrzeugdach

Die einfachste Methode die IMU05 anzubringen, ist die Montage auf dem Fahrzeugdach, direkt unter der GPS-Antenne.

Eine speziell entwickelte IMU-Dachhalterung ermöglicht die sichere Anbringung der IMU im maßgeschneiderten Gehäuse, während die magnetische Basis die IMU sicher auf dem Dach befestigt.

Die Antenne kann dann direkt auf der IMU-Dachhalterung platziert oder verschraubt werden (RLACS340 für Magnetantennen), sodass die Datenquellen am selben Punkt gemessen werden können.

Durch die gleichzeitige Positionierung der Antenne und der IMU auf dem Dach des Fahrzeugs muss der Abstand zwischen beiden nicht wie in einer Standardeinstellung gemessen werden, sodass nur die erforderliche Übersetzung - normalerweise - zum Schwerpunkt des Fahrzeugs verbleibt. Diese Methode ist einfacher und weniger anfällig für menschliche Messfehler. Das Zusammenlegen der Antenne mit der IMU verbessert auch die Leistung des Kalman-Filters erheblich.

Bei Verwendung eines Fahrzeugs mit einem NE-Dach wie Aluminium, Kohlefaser oder Glas (Schiebedach) ist eine zusätzliche Saughalterung neben der magnetischen IMU-Halterung erforderlich.

Mit ihren drei Kontaktpunkten sorgt die Vakuum-Stativhalterung (RLACS342) für eine sehr stabile Befestigung und reduziert IMU-Vibrationen, die möglicherweise vom Fahrzeugdach übertragen werden.

Die verstellbaren Hebelarme ermöglichen das Nivellieren der IMU auf einem nicht flachen Dach, während die Montagemöglichkeiten am Fahrzeug erweitert werden. Sie können beispielsweise die Halterung teilweise oder vollständig auf dem Glasdach eines Coupés befestigen, wenn Sie versuchen, eine größere Antennentrennung in einem Doppelantennen-Setup zu erzielen.

Wenn Sie mit einer VBOX 3i-Doppelantenne testen und an einer maximalen Antennentrennung interessiert sind*, ermöglicht die Verwendung eines Dachmontagestabs (RLACS171) in Kombination mit der IMU-Halterung mit Eisenplatte (RLACS341) eine schnelle Ausrichtung der Doppelantenne.

Ein zusätzliches Paar Polsaugarme wird mitgeliefert, um die IMU auf dem Dach zu stabilisieren.

*Der maximale Antennenabstand verbessert die Genauigkeit der Schräglaufwinkelmessung.


2) Nutzung des Racelogic-Montagearms

Wenn eine Befestigung auf dem Fahrzeugdach nicht möglich ist, dann kann die IMU auch im Fahrzeug angebracht werden. Eine flexible Möglichkeit bietet die Verwendung des Racelogic-Montagearms (RLACS212-v2). Der dreiteilige Teleskopstiel kann auf eine Länge von 70 bis 150 cm angepasst werden, weitere 20 cm können über die Ausfuhr der Dachbefestigung mithilfe eines Druckhebels erreicht werden.

Beide Seiten sind über ein Gelenk mit einer 8x13 cm großen Endplatte verbunden, um für unebene Oberflächen vorzusorgen. Der Montagearm presst gegen die IMU am Boden und das Fahrzeugdach und stellt somit eine stabile Befestigung sicher.

Die IMU kann an der zusätzlichen IMU-Stangenhalterung (RLACS294) angeschraubt werden, die fest um die Stange sitzt.

3) Fester Einbau

Es ist möglich, die IMU fest am Fahrzeugboden zu befestigen. Stellen Sie hierbei sicher, dass die IMU wie in der Abbildung unten in Fahrtrichtung und parallel zum Boden montiert wird.

Für beste Ergebnisse montieren Sie die IMU und GNSS-Antenne so nah zusammen wie möglich. Schrauben Sie, zum Beispiel, die IMU an die Sitzschiene und positionieren Sie die GPS-Antenne direkt darüber auf dem Dach.

Der Abstand zwischen GNSS-Antenne und IMU muss mit einer Genauigkeit von +/- 5 cm gemessen werden. Die manuellen Messergebnisse können entweder über VBOX Test Suite > VBOX Setup oder VBOX Manager eingegeben werden.

Technische Daten


Bitte beachten Sie, dass Trägheitssensoren hochempfindliche mechanische Systeme sind. Ihre Leistung und Lebensdauer können durch starke Vibrationen oder Stöße beeinträchtigt werden, daher können wir die Spezifikationen der Gyroskope und Beschleunigungsmesser nur für einen Zeitraum von maximal 2 Jahren ab dem Kaufdatum garantieren.

Gyroskope

Drehratensensoren
Dynamikbereich
±450°/s
Bias-Stabilität
±1,2 °/h
Winkelzufallswanderung (ARW)
0,08 °/√h
Skalierungsfaktor
0,05 %

Gyroskope

Drehratensensoren
Dynamikbereich
±450°/s
Bias-Stabilität
±0,8°/h
Winkelzufallswanderung (ARW)
0,06°/√hr
Skalierungsfaktor
0,05 %

Beschleunigungsmesser

Dynamikbereich
±4 g
Bias-Stabilität
14 μg
Geschwindigkeitszufallswanderung (VRW)
0,02 (m/s)/√h
Skalierungsfaktor
0,1 %
Linearität (% des Skalenendbereichs)
0,1 %

Beschleunigungsmesser

Dynamikbereich
±10 g
Bias-Stabilität
12 μg
Geschwindigkeitszufallswanderung (VRW)
0,025 (m/s)/√h
Skalierungsfaktor
0,1 %
Linearität (% des Skalenendbereichs)
0,1 %

Umwelt und physikalisch

Betriebstemperatur
-40 bis +85 °C
Schockbelastung
1000 g (Halbsinus, 0,5 ms)
Stromverbrauch
< 1 W
Eingangsspannung
7 – 30 V DC
Abmessungen
60 x 76 x 29 mm
Gewicht
160 g
IP-Schutzklasse
IP65 / IP67 mit RLACS080-Blindstopfen

Weitere technische Daten für VBOX IMU05.

Weitere technische Daten für VBOX IMU05-S.

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