Как можно охарактеризовать и компенсировать динамическое воздействие тока двигателя на цифровой компас?

Цифровые компасы (магнитометры) требуют калибровки твердого / мягкого железа, чтобы быть точными. Это компенсирует магнитные помехи, вызываемые находящимися рядом металлическими предметами - шасси робота.

(изображение с http://diydrones.com )

Однако цифровые компасы также чувствительны к электрическим полям, вызванным относительно большим количеством тока, потребляемого двигателями.

Чтобы получить точные показания компаса, каков наилучший способ измерения (и компенсации) помех, вызванных изменением уровней тока двигателя?

Как правило, это невозможно. Это потому, что двигатели обычно вращаются очень быстро, создавая быстро колеблющиеся магнитные поля. Достаточно ли возмущения, зависит от того, насколько велики двигатели.

Например, потому что я установил IMU (Inertial Measurement Unit) с магнитометрами рядом с некоторыми двигателями, и был вынужден отключить магнитометры, чтобы измерения не влияли на оценку состояния.

На практике решения, которые наиболее вероятно решат вашу проблему:

• отодвиньте компас / магнитометр от двигателей

• используйте экранирующий материал (в основном материал с высокой магнитной проницаемостью). Они не блокируют магнитные поля, но поскольку они обеспечивают путь с низким магнитным сопротивлением, они воздействуют на магнитное поле (линии с севера на юг), чтобы пройти через их внутреннее пространство, так что напряженность магнитного поля в других местах ниже.

  Таким образом, наилучшей формой для магнитных экранов является закрытый контейнер, окружающий экранированный объем. Эффективность этого типа экранирования зависит от проницаемости материала, которая обычно падает как при очень низкой напряженности магнитного поля, так и при высокой напряженности поля, когда материал становится насыщенным. Таким образом, для достижения низких остаточных полей магнитные экраны часто состоят из нескольких корпусов, расположенных один внутри другого, каждый из которых последовательно уменьшает поле внутри него. - Википедия / Магнитное экранирование

  Таким образом, вы можете обернуть моторы защитным материалом, таким как:

  • Хирон
  • MagnetShield
  • PaperShield
  • Магнитная защитная пленка
  • Плиты Mag-Stop
  • Metglas
  • JointShield
  • Finemet (для частотных полей кГц)
  • CobalTex

  Хороший сайт для сравнения этих материалов - LessEMF.com Magnetic Field Shielding

Теоретически возможно исправить магнитное возмущение без экранирования. Нам нужно знать, что есть два возможных источника - вращающийся постоянный магнит и / или ток в катушках. Если у нас есть обратная связь о положении ротора, мы можем исправить положение постоянного магнита или катушки. Если вы выполните некоторые эксперименты, записав ток и положение ротора, вы сможете уместить модель магнитного поля. Подгонка необходима, потому что фактическую напряженность поля очень трудно рассчитать, поскольку внешний вид магнитного поля зависит от размера и формы магнита и катушек.

На практике это трудно сделать - если двигатель не вращается очень медленно, а ваш датчик и модель достаточно точны. Во-первых, если частота высокая, это может вызвать проблемы из-за проблем синхронизации и задержек связи. Если вы не можете синхронизировать данные, полученные из обратной связи двигателя (положение и ток) и от ваших магнитометров, вы увеличите свою неопределенность. Даже если частота низкая, вам нужно хорошо контролировать точность:

• магнитометр
• модель
• входы в модель (положение и ток)

Если что-либо из вышеперечисленного недостаточно точное, остаточное магнитное поле (предположительно магнитное поле Земли) может быть очень неточным.

В целом, точность может быть уменьшена путем:

• частота
• напряженность поля двигателя (поскольку для уравнения , если два члена с правой стороны велики, даже с точностью до 1%, принятие разницы может привести к большой неопределенности с левой стороны)$residue magnetic field = raw measurement - motor model$
• разрешение сенсора