【PMM2018】Speedセンサアイデア検討2<IMUやめてAMRセンサ検討>

LSM9DS1は、ST Micro社の代表的な9軸MEMSセンサで、昨年から何個も使ってますが、Magセンサは、昨年テストして以来使ってませんでした。昨年の記事

【11月29日】スキー活動量計ー地磁気センサmx-my_mz3軸での較正ー

で方位円を毎回校正して作らないといけない点で面倒でした。
さらに、近くに磁石があるとセンサが使えない点も発見しました。

【11月28日】スキー活動量計ー地磁気センサ校正用エンコーダー

校正方法の検討でSTEPモーターを近づけた場合の現象
ということから、今回SPEEDセンサとしてリードスイッチの代わりになるのではないかと思いついた次第です。

IMUを調査したら、応答性に無理があったので別の方式のセンサを検索しました。
SPEEDセンサに必要なデータサンプリング周期を計算しました。


課題1:応答性が悪いのでSPEEDセンサとして使えない
=>LSM9DS1の磁気センサの応答性について調べてみました。
http://www.mems.mech.tohoku.ac.jp/
東北大学の先生が詳細にMEMS IMUについて解説してありました。http://www.memspc.jp/openseminar/dl/61/01.pdf
23ページに、STマイクロの磁気センサ部の詳細解説があって
応答周波数が10Hz程度だということが分かりました。
ローレンツ力を使った磁気センサで、MEMSで9軸を同原理で
センシングするため加速、ジャイロに合わせてピエゾで静電容量測定する原理を磁気測定にも応用した方式だと思います。
応答と精度が9軸に詰め込むために犠牲になっていると理解しました。

●磁気専用のセンサを探した
OMRONが全体的な解説ページで説明してました。
https://www.fa.omron.co.jp/guide/special/knowledge/prox/magnetic_type/principle_structure.html

従来の2方式に比べ、磁気抵抗素子方式が良さそうなので、
調べるとMR(Magnetci Resistance)でたくさん解説がありました
詳しいのがここでした。
http://www.te.com/jpn-ja/industries/sensor-solutions/insights/intro-into-mr-sensor-applications.html

村田製作所も製品をだしてます。解説あります。
https://www.murata.com/ja-jp/products/sensor/amr/basic/feature
マルツで村田のチップをDIP化して売ってますが高いです。
http://sv.marutsu.co.jp/mres301b/
でもアナログ出力なので精度が結構でてそうなので他がだめなら
これにしてみます。

MRに異方性をもたせたAMR(Anisotropic-Magneto-Resistive)
http://www.hkd.co.jp/amr_tec_amr/

が磁気センサとしてはやりなのではないかと思いさっそくメーカーをあたるとHoneyWellがTOPみたいです。HMC5883が普及しているみたいでした。
https://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Honeywell%20PDFs/HMC5883L.pdf


これを中華メーカーが実装して販売してました。QMC5883
file:///C:/Users/lenovo/Downloads/QMC5883L-Datasheet-1.0.pdf

これがアマゾンで780円だったので即発注したら最後の1個で以降は在庫切れになってしまってました。

●以後
Speedセンサは、CATS EYE とGARMINを使ってきましたが、自作オリジナルとなると磁石を超強力にして
センサも厳選して作る方向になってきてます。しかし、1回転に
1エッジの信号を出力する原理は同じなので、面白くないのです。
本当は、飛行機のように、複数の手段で速度を計測して操縦するのがいいと思います。現在ロードバイクで可能なのは
GPS、車輪、大気速度だけですが、IMUも組み合わせてみたいのですが、MEMSIMUの加速度、ジャイロの精度が悪くて
移動距離、速度を積分しても出ないという欠点があります。
各社とも自動運転がらみでし烈な開発競争をしているので
数年後には、MEMSでも高精度の加速、ジャイロセンサができると期待してます。人が歩いた移動距離も数cm単位で精度よく測定できればGPSでは得られなかった情報が得られるようになると思います。
文献

https://www.jstage.jst.go.jp/article/sicejl/56/1/56_18/_pdf/-char/ja
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsprs/49/5/49_5_326/_pdf/-char/ja
実滑走におけるスキーヤーのモーメントを用いたカービングターンの特性推定に関する研

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